UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADAINSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR A DISTANCIA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

TALLERES 1 Y 2 DE QUÍMICA

Rubén Danilo Bourdon GarcíaTutor de Ingeniería Civil

Estimado estudiante, tenga en cuenta las siguientes recomendaciones para la solución de los ejercicios:

§ Realice los ejercicios en el orden en que se encuentran en los talleres, ya que los ejercicios anteriores son base para la comprensión de los siguientes, y en parte, para los ejercicios de los parciales y quices.

§ Realice todos los ejercicios del taller antes de las fechas del quiz.§ Si algunos temas o conceptos no comprende consulte el material de la asignatura. Si persiste el problema

consulte un libro de Química de nivel universitario. se puede consultar en internet pero corroborando la información con algún libro de Química de nivel universitario. Algunos de los autores y el título de libros de Química recomendados son los siguientes:

§ Brown, Química, la ciencia central (varias ediciones)§ Whitten, Química o Química general (varias ediciones)§ Chang, Química (varias ediciones)§ Masterton, Química, principios y reacciones (varias ediciones)§ Spencer, Química, estructura y dinámica (varias ediciones)

§ Los libros universitarios de Química, en general, contienen los mismos temas. Busque en el índice que se encuentra en la parte final del libro el tema de consulta. Remítase al capítulo o páginas correspondientes y estudie el material. Revise los ejercicios ejemplo y una vez entendidos realice los ejercicios del taller.

¡¡¡¡Exitos!!!!!!

TALLER 1 (CONCEPTOS FUNDAMENTALES)

1. Defina los siguientes términosa) Químicab) Método científicoc) Materiad) Medidae) Sistema de unidadesf) Cifras significativasg) Factor unitario o factor de conversiónh) Notación científicai) Temperaturaj) Volumenk) Densidadl) Elementom) Compueston) Mezclao) Unidad de masa atómica (uma)p) Masa atómica q) Masa molecularr) Número atómicos) Estado de agregación o faset) Metal

2. A partir de las siguientes mezclas indique cuáles son homogéneas y cuáles heterogéneas y por que:a) Suero fisiológico u oralb) Vino blanco o aguardientec) Yogurt o kumisd) Cemento gris para construcción

3. De las siguientes muestras de materia mencione el estado en el que se encuentran o fase, tipo de mezcla y sus características perceptibles como olor, color, forma, u otros.a) El aire de la casa o del apartamentob) El agua potablec) El concretod) El aceroe) El vidriof) El suelo para agricultura

4. Si una sustancia A es soluble en otra B, es porque una cantidad igual (o mayor) a 3 g de A se disuelven o dispersan en 100 mL de B. Esta propiedad se denomina solubilidad. De acuerdo con este criterio como es la solubilidad para (consulte las propiedades de las sustancias):a) Sal de cocina (cloruro de sodio)b) Azúcar de cocina (sacarosa)c) Arena (óxido de silicio)d) Polietileno de alta densidad (plástico de bolsas)e) Poliestireno expandido (icopor)f) Carbonato de calcio (CaCO3)

5. Cuales métodos de separación de sustancias se podrían emplear para obtener los componentes individuales de las siguientes mezclas (consulte métodos de separación y propiedades de los componentes):a) Petróleo y aguab) Arena y aguac) Carbón (carbono) y sald) Alcohol antiséptico (agua y etanol o alcohol etílico)e) Suero oral (agua, azúcar y sal de cocina)

6. Un automóvil deportivo rinde 29 millas por galón y tiene un tanque de gasolina con una capacidad de 41 L. a) ¿Qué distancia puede recorrer con un tanque de gasolina?b) ¿Cuánto gastará en gasolina el conductor en un recorrido de 650 millas si el galón de gasolina cuesta

7320 pesos?c) Si se producen 9 g de CO2 por galón de gasolina, ¿cuántos kg de CO2 produce por una tanqueada

completa?

7. El área del territorio continental de Colombia es de 4,407x105 millas2. Suponga que este territorio es completamente plano (sin montañas ni valles). ¿Qué volumen de agua en litros, cubrirá este territorio con una altura de 2,5 pulgadas?

8. El petróleo se extiende sobre el agua formando una capa de 100 nm de espesor (dos cifras significativas). ¿Cuántos kilómetros cuadrados de océano se cubrirían por la marea negra formada, si se vierte un barril de crudo?

9. El porcentaje de algo se define como la parte sobre el todo por cien (parte/todo)x100 y se emplean unidades iguales de masa (g, kg, libra, tonelada, entre otras) en el numerador (parte) y en el denominador (todo). Se conoce que por cada 18 g de agua, hay 2 g de hidrógeno y 16 g de oxígeno. Cuál es el porcentaje de:a) Hidrógeno en el aguab) Oxígeno en el agua

10. Resuelva el siguiente ejercicio. Una mezcla de desechos con agua proveniente de un complejo minero se requiere analizar para utilizar métodos biológicos de recuperación (bioremediación). Todo el experimento se llevó a cabo a una (1) atmósfera de presión. Se tomó una muestra y se evaporó el agua completamente a 100 ºC. La masa de la muestra sin agua fue de 2,346 g. Se sabe que contiene solamente cloruro de potasio (KCl) proveniente de un yacimiento del mineral, yodo (I2) proveniente de la producción de tintura de yodo (un germicida) y mercurio (Hg) proveniente de la extracción de oro en una mina de la localidad. A la muestra se le adicionaron 20 mL de agua destilada se mezcló y decantó. La fase líquida superior se separó y evaporó a 200 ºC, de ésta quedó un residuo con masa de 0,04211 onzas de A. Luego se calentó la mezcla inferior restante a 200 ºC hasta que dejó de desprenderse vapor o humo violeta. La sustancia C que quedó pesó 0,01650 onzas. Responda las siguientes preguntas (Para llegar a sus respuestas tenga en cuenta las propiedades de las sustancias puras, elementos o compuestos que se dan mas abajo):

a) ¿Qué tipo de mezcla se tiene inicialmente (mezcla de desechos con agua)? Explique teniendo en cuenta las propiedades de las sustancias puras.

b) ¿Qué sustancia es A? ¿B? y ¿C? Explique brevemente.c) ¿Qué cantidad en gramos (g) de KCl, I2 y Hg se tienen en la muestra sin agua? Tenga en cuenta el

número de cifras significativas.d) Cual es el porcentaje de KCl en la muestra sin agua? ¿cuál el de I2? y ¿cuál el de Hg? Tenga en cuenta

el número de cifras significativas.

Propiedades de las sustancias puras:§ Agua destilada (H2O): densidad 0,99823 g/mL (20ºC); P.F. (punto de fusión) 0 ºC (1atm); P.E. (punto de

ebullición) 100 ºC (1atm); incoloro; sustancia polar.§ Mercurio (Hg): densidad 13,55 g/mL (20ºC); P.F. –39 ºC (1atm); P.E. 357 ºC (1atm); color brillante

plateado; solubilidad en agua: insoluble; sustancia apolar.§ Cloruro de potasio (KCl): densidad 1,98 g/mL (20ºC); P.F. 773 ºC (1atm); P.E. 1413 ºC (1atm); color

blanco; solubilidad en agua: 347g/L (soluble); sustancia polar (iónica).§ Yodo (I2): densidad 4,93 g/mL (20ºC); P.F. 114 ºC (1atm); P.E. 185 ºC (1atm); color violeta negro;

solubilidad en agua: insoluble; sustancia apolar.

TALLER 2 PARTE A (ÁTOMO, CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA, ENLACES QUÍMICOS Y MOLÉCULAS)

11. Defina los siguiente términosa) Átomob) Estructura atómicac) Moléculad) Partícula subatómicae) Número de masaf) Isótopog) Número atómicoh) Masa atómicai) Masa molecularj) Número cuántico principalk) Configuración electrónica de la capa de valencial) Enlace iónicom) Enlace covalenten) Propiedad periódicao) Tabla periódicap) Electronegatividadq) Anión

12. Todos los isótopos siguientes se emplean en las ciencias aplicadas para distintos fines. Indique el número de protones, neutrones, electrones, grupo, periodo al que pertenece y densidad (tenga en cuenta las unidades).a) Fósforo 32b) Cromo 51c) Cobalto 60d) Tecnecio 99e) Yodo 131f) Talio 201

13. Localice el elemento de símbolo Rh en la tabla periódica y escriba:a) Nombreb) Configuración electrónicac) Electrones de valenciad) Masa o peso atómicoe) Punto de fusión (en grados Fahrenheit)f) Punto de ebullición (en Kelvin)g) Densidad en (lb/pie3)h) Radio atómico (en pulgadas)

14. Explique como varía la primera energía de ionización a lo largo de:a) El periodo 2b) Los metales alcalinotérreosc) Los halógenos

15. Explique como varía el radio atómico a lo largo de:a) El periodo 3b) Los metales alcalinosc) Los gases nobles

16. Explique como varía la afinidad electrónica a lo largo de:a) El periodo 4b) El grupo del oxígenoc) El grupo del nitrógeno

17. Explique como varía la electronegatividad a lo largo de:a) El periodo 5b) El grupo del boroc) El grupo del carbono

18. Escriba la configuración electrónica de la capa de valencia en notación de celdas o cajas para:a) El neónb) El cobrec) El potasiod) El fósforo

19. El hierro es un elemento esencial en el mecanismo de respiración de algunos seres vivos.a) Escriba la configuración electrónica del elemento neutro en notación de cajas o celdas.b) Escriba la configuración electrónica de la capa de valencia del elemento neutro en notación de celdas.c) ¿Cuáles son los números cuánticos del último electrón del elemento neutro?d) ¿Cuáles son los números cuánticos del penúltimo electrón del elemento neutro?e) ¿Si solo dispone de la configuración electrónica de la capa de valencia, cuáles números de oxidación

esperaría para el hierro?

20. Con base en las propiedades periódicas de los elementos responda lo siguiente:a) ¿Por qué es más difícil remover un electrón del nitrógeno neutro que del carbono o del oxígeno

neutros? Explique con base en la configuración electrónica de la capa de valencia y la primera energía de ionización.

b) ¿Por qué es más difícil adicionar un electrón al nitrógeno neutro que al carbono u oxígeno neutros? Explique con base en la configuración electrónica de la capa de valencia y la afinidad electrónica.

c) Los números de oxidación principales para el carbono son 2+ y 4+, para el nitrógeno son 3+, 5+ y 3-, para el oxígeno 2-. ¿Cuál es la razón de este hecho? Explique con base en la configuración electrónica y la electronegatividad de los elementos neutros.

21. Revise los siguientes pares de elementos y determine si entre estos se puede formar una molécula binaria. Si se pueden formar moléculas, entonces determine si será iónica o covalente, polar o apolar.a) Na y Nb) P y Oc) Mg y Cud) Ca Ce) F y B

22. Asigne los números de oxidación a los elementos en las siguientes moléculas. Determine la composición de cada molécula (porcentaje de cada elemento en la molécula)a) H2SO4b) Na2CO3

c) HCld) MgBr2

e) KMnO4

f) H2O2

TALLER 2 PARTE B (FÓRMULAS QUÍMICAS, ECUACIONES QUÍMICAS, REACCIONES QUÍMICAS Y ESTEQUIOMETRIA)

23. Defina los siguiente términosa) Fórmula químicab) Fórmula molecularc) Mold) Reacción o cambio químicoe) Fasef) Reacción de sustitucióng) Reacción de desplazamientoh) Reacción de adición (síntesis o combinación)i) Reacción de metátesis o doble sustituciónj) Reacción de precipitaciónk) Reacción de dismutaciónl) Ecuación químicam) Estequiometrían) Reactivo limitanteo) Rendimientop) Coeficiente estequiométricoq) Reactivor) Productos) Ley de conservación de la masat) Ley de las proporciones definidasu) Ley de las proporciones múltiples

24. Para los siguientes pares de elementos determine los compuestos binarios que se forman, asigne los números de oxidación y determine los porcentajes de cada elemento.a) Ga y Fb) Mn y Hc) Cr y Id) Re y S

25. Para los siguientes compuestos determine la masa molecular y asigne números de oxidación.a) MgF2

b) PCl3c) ZnSO4

d) CaCO3

e) PbCrO4

f) KNO3

26. Balancee por tanteo la siguientes reacciones de adición (síntesis o combinación)a) P4 + Cl2 PCl3b) MgO + H2O Mg(OH)2

c) CaO + SiO2 CaSiO3

d) N2O5 + H2O HNO3

e) Mg + F2 MgF2

27. Balancee por tanteo las siguientes reacciones de desplazamientoa) Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

b) K + H2O KOH + H2

c) Cl2 + NaBr NaCl + Br2

d) Al + Cr(NO3)6 Al(NO3)3 + Cre) Fe + Pb3(PO4)2 FePO4 + Pb

28. Balancee por tanteo las siguientes reacciones de metátesisa) Na2CO3 + CaSO4 CaCO3 + Na2SO4

b) K3PO4 + AgNO3 Ag3PO4 + KNO3

c) HNO3 + Ca(OH)2 H2O + Ca(NO3)2

d) KOH + H2SO4 K2SO4 + H2Oe) Pb(NO3)2 + K2CrO4 PbCrO4 + KNO3

29. Para las siguientes reacciones escriba su ecuación, diga de que tipo de reacción se trata y compruebe la

ley de la conservación de la masa en cada una (si no se cumple balancee por tanteo la ecuación y compruebe la ley de la conservación de la masa de nuevo).a) Un mol de Cu(OH)2(hidróxido de cobre II) reacciona con dos moles de HNO3 (ácido nítrico) para

producir un mol de Cu(NO3)2 (nitrato de cobre II) y dos moles de agua.b) Un mol de Fe2O3 (óxido de hierro III) reacciona con tres moles de CO (monóxido de carbono) para

producir dos moles de hierro (Fe) y tres moles de CO2 (dióxido de carbono)c) Un mol de níquel (Ni) reacciona con un mol de moléculas de cloro (Cl2) para formar un dos moles de

NiCl2 (cloruro de níquel)d) Un mol de moléculas de cloro (Cl2) reaccionan con dos moles de NaI (yoduro de sodio) para formar un

mol de moléculas de yodo (I2) y dos moles de NaCl (cloruro de sodio)e) Un mol de SnCl2 (cloruro de estaño II) reacciona con un mol de KOH (hidróxido de potasio) para

producir dos moles de Sn(OH)2 y tres moles de KCl (cloruro de potasio)

30. Para las siguientes reacciones predecir las sustancias que se producen, el reactivo limitante y el tipo de reacción, una vez balanceada la ecuación:a) HI + Ca(OH)2 (tres moles de HI, dos moles de Ca(OH)2)b) Li + H2O (medio mol de Li, tres moles de H2O)c) Na3PO4 + Ca(NO3)2 (un mol de Na3PO4, un mol de Ca(NO3)2)d) H2SO4 + Hg(OH)2 (dos moles de H2SO4, un mol de Hg(OH)2)e) S4 + F2 SF6 (un mol de S4, con medio mol de F2)

31. Uno de los contaminantes atmosféricos del combustible diesel es el dióxido de azufre (SO2) un gas marrón, que reacciona con el oxígeno del aire para formar trióxido de azufre (SO3) otro gas, de acuerdo con la reacción (1). El trióxido de azufre reacciona con las gotas de agua lluvia para formar gotas de ácido sulfúrico (H2SO4) un componente de la lluvia ácida, como se indica en la reacción (2).

(1) 2SO2 (g) + 2O2 (g) 2SO3 (g)

(2) SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (l)

a) Si se hacen reaccionar 2 moles de dióxido de azufre con 2 moles de oxígeno molecular, cuantos gramos de trióxido de azufre se obtienen?

b) Si a 1 mol de trióxido de azufre formado anteriormente se le adiciona 1 mol de agua líquida, cuantas libras de ácido sulfúrico se obtienen?

c) ¿De acuerdo con los numerales a) y b) La masa de los reactivos es igual a la masa de los productos (se conserva la masa)? Explique con datos numéricos.

d) ¿Cuál es la composición del ácido sulfúrico?