UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

FACULTAD DE INGENIERÍA

CURSO PREFACULTATIVO – GESTIÓN II / 2009

TERCER EXAMEN PARCIAL ÁREA: QUÍMICA FECHA: 11/12/2009 TIEMPO DE DESARROLLO DEL EXAMEN: 90 MINUTOS

TODAS LAS PREGUNTAS TIENEN UNA PUNTUACION DE 10 PUNTOS Responda INDICANDO el inciso de la respuesta correcta EN LA PLANTILLA DE RESPUESTAS COLOCADAS EN LA PARTE INFERIOR DE ESTE EXAMEN. PREGUNTAS TEÓRICAS 1) La combinación de una masa fija de un elemento con otra variable de otro elemento es postulado de

a) Lavoisier b) Proust c) Amagath d) Richter e) ninguno

2) En la reacción de Mg con HCl, el metal asume la función de:

a) especie reducida b) agente oxidante c) agente reductor d) especie oxidada e)ninguno

3) El método de …………………….. permitió determinar la masa atómica relativa de algunos elementos.

a) Proust b) Lavoisier c) Avogadro d) Cannizzaro e) ninguno

4) La operación física que separa los componentes de una mezcla homogénea aprovechando la diferencia entre sus puntos de ebullición se denomina:

a) evaporación b) adsorción c) destilación d) secado e)ninguno

PROBLEMAS 5) Se analizan dos muestras que contienen sólo vanadio y oxígeno. La muestra # 1 consiste en 0.6281 g de Oxígeno/ g de vanadio; y la muestra # 2 consta de 0.7851 g de Oxígeno/ g de vanadio. Si la muestra # 2 es el compuesto V2O5. ¿Cuál es la fórmula de la muestra # 1?

a) V2O5 b) VO2 c) VO d) VO3 e) ninguna

6) Igualar por el método de Ión Electrón: Fosfato de calcio con sílice y carbono para obtener meta silicato de calcio, fosforo alotrópico blanco (P4), y monoxido de carbono. Los coeficientes de la ecuación igualada son:

a) 1,4,8 → 1,8,2, b) 4 6, 3 → 5, 7, 10 c) 2, 6, 10 → 6, 1,10 d) 1,4,4 → 1,2,2, e) 2,6,4 → 3,6,2

7) De acuerdo a la pregunta (6), si se hacen reaccionar 2,6 kg de fosfato de calcio con 3,0 libras de sílice y la reacción tiene un rendimiento del 55%, cuantos gramos de Fósforo se obtendrá?

a) 558 g b) 150 g c) 258 g d)198 g e)469 g

8)De acuerdo a la pregunta (6), cuantos litros de monóxido de carbono (CO) se obtienen en condiciones normales y con el mismo rendimiento de reacción?.

a) 250,26 litros b) 646,12 litros c) 821,34 litros d) 465,7 litros e) Ninguno

9) 50 cm3 de una mezcla e hidrógeno, monóxido de carbono y metano se hacen estallar después de agregar 58 cm3 de oxígeno. Después de la combustión y la evaporación de toda el agua; quedan 50 cm3 cuyo 70 % es dióxido de carbono, y 30 % oxígeno. La composición de hidrógeno, monóxido de carbono y metano en la mezcla inicial es:

a) 10%; 15% y 75% b) 30%; 46% y 24% c) 40%; 10% y 50% d) 10%; 15% y 75 e) ninguno

10) Debido al buen precio del oro a nivel internacional (1 oztroy = 31.1 g; 1 oztroy =110 $us;) un alumno de ingeniería requiere concentrar un mineral de oro al 96% separando todo el agua y escorias presentes en 250 libras que tiene la tercera parte de oro y 40% de escorias. Calcular el precio de venta en $us del concentrado obtenido.( Usar 2 decimales para los cálculos)

a) 100000.1 b) 135000.2 c) 131125.4 d) 135261.6 e) 133692.8

PESOS ATOMICOS

P=31 Ca=40 Si=28 O=16 V=51 Au = 197 C = 12

ESCRIBIR LAS RESPUESTAS EN LETRA DE IMPRENTA Y MAYÚSCULAS

Pregunta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Fila Nota Nº de examen

Respuesta

B

Puntaje

F IF IF IF I

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

FACULTAD DE INGENIERÍA

CURSO PREFACULTATIVO – GESTIÓN II / 2009

TERCER EXAMEN PARCIAL ÁREA: QUÍMICA FECHA: 11/12/2009 SOLUCIONARIO – FILA “B” TIEMPO DE DESARROLLO DEL EXAMEN: 90 MINUTOS

TODAS LAS PREGUNTAS TIENEN UNA PUNTUACION DE 10 PUNTOS Responda INDICANDO el inciso de la respuesta correcta EN LA PLANTILLA DE RESPUESTAS COLOCADAS EN LA PARTE INFERIOR DE ESTE EXAMEN. Preguntas teóricas

1) La combinación de una masa fija de un elemento con otra variable de otro elemento es postulado de

a) Lavoisier b) Proust c) Amagath d) Richter e) ninguno

2) En la reacción de Mg con HCl, el metal asume la función de:

a) especie reducida b) agente oxidante c) agente reductor d) especie oxidada e)ninguno

3) El método de …………………….. permitió determinar la masa atómica relativa de algunos elementos.

a) Proust b) Lavoisier c) Avogadro d) Cannizzaro e) ninguno

4) La operación física que separa los componentes de una mezcla homogénea aprovechando la diferencia entre sus puntos de ebullición se denomina:

a) evaporación b) adsorción c) destilación d) secado e)ninguno

5) Se analizan dos muestras que contienen sólo vanadio y oxígeno. La muestra # 1 consiste en 0.6281 g de Oxígeno/ g de vanadio; y la muestra

# 2 consta de 0.7851 g de Oxígeno/ g de vanadio. Si la muestra # 2 es el compuesto V2O5. ¿Cuál es la fórmula de la muestra # 1?

a) V2O5 b) VO2 c) VO d) VO3 e) ninguna

PRIMER METODO

DATOS

1

0.6281gOM

1gV=

2

0.7851gOM

1gV=

V2O5

Aplicando la ley de Proust:

= =1

1

1

masaoxigeno 0.6281gOM

masavanadio 1gV y = =

22

2

masaoxigeno 0.7851gOM

masavanadio 1gV

Para la muestra ·# 1 y # 2 la relación de átomos es:

= =1

1

1

átomosoxígeno yR

átomosvanadio x y = =

22

2

átomosoxigeno 5R

átomosvanadio 2

La relación en masa de ambas muestras tiene que ser idéntica a la relación de átomos:

2 2

1 1

R M

R M= entonces reemplazando datos:

50.78512 1.25

y 0.6281

x

= =

Despejando y/x obtenemos y

2x

= por tanto la relación de átomos de oxigeno a átomos de

vanadio es 2:1

Por tanto la fórmula de la muestra # 1 es: V O2.

SEGUNDO METODO DATOS: Masa de oxigeno = 0,628 g masa de vanadio= 1 g Masa de oxigeno = 0,7851 g masa de vanadio = 1 g

0,628g%O x100 38,57%

1,628g

% V 61, 43%

= =

=

38,57%O 2,41 / 1,204 2

16

61,43% V 1,204 / 1,204 1

51

= = =

= = =

Por tanto la fórmula de la muestra # 1 es: V O2.

F IF IF IF I

6) Igualar por el método de Ión Electrón: Fosfato de calcio con sílice y carbono para obtener meta silicato de calcio, fosforo alotrópico blanco (P4), y monoxido de carbono. Los coeficientes de la ecuación igualada son: a) 1,4,8 → 1,8,2, b) 4 6, 3 → 5, 7, 10 c) 2, 6, 10 → 6, 1,10 d) 1,4,4 → 1,2,2, e) 2,6,4 → 3,6,2, Solución:

Ca3 (PO4)2 + SiO2 + C → CaSiO3 + P4 + CO 20e- + 32 H+ + 4 PO4-3 → P4 + 16 H2O

H2O + SiO2 → SiO3-2 + 2H+ // · 6 H2O + C → CO + 2H+ + 2e- // ·10

20e- + 32 H+ + 4 PO4-3 → P4 + 16 H2O

6 H2O + 6 SiO2 → 6 SiO3-2 + 12 H+ 10 H2O + 10 C → 10 CO + 20 H+ + 20e-

4 PO4-3 + 6 SiO2 + 10 C → P4 + 6 SiO3-2 + 10 CO

2 Ca3 (PO4)2 + 6 SiO2 + 10 C → 6 CaSiO3 + 1 P4 + 10 CO

7) De acuerdo a la pregunta (6), si se hacen reaccionar 2,6 kg de fosfato de calcio con 3,0 libras de sílice y la reacción tiene un rendimiento del 55%, cuantos gramos de Fósforo se obtendrá?

a) 558 g b) 150 g c) 258 g d) 198 g e) 469 g Solución: Averiguamos el reactivo limitante:

2

2

2

360 12, 6 3, 328

620 0, 4536

kg SíO lb Sílicekg Fosfato lb SiO

kg Fosfato kg SiO∗ ∗ =

Entonces el reactivo limitante es la sílice que se encuentra en una cantidad de 3 libras

4 4

2 4 4 4

2 4

124 453, 63 468, 72 0, 55 257, 8 258

360 1

lb P g Plb SiO gP gP gP

lb SiO lb P∗ ∗ = ∗ = ⇔

8) De acuerdo a la pregunta (6), cuantos litros de monóxido de carbono (CO) se obtienen en condiciones normales y con el mismo rendimiento

de reacción?. a) 250,26 litros b) 646,12 litros c) 821,34 litros d) 465,7 litros e) Ninguno Solución: Calculamos el número de moles de CO en base al reactivo limitante y el rendimiento de la reacción

2

2

280 453, 6 1 22, 43 37 , 8 0, 55 20, 79 465, 7

360 1 28 1× × × = × = × =

lb CO g CO mol CO Llb S iO mol CO L

lb S iO lb CO g CO mol CO

9) 50 cm3 de una mezcla e hidrógeno, monóxido de carbono y metano se hacen estallar después de agregar 58 cm3 de oxígeno. Después de la

combustión y la evaporación de toda el agua; quedan 50 cm3 cuyo 70 % es dióxido de carbono, y 30 % oxígeno. La composición de hidrógeno,

monóxido de carbono y metano en la mezcla inicial es:

a) 10%; 15% y 75% b) 30%; 46% y 24% c) 40%; 10% y 50% d) 10%; 15% y 75 e) ninguno

SOLUCION

Las ecuaciones correspondiente a la combustión de los tres gases son:

2 H2 + O2 → 2 H2O

2 CO + O2 → 2 CO2

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Sea X cm3 H2; Y cm3 CO; y Z cm3 de CH4 en la mezcla inicial:

Los volúmenes de O2 precisados para cada reacción son:

3

3 322 23

2

1cm OX cm H 0.5Xcm O

2cm H× =

33 32

23

1cm OYcm CO 0.5Ycm O

2cm CO× =

33 32

4 234

2cm OZcm CH 2Zcm O

1cm CH× =

La cantidad de CO2 formados son a partir de estas reacciones:

3

3 3223

2cm COYcm CO Ycm CO

2cm CO× =

33 32

4 234

1cm COZcm CH Zcm CO

1cm CH× =

El volumen de O2 precisado es: 58 – 15 = 43 cm3.

Si los 50 cm3 de la mezcla final el 70% corresponden al CO2, entonces el volumen formado es CO2 es 35 cm3

Entonces planteamos el siguiente sistema de ecuaciones:

X Y Z 50

0.5X 0.5Y 2Z 43

Y Z 35

+ + =

+ + =

+ =

Resolviendo el sistema de ecuaciones: Se tiene X = 15; Y = 23 y Z =

Que representa los siguientes porcentajes:

32

2 23

15cm H%H 100 30%H

50cm mez.= × =

3

3

23cm CO%CO 100 46% CO

50cm mez.= × =

34

4 43

12cm CH%CH 100 24% CH

50cm mez.= × =

10) Debido al buen precio del oro a nivel internacional (1 oztroy = 31,1 g; 1 oztroy =110 $us;) un alumno de ingeniería requiere concentrar un mineral de oro al 96% separando todo el agua y escorias presentes en 250 libras que tiene la tercera parte de oro y 40% de escorias. Calcular el precio de venta en $us del concentrado obtenido.( Usar 2 decimales para los cálculos)

a) 100000,1 b) 135000,2 c) 131125,4 d) 135261,6 e) 133692,8

SOLUCION

El diagrama de proceso es:

X=Au ; Y=Escorias ; Z=Agua A (Agua)

M=250 lb C ( Au concentrado)

XM=1/3Xc=0,33 Xc=0,96

YM=0,4

ZM=0,27

B (Escorias)

Balance Global M = A + B + C

250 = 67,5 + B + C

182,5 = B + C ………………..(I)

Balance al Au: M*XM = B*XB + C*XC

250*0,33 = B*0,04 + C*0.96

82,5 = 0,04 B + 0,96 C ………..(II)

Resolviendo el sistema de ecuaciones se tiene que C = 81,73 lb

=453,6 g 1oz troy 110 $us

81,73 lb * * * 131125,4 $us1lb 31,1g 1oz troy

ESCRIBIR LAS RESPUESTAS EN LETRA DE IMPRENTA Y MAYÚSCULAS

Pregunta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Fila Nota Nº de examen

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

Puntaje