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 Ley de la conservación de la materia fue enunciada por

a) Lavoisier b) Proust c) Dalton d) Richter e) ninguna

2) 1 equivalente gramo de acido fosfórico tiene una masa de:

a) 19,6g b) 49 g c) 32,66 g d) 98 g e) ninguno

3) Una reacción de adición se denomina también:

a) Irreversible b) reversible c) formación d) metátesis e) ninguno

4) El porcentaje de un elemento en un compuesto es ………….. si se aumenta la cantidad de compuesto.

a) Constante b) menor c) variable d) mayor e) ninguno

PROBLEMAS 5) Hallar la formula molecular, en la combustión de 1,036 g de una sustancia orgánica no saturada formada por carbono, hidrogeno y nitrógeno (con un doble enlace) se recogió 2,116 g de anhídrido carbónico y 1,083 g de agua. Para determinar el peso molecular, 0,1366 g del compuesto orgánico fijan 0,2535 g de bromo (Br2), de acuerdo la siguiente reacción general: Br2 + NxHyCz → NxHyCzBr2

a) C10H7N2 b) C6H12N c) C6H7N d) C4H10N2 e) ninguno

6) Se hacen reaccionar 50 kg permanganato de potasio con una pureza del 80% con un exceso de sulfato antimonioso según la siguiente ecuación química: Sulfato antimonioso + Permanganato de potasio + agua →acido antimónico + sulfato potásico + sulfato manganoso+ acido sulfúrico Igualar por el método ion electrón, los coeficientes de la ecuación igualada son:

a) 3,2, 4,1 →2,2,2 b) 3,4, 4,5 →2,2,4 c) 2,2, 4,7 →1,1,2 d) 5,4,24 → 10,2,4,9 e) ninguno

7) De acuerdo a la pregunta (6), si el rendimiento de la reacción es del 65%, determinar la masa de agua en kilogramos necesaria en la reacción si se introduce con un exceso del 50% .

a) 13.08 kg b)10.00 kg c) 105.23 kg d) 41,01 kg e) ninguno

8) De acuerdo a la pregunta 6, si el rendimiento de la reacción es del 65% determinar el volumen en litros de acido sulfúrico que se puede recuperar si este tiene una pureza del 45% y una densidad relativa de 1,45.

a) 55,61 litros b) 35,50 litros c) 85,34 litros d) 95.38 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) 131140.05 d) 135261.6 e) 133692.8

PESOS ATOMICOS

Sb = 122 K = 39 Mn = 55 O = 16 H = 1 S = 32 P = 31 N = 14 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

A

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 “A” 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 Ley de la conservación de la materia fue enunciada por

a) Lavoisier b) Proust c) Dalton d) Richter e) ninguna

2) 1equivalente gramo de acido fosfórico tiene una masa de:

a) 19,6g b) 49 g c) 32,66 g d) 98 g e) ninguno

3) Una reacción de adición se denomina también:

a) Irreversible b) reversible c) formación d) metátesis e) ninguno

4) El porcentaje de un elemento en un compuesto es ………….. si se aumenta la cantidad de compuesto.

a) Constante b) menor c) variable d) mayor e) ninguno

PROBLEMAS 5) Hallar la formula molecular, en la combustión de 1,036 g de una sustancia orgánica no saturada formada por carbono, hidrogeno y nitrógeno

(con un doble enlace) se recogió 2,116 g de anhídrido carbónico y 1,083 g de agua. Para determinar el peso molecular, 0,1366 g del compuesto

orgánico fijan 0,2535 g de bromo (Br2), de acuerdo la siguiente reacción general: Br2 + NxHyCz → NxHyCzBr2

a) C10H7N2 b) C6H12N c) C6H7N d) C4H10N2 e) ninguno

SOLUCIÓN: 1,036 g NxHyCz + O2 → 2,116 g CO2 + 1,083 g H2O

Hallamos la composición elemental del compuesto orgánico:

N g 0,3386 = H g 0,1203 - C g 0,5771 - CHN g 1,036

H g0.1203 H g 18

H g 2 OH 083.1

C g0.5771 CO g 44

C g 12 CO 116.2

zyx

2

22

2

2

=

=

Oxg

xg

La formula empírica:

N g -at 0.0242 14

0.3386 :N

H g -at 0.1203 1

0.1203 : H

g -at 0.0481 12

0.5771 : C

=

=

=

En resumen:

Sustancias Masa relativa (g)

Número de átomos-gramo

Relación (R)

Formula empírica

C 0.5771 0.0481 2 C2 H5 N H 0.1203 0.1203 5

N 0.3386 0.0242 1 Formula empírica: C2H5N PMFE = 2x12 + 5x1 + 14 = 43g/mol Formula molecular: (C2H5N)n Calculo del Peso molecular real: Si: 0,1366 g de NxHyCz reacciona con 0,2535 g de Br2 con factores de conversión hallamos el peso molecular:

Despejamos M real:

x y z 2

Re al x y z

2

0.1366 g N H C x160gBrPM 86.2g N H C

0.2535 g Br .= =

Donde: 2 43

86.2

F.E.Molecular Peso

RealMolecular Peso ===η

Formula molecular: : (C2H5N)2 = C4H10N2

F IF IF IF I

6) Se hacen reaccionar 50 kg permanganato de potasio con una pureza del 80% con un exceso de sulfato antimonioso según la siguiente ecuación química: Sulfato antimonioso + Permanganato de potasio + agua →acido antimónico + sulfato potásico + sulfato manganoso+ acido sulfúrico Igualar por el método ion electrón, los coeficientes de la ecuación igualada son: a) 3,2, 4,1 →2,2,2 b) 3,4, 4,5 →2,2,4 c) 2,2, 4,7 →1,1,2 d) 5,4,24 → 10,2,4,9 e) ninguno SOLUCION Igualando la ecuación por el método ion electrón:

Sb2(SO4)3 + KMnO4 + H2O → H3SbO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2SO4

1 1 1 2

4 2

3 3 1 1

2 2 4

20 32 4 4 16

40 5 10 80 20

e H MnO Mn H O

H O Sb SbO H e

− + − +

+ − + −

+ + → +

+ → + +

Sumando las 2 ecuaciones se obtiene: 3 1 2 3 1

2 2 4 424 5 4 4 10 48H O Sb MnO Mn SbO H+ − + − ++ + → + +

5 Sb2(SO4)3 + 4 KMnO4 + 24 H2O → 10 H3SbO4 + 2 K2SO4 + 4 MnSO4 + 9 H2SO4 7) De acuerdo a la pregunta (6), si el rendimiento de la reacción es del 65%, determinar la masa de agua en kilogramos necesaria en la reacción si se introduce con un exceso del 50% .

a) 13.08 kg b)10.00 kg c) 105.23 kg d) 41,01 kg e) ninguna

SOLUCION En base a la ecuación igualada

5 Sb2(SO4)3 + 4 KMnO4 + 24 H2O → 10 H3SbO4 + 2 K2SO4 + 4 MnSO4 + 9 H2SO4 50 kg permanganato de potasio # kg Agua Pureza 80% KMnO4 Rendimiento = 65% exceso 50%, H2O = 18 g/mol

8) De acuerdo a la pregunta 6, si el rendimieto de la reacción es del 65% determinar el volumen en litros de acido sulfúrico que se puede recuperar si este tiene una pureza del 45% y una densidad relativa de 1,45. a) 55,61 litros b) 35,50 litros c) 85,34 litros d) 95,38 litros e) ninguno SOLUCION 5 Sb2(SO4)3 + 4 KMnO4 + 24 H2O → 10 H3SbO4 + 2 K2SO4 + 4 MnSO4 + 9 H2SO4 50 kg permanganato de potasio # litros Acido sulfúrico Pureza 80% KMnO4 Rendimiento = 65% 1,45 g/ cc , pureza = 45% H2SO4 KMnO4= 39+55+4·16=158g/mol

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 correspondientes a la combustión de los tres gases son:

2 H2 + O2 → 2 H2O 2 CO + O2 → 2 CO2

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

1 1 1 2

4 2

3 3 1 1

2 2 4

(5 8 4 ) 4

(8 2 16 4 ) 5

e H MnO Mn H O x

H O Sb SbO H e x

− + − +

+ − + −

+ + → +

+ → + +

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 = 12

Que representa los siguientes porcentajes: 3

22 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) 131140.05 d) 135261.6 e) 133692.8 SOLUCION El diagrama de proceso es: X=Au Y=Escorias Z=Agua A (Agua) ZA=1 M=250 lb C (Au concentrado) XM=1/3Xc=0.33 Xc=0.96 YM=0.4 ZM=0.27 B (Escorias) XB = 0.04 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 = 81.74 lb

453.6 g 1oz troy 110 $us81.74 lb* * * 131140.05 $us

1 lb 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 A C C A D D D A B C A

Puntaje