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 TEORICAS

1) El agente reductor es aquella sustancia que:

a) se reduce b) gana electrones c) pierde electrones d) pierde neutrones e) ninguno

2) El número de oxidación del manganeso en el manganato de potasio es:

a) 3 b) 4 c) 6 d) 7 e) ninguno

3) Cuando un compuesto orgánico se combustiona con exceso de oxígeno, se obtiene:

a) CO + H2 b) C + H2 c) C + H2O d) CO2 + H2O e) ninguno

4) ¿Cuál es el porcentaje de agua en el tetraborato de sodio decahidratado?

a) 47,22% b) 52,78% c) 48,36% d) 57,66% e) ninguno

PROBLEMAS

5) Se analizó un compuesto orgánico y se encontró que contiene Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno y Oxígeno como sus únicos elementos

componentes. Al quemar por completo una muestra de 1.279 g, se obtuvieron 1.60 g de CO2 y 0.77 g de agua. Luego otra muestra de 1.625 g

que se pesó por separado contiene 0.216 g de nitrógeno. La fórmula empírica del compuesto es:

a) C4H7NO3 b) C3H9NO3 c) C3H7NO3 d) C3H7N2O3 e) ninguno

6. La recuperación de oro implica el tratamiento de oro con cianuro de potasio (KCN) para aislarlo de otras sustancias, de acuerdo a la siguiente reacción química: Oro metálico + cianuro de potasio + oxigeno gaseoso + agua � cianuro doble auroso potásico + hidróxido de potasio. Igualar por el método ion electrón, los coeficientes de la ecuación igualada son:

a) 4,8,1,2� 4,4 b) 2,4,1,1�2,2 c) 4,4,1,1�8,2 d) 4,4,1/2,1�2,2 e) ninguno

7. De acuerdo a la pregunta 6, Si el rendimiento de la reacción es del 80%, determinar la masa de cianuro de potasio del 90% de pureza necesaria para extraer 0,064 Lb de oro si se introduce con un exceso del 30%?

a) 27,7 b) 24,9 c) 19,2 d) 14,74 e) ninguno

8. De acuerdo a la pregunta 6, que volumen en litros de potasa caustica del 70% en peso de hidróxido de potasio y peso específico relativo de 1,2 se obtendrá a partir de 60 lb de cianuro de potasio del 90 % de pureza con un rendimiento idéntico al anterior inciso.

a) 10,05 L b) 14,35 L c) 12,6 L d) 17,95 L e) ninguno

9) A un cierto volumen de una mezcla de monóxido de carbono y acetileno se añaden 100 cm3 de oxigeno. Se hace arder la mezcla y al volver

a las mismas condiciones de presión y temperatura queda un volumen de 105 cm3 de dióxido de carbono y oxigeno, que después de pasar a

través de una disolución de potasa cáustica que absorbe todo el dióxido de carbono el volumen se reduce a 35 cm3. Calcular: La composición

de monóxido de carbono y acetileno en la mezcla inicial.

a) 50% y 50 b) 60% y 40% c) 45% y 55% d) 35% y 65% e) ninguno

10) Una pulpa de madera húmeda contiene 68% de agua en peso. Después de secarla se determina que se ha eliminado el 95% del agua

original en la pulpa. Calcúlese la relación R= pulpa seca/pulpa húmeda, si la alimentación es de 1000 Kg/h

a) 0.32 b) 0.4 8 c) 0.63 d) 0.79 e) ninguno

PESOS ATOMICOS

Au = 197 C = 12 N = 14 K = 39 O = 16 H = 1 Na = 23 B = 11

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 SOLUCINARIO 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) El agente reductor es aquella sustancia que:

a) se reduce b) gana electrones c) pierde electrones d) pierde neutrones e) ninguno

2) El número de oxidación del manganeso en el manganato de potasio es:

a) 3 b) 4 c) 6 d) 7 e) ninguno

3) Cuando un compuesto orgánico se combustiona con exceso de oxígeno, se obtiene:

a) CO + H2 b) C + H2 c) C + H2O d) CO2 + H2O e) ninguno

4) ¿Cuál es el porcentaje de agua en el tetraborato de sodio decahidratado?

a) 47,22% b) 52,78% c) 48,36% d) 57,66% e) ninguno

PROBLEMAS

5) Se analizó un compuesto orgánico y se encontró que contiene Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno y Oxígeno como sus únicos elementos

componentes. Al quemar por completo una muestra de 1.279 g, se obtuvieron 1.60 g de CO2 y 0.77 g de agua. Luego otra muestra de 1.625 g

que se pesó por separado contiene 0.216 g de nitrógeno. La fórmula empírica del compuesto es:

a) C4H7NO3 b) C3H9NO3 c) C3H7NO3 d) C3H7N2O3 e) ninguna

SOLUCIÓN: CxHyNzOw + O2 → CO2 + H2O

Obtenemos los gramos de carbono del dióxido Cg0.4364gCO44

12gCCO

2

2 =×g60.1

Obtenemos los gramos de Hidrógeno del agua HgHg18

gH2

2

2 0856.077.0 =×O

OHg

Calculamos la masa de nitrógeno de la 2º muestra Ng0.1700Mg1.625

Ng0.216Mg1.279

1

1 =×

Calculamos la masa de Oxígeno por diferencia de las anteriores masas con la muestra M1

MOx = 1.279 g – 0.4364 g – 0.0856 g – 0.1700 g = 0.5870 g de oxígeno Calculamos ahora los átomo-gramo de los elementos

Carbono Cgat0.0364Cg12

gCat1Cg0.4364 −=

−×

Hidrógeno Hgat0.0856Hg1

gHat1Hg0.0856 −=

−×

Nitrógeno Ngat0.0121Ng14

gNat1Ng0.1700 −=

−×

Oxígeno −

× = −

1 at gO0.5870 g O x 0.0367 at g O

16 g O

En resumen:

Sustancias Masa relativa (g)

Número de átomos-gramo

Relación (R)

Formula empírica

C 0.4364 0.0364 3 C3 H7 NO3 H 0.0856 0.0856 7

N 0.1700 0.0121 1

O 0.5870 0.0367 3

6) La recuperación de oro implica el tratamiento de oro con cianuro de potasio (KCN) para aislarlo de otras sustancias, de acuerdo a la siguiente reacción química: Oro metálico + cianuro de potasio + oxigeno gaseoso + agua � cianuro doble auroso potásico + hidróxido de potasio. Igualar por el método ion electrón, los coeficientes de la ecuación igualada son: a) 4,8,1,2� 4,4 b) 2,4,1,1�2,2 c) 4,4,1,1�8,2 d) 4,4,1/2,1�2,2 e) ninguno SOLUCION

Au + KCN + O2 + H2O → K Au(CN)2 + KOH

F IF IF IF I

Planteamos las semireacciones: Multiplicando en forma cruzada x2 y x1 para igualar las cargas: La ecuación igualada queda:

2 Au + 4KCN +(1/2) O2 + H2O → 2 K Au (CN)2 + 2 KOH Multiplicando la ecuación por 2 se tiene:

4 Au + 8 KCN + O2 + 2 H2O → 4 K Au (CN)2 + 4 KOH 7) De acuerdo a la pregunta 6, Si el rendimiento de la reacción es del 80%, determinar la masa de cianuro de potasio del 90% de pureza necesaria para extraer 0,064 Lb de oro si se introduce con un exceso del 30%?

a) 27,7 b) 24,9 c) 19,2 d) 14,74 e) ninguno

SOLUCION

× × × × × × =puro puro impuro

puro puro

65gKCN 130gKCN 100gKCN453,6gAu 1molAu 8molKCN0,064Lb Au 27,7gKCN

1Lb Au 197gAu 4molAu 1molKCN 100gKCN 90gKCN

8) De acuerdo a la pregunta 6, que volumen en litros de potasa caustica del 70% en peso de hidróxido de potasio y peso específico relativo de 1,2 se obtendrá a partir de 60 lb de cianuro de potasio del 90 % de pureza con un rendimiento idéntico al anterior inciso. a) 10,05 L b) 14,35 L c) 12,6 L d) 17,95 L e) ninguno SOLUCION

( )

( )

, cos os, ,

cos, cos

3

453,6 90 56 801 460

1 100 65 8 1 100

100 1

70

impuro puros teori teoric puro reales puros

impuro

impuro impuro teori puros teori

g KCN g g KOH g KOHmol KCN mol KOHlb KCN x x x x x x x

lb KCN g KCN g KCN mol KCN mol KOH g KOH

g KOH sol cm Kx

g KOH p=

3

( ) 1 ( )10,05

1,2 ( ) 1000 ( )

OH sol LKOH solx litros de solucióndeKOH

g KOH sol cm KOH sol

9) A un cierto volumen de una mezcla de monóxido de carbono y acetileno se añaden 100 cm3 de oxigeno. Se hace arder la mezcla y al volver a

las mismas condiciones de presión y temperatura queda un volumen de 105 cm3 de dióxido de carbono y oxigeno, que después de pasar a

través de una disolución de potasa cáustica que absorbe todo el dióxido de carbono el volumen se reduce a 35 cm3. Calcular: La composición

de monóxido de carbono y acetileno en la mezcla inicial.

a) 50% y 50 b) 60% y 40% c) 45% y 55% d) 35% y 65% e) ninguna

SOLUCION X = CO CO + (1/2) O2 → CO2

Y = C2H2 C2H2 + (5/2) O2 → 2 CO2 + H2O (liquida)

VO2 =100cm3

Vmezcla = V O2 exceso + VCO2 formado = 105cm3 VO2 exceso = 35 cm3

2

3

223

2

3

223

2

5

1

2

5

* OYcmcm

Ocm

YcmHC

HC =

2

3

3

2

3

3

2

1

1

2

1

* OXcmcm

Ocm

XcmCO

CO =

oreaccionadoxigenodevolumenVOcmYX =

+ 2

3

2

5

2

1

VO 2introducido = VO2 reaccionado + VO2 en exceso = 100 cm3 O2

VO2 reaccionado =100-35 = 65 cm3 O2

1 5X Y 652 2

+ = ……….. (I)

Para el dióxido de carbono formado:

2

3

223

2

3

223 2

1

2* COYcmcm

COcmYcm

HC

HC =

2

3

3

2

33

1

1* COXcmcm

COcmXcm

CO

CO =

( ) formadoarbonodioxidodecdevolumenVCOcmYX =+ 2

32

VCO 2 formado = Vmezcla formada - VO2 en exceso

Au0 → Au+1

O20

→ OH --1

Au0 → Au+1 + 1 e

- x 2

2 e- + H2O +(1/2) O2

0 → 2 OH

--1 x1

2 Au0 → 2 Au+1 + 2e

-

2 e- + H2O + (1/2) O2

0 → 2 OH

--1

2 Au0 + H2O + (1/2) O2

0 → 2 Au+1 + 2 OH

--1

VCO2 formado =105 - 35 = 70 cm3 CO2 Planteando las ecuaciones:

X 2Y 70+ = ………….. (II)

Resolviendo el sistema de ecuaciones se tiene: X = 30 cm3 Y = 20 cm3

La composición de la mezcla es: %X = % CO = (30/50)*100 % = 60% %Y= % C2H2 = (20/50)*100 %= 40%

10) Una pulpa de madera húmeda contiene 68% de agua en peso. Después de secarla se determina que se ha eliminado el 95% del agua original en la pulpa. Calcúlese la relación a la salida de: R= pulpa seca/pulpa húmeda, si la alimentación es de 1000 Kg/h

a) 0.32 b) 0.4 8 c) 0.63 d) 0.79 e) ninguna

SOLUCION A = 1000 Kg/h

A B ?

?

2=

=

OBH

pulpaB

X

X

%68

?

2=

=

AOH

pulpaA

X

X

C %1002

=OCHX

32.068.0112

=−=⇒=+ pulpaAOAHpulpaA XXX

Balance global ( )1⇒+= CBA

Balance para la pulpa ( )2⇒∗=∗ pBpA XBXA

Balance para el agua ( )3222

⇒∗+∗=∗ OCHOBHOAH XCXBXA

De (2) )sec(/.32032.0/.1000 apulpahKghKgXB pB =∗=∗

Cantidad de H2O a la entrada: 1000Kg./h – 320 Kg. /h = 680 Kg. /h El água eliminada es: 680*0.95 = 646

Masa de agua que se queda con la pulpa: 680 Kg. – 646 Kg. = 34 Kg.

320Kg.(pulpaseca)

R 0.90(320 34)Kg.(pulpahúmeda)

= =+

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 C C D E C A A A B E B

Puntaje

SECADERO