CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA

1.- Razone: a) Qu volumen es mayor el de un mol de nitrgeno o el de un mol de oxgeno, ambos medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura? b) Qu masa es mayor la de un mol de nitrgeno o la de uno de oxgeno? c) Dnde hay ms molculas, en un mol de nitrgeno o en uno de oxgeno? Masas atmicas: N = 14; O = 16. 2.- Se mezclan 20 g de cinc puro con 200 mL de disolucin de HCl 6 M. Cuando finalice la reaccin y cese el desprendimiento de hidrgeno: a) Calcule la cantidad del reactivo que queda en exceso. b) Qu volumen de hidrgeno, medido a 27 C y 760 mm Hg se habr desprendido? Datos: R = 0082 atmLK-1mol-1. Masas atmicas: Zn = 654; Cl = 355; H = 1. 3.- Se disuelven 30 g de hidrxido de potasio en la cantidad de agua necesaria para preparar 250 mL de disolucin. a) Calcule su molaridad. b) Se diluyen 250 mL de esa disolucin hasta un volumen doble. Calcule el nmero de iones potasio que habr en 50 mL de la disolucin resultante. Masas atmicas: K = 39; H = 1; O = 16. 4.- Un recipiente cerrado contiene oxgeno, despus de vaciarlo lo llenamos con amoniaco a la misma presin y temperatura. Razone cada una de las siguientes afirmaciones: a) El recipiente contena el mismo nmero de molculas de oxgeno que de amoniaco. b) La masa del recipiente lleno es la misma en ambos casos. c) En ambos casos el recipiente contiene el mismo nmero de tomos. 5.- En tres recipientes de la misma capacidad, indeformables y a la misma temperatura, se introducen respectivamente 10 g de hidrgeno, 10 g de oxgeno y 10 g de nitrgeno, los tres en forma molecular y en estado gaseoso. Justifique en cul de los tres: a) Hay mayor nmero de molculas. b) Es menor la presin. c) Hay mayor nmero de tomos. Masas atmicas: N = 14; H = 1; O = 16. 6.- Una disolucin acuosa de cido sulfrico tiene una densidad de 105 g/mL, a 20 C, y contiene 147 g de ese cido en 1500 mL de disolucin. Calcule: a) La fraccin molar de soluto y de disolvente de la disolucin. b) Qu volumen de la disolucin anterior hay que tomar para preparar 500 mL de disolucin 05 M del citado cido? Masas atmicas: H = 1; O = 16; S = 32.

Fco. Gonzlez Funes

CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA 7.- En el lanzamiento de naves espaciales se emplea como combustible hidracina, N2H4, y como comburente perxido de hidrgeno, H2O2. Estos dos reactivos arden por simple contacto segn: N2H4 (l) + 2 H2O2 (l) N2 (g) + 4 H2O (g) Los tanques de una nave llevan 15000 kg de hidracina y 20000 kg de perxido de hidrgeno. a) Sobrar algn reactivo? En caso de respuesta afirmativa, en qu cantidad? b) Qu volumen de nitrgeno se obtendr en condiciones normales de presin y temperatura? Masas atmicas: N = 14; O =16; H = 1. 8.- a) Cuntos tomos de oxgeno hay en 200 L de oxgeno molecular en condiciones normales de presin y temperatura? b) Una persona bebe al da 2 L de agua. Si suponemos que la densidad del agua es 1 g/mL Cuntos tomos de hidrgeno incorpora a su organismo mediante esta va? Masas atmicas: H = 1; O =16. 9.- Si consideramos los compuestos C6H6 y C2H2, razone de las siguientes afirmaciones cules son ciertas y cules falsas: a) Los dos tienen la misma frmula emprica. b) Los dos tienen la misma frmula molecular. c) Los dos tienen la misma composicin centesimal.

Fco. Gonzlez Funes

CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA 1.- a) El volumen de un gas viene determinado por la siguiente expresin

nRTVP

= Si el nmero de moles (n) es el mismo y las condiciones de presin (P) y temperatura (T) tambin, ambos volmenes son iguales ya que R es una constante. b) La masa de un gas en funcin del nmero de moles se expresa

m n Mm= como la masa molecular del oxgeno es mayor que la del nitrgeno, tiene ms masa un mol de oxgeno. c) El nmero de molculas de un gas en funcin del nmero de moles se expresa

AN molec n N= donde NA es el nmero de Avogadro (constante), por lo tanto ambos gases tendrn el mismo nmero de molculas. 2.- a) Calculamos en mol las cantidades iniciales de reactivos

1

20 0,365,4Zn

m gn mol ZnMa g mol

= = = 0,6 0, 2 0,12HCl molV L mol HClL= = =n M planteamos la reaccin

Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2 como vemos en la reaccin un mol cinc reacciona con dos moles de cido clorhdrico, 0,3 moles de cinc necesitaran 0,6 moles de cido (no los hay), en consecuencia es el cido clorhdrico el reactivo que se termina (limitante) y el cinc el que sobra. Establecemos la proporcin entre los reactivos usando la cantidad del reactivo limitante (HCl)

1 0,062 0,12mol Zn xmol Zn x mol Znmol HCl mol HCl

= = transformamos a masa los moles de cinc consumidos

10,06 65,4 3,9m n Ma mol g mol g Zn= = = calculamos el exceso por diferencia

20 3,9 16,1Znm g g g Zn= =

Fco. Gonzlez Funes

CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA 2.- b) Establecemos la proporcin entre el reactivo limitante y el hidrgeno

22 2

2 0,12 0,061mol HCl mol HCl x mol Hmol H xmol H

= = calculamos el volumen de H2 desprendido a 300 K y 1 atmsfera

1 10,06 0,082 300 1,481

nRT mol atm L K mol KV LP atm

= = = 3.- a) Calculamos el nmero de moles de KOH (Mm = 56 g/mol) y la molaridad

1

30 0,5356

m gn molMm g mol

= = = 10,53 2,120,25

n mol mol LV L

= = =M b) Calculamos la nueva molaridad sabiendo que n no ha cambiado

10,53 1,060,5

n molM mol LV L

= = = calculamos el nmero de moles que habr en 50 mL de la disolucin resultante

1,06 0,05 0,08HClmoln M V L mol KOHL

= = = Al disolver KOH en agua este se ioniza completamente segn

KOH K+ + OH el nmero de moles del in K+ ser el mismo que el de KOH, por lo tanto

23 1 22 0,08 6,02 10 4,8 1AN iones K n N mol iones mol iones+ = = = 0

4.- a) La hiptesis de Avogadro para los gases dice Volmenes iguales de diferentes gases en las mismas condiciones de presin y temperatura, tienen el mismo nmero de molculas. La afirmacin es correcta. b) Al tener el mismo nmero de molculas y al ser ms pesada la molcula de oxgeno, habr ms masa cuando el recipiente est lleno de oxgeno, por lo tanto la afirmacin no es correcta. c) Tanto la molcula de nitrgeno (N2) como la de oxgeno (O2) tienen el mismo nmero de tomos, como en ambos casos hay el mismo nmero de molculas, la afirmacin es correcta.

Fco. Gonzlez Funes

CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA 5.- Calculamos el nmero de moles de los tres gases (Mm H2 = 2 g/mol, Mm N2 = 28 g/mol, Mm O2 = 32 g/mol)

2 21

10 52H

gn molg mol

= = H 2 2110 0,36

28Ngn mol N

g mol= =

2 21

10 0,3132O

gn molOg mol

= = a) Habr mayor nmero de molculas en el recipiente que haya ms moles, es decir en el de hidrgeno. b) Como los recipientes tienen la misma capacidad y estn a la misma temperatura, la presin ser mayor en el recipiente que haya ms moles, es decir en el de hidrgeno. c) Como las tres molculas son diatmicas, habr mayor nmero de tomos en el recipiente en el que haya ms molculas, es decir en el que haya ms moles, por lo tanto en el de hidrgeno. 6.- a) Calculamos los moles de soluto (Mm H2SO4 = 98 g/mol)

2 4 1

147 1,598H SO

gn mg mol

= = ol para calcular los moles de disolvente hay que calcular primero la masa de este partiendo de la densidad

1,05 1500 1575disolucingm d V mLmL

= = = g

g

1575 147 1428disolvente disolucin solutom m m g g= = =

calculamos los moles de disolvente que se supone que es el agua (Mm H2O =18 g/mol)

2 1

1428 79,318H O

gn mg mol

= = ol por ltimo calculamos las fracciones molares

1,5 0,0181,5 79,3

solutosoluto

soluto disolvente

n molXn n mol mol

= = =+ +

79,3 0,9821,5 79,3

disolventedisolvente

soluto disolvente

n molXn n mol mol

= = =+ + como observamos ambas fracciones molares suman la unidad.

Fco. Gonzlez Funes

CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA 6.- b) Hay que preparar 500 mL de disolucin 05 M del citado cido, calculamos la masa de soluto de esta disolucin

120,5 0,5 0, 25n M V mol L L mol H SO

= = = 4 1 2 40, 25 98 24,5m n Mm mol g mol g H SO

= = = establecemos la proporcin con los datos de la disolucin inicial

2 4 2 4147 24,51500

g H SO g H SOmLdisolucin x

= 250x mLdisolucin= 7.- a) N2H4 (l) + 2 H2O2 (l) N2 (g) + 4 H2O (g) Calculamos los moles de ambos productos (Mm N2H4 = 32 g/mol, Mm H2O2 = 34 g/mol)

2 4

7

2 41

1,5 10 46875032N H

gn mol N Hg mol= =

2 2

7

2 21

2 10 58833534H O

gn mol H Og mol= =

como vemos en la reaccin un mol hidracina reacciona con dos moles de perxido de hidrgeno, 468750 moles de hidracina necesitaran 937500 moles de perxido (no los hay), en consecuencia es el perxido de hidrgeno el reactivo que se termina (limitante) y la hidracina el que sobra. Establecemos la proporcin entre los reactivos usando la cantidad del reactivo limitante (H2O2)

2 4

2 2 2 2

12 588335mol N H xmol H O mol H O

= 2 4294167x mol N H consumidos= transformamos a kilogramos esta cantidad

1 6294167 32 9,4 10 (9400 )m n Mm mol g mol g kg= = = calculamos el exceso de hidracina por diferencia

2 415000 9400 5600N H inicial consumidam m m kg kg= = = kg

b) Establecemos la proporcin entre el reactivo limitante y el nitrgeno

2 2 2 2

2

2 5883351mol H O mol H Omol N x

=

1 62294167 22,4 6,59 10x mol N Lmol L

= =

Fco. Gonzlez Funes

CANTIDAD EN QUMICA QCA 07 ANDALUCA 8.- a) Calculamos el nmero de moles

122,4 200mol x

L L= 28,9x molO=

calculamos el nmero de molculas

23 1 242 8,9 6,02 10 5,36 10AN molculasO n N mol molculasmol

= = = como cada molcula tiene dos tomos

24 1 25 5,36 10 2 1,07N tomosO molculas tomosmolcula= = 10 b) Calculamos la masa de agua

11 2000 2000m d V g mL mL g= = =

los moles de agua (Mm = 18 g/mol)

21

2000 111,118

gn mg mol

= = ol H O

las molculas

23 1 25 111,1 6,02 10 6,67 10AN molculas n N mol molculasmol= = =

como cada molcula de agua tiene dos tomos de hidrgeno

25 1 26 6,67 10 2 1,33 10N tomosH molculas tomosmolcula= = 9.- a) La frmula emprica es la menor proporcin entre los tomos que forman la molcula, es decir la frmula ms simplificada. La afirmacin es cierta pues la frmula emprica de ambos es CH. b) Es falso, la frmula molecular del ciclohexano es C6H6 y la del etino es C2H2, que representan la verdadera frmula de cada compuesto. c) Es cierto, tienen la misma composicin centesimal porque tienen la misma frmula emprica.

Fco. Gonzlez Funes