V. GUIA DE EJERCICIOS DE QUIMICA GENERAL Y ORGANICA, QUI 001
Compilado por: Prof. Juan Merchn Vels
Revisado por: Dr. William Tiznado V.
Departamento de Ciencias Qumicas
Versin Primer Semestre 2011
Esta gua de ejercicios fue elaborada y financiada a travs del PROYECTO DE MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE LA DOCENCIA 2009 de la VICE-RECTORA ACADMICA (VRA), titulado Mejoramiento del material de apoyo al proceso de enseanza de los cursos de Primer Ao del Departamento de Ciencias Qumicas.
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
INDICE TABLA PERIODICA 4
GUIA N 1 UNIDAD N 1: MATERIA TOMOS, MOLCULAS E IONES
Objetivos especficos de la Unidad N 1 5
Ejercicios resueltos 6
Ejercicios propuestos 7
Tabla de conversin de unidades 12
Respuestas 14
GUIA N 2 UNIDAD N 2: MATERIA TOMOS, MOLCULAS E IONES
Objetivos especficos de la Unidad N 2 16
Ejercicios resueltos 17
Ejercicios propuestos 18
Respuestas 21
GUIA N 3 UNIDAD N 3: ESTEQUIMETRA
Objetivos especficos de la Unidad N 3 22
Ejercicios resueltos 23
Ejercicios propuestos 25
Respuestas 32
GUIA N 4 UNIDAD N 4: GASES Y SUS PROPIEDADES
Objetivos especficos de la Unidad N 4 34
Ejercicios resueltos 35
Ejercicios propuestos 37
Respuestas 43
GUIA N 5 UNIDAD N 5: ESTEQUIMETRA EN SOLUCIONES ACUOSASY
PROPIEDADES FSICAS DE LAS SOLUCIONES
Objetivos especficos de la Unidad N 5 44
Ejercicios resueltos 45
Ejercicios propuestos 46
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Respuestas 50
GUIA N 6 UNIDAD N 5: ESTEQUIMETRA EN SOLUCIONES ACUOSASY
PROPIEDADES FSICAS DE LAS SOLUCIONES
Objetivos especficos de la Unidad N 5 51
Ejercicios resueltos 52
Ejercicios propuestos 54
Respuestas 57
GUIA N 7 UNIDAD N 6: EQUILIBRIO QUMICO Y EQUILIBRIO CIDO-BASE
Objetivos especficos de la Unidad N 6 58
Ejercicios resueltos 59
Ejercicios propuestos 60
Respuestas 66
GUIA N 8 UNIDAD N 5: EQUILIBRIO QUMICO Y EQUILIBRIO CIDO - BASE
Objetivos especficos de la Unidad N 6 67
Ejercicios resueltos 68
Ejercicios propuestos 69
Respuestas 71
GUIA N 9 UNIDAD N 5: EQUILIBRIO QUMICO Y EQUILIBRIO CIDO - BASE
Objetivos especficos de la Unidad N 6 72
Ejercicios resueltos 73
Ejercicios propuestos 76
Respuestas 81
GUIA N 10 UNIDAD N 7: INTRODUCCIN A LA QUMICA ORGNICA
Objetivos especficos de la Unidad N 7 83
Nomenclatura de compuestos orgnicos 84
Ejercicios 86
Respuestas 91
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GUIA N 1
UNIDAD N 1
MATERIA, ATOMOS, MOLECULAS E IONES
Objetivos especficos de la Unidad 1 1. Se espera que el estudiante logre los siguientes objetivos: 2. Clasificacin y Propiedades de la Materia
3. Unidades de medicin. Sistema Internacional de medicin
4. Escalas de Temperatura
5. Uso de prefijos, conversin de unidades (factor unitario)
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 2. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulos 2 y 3. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson.
5 Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
3. Captulo 1. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004.
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EJERCICIOS RESUELTOS
Una vasija de vidrio tiene una masa de 20,2376 g cuando est vaca y 20,3102 cuando se llena
con agua a 10 C. La vasija con una solucin tiene una masa, ahora, de 20.3300 g. cul es la densidad de la solucin? Densidad del agua 1 g/cm3
Justificacin: colocar los datos que nos dan en el ejercicio masa vasija vaca = 20,2376 masa vasija con agua = 20,3102 densidad del agua = 1 g/cm3 Masa de agua = 20,3102 20,2376 = 0,0726 g Colocar la formula a emplear y sustituir los valores que tenemos y despejamos la incgnita
volumenmasad
volumengcmg 0726,0/ 3/1
0726,0cmg
g Si la eficacia del combustible de un automvil es 27 millas por galn, cul es su eficacia de
combustible en kilmetros por litro? (1 kilmetro = 0,621 millas, 1,000L= 1,057 cuartos de galn, 4 cuartos de galn = 1 galn)
1 3 Volumen
30726,0 cmvolemen
Calculamos los datos necesarios dados en el ejercicio masa vasija vaca = 20,2376 masa vasija con solucin = 20,3102 masa de la solucin = 20,3300 20,2376 = 0,0924 g
volumen
masa 33 /272,10726,0
0924,0 cmgcm
gd d
Justificacin: utilice factor unitario para el cambio de unidades, colocando la unidad que desea cambiar en el sentido opuesto y la nueva en el que se va a reemplazar
galnkilmetros
millaskilmetrox
galnmillas 478,43
621,0127
alncuartokilmetros
alncuartosgalnx
galnkilmetros
deg870,10
deg41478,43
litrokilmetrosR 11
litrokilometros
litrosalncuartox
alncuartokilmetros 48,11
000,1deg057,1
deg870,10
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EJERCICIOS PROPUESTOS 1. De los materiales que Usted conoce de ejemplos de: a) sistemas heterogneos b) soluciones c) sistemas homogneos d) compuestos e) elementos
2. Considere un sistema compuesto por un vaso que contiene agua con hielo. a) Indique si el sistema es homogneo o heterogneo.
b) Si el hielo se disuelve en el agua y elimina al vaso como componente del sistema, indique si el sistema es o no una solucin.
Justificacin:
Justificacin:
3. Cul es la diferencia entre una propiedad intensiva y extensiva y de un ejemplo de cada una? 4. Cuando 24 pedazos de cobre se sumergen en agua, los pedazos desplazan 8,26 cm3 de
agua. Si la masa combinada de los pedazos es 73,86 g, cul es la densidad del cobre?
Justificacin:
Justificacin:
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5. La densidad del cido actico es 1,05 g/mL. Cul es el volumen de 327 g de cido actico?
6. Un cubo del hierro tiene una masa de 29,31 g. Si cada lado del cubo tiene dimensiones
de 1,55 centmetros, cul es la densidad del hierro? 7. A 0C, una botella contiene 325 mL de agua lquida. Cul es el volumen del agua
despus de que se congele (a 0 C)? Las densidades del agua y del hielo lquido a 0C son 1,000 g/mL y 0,917 g/mL, respectivamente.
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
8. Cul es la densidad en g/cm3 de un disco de bronce de 25 cm de dimetro y 8 mm de
espesor y pesa 3450 g? Volumen = rea x espesor = r2h = (d/2)2h
Justificacin:
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9. Los cidos grasos se extienden espontneamente en el agua formando una pelcula monomolecular. Una solucin de benceno que contiene 0,1 mm3 de cido esterico se vierte en una bandeja con agua. El cido es insoluble en agua pero se extiende en la superficie formando una zona de pelcula continua de 400 cm2 despus de haberse evaporado todo el benceno. cul es el espesor de la pelcula en Angstrom?
Justificacin:
10. A que temperatura coinciden los grados Fahrenheit con los Celsius?
Justificacin: 11. Cul de las siguientes masas es ms grande 2,3 x 109 pg, 1,5 x 108 ng, 6,6 x 105 Pg, 8,4
x 102 mg o 3,0 x 10-1 g?
Justificacin: 12. La presin de vapor de una atmsfera es igual a 1033 g/cm2. Exprese esta presin en libras
por pulgada cuadrada.
Justificacin:
22
2 )lg()(1033adapu
cmxg
librasxcm
g
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13. Un galn (3,78 L) de pintura de ltex puede cubrir 385 pies2 de la superficie de una pared. Cul es el grosor promedio de una capa de pintura (en micrmetros)?
14. Cul es la respuesta correcta en cifras significativas de la siguiente expresin: (72,61
68,59) x 18,76?
Justificacin:
Justificacin: 15. Cul es la respuesta correcta en cifras significativas de la siguiente expresin: (18 + 95) x
0,077351? Justificacin: 16. El radio de un tomo del litio es 152 pm. Cul es el volumen de un tomo del litio
expresado en cm3, si se considera que el tomo es una esfera? El volumen de una esfera es (4/3) r3.
Justificacin:
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17. Al convertir 5,000 x 10-2 metros a milmetros y expresar la respuesta en la notacin
estndar usando el nmero correcto de cifras significativas 18. Si un atleta hace 100 yardas en 10 segundos, cul es su velocidad? a) en millas por hora b) en kilmetros por hora
Justificacin:
Justificacin:
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Tablas de Conversin de Unidades Longitud
Superficie
Volumen
Masa
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Densidad
Presin
Energa
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RESPUESTAS
1. Respuesta: Hormign, madera, cazuela a la chilena, agua y aceite Aire, gasolina, sal en agua, latn Aire, agua de mar, gasolina Sal, mrmol, carbonato de calcio, dixido de carbono
Oro, oxgeno, hidrgeno, cloro 2. Respuesta: a) heterogneo
b) no, ya que el hielo es agua en estado slido y si se disuelve sigue siendo agua
3. Respuesta: Intensiva: aquella propiedad que es independiente de la cantidad de materia presente, color Extensiva: aquella propiedad que depende de la cantidad de materia presente, volumen
4. Respuesta: 8,94 g/cm3
5. Respuesta: 3,11 x 102 mL
6. Respuesta: 7,87 g/cm3
7. Respuesta: 354 mL
9. Respuesta: 8,8 g/cm3
9. Respuesta: 25
10. Respuesta: -40
11. Respuesta: 8,4 x 102 mg
14. Respuesta: 14,68 libras/pulgada cuadrada
13 Respuesta: 106 Pm
14. Respuesta: 75,42
15. Respuesta: 8,7
16. Respuesta: 1,47 x 10-23 cm3
17. Respuesta: 50,00 mm
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18. Respuesta: a) 20,4 millas/h b) 32,9 Km/h
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GUIA N2
UNIDAD N2
MATERIA, ATOMOS, MOLECULAS E IONES
Objetivos especficos de la Unidad N2 1. Estructura del tomo: ncleos y electrones. Istopos, nmero atmico, nmero de masa.
2. Introduccin a la tabla peridica: grupos (nombres de algunos grupos), periodos,
metales, no metales y metaloides. Smbolos qumicos.
3. Definiciones de frmulas moleculares y empricas, representacin de molculas,
formacin de iones, iones y compuestos inicos
4. Nomenclatura de compuestos inorgnicos: estados de oxidacin ms comunes, funciones
inorgnicas.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 2. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulos 2 y 3. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson.
5 Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
3. Captulo 2. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004.
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EJERCICIOS RESUELTOS
En la naturaleza, el plomo se presenta como 4 istopos, cuyos datos son:
Istopo masa (u.m.a.) Abundancia relativa (% )
204 Pb 202,973 1,48 206 Pb 205,9745 23,60 207 Pb 206,9759 22,60 208 Pb 207,9766 52,30
Calcule la masa atmica promedio del plomo.
promediomasa Justificacin:
100 u abundanciamasamasa
100)30,529766,207()60,229759,206()60,239745,205()48,1973,202( uuuu masa
10028272,20620
10017618,1087765534,46779982,4860453,204 masa
umamasa 2028,206 Identifique los iones presentes en los siguientes compuestos KHCO3, Na2SO4, KCl, C6H12O6 y
Ba(OH)2.
Justificacin: como la mayora de los compuestos son sales (compuestos inicos), se les descompone en su in metlico con su estado de oxidacin y en su contrain, por lo tanto tendremos:
o 33 HCOKKHCO
o 2442 2 SONaSONa
o ClKKCl
o6126 OHC no se disocia por no ser un compuesto inico
o )(2)( 22 OHBaOHBa
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EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Ordene las partculas subatmicas neutrones, protones y electrones en orden creciente de
masa. Justificacin: 2. Cuntos protones, neutrones, y electrones estn en un tomo de oxgeno-18 y cul es el
smbolo atmico para un elemento con 28 protones y 31 neutrones?
Justificacin:
3. Cul pareja entre los tomos siguientes tiene el mismo nmero de neutrones? , , , 6830
6428 Ni
6329Cu
6430 Zn Zn
4. Los istopos de un elemento dado tienen el mismo nmero de ________, pero diferente
nmero de ________ en su ncleo.
Justificacin:
Justificacin:
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5. Cul de los siguientes tomos son istopos? , 48 , 50 , 50 4521Sc 22Ti 22Ti 23V Justificacin:
6. Un elemento consiste en dos istopos. La abundancia de un istopo es 95,72% y su masa
atmica es 114,9041 uma. La masa atmica del segundo istopo es 112,9043 uma. Cul es la masa atmica media del elemento?
Justificacin:
7. Complete la siguiente Tabla:
Smbolo 54 226 Fe
Protones 5 79 86 Neutrones 6 16 117 136 Electrones 5 18 79 Carga
neta -3 0
8. El oxgeno tiene dos istopos: O-16 y O-17. Calcula el porcentaje de cada uno de ellos
sabiendo que la masa atmica del oxgeno es 15, 9994 u. Datos: masa de O-16 = 15,9949 u; masa de O-17 = 16,9991 u.
Justificacin:
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9. Escribir las frmulas para los compuestos constituidos por los siguientes pares de iones: a) Na+ y CO32- b) Ca2+ y ClO3- c) Sr2+ y S2- d) Cr3+ y Cl- e) Ni2+ y ClO-4 f) Fe3+ y BrO3- g) K+ y ClO- h) Ba2+ y NO-3 i) Cu2+ y SO42- j) Ba2+ y SO32- k) Al3+ y NO3- l) Li+ y NO2- 10. Escriba las frmulas de los siguientes compuestos: a) Bromuro de sodio b) Sulfuro de plomo c) Oxido de zinc d) Yoduro de calcio e) Hidrxido de potasio f) Hidrxido de Cu (II) g) Hidrxido de hierro (III) h) Clorato ferroso i) Nitrato de aluminio j) Carbonato de bario k) cido sulfrico l) Amonaco 11. Escriba el nombre de los siguientes compuestos: a) KMnO4 b) H3PO4 c) Na2CrO4 d) HBrO3 e) HCl f) FeCO3 g) SnSO4 h) NH4OH i) FePO4 j) Al2(SO4)3
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 20
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RESPUESTAS 1. Respuesta: Electrones < protones < neutrones
2. Respuesta: 8 protones, 10 neutrones y 8 electrones
Ni5928
3. Respuesta: y Cu6329 Zn6430
4. Respuesta: Protones neutrones
5. Respuesta: y Ti4822 Ti5022
6. Respuesta: 114,8 uma
7. Respuesta:
Smbolo B115331
15P Au12679 Rn
22286
Protones 26 15 Neutrones 28 Electrones 24 86 Carga neta 0 +2 0
8. Respuesta: De O-16 hay 99,55% y O-17 hay 0,45%
9. Respuesta: a) Na2CO3 b) Ca(ClO3)2 c) SrS d) CrCl3 e) Ni(ClO4)2 f) Fe(BrO3)3 g) KClO h) Ba(NO3)2 i) CuSO4 j) BaSO3
NH3
k) Al(NO3)3 l) LiNO2
10. Respuesta: a) NaBr b) PbS c) ZnO d) CaI2 e) KOH f) Cu(OH)2 g) Fe(OH)3 h) Fe(ClO3)2 i) Al(NO3)3 j) BaCO3
k)H2SO4 l)
11. Respuesta: a) permanganato de potasio b) cido fosfrico c) cromto de sodio d) cido brmico e) cido clorhdrico f) carbonato ferroso g) sulfato de estao (II) h) hidrxido de amonio i) fosfato ferroso j) sulfato de aluminio
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GUIA N3
UNIDAD N3:
ESTEQUIOMETRA
Objetivos especficos de la Unidad N3
1. Ecuaciones qumicas: Escritura y balanceo de ecuaciones
2. Pesos atmicos y moleculares. Escala de masas atmicas
3. El mol y nmero de Avogadro
4. Masas molares. Frmulas moleculares y empricas
5. Clculos con frmulas qumicas y ecuaciones
6. Reactivo limitante, rendimiento de una reaccin.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 3. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulos 2, 3 y 4. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel.
Thomson. 5 Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
3. Captulo 3. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004.
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EJERCICIOS
Un condimento artificial, cuya masa molecular es aproximadamente 170 g/mol tiene los porcentajes en masa siguientes: Na: 13,60%; O: 37,84%; H: 4,76%; N: 8,29% y el resto es carbono. Proponga la frmula emprica y molecular del condimento.
Justificacin: Justificacin: suponemos que el porcentaje equivale a los gramos de cada elemento El carbono hallamos por diferencia ya que la suma de los porcenjates debe ser 100
C 29,876,484,3760,13CNHONa %%%%%100 100 51,3549,64100)29,876,484,3760,13(100 C g
Calculamos los moles de cada elemento por medio de su masa molar
mol
gmolgNa 5916,09897,22
160,13 u molg
molgO 3651,29994,15
184,37 u
molmolgH 7227,4
0079,1176,4 u mol
gmolgN 5919,00067,14
129,8 u
molg
molgC 9565,2011,12
151,35 u Procedemos a dividir todos los resultados obtenidos por el valor ms pequeo
1
5916,05916,0
molmolNa 49978,3
5916,03651,2 |
molmolO
89828,75916,07227,4 |
molmolH 10005,1
5916,05919,0 |
molmolN
59975,45916,09565,2 |
molmolC
Los valores obtenidos corresponden a los subindices de cada elemento para su frmula emprica
NNaOHC 485 Para el clculo de la frmula molecular se procede a calcular la masa molar de la formula emprica
molgmasa /1122,169)9897,22(1)0067,14(1)9994,15(4)0079,1(8)011,12(5 Procedemos a calcular el valor numrico por el cual debemos multiplicar los subindices y para ello se realiza dividiendo la masa molar del compuesto para el peso de la frmula emprica
10052,1/1122,169
/170 | molg
molgn por tanto la formula molecular es la misma
C NNaOH 485
Departamento de Ciencias Qumicas 23
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El carbonato de sodio reacciona con el cido clorhdrico dando como productos cloruro de
sodio, dixido de carbono y agua; escriba correctamente las frmulas de la ecuacin y balancee
__Na2 CO (s) + __H Cl (ac) __Na Cl (ac) + __C O2 (g) + __H2 O (l)
Qu masa de dixido de carbono se produce a partir de la reaccin de 2,94 g de carbonato de sodio con un exceso de cido clorhdrico?
Justificacin: Primero procedemos a balancear la ecuacin (ley de conservacin de la masa) por
cualquiera de los mtodos; ejemplo algebraico, a cada compuesto le colocamos una letra y planteamos las ecuaciones para cada elemento.
A
B C D E Na2CO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O
Na: 2A = C C: A = D O: 3A = 2D + E
H: B = 2D Como se puede ver hay mas incognitas que ecuaciones se coloca un valor a la incognita que ms se
repite, en este caso A y le damos un valor de 1, resolviendo tendremos: A = 1 en pa primera ecuacin tendremos 2(1) = C de donde C = 2 de la segunda ecuacin tenemos D = 1 y reemplazando en la cuarta ecuacinel valor de D obtenido anteriormente tendremos B = 2 y por ltimo con la tercera ecuacin encuentro elvalor de E 3(1) = 2(1) + E donde E = 1; siendo estos los coeficientes estequimtricos que coloco en la ecuacin balanceada
Na2CO3(s) + 2 HCl (aq) 2 NaCl (aq) + CO2(g) + H2O (l)
Una vez balanceada la ecuacin se procede a calcular la masa molecular del compuesto: molgCONa /9886,105)9994,15(3)011,12(1)9897,22(232
Ahora pasamos la masa del compuesto dado en el ejercicio a moles
3202774,09886,105
194,2 COmolNag
molgmol u
Por estequiometra (ecuacin balanceada) pasamos de carbonato de sodio a dixido de carbono
232
232 02774,01
102774,0 molCOCOmolNa
molCOCOmolNa u
Calculamos la masa molar del dixido de carbono
molgCO /0098,44)9994,15(2)011,12(12
Por ltimo pasamos los moles de dixido de carbono a gramos
ggmol
gmolgCO 22,12208,110098,4402774,02 | u
Departamento de Ciencias Qumicas 24
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1. El cianuro de hidrgeno, HCN, es un lquido incoloro, voltil, con el olor de ciertos huesos
de frutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamente venenoso. Cuntas molculas hay en 56 mg de HCN, siendo esta la dosis txica promedio?.
2. La hemoglobina, una protena que se encuentra en los eritrocitos, transporta el O2 de los
pulmones hasta las clulas de los tejidos. El hierro (como in Fe2+) es el 0,33% de la masa de la hemoglobina. Si la masa molar de la hemoglobina es 6,8 x 104 g/mol. Cuntos moles de iones Fe2+ hay en un mol de la molcula?
Justificacin:
Justificacin:
3. La frmula de cierto contaminante incluye C, H, O y N. Los porcentajes en masa de cada elemento son: C, 19,8%; H, 2,5% y N, 11,6%. Proponga la frmula emprica de la sustancia.
Justificacin:
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4. Una muestra de 1,367 g de un compuesto orgnico se quem en corriente de aire y dio 3,002 g de CO2 y 1,640 g de H2O. Si el compuesto slo contena C,H y O: a) Cul es su frmula emprica?. b) Si su masa molar determinada experimentalmente es 60 g/mol. Cul es su frmula
molecular?. Justificacin:
5. Una muestra de 7,61 g de cido p-aminobenzoico (compuesto utilizado en los cosmticos con filtros solares) se quem en corriente de oxgeno y se obtuvo 17,1 g de CO2, 3,50 g de H2O y 0,777 g de N2. El compuesto contiene carbono, hidrgeno, nitrgeno y oxgeno. a) Cuntos moles de tomos de carbono, hidrgeno y nitrgeno contena la muestra? b) Qu masa de C, H y N contena la muestra? c) Basado en la masa de la muestra original, qu masa de oxgeno contena la
muestra?. d) Cul es la frmula emprica del cido p-aminobenzoico?
Justificacin:
6. El anlisis de una muestra de cido ascrbico (vitamina C) cuya masa es 1,274 g di la
siguiente composicin: C 0,521 g; H 0,058 g y el resto es oxgeno. Determinar la frmula molecular de la vitamina C si se conoce que su masa molar es de 176g/mol.
Justificacin:
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7. Una muestra de 4,450 g del yoduro hidratado del litio, LiIxH2O, se seca en un horno. Cuando la sal anhidra se quita del horno, su masa es 3,170 g. Cul es el valor de x?
8. Bajo ciertas condiciones la reaccin de formacin de amonaco a partir de nitrgeno e hidrogeno tiene un rendimiento de 38.2%. Cuntos gramos de amonaco deben reaccionar con un exceso de oxigeno para producir 17,5 g de monxido de nitrgeno?; escriba correctamente las frmulas de la ecuacin y balancee
__N H (g) + __O (g) __N O (g) + __H O (g)
9. A partir de la oxidacin del amonaco se fabrica el xido ntrico (monxido de nitrgeno) y
se obtiene como subproducto vapor de agua. Cuntos moles de xido ntrico pueden obtenerse de la reaccin de 3,80 mol de amonaco con 5,15 mol de oxgeno?, escriba correctamente las frmulas de la ecuacin y balancee
__N H (g) + __O (g) __N O (g) + __H O (g)
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
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10. El trixido de azufre se obtiene de la reaccin del dixido de azufre y oxigeno. Cuntos gramos de trixido de azufre pueden producirse de la reaccin de 3,00 g dixido de azufre con 2,02 g de oxgeno?, escriba correctamente las frmulas de la ecuacin y balancee
__S O (g) + __O (g) __S O (g) 11. La reaccin de 10,0 g de hidrgeno con 10,0 g de oxgeno dan 8,43 g de agua gaseosa.
Cul es el porcentaje de rendimiento de de esta reaccin?, escriba correctamente las frmulas de la ecuacin y balancee
__H (g) + __O (g) __H O (g)
12. La aspirina es producida por la reaccin del cido saliclico (M = 138,1 g/mol) y anhdrido
actico (M = 102,1 g/mol).
_
miento?
_C7H6O3(s) + __C4H6O3(l) __C9H8O4(s) + __C2H4O2(l) a) Si usted mezcla 5,00 gramos de cada reactivo, cuntos gramos de aspirina (M =
180,2g/mol) pueden ser obtenidos tericamente? b) Si 2,04 g de C9H8O4 (M = 180,2 g/mol) se producen de la reaccin de 3,00 g de
C7H6O3 y 5,40 g de C4H6O3 cul es el porcentaje de rendi
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
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13. El vidrio comn se obtiene fundiendo en hornos una mezcla molida de arena de cuarzo (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y carbonato de calcio (CaCO3) a 1500-1600C:
Calcular cuntos gramos de SiO2, Na2CO3 y CaCO3 se necesitan para obtener 1 Kg de vid
14. La ecuacin para la reaccin de obtencin de fsforo en un horno elctrico es:
Na CO2 3
CaCO3
Na2O + CO2 (g)
CaO + CO2 (g)calor
El Na2O y el CaO reaccionan con el SiO2 obtenindose:
Na2O + CaO + 6SiO2 Na2O . CaO . 6SiO2
vidrio
calor
rio.
Justificacin:
P4CO +CaSiO 3 +C+SiO 2+Ca3 (PO 4 ) 2
) La masa de fsforo (P4) obtenidos por cada gramo de Ca3(PO4)2 utilizado. ) de SiO2 y C que se necesitan por cada mol de Ca3(PO4)2 utilizado.
Determinar: a) Los coeficientes estequiomtricos de la ecuacin planteada bc Los gramos Justificacin:
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1 El gas acetileno (C5.
Si 2550 Kg de carburo de calcio se tratan con un exceso de agua se obtienen 867 Kg de acetileno. Cul ser el porcentaje de rendimiento de la reaccin?.
6. En un experimento, un estudiante calienta una mezcla de 5,52 g de cobre en polvo con 10,1 g de azufre en polvo. La reaccin que se verifica es:
__Cu + __S8 __Cu2S a) Cuntos gramos de Cu2S se obtienen? b) Cunto queda sin reaccionar del reactivo que est en exceso?.
2H2) se prepara por reaccin de carburo de calcio (CaC2) con agua (H2O), de acuerdo con la siguiente reaccin:
1
CaC2 + 2H2O 2 2C H + Ca(OH)2
Justificacin:
Justificacin:
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1 Una muestra de 10,50 g de una mezcla de carbonato de calcio (CaCO7. cin:
3) y sulfato de calcio se calent para descomponer el carbonato, de acuerdo a la siguiente ecua
CO2+CaO'CaCO3
El CO2 gaseoso escap y el CaSO4 no se descompone por el calentamiento. La masa final de la muestra es 7,64 g Qu porcentaje de la mezcla original es CaCO3?
Justificacin:
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RESPUESTAS 1. Respuesta: 1,25 x 1021 molculas de HCN
2. Respuesta: 4 iones de hierro
3. Respuesta: C2H3NO5
4. Respuesta: a) C3H8O b) C3H8O
5. Respuesta: a) 0,389 moles de tomos de C; 0,389 moles de tomos de H y 0,0555 moles de tomos de N b) 4,6 g de C; 0,39 g de H y 0,78 g de N c) 1,78 g de O d) C7H7NO2
6. Respuesta: C6H8O6
7. Respuesta: 3
8. Respuesta: 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g) 26,0 g
9. Respuesta: 4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g) 3,80 mol
10. Respuesta: 2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) 3,80 mol
11. Respuesta: 2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (g) 74,9 %
12. Respuesta: a) 1C7H6O3(s) + 1C4H6O3(l) 1C9H8O4(s) + 1C2H4O2(l)
b) 6,52 g c) 52,1 %
13. Respuesta: 753,1 g SiO2 209,2 g CaCO3 221,8 Na2CO3
14. Respuesta: 2 Ca3(PO4)2; 6SiO2; 10C; 6CaSiO3; 10 CO y 1P40,2 g P4 180,26 g SiO2 y 60 g C
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15. Respuesta: 83,7 %
16. Respuesta: 16Cu; 1S8; 8Cu2S 8,65 g Cu2S 8,71 g S8
17. Respuesta: 61,9 %
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GUIA N4
UNIDAD N4:
GASES Y SUS PROPIEDADES
Objetivos especficos de la Unidad N4
1. Caractersticas generales de los gases
2. Presin de gases y el manmetro
3. Leyes de los gases. Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de Avogadro
4. Ecuacin de los gases ideales y su relacin con las leyes de los gases
5. Peso Molecular y densidad de los gases
6. Mezclas de gases y presiones parciales. Ley de Dalton
7. Estequiomtricos simples de reacciones que involucren gases ideales (e.g., reactivos
limitantes, rendimientos).
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 5. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 10. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004. 3. Captulo 12. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
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Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
EJERCICIOS RESUELTOS
Se tiene un cilindro de 30,0 L con Helio en una presin de 132 atm y a una temperatura de 24
C. Dicho cilindro se utiliza para llenar globos de 3,00 L a 1,07 atm y 29 C. Cuntos globos se podrn llenar? Asuma que el cilindro puede proporcionar helio hasta que su presin interna alcanza 1,00 atm (es decir, hay 131 atmsferas de He disponible en el cilindro).
Justificacin: Se calcula el volumen que se dispone en la segunda condicin:
21
2112 PT
TVP
2
22
1
11
TVP
TVP V de donde
Se transforman las temperaturas a grados Kelvin (absolutos)
KCT 297273241
KCT 302273292 Reemplazando los datos que se tiene
LatmK
KatmLV 73,3734)07,1)(297(
)302)(131)(0,30(2
Como cada globo ocupa 3 litros por tanto el nmero de globos sera la razon del volumen total para el volumen de cada globo
globo
Totalglobos V
VN reemplazando 91,12443
73,3734 L
LN globos
El nmero de globos en cifras significativas es 1,24 x 103
Departamento de Ciencias Qumicas 35
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
Qu volumen de O2(g) medido a 91,2 C y 743 mm de Hg, ser producido por la
descomposicin de 4,88 g de KClO3?
__KClO3 (s) __KCl(s) + __O2(g)
El volumen de O2 producido es de 1,82 litros
Latm
KKmolLatmmol
V 82,18247,19776,0
2,364__082,005973,0
| uu
P
nRTV nRTPV
Como ahora tenemos los moles del gas, la temperatura y la presin empleamos la ley general de los gases para calcular el volumen
KCT 2,3642732,91
atmmmatmmm
HgHg 9776,0760
1743 u
Ahota transformamos la presin a atmosferas y la temperatura a kelvin
2
3
2
305973,0
23
03982,0 OKClO
OKClO molmol
molmol u
Por estequiometra pasamo de moles de KClO3 a moles de O2
3
3
3
303982,0
5492,1221
88,4)(
)()( KClO
KClO
KClOKClO molg
molg u
Justificacin: primero se equilibra la reaccin por cualquiera de los mtodos:
2 KClO3 (s) 2 KCl(s) + 3 O2(g) Procedemos a calcular la masa molar (M) del (KClO3) y transformar la masa de la muestra slida (KClO3) en moles
molgM /5492,122)9994,15(3)4527,35(1)0983,39(1
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. A 0,984 atmsferas, la altura del mercurio en un barmetro es de 74,8 cm. Si el mercurio
fuera substituido por agua, qu altura de agua (en cm) soportara esta presin? Las densidades del Hg y de H2O son 13,5 g/cm3 y 1,00 g/cm3, respectivamente.
Justificacin:
2. Un cilindro rgido que contiene 3,50 L de H2 a 17 C y 0,913 atm se cierra
hermticamente. a) Si el cilindro se calienta a 71 C, cul es la presin en el cilindro? b) Si se duplica la presin, cul ser la temperatura del gas?
3. Un globo se llena con He (g) hasta un volumen de 3,22 L a 32 C. El globo se coloca en
nitrgeno lquido hasta que su temperatura alcanza -132 C. Asumiendo que la presin permanece constante, Cul ser el volumen de este globo enfriado?
4. A temperatura constante, 14,0 L de O2 a 0,882 atm se comprimen hasta 1,75 L. Cul es la
presin final de O2?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
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Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
5. a) Qu volumen de CO2 a 15 C y 1.50 atm contiene el mismo nmero de molculas que 0,410L de O2 a 35 C y 3.00 atmsferas?
b) Si un cilindro de 3,44 L de SO2 a 1,65 atm contiene el mismo nmero de molculas que un cilindro de 5,00 L de H2 -7C y 1,00 atm, cul es la temperatura (en C) del SO2?
Ley del gas ideal (R = 0.08205 Latmmol-1 K-1)
6. Un cilindro de 50,0 L con Ar (g) tienen una presin de 137 atm a 25 C.
a) Qu masa de Ar est dentro del cilindro? b) Cuntas molculas de Ar hay dentro del cilindro? 7. a) Si la densidad del oxgeno en aire es 0,263 g/L a 25C, cul es su presin? b) si la presin permanece constante y su temperatura disminuye a 10 C,cul ser su
densidad? 8. Una masa de 1.663 g de un gas desconocido se introduce en un cilindro vacio de 2.00 L.
Si la presin en el cilindro es de 0.544 atmsferas a 78C, cul de los siguientes gases N2, NH3, C2H2 o N2O, podra estar en el cilindro?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 38
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Leyes de los gases y reacciones qumicas 9. Qu volumen de N2(g) reaccionar totalmente con 22,2 L de H2(g) a 453 K y 755 mm Hg,
para producir NH3(g)?
__N2 (g) + __H2(g) __NH3(g)
Justificacin: 10. Si 6,46 L de etanol gaseoso se queman en un exceso de oxigeno, cul es el volumen
mximo de dixido de carbono producido? Asuma que la temperatura de los reactivos y productos es de 425C y la presin permanece constante a 1,00 atm
__CH3CH2OH (g) + __O2(g) __CO2(g) + __H2O (g)
Justificacin: 11. La sntesis de amonaco se lleva a cabo segn la siguiente ecuacin:
__N2(g) + __H2(g) __NH3(g) Si 2,75 L de N2 (g) reaccionan con 7,75 L H2(g), cul es la produccin terica (en litros) de
NH3(g)? Asuma que los volmenes de reactivo y de productos estn medidos a las mismas temperatura y presin.
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 39
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12. Si 4,00 g de azufre (S8) reaccionan con 4,25 L O2 a 39 C y 1.00 atm, cul es la masa mxima de SO3 producido?
__S8(s) + __O2(g) __SO3(g)
13. El cido clorhdrico reacciona con cinc para producir hidrgeno segn la reaccin:
__HCl (aq) + __Zn (s) __ZnCl2(aq) + __H2(g) Si 750,0 ml de HCl 0,250 M se combinan con 5,98 g de Zn (s), qu volumen de gas de
hidrgeno seco puede ser producido? Asuma que la temperatura y la presin del gas son 25 C y 742 mm Hg, respectivamente.
14. La frmula emprica de cierto hidrocarburo es CH2. Cuando 0,120 moles de dicho
hidrocarburo se queman por completo en un exceso de oxgeno, se producen 17,7 L de CO2 (g) a 27 C y 1,00 atm. Cul es el frmula molecular del hidrocarburo?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 40
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15. Un hidrocarburo gaseoso desconocido contiene un 85,63% de C. Si su densidad es 0,426g/L a 0,465 atmsferas y 373 K. Cul es la frmula molecular de dicho hidrocarburo?
Mezclas de gases ideales y presiones parciales
16. La nitroglicerina (227,1 g/mol) se descompone segn la reaccin:
_ _C3H5N3O9(l) __N2(g) + __CO2(g) + __H2O (g) + __O2(g) Qu volumen total de gases se produce a 65 C y 744 mm Hg por descomposicin 5,00 g
de nitroglicerina? 17. Un cilindro de 1,00 L a 298 K contiene una mezcla de Kr y de N2 a una presin total de
0,940 atm. Si la fraccin molar de Kr es 0,455 cul es la fraccin en masa del Kr?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 41
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20. El oxido ntrico, NO (g), precursor en la preparacin industrial del cido ntrico, HNO3, se forma al reaccionar amoniaco, NH3 (g), con oxigeno, O2(g), en presencia de un catalizador, de acuerdo a la siguiente ecuacin:
____NH3 (g) + ___O2 (g) ____NO(g) + ____H2O(g)
Equilibre la ecuacin y encuentre cuantos litros de NH3(g) son necesarios para reaccionar
con 1,76 moles de O2 (g) a 5,38 C y 3,55 atm.
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 42
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RESPUESTAS
1. Respuesta: 1,01 x 103 cm 2. Respuesta: a) 1,08 atm
b) 307 C 3. Respuesta: 1,49 L 4. Respuesta: 7,06 atm 5. Respuesta: a) 0,767 L
b) 29 C 6. Respuesta: a) 1,12 x 104 g
b) 1,69 x 1026 molculas 7. Respuesta: a) 0,201 atm
b) 0,277 g/L 8. Respuesta: N2O 9. Respuesta: N2 (g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
7,40 L 10. Respuesta: CH3CH2OH (g) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O (g)
12,9 L 11. Respuesta: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
5,17 L 12. Respuesta: S8(s) + 12 O2(g) 8 SO3(g)
6,64 g 13. Respuesta: 2 HCl (aq) + Zn (s) ZnCl2(aq) + H2(g)
2,25 L 14. Respuesta: C6H12 15. Respuesta: C2H4 16. Respuesta: 4 C3H5N3O9(l) 6 N2(g) + 12 CO2(g) + 10 H2O (g) + O2(g)
4,83 L 17. Respuesta: 0,838 18. Respuesta: 4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
9,05 L
Departamento de Ciencias Qumicas 43
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GUIA N5
UNIDAD N5
ESTEQUIOMETRA EN SOLUCIONES ACUOSAS Y PROPIEDADES FISICAS DE LAS SOLUCIONES
Objetivos especficos de la Unidad N5
1. Composicin de soluciones.
2. Unidades de concentracin de las disoluciones % m/m, % m/v, ppm, M, m.
3. Diluciones.
4. Electrlitos fuertes y dbiles: Bases, cidos y sales.
5. Reacciones en solucin: Reacciones de precipitacin, Concepto de solubilidad.
6. Reacciones de mettesis, Reacciones cido-base.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 4. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 4. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004. 3. Captulo 5. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
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EJERCICIOS RESUELTOS
Una solucin se prepara mezclando 66,7 g de H2O con 33,3 g de HOCH2CH2OH (etilenglicol).
Cul es la concentracin del etilenglicol en unidades de molalidad, molaridad, porcentaje en peso a peso y fraccin molar de agua? Las masas molares del agua y etilenglicol son 18,02 g/mol y 62,07 g/mol, respectivamente; la densidad es de 1,105 g/mL.
Justificacin: Molalidad es el nmero de moles en un kilogramo de solvente
Para lo cual pasamos los gramos de etilenglicol a moles y la masa del agua a kilogramos
oletilenglicoletilenglic
oletilenglicoletilenglic molg
molg 5365,0
07,621
3,33 u
aguaagua KgxgKgg 21067,6
100017,66 u
Reemplazando en molalidad tenemos
molalKgx
molMolalidad
agua
oletilenglic 10,81042,81067,6
5365,02 |
Molaridad es el nmero de moles contenidos en un litro de solucin La solucin es el soluto mas el solvente como tenemos gramos los sumamos y pasamos a volumen con
la densidad solucinsolventesolutosolucin gggmasa 1007,663,33
Vmd
dmV mL
mLggV 4977,90
105,1
100
El volumen lo expresamos en L
LxmL
LmL 21004977,91000
14977,90 u
Reemplazando en la molaridad
molarLx
molMolaridad
solucin
oletilenglic 93,59283,51004977,9
5365,02 |
Porcentaje peso a peso es la masa del soluto para la masa de la solucin
%3,33100100
3,33% u
solucin
oletilenglic
gg
La Fraccin molar es los moles del agua para los moles de agua mas moles de soluto, pero primero pasamos los gramos de agua a moles
molg
molg
agua
aguaagua 7014,302,18
17,66 u
oletilenglicagua
agua
molesmolesmoles
F 873,08734,05365,07014,3
7014,3 | F
Departamento de Ciencias Qumicas 45
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Cuntos litros de KCl 0,1107 Molar (ac) se pueden preparar con 15,00 g de KCl?
Justificacin: por definicion de molaridad, se necesita los moles que hay en los 15 g de KCl donde M es masa molar
molgM 551,74)4527,35(1)0983,39(1
KClKCl
KClKCl molg
molgn 2012,0
551,741
15 u
L
LmolmolL
KCl
KClsolucin 818,181756,1
1107,0
2012,0 | solucinL
nMolaridad
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Cul es la ecuacin equilibrada molecular, inica e inica neta para la reaccin de nitrato
de plomo (II) acuoso con bromuro de sodio acuoso? Justificacin: 2. Cul es la ecuacin inica neta para la reaccin de nitrato de plata acuoso con cloruro de
calcio acuoso? Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 46
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3. Escriba la ecuacin molecular equilibrada para la reaccin de hidrxido de litio acuoso y cido ntrico acuoso, adems, escriba la ecuacin inica, la ecuacin inica neta, cuales son los iones espectadores y que tipo de reaccin es?
4. Escriba la ecuacin molecular equilibrada para la reaccin de hidrxido de bario acuoso
y sulfato de sodio acuoso, adems, escriba la ecuacin inica, la ecuacin inica neta, cuales son los iones espectadores y que tipo de reaccin es?
5. Se desea preparar 1,000 kilogramos de KCl (ac) al 5,5% en masa, Cunto se necesita de
soluto y solvente? 6. El hidrxido de sodio concentrado es 19,4 molar y 50,5% en masa de NaOH. Cul es la
densidad del NaOH concentrado?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 47
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7. Cul es la molaridad, molalidad, partes por milln y fraccin molar de cido sulfrico al 13,82% en masa y de densidad 1,093 g/mL? La masa molar de H2SO4 es 98,08 g/mol.
8. Cul es la molalidad de iones Cl- en una solucin al 5,11% en masa de CaCl2 (ac)? La
masa molar del cloruro de calcio es 110,98 g/mol. 9. Un depsito cilndrico de agua tiene un radio de 75 m y una profundidad de 16 m. Qu
masa de in fluoruro est presente en el depsito si su concentracin es 2,3 ppm (Volumen = r2h; asuma que la densidad de la solucin es 1,00 g/mL)
10. Qu masa de Cu (NO3)2 debe ser agregada a 1,00 kilogramo de H2O para preparar una
solucin que contenga 97 ppm de Cu2+ (ac)?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
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Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
11. Si 5,15 g de FeCl3 se disuelven en suficiente agua para hacer exactamente 150,0mL de una solucin, cul ser la concentracin molar del ion cloruro?
Justificacin:
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RESPUESTAS
1. Respuesta: Pb(NO3)2(ac) + 2 NaBr(ac) PbBr2(s) + 2 NaNO3(ac)
Pb2+(ac) + 2 NO3-(ac) + 2 Na+(ac) + 2 Br-(ac) PbBr2(s) + 2 Na+(ac) + 2 NO3-(ac) Pb2+(ac) + 2 Br-(ac) PbBr2(s)
2. Respuesta: 2 Ag+(ac) + 2 Cl-(ac) 2 AgCl(s)
3. Respuesta: HNO3(ac) + LiOH(ac) H2O(l) + LiNO3(ac) H+(ac) + NO3-(ac) + Li+(ac) + OH-(ac) H2O(l) + Li+(ac) + NO3-(ac) H+(ac) + OH-(ac) H2O(l) NO3- y Li+ Reaccin cido - base
4. Respuesta: Ba(OH)2(ac) + Na2SO4 BaSO4(s) + 2 NaOH(ac)Ba2+(ac) + 2 OH-(ac) + 2 Na+(ac) + SO42-(ac) BaSO4(s) + 2 Na+(ac) + 2 OH-(ac) Ba2+(ac) + SO42-(ac) BaSO4(s) OH- y Na+ Reaccin de precipitacin
5. Respuesta: 55,0 g de KCl y 945 g de agua
6. Respuesta: 1,54 g/mL
7. Respuesta: 1,540 molar 1,636 molal 1,511 x 105 ppm 2,862 x 10-2
8. Respuesta: 0,921 molal
9. Respuesta: 6,5 x 105 g de F-
10. Respuesta: 0,29 g
11. Respuesta: 0,606 molar
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GUIA N6
UNIDAD N5:
ESTEQUIOMETRA EN SOLUCIONES ACUOSAS Y PROPIEDADES FISICAS DE LAS SOLUCIONES
Objetivos especficos de la Unidad N5
1. Utilice las unidades de concentracin en problemas estequiomtricos simples de
reacciones que ocurren en solucin acuosa.
2. Propiedades Coligativas: Descenso del punto de Congelacin, Descenso de la presin de
vapor. Aumento del punto de ebullicin, Presin Osmtica: Soluciones isotnicas e
hipotnicas.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 4. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002.
2. Captulo 4. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice Hall. 9 Edicin, 2004.
3. Captulo 5. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
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EJERCICIOS RESUELTOS
Qu volumen de NaCl 0,300 molar se requiere para precipitar todo el ion Pb2+ presente en 25,0 ml de Pb(NO3)2 0,440 molar?
__Pb(NO3)2(ac) + __NaCl (ac) __PbCl2(s) + __NaNO3(ac)
Justificacin: primero se procede a equilibrar la ecuacin qumica planteada Pb(NO3)2(ac) + 2 NaCl (ac) PbCl2(s) + 2 NaNO3(ac)
Procedemos a continuacin obtener el nmero de moles que existen en la solucin 0,440 molar en el volumen de 25,0 mL,para esto empleamos la definicin de molaridad
)()(
LVmolesnMolaridad xMolaridadLVMoles )(
El volumen pasamos a litros y sustituimos los datos en la ecuacin
LxmL
LmL 21050,21000
10,25 u
2323 )(22
)( 1010,1440,01050,2 NOPbNOPb molesxLmolLxmoles u
Por estequiometra (ecuacin qumica balanceada) pasamos de moles de Pb(NO3)2 a moles de NaCl
NaClNOPb
NaClNOPb molxmol
molmolx 2
)()(
2 1020,21
21010,1
23
23
u
Por ltimo empleando la definicin demolaridad hallamos el volumen
mLL
LmolmolxLV NaCl 3,73073333,0
300,0
1020,2)(
2
|
)()(
molesnMolaridadLV
Cul es el punto de ebullicin, congelacin y su presin osmtica a 25 C, de una solucin que
contiene 2,33 g de cafena, C8H10N4O2, disuelta en 15,0 g de benceno? El punto de ebullicin del benceno puro es 80,1 C y su constante ebulloscpica, Keb, es 2,53 C/molal, El punto de congelacin del benceno puro es 5,50 C y su constante crioscpica, Kf, es 5,12 C/molal y la densidad de la solucin es de 0,905 g/mL.
Justificacin: para calcular la variacin del punto de ebullicin y congelacin se debe calcular primero la molalidad y por difinicin tenemos
)()(
solventeKgmolesnmolalidad por lo que debemos pasar los gramos de cefeina (soluto) a
moles y los gramos de solvente (benceno) a kilogramos, primero calculamos la masa molar de la cefeina por medio de su frmula qumica
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EJERCICIOS PROPUESTOS
molgmolarmasa 19316,194)9994,15(2)00674,14(4)00794,1(10)011,12(8_
bencenobenceno KgxgKggKg 21050,1
100010,15 u
Ahora podemos calcular el nmero de moles ya que tenemos todos los datos
soluto
soluto
molarmasamasa
molesn_
)(
cefeinamolx
molg
1gmolesn 2101998,19316,194
33,2)(
A continuacin la molalidad
molalKgxmolx
molalidadbenceno
cafeina 79987,01050,1101998,1
2
2
Luego, empleamos la formula de variacin de la temperatura de ebullicin para su clculo
CCmolalxmolal
Cteb 02,2024,279987,053,2 | 'xmolalidadKt ebeb '
Para calcular el punto de ebullicin de la solucin empleamos la variacin de la temperatura la siguiente frmula
0ebebeb ttt ' donde t es la temperatura de ebullicin del solvente puro y 0eb
t es la temperatura deebullicin de la solucin ebPor tanto ebebeb ttt ' 0 CCcteb 1,8212,8202,21,80 | Para determinar la variacin en el punto de congelacin empleamos la frmula de esta, pero si nos fijamos en los clculos anteriores vemos que tenemos todos los valores y solo nos queda por reamplazarlo en la frmula
xmolalidadKt ff ' CCmolalx molalCt f 09,40953,479987,0
12,5 | ' Para calcular el punto de congelacin de la solucin empleamos la variacin de la temperatura la siguiente frmula
fff tt ' 0 t donde t es la temperatura de congelacin del solvente puro y 0f
ft es la temperatura de congelacin de la solucin
CCCt f 41,109,450,5 fff ttt ' 0
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Para calcular la presin osmtica empleamos la frmula RTmolaridadx S y para esto debemos calcular la molaridad que por definicin tenemos los moles calculados al principio lo que nos falta es el volumen de la solucin expresada en litros y para ello calculamos los gramos de solucin
solucinsolventesolutosolucin gggg 33,1740,1533,2 Ahora pasamos a volumen por medio de la densidad
volumenmasad donde mL
mLgg
dmasavolumen 1492,19
905,0
33,17
Ahora pasamos a litros el volumen
LxmL
LmL 2109142,11000
11492,19 u
Estequiometra de reacciones en solucin acuosa 1. Si 0,3000 g de ceniza impura de carbonato de soda (Na2CO3) se titula con 17,66 mL de
HCl 0,1187 molar, cul es el porcentaje de pureza de dicha ceniza de soda?
__Na2CO3 (s) + __HCl (ac) __NaCl (ac) + __H2O (l) + __CO2(g) 2. El jugo gstrico humano contiene cido clorhdrico (HCI). Cuando una muestra de 26,2 g
de jugo gstrico se diluye con agua hasta un volumen final de solucin de 200 mL, se obtiene una solucin 5,28x10-3 molar en HCI. Calcular el % peso/peso de HCI en el jugo gstrico.
Justificacin:
Justificacin:
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3. Cuntos mL de solucin de H2SO4 al 80% peso/peso y densidad de1,74 g/mL se necesitan para que reaccionen completamente 50 g de zinc?
__Zn(s) + __H2SO4(ac) __ZnSO4(ac) + __H2(g)
4. Se quiere determinar la pureza de una piedra de caliza (carbonato de calcio), para lo cual
5 g del mineral se disuelven en 325 mL de una disolucin de HCl 0,2 molar, quedando exceso de cido. El cido sobrante se valora con NaOH 0,05 molar , del que se gastan 75 mL. Seale cul es la riqueza en carbonato clcico del mineral.
__CaCO3 + __ HCl __CaCl2 + __CO2 + __H2O
Propiedades coligativas
5. Cul es la presin parcial de equilibrio del vapor de agua sobre una mezcla de 24,0 g de
H2O y 48,0 g de CH3CH2OH en 25C? La presin parcial del agua pura a 25,0 C es 23,8 mmHg. Asuma comportamiento ideal para la solucin.
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 55
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
6. Qu masa de etilenglicol se necesita, cuando se mezcla con 90,5 g H2O, para reducir la presin de vapor de equilibrio del H2O desde 1,00 atm a 0,500 atm a 100 C. Las masas molares del agua y etilenglicol son 18,02 g/mol y 62,07 g/mol, respectivamente. Asuma comportamiento ideal para la solucin.
7. Cul es la masa molar y el punto de congelacin de un compuesto, si 6,21 gramos del
compuesto se disuelven en 8,07 gramos de etanol para formar una solucin que tiene un punto de ebullicin de 84,74C? El punto de ebullicin de etanol puro es 78,40 C y su constante ebulloscpica, Keb, es 1,22 C/m, El punto de congelacin del etanol puro es -114,9 C y su constante crioscpica, Kf, es 3,00 C/m.
8. La presin osmtica de la sangre es 7,65 atmsferas a 37 C. Qu masa de glucosa
(C6H12O6, masa molar = 180,2 g/mol) es necesaria para preparar 5,00 L de solucin para inyeccin intravenosa? La presin osmtica de la solucin de glucosa debe igualar la presin osmtica de la sangre. (R = 0,08206 Latm/molK)
9. Una solucin se prepara disolviendo 4,78 g de un no electrolito desconocido en suficiente
agua para tener 0,500 L de solucin. La presin osmtica de la solucin es 1,98 atmsferas a 27 C. Cul es la masa molar del soluto? (R = 0,08206 Latm/molK)
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
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Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
RESPUESTAS 1. Respuesta: Na2CO3 (s) + 2 HCl (ac) NaCl (ac) + H2O (l) + CO2(g)
37,03 %
2. Respuesta: 0,147 %
3. Respuesta: 53,03 mL
4. Respuesta: CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2 + H2O 61,25 %
5. Respuesta: 13,4 mm de Hg
6. Respuesta: 312 g
7. Respuesta: 148 g/mol
Tf = -130,5 C
8. Respuesta: 271 g
9. Respuesta: 119 g/mol
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GUIA N7
UNIDAD N6:
EQUILIBRIO QUMICO Y EQUILIBRIO CIDO-BASE
Objetivos especficos de la Unidad N6
1. Naturaleza y las caractersticas de los equilibrios qumicos. 2. Significado de la constante de equilibrio, K. 3. Como utilizar K en estudios cuantitativos de equilibrios qumicos.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 14. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002.
2. Captulo 14. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice Hall. 9 Edicin, 2004.
3. Captulo 16. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
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Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
EJERCICIOS RESUELTOS Un exceso de Ca(IO3)2(s) se adicionan a 1,5 L de agua. En el equilibrio, la solucin contiene
0,011 molar de iones de IO3-(ac). Cul es la constante de equilibrio para la reaccin siguiente?
__Ca(IO3)2(s) ' __Ca2+(ac) + __IO3-(ac)
Justificacin: Lo primero es balancear la ecuacin por cualquiera de los mtodos:
Ca(IO3)2(s) ' Ca2+(ac) + 2 IO3-(ac)
La constante de equilibrio ser igual a la concentracin de los productos en el equilibrio elevados a sus coeficientes estequiomtricos dividido para la concentracin de los reactantes en el equilibrio elevados a sus coeficientes estequiomtricos, en este caso el reactante es slido no entra en la ecuacin de la
constante dndonos:
> @> @232 IOCaK
Planteamos la tabla ICE quedndonos:
Ca(IO3)2 ' Ca2+ + 2 IO3-
Inicio ----- 0 0 Cambio ------ X 2 X
Equilibrio --------- 0,011 Como sabemos que al equilibro es la suma algebraica del inicio mas el cambio tendremos. 0 + 2 X = 0,011 de donde X = 5,5 x 10-3 Reemplazando los valores en la ecuacin de la constante tendremos:
77 107,610655,6 | xxK23 )011,0)(105,5( xK
Dados los siguientes equilibrios qumicos: N2(g) + 3 H2(g) ' 2 NH3(g) K1 4 NH3(g) + 5 O2(g) ' 4 NO(g) + 6 H2O(g) K2 H2(g) + 1/2 O2(g) ' H2O(g) K3 Determine la constante de equilibrio para la reaccin de abajo (K4): N2(g) + O2(g) ' 2 NO(g) K4
Departamento de Ciencias Qumicas 59
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Justificacin: primero se suma las dos primera ecuaciones, multiplicando por la segunda ecuacin y la constante sera la raiz cuadrada quedandonos
N2(g) + 3 H2(g) ' 2 NH3(g)
1K 2K 2 NH3(g) + 5/2 O2(g) ' 2 NO(g) + 3 H2O(g)
N2(g) + 3 H2(g) + 5/2 O2(g) ' 2 NO(g) + 3 H2O(g) 21 KK u Ahora procedemos a invertir la ecuacin 3 y multiplicar todo por 3 y sumar a la anterior, mientras que la constante queda el inverso elevado al cubo quedando:
N2(g) + 3 H2(g) + 5/2 O2(g) ' 2 NO(g) + 3 H2O(g)
21 KK u
3 H2O(g) ' 3 H2(g) + 3/2 O2(g) 31K
N2(g) + O2(g) ' 2 NO(g) 321
4 KKK
Ku
EJERCICIOS PROPUESTOS
Constante de equilibrio y cociente de la reaccin 1. Escriba una ecuacin qumica equilibrada que corresponda a la siguiente expresin de
constante de equilibrio: 3
2 2
NHp 1/2 3/ 2
N H
= P
KP P
2. Escriba una ecuacin qumica equilibrada que corresponda a la siguiente expresin de
constante de equilibrio: - +
3[F ][H O ] = [HF]
K
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 60
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
3. El tetraoxido de dinitrogeno se descompone para producir dixido de nitrgeno:
__N2O4(g) ' __NO2(g) Calcule el valor de Kp, conociendo que Kc = 5.88 x 10-3 a 273 K. (R = 0,08206 Latm/molK) Justificacin: 4. Un recipiente de 4,00 L se llena con 0,75 mol de SO3, 2,50 mol de SO2, y 1,30 mol de O2,
permitindose que alcance el equilibrio. Usando el cociente de la reaccin Q, prediga el efecto sobre las concentraciones de SO3 cuando el equilibrio es alcanzado. Asuma que la temperatura de la mezcla se escoge de tal forma que Kc=12.
__SO3(g) ' __SO2(g) + __O2(g)
Determinacin de la constante de equilibrio 5. La reaccin siguiente se estudia a temperaturas altas:
PCl5(g) ' PCl3(g) + Cl2(g) Si en el equilibrio, las presiones parciales de los gases son las siguientes: PCl5 = 1,8x10-2
atmsfera, PCl3 = 5,6 x 10-2 atmsfera, y Cl2 = 3,8 x 10-4 atmsfera. Cul es el valor Kp para la reaccin?
Justificacin:
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 61
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
6. A una temperatura dada, una mezcla del equilibrio contiene las concentraciones siguientes de gases: [SO3] = 0,054 M, [SO2] = 0,0047 M, y [O2] = 0,58 M. Cul es la constante de equilibrio, Kc, para la siguiente reaccin?
__SO3(g) ' __SO2(g) + __O2(g)
7. Se adicionan 0,0774 moles de N2O4 (g) a un recipiente de 1,00 L a una temperatura dada.
Despus de que se alcanza el equilibrio, la concentracin de NO2 (g) es 0,0068 M. Cul es el valor de Kc para la reaccin siguiente?
N2O4(g) ' 2 NO2(g)
8. Cuando 0,20 moles de NH4Cl se disuelven en agua hasta un volumen de 1,00 L, el
0,0053% de NH4+ se disocia para formar NH3. Cul es el valor de la constante de equilibrio para la siguiente reaccin?
NH4+(ac) + H2O (l) ' NH3(ac) + H3O+(ac)
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin: 9. A un tubo se adicionan 1,07 atmsferas de PCl5 a 500 K y se cierra hermticamente. El
PCl5 se descompone hasta que se establece el equilibrio siguiente:
__PCl5(g) ' __PCl3(ac) + __Cl2(g) La presin del equilibrio en el tubo es 1,54 atmsferas. Calcule Kp.
Departamento de Ciencias Qumicas 62
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Justificacin: 10. Una mezcla de 0,200 mol de NO2 y 0.200 mol de CO se adiciona a un recipiente de 1,00 L
y se espera hasta que se alcanza el equilibrio. El anlisis de la mezcla del equilibrio indica que 0,134 mol de CO2 estn presentes. Calcule Kc para la reaccin:
NO2(g) + CO (g) ' NO(g) + CO2(g)
Justificacin:
Uso de constantes de equilibrio en clculos simples 11. A 2010 K, la constante de equilibrio, Kc, para la siguiente reaccin es 4,0 x 10-4:
__N2(g) + __O2(g) ' __NO(g) Si las concentraciones de N2 y O2 en el equilibrio son 0,28 mol/L y 0,38 mol/L a 2010 K,
cul es la concentracin de equilibrio de NO? Justificacin: 12. A 25C, la descomposicin del tetrxido del dinitrogeno:
__N2O4(g)' __NO2(g) tiene una constante de equilibrio (Kp) de 0,144. En el equilibrio, la presin total del sistema
es 0,48 atmsferas. Cul es la presin parcial de cada gas en equilibrio?
Departamento de Ciencias Qumicas 63
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
13. La constante de equilibrio a 25 C para la disolucin de bromuro de plata en agua es 5,4 x
10-13.
AgBr (s) + H2O (l) ' Ag+(ac) + Br-(ac) Si un exceso de AgBr (s) se agrega a agua, cul ser la concentracin en el equilibrio del
Ag+? 14. El yoduro de hidrgeno puede descomponerse en hidrgeno y yodo gaseosos.
__HI (g)' __H2(g) + __I2(g) Kp = 0.016 Si 0,820 atmsferas HI (g) se adicionan a un recipiente, cul es la presin de cada gas
cuando se establece el equilibrio?
Justificacin:
Justificacin:
Justificacin:
16. El bromuro de carbonilo se descompone para producir monxido de carbono y bromo
gaseosos:
__COBr2(g)' __CO (g) + __Br2(g) Kc es igual a 0,19 a 73 C. Si una concentracin inicial de COBr2 de 0,63 M se calienta a
73C hasta que alcance el equilibrio,cules son las concentraciones de equilibrio de COBr2, CO, y Br2?
Departamento de Ciencias Qumicas 64
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 65
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
RESPUESTA 1. Respuesta: 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) ' NH3(g)
2. Respuesta: HF(ac) + H2O(l) ' F-(ac) + H3O+(ac)
3. Respuesta: N2O4(g) ' 2 NO2(g) 0,132
4. Respuesta: 2 SO3(g) ' 2 SO2(g) + O2(g) [SO3] disminuir porque Q < K
5. Respuesta: 1,2 x 10-3
6. Respuesta: 2 SO3(g) ' 2 SO2(g) + O2(g) 4,4 x 10-3
7. Respuesta: N2O4(g) ' 2 NO2(g) 6,5 x 10-4
8. Respuesta: NH4+(ac) + H2O (l) ' NH3(ac) + H3O+(ac)
5,6 x 10-10
9. Respuesta: PCl5(g) ' PCl3(ac) + Cl2(g)) 3,8 x 10-1
10. Respuesta: NO2(g) + CO (g) ' NO(g) + CO2(g) 4,1
11. Respuesta: N2(g) + O2(g) ' 2 NO(g) 6,5 x 10-3 molar
12. Respuesta: N2O4(g)'2 NO2(g)0,20 atm NO2(g) y 0,28 N2O4(g)
13. Respuesta: 7,3 x 10-7 molar
14. Respuesta: 2 HI (g)' H2(g) + I2(g) HI = 0,654 atm, H2 = 0,0828 atm, I2 = 0,0828 atm
15. Respuesta: COBr2(g)' CO (g) + Br2(g) [COBr2] = 0,37 molar, [CO] = 0,26 M, [Br2] = 0,26 molar
Departamento de Ciencias Qumicas 66
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
GUIA N8
UNIDAD N6:
EQUILIBRIO QUMICO Y EQUILIBRIO CIDO-BASE
Objetivos especficos de la Unidad N6
1. Disociacin del agua. Producto inico del agua.
2. Concepto de pH. Escalas de pH. Otras escalas p
3. cidos y bases fuertes y dbiles
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 15. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 16. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004. 3. Captulo 17. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
Departamento de Ciencias Qumicas 67
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
EJERCICIOS RESULTOS A 25C, cul es la concentracin de H3O+ en una solucin de NaOH 0,044 molar (ac), su pH y
pOH? (KW=1.0 10-14) Justificacin: Como sabemos el NaOH es una base fuerte por tanto su disociacin es al 100%
Por tanto: o )()()( acacac OHNaNaOH Por estequiometra nos dice que por un mol de NaOH tenemos un mol de OH- y como el volumen no vara se mantiene la concentracin; por lo que podemos calcular el pOH
]log[ OHpOH 36,1044.0log pOH Ahora como que sabemos
14 wpKpOHpH Luego
64,1236,114 pH
Y por definicin sabemos que
> @ > @ OHHpH 3loglog empleando el antilogaritmo del pH negativo tenemos la concentracin de H3O+
> @ > @ 13133 103,21029,264,12log | xxantiHOH El pH de la trimetillamina acuosa 0,050 molar es 11,24. Cul es el valor de Kb de esta base?
molar
Justificacin: como la trimetilamina es una base y me dan el pH puedo calcular el pOH y por definicin tengo la concentracin molar de OH- en el equilibrio
14 pOHpH 76,224,1114 pOH > @ 3107378,1 x OH 76 ,loganti 2 molar
Planteamos la reaccin estequiomtrica de hidrlisis de la trimetilamina y la tabla del ICE
+ + ' NCH 33 )( OH 2 NHCH 33 )(OH
I 0,050 ------ 0 0 C - X -------- +X + X E 0,050 - X --------- X 1,7378x10-3
Como en el equilibrio es la suma algebraica tenemos para OH-
3107378,10 xX de donde 3107378,1 xX
Como Kb es > @> @
> @NCHNHCHOHKb
33
33
)()( reemplazando los valores al equilibrio y
X tenemos
553
)333
103,61026,6)107378,1050,0(
107378,1)(107378,1()050,0(
))(107378,1(
|
xxx
xxX
XxKb
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EJERCICIOS PROPUESTOS 1. En las siguientes reacciones, identificar el cido, la base, el cido conjugado y la base
conjugada:
a) HCO3-(ac) + H2O (l) ' CO32-(ac) + H3O+(ac)
b) HF (ac) + HPO42-(ac) ' F-(ac) + H2PO4-(ac) Justificacin:
Agua y la escala del pH 2. A 15C, la constante de la ionizacin del agua, KW, es 4,5 x 10-15. Cul es la concentracin
de H3O+ en agua neutra a esta temperatura?
Justificacin: 3. Cul es la concentracin de H3O+ y OH en una solucin acuosa con un pH de 12,17?
Justificacin: 4. Cul es el pH una solucin 5,0 10-3 molar de HF? Si el valor de Ka para HF es 7,2 10-4.
Justificacin:
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5. Una solucin acuosa con un pH de 10,60 se diluye desde 1,0 L hasta 1,5 L. Cul es el pH de la solucin diluida?
Justificacin:
Constantes de equilibrio para cidos y bases 6. a) Cul es la ecuacin qumica correspondiente a la constante cida de la ionizacin, Ka,
para el cido frmico (HCO2H)? b) Cul es la ecuacin qumica correspondiente a la constante bsica de la ionizacin, Kb, para el ion nitrito (NO2-)?
Justificacin:
7. El cido brico tiene un pKa de 9,14. Cul es el valor de Kb para el borato de sodio? Justificacin: 8. Una solucin se prepara diluyendo 0,500 mol de NaClO en un volumen de 3,00 L con
agua. Cul es el pH de la solucin? (Kb de ClO- = 2,9 x 10-7) Justificacin:
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RESPUESTAS
1. Respuesta: a b cido HCO3- HF Base H2O HPO42- cido conjugado H3O+ H2PO4- Base conjugada CO32- F-
2. Respuesta: 6,7 x 10-8 molar
3. Respuesta: [H3O+] = 6,761 x 10-13 molar [OH-] = 1,479 x 10-2
4. Respuesta: 2,8
5. Respuesta: 10,8
6. Respuesta: a) HCO2H (ac) + H2O (l) ' HCO2-(ac) + H3O+(ac) b) NO2-(ac) + H2O (l) ' HNO2(ac) + OH-(ac)
7. Respuesta: 1,38 x 10-5
8. Respuesta: 10,3
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GUIA N9
UNIDAD N6:
EQUILIBRIO QUMICO Y EQUILIBRIO CIDO-BASE
Objetivos especficos de la Unidad N6
1. Propiedades cido base de las soluciones salinas. 2. Efecto del in comn: soluciones amortiguadoras. 3. Titulaciones cido base, curvas de titulacin.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 16. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 17. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004. 3. Captulo 18. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
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EJERCICIOS RESUELTOS Cul es el pH de una solucin que resulta de agregar 25 mL de NaOH 0,50 molar a 75mL de
CH3CO2H 0,50 molar? (Ka del CH3CO2H = 1,8 x 10-5) Justificacin: planteamos la reaccin qumica que sucede
OHCOONaCHNaOHCOOHCH 233 o
De acuerdo con la reaccin calculamos el nmero de moles de cido actico que fueron empleandos para ello empleamos la definicin de molaridad
)(LVn
Molaridadsolucin
NaOHNaOH )(LV
nMolaridad
solucin
cidocido
NaOHNaOH
NaOH molxLxLmol
n 22 1025,1105,250,0 u
22 1075,3105,750,0 u xLxL
moln acidoacido
Por estequiometra (ecuacin balanceada) sabemos que la reaccin es 1:1 por tanto nos quedar cido en exceso y calculamos pasando los moles de hidrxido de sodio a moles de cido que consume
acidoNaOH
acidoNaOH molxmol
molmolx 22 1025,1
11
1025,1 u
Por diferencia sacamos el cido restante
acidomolxxx222 105,21025,11075,3
Procedemos a calcular la nueva molaridad, como los volmenes son aditivos estos se suman y se tiene 100 mL de solucin, por tanto su concentracin sera:
molarL
molxmolaridadsolucin
acidoacido 25,0100,0
105,2 2
Ahora planteamos la ecuacin de hidrlisis del cido y aplicamos el ICE
+ ' COOHCH 3 COOCH 3H
I 0,25 0 0 C - X
+ X + X
E 0,25 - X X X
Departamento de Ciencias Qumicas 73
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De la definicin de la constante de equilibrio tenemos > @> @
> @COOHCHHCOOCHK a
3
3
reemplazando los valores
5108,125,0
)( xXXXK a
Comprobamos si la X de la parte 0,25 X es despreciable o no para ello realizamos
1000tK
Cinicial
25000108,125,0
5 x
como es mayor de 1000 se desprecia X y nos queda
25,0108,1
25 Xx 6105,4 xX
a) Cul es el pH de la solucin buffer que resulta cuando 4,0 g de NH3 y 8,0 g de NH4Cl se
diluyen con agua hasta un volumen de 0,50 L? (Ka del NH4+ = 5,6 x 10-10) b) Si tomamos 50 mL de la solucin buffer y agregamos 50 mL de cido clorhdrico 2,5 x 10-2
molar, Cul es el pH de la solucin?
62 105,4 xX 31012,2 xX Donde X es iguala la concentracin molar de protones (H+) y por lo tanto se calcula directamente el pH > @ 67,21012,2loglog 3 xHpH
Justificacin: a) primero calculamos la concentracin molar de la base (NH3) y su cido conjugado (NH +) y para esto debemos calcular los pesos moleculares del cido y base 4
molgNH 03056,17)00794,1(3)00674,14(13
molgClNH 4912,53)4527,35(1)00794,1(4)00674,14(14
Departamento de Ciencias Qumicas 74
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Ahora podemos calcular su el nmero de moles de cada uno
molmol
ggnNH 2349,0
03056,17
0,43
molmol
ggn ClNH 1469,0
4912,53
0,84
Procedemos a calcular las molaridades de cada compuesto
> @3
4698,050,0
2349,03 NHmolarL
molNH
> @ ClNHmolarLmolClNH
42938,0
50,01469,0
4 ya que nos dan K Calculamos el pKa a 2518,9106,5loglog 10 xKpK aa
empleamos la ecuacin de Henderson-Hasselbach Como tenemos el pKa > @
> @cidobasepKpH a log
46,94557,92039,02518,92938,04698,0log2518,9 | pH
b) planteamos la reaccin qumica que tiene lugar, si agrego un cido este reaccionar con la base del buffer por tanto se tiene
o 43 NHHNH
Por la ecuacin se ve que por cada molde cido (HCl) se pierde un mol de base (NH3) y se gana un mol del cido conjugado (NH 4Cl) por lo que debemos calcular el nmero de moles del cido que hay en los 50 mL que estn reaccionando y calcular la molaridad en el volumen final, ya que el volumen es aditivo vara la concentracin.
molxLxL
molxnHCl32 1025,105,0105,2
> @ molarx
LmolxHCl 2
3
1025,1100,01025,1
De acuerdo a la reaccin qumica esta concentracin, ya que es la relacin molar 1:1, se resta a la base
y la misma concentracin se suma al cido y se reemplaza en la ecuacin del pH
Departamento de Ciencias Qumicas 75
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Se tiene una disolucin que contiene 2,00 g de NaCN en 250 mL de agua, sabiendo que
el pKa del HCN es 9,21. Calcular:
a) El pH de la disolucin. b) Los moles de NaCN hidrolizados. c) El tanto por ciento de sal hidrolizada.
Justificacin: 2. Cul es la concentracin de OH- en CH3CO2-(ac) 0,51 molar y el pH de la solucin?. Si
Kb del CH3CO2- es 5,6x10-10
Justificacin:
3. Cul es el pH de la solucin que resulta de mezclar 35 mL 0,50 molar de NH3 (ac) y
35mL 0,50 molar de HCl (ac) a 25 C? (Kb para el NH3 = 1,8 x 10-5)? Justificacin: 4. Cul es el pH de la solucin que resulta de mezclar 25 mL de HF 0,30 molar (ac) y 25mL
de NaOH 0,30 molar (ac) a 25 C? (Ka de HF = 7,2 x 10-4)
Efecto del in comn: soluciones amortiguadoras
Justificacin:
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5. Pretendemos preparar una solucin amortiguadora. Para ello preparamos un litro de disolucin de un cido HA cuyo Ka=5 x 10-6. La concentracin es 0,2 molar. queremos obtener una disolucin con pH=5. Cuantos moles de NaA deberemos aadir?:
Justificacin: 6. Cul es el pH de una solucin acuosa que es 0,50 molar en CO32- y 0,20 molar en HCO3-?
(Kb del CO32- = 2,1 x 10-4)
Justificacin: 7. Cuando se aaden 0,50 moles de cido actico (pKa=4,75) y 2,50 moles de acetato
sdico (electrolito fuerte) a la cantidad de agua pura necesaria para hacer 1 litro de disolucin, estamos preparando una disolucin reguladora. Despreciando H+ y OH- procedentes de la disociacin acuosa, seale el pH de la disolucin.
Justificacin: 8. a) Cul es el pH de la solucin buffer que resulta cuando 11 g de NaCH3CO2 se
mezclan con 85 mL de CH3CO2H 1,0 molar y se diluyen con agua hasta 1,0 L? (Ka del CH3CO2H = 1,8 x 10-5) b) Si tomamos 25 mL de la solucin buffer y agregamos 10 mL de cido clorhdrico 1,5 x 10-3 molar, Cul es el pH de la solucin?
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 77
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9. Cul es el pH de la solucin buffer que resulta cuando 12,5 g de NaH2PO4 y 22,0 g
Na2HPO4 se mezclan y se diluyen con agua hasta 0,500 L? (Las constantes cidas de disociacin para el cido fosfrico son Ka1 = 7,5 x 10-3, Ka2 = 6,2 x 10-8, y Ka3 = 3,6 x 10-13)}
10. de HF 0,25 molar para hacer una solucin buffer con un pH de 3,14? (pKa para HF = 3,14)
11. la relacin [ClO-]/ [HClO] necesaria para preparar una solucin buffer con un pH de 7,71?
12. l de HPO42- y
? b) Cuntas moles de HCl deben ser agragados para disminuir el pH a 6,21?
Justificacin:
Qu masa de KF slido (masa molar = 58,1 g/mol) se debe agregar a 2,0 L
Justificacin:
La constante Ka del cido hipocloroso, HClO, es 3,5 x 10-8. Cul ser
Justificacin:
Una solucin buffer se prepara mezclando 0,250 mol de H2PO4- y 0,250 modiluyendo con agua hasta un volumen de 1,00 L. El pH del buffer es 7,21. a) Cuntos moles de NaOH deben ser agregados para aumentar el pH a 8,21
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 78
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Hallar el pH resultante de disolver 4 g de hidrxido de sodio en 250 mL de agua y calcule el volumen de una disolucin de cido s
13. ulfrico 0,025 molar necesario para neutralizar
completamente 50 mL de esta disolucin.
14. amos de la misma precisan 50 mL de cido sulfrico 3 molar para su neutralizacin total.
15. L de HCl 0,1 molar. Calcula el pH al aadir las siguientes cantidades de ar:
Indique el pH en el punto de equivalencia. Datos: Ka (CH3COOH) = 1,8 x 10-5
Justificacin:
Calcula la riqueza de una sosa comercial, si 30 gr
Justificacin:
Tenemos 50 mNH3 0,2 mola) 20 mL b) 25 mL c) 26 mL d) 40 mL
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 79
Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, primer Semestre 2011
Tenemos 50 mL d16. e HCl 0,1 molar. Calcula el pH al aadirle las siguientes cantidades de
olar:
Indique el pH en el punto de equivalencia.
NaOH 0,1 ma) 40 mL b) 49 mL c) 51 mL d) 90 mL
Justificacin:
Departamento de Ciencias Qumicas 80
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RESPUESTAS 1. Respuesta: a) 11,2
b) 4,04 x 10-2 moles c) 9,97x10-3 %
2. Respuesta: 1,7 x 10-5 molar
9,2
3. Respuesta: 4,9
4. Respuesta: 8,2
5. Respuesta: 0,1
6. Respuesta: 10,7
7. Respuesta: 5,45
8. Respuesta: a) 4,94 b) 4,93
9. Respuesta: 7,38
10. Respuesta: 29 g
11. Respuesta: 1,8
12. Respuesta: a) 0,205 moles b) 0,205 moles
13. Respuesta: 13,61 0,4 L
14. Respuesta: 40%
15. Respuesta: a) 1,84 b) 5,21 c) 7,85 d) 9,05
16. Respuesta: a) 1,95
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b) 3,00 c) 11,0 d) 12,46
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GUIA N10
UNIDAD N7:
INTRODUCCIN A LA QUMICA ORGNICA Objetivos especficos de la Unidad N7 1. Identifique elementos estructurales simples que le permita comprender la naturaleza de
compuestos orgnicos comunes. 2. Nombre y dibuje las estructuras de compuestos orgnicos comunes. LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE
SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN VALIDEZ) BIBLIOGRAFIA: 1. Captulo 24. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 25. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice
Hall. 9 Edicin, 2004. 3. Captulo 11. Qumica y Reactividad Qumica. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5
Edicin, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del Test Bank. Manual Instructor
Departamento de Ciencias Qumicas 83
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NOMENCLATURA DE COMPUESTOS ORGANICOS En el Sistema IUPAC, el Nombre de un Alcano Complejo o Ramificado no cclico se nombra como se indica en la tabla 1:
1. 1- Encuentre la cadena principal en el compuesto. En este caso, nueve carbonos => nonano. Seccin 1.2.1
2- Numere la cadena principal desde un extremo al otro de tal forma que se asigne el nmero ms pequeo posible al "primer punto de diferencia". Seccin 1.2.2
3- Nombre cada sustituyente o ramificacin diferentes en la cadena principal. Nombre los sustituyentes que sean iguales una sola vez. En este caso: metil, etil, propil. Seccin 1.2.3
4- Alfabetice los sustituyentes. Seccin 1.2.4
5- Escriba el nombre completo del compuesto como una sola palabra insertando prefijos de posicin, multiplicativos, etc. antes de cada sustituyente y agregando el nombre padre y sufijo al final del nombre. Seccin 1.2.5
4-etil-2,3-dimetil-5-propilnonano
Prioridad de grupos funcionales principales. La prioridad ms elevada se encuentra en la parte superior de la tabla 2.
Grupo funcional Nombre como sufijo Nombre como prefijo
cido carboxlico cido oico cido -carboxlico
carboxi
cido sulfnico cido -sulfnico sulfo
Anhdrido anhdrido -oico anhdrido -carboxlico
ster -oato de -carboxilato de
alcoxicarbonil
Departamento de Ciencias Qumicas 84
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halogenuro de acilo Halogenuro de -oilo halogenuro de -carbonilo
halocarbonil
Amida -amida -carboxamida
amido
Nitrilo -nitrilo -carbonitrilo
ciano
Aldehdo -al -carbaldehdo
oxo
Cetona -ona oxo
Alcohol -ol hidroxi
Fenol -ol hidroxi
Tiol -tiol mercapto
Amina -amina amino
Imina -imina imino
Alqueno -eno alquenil
Alquino -ino alquinil
Alcano -ano alquil
Algunos grupos funcionales pueden ser citados slo como prefijos. Ellos son los grupos subordinados que se indican en la Tabla 3 y ninguno de ellos tiene prioridad alguna.
Grupo funcional Nombre como sufijo Nombre como prefijo
ter alcoxi
halogenuro halo (cloro, bromo, etc.)
nitro nitro
sulfuro alquiltio
azida azido
diazo diazo
Departamento de Ciencias Qumicas 85
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EJERCICIOS 1. Cul es el nombre de los siguientes compuestos? a) b)
CH2
CH2 CH2
CH2
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