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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – SEDE MEDELLÍN

ESCUELA DE QUÍMICA - FACULTAD DE CIENCIAS

SEGUNDO TALLER

Periodo Académico 2010-03

ESTRUCTURAS DE LEWIS Y GEOMETRIA MOLECULAR 1) Para el acido fosforito (H3PO4) y el acido sulfúrico (H2SO4), escriba (a) las mejor estructura de Lewis, (b) Use cargas formales para decidir cual de las estructuras de Lewis es la mejor. 2) Analice los siguientes compuestos: NCl3, CON¯, NF3, SbF4, AsCl4

+, NH4+, XeOF4, BeF2, C2H4O2, C3H5N, Ca(BrO3)2, (NH4)SO3 (a) Dibuje la mejor estructura de lewis. (b)

Calcule la carga formal del átomo central. (c) Geometría de enlaces y pares de electrones libres (TRPECV). (d) Geometría de la molécula (TRPECV), (e) Hibridación de átomo(s) central (es) y (f) Polaridad.

3) Dibujar las estructuras de Lewis de todas las formas resonantes de: a) CO32¯; b) NO3¯; c) HNO3 ; d) HAsO4

2 e) CH2CHCN f) HC≡C-C≡N

4) Que hibridación se representaría en el átomo central :(a) CO2, (b) IF6

+1, (c) SnCl5¯1, (d) GeF4. 5) a) Presentar las estructuras resonantes del OCN¯, O3, SO2 , SO3. b) Analizar la estructura de Lewis, la carga formal, geometría de la molécula, electrones libres, polaridad y evalué la hibridación en los siguientes compuestos: SCN¯, NO, HClO4, AlF3, C2H4O2, Mg(ClO3)2, C2H6, C2H4 y C2H2. FUERZAS INTERMOLECULARES 1) a) Que tipo de interacciones predominan entre las siguientes sustancias: a) Na+, H2O; b) H2O, etanol; c) ICl, ICl; d) Fe2+, O2; e) HCl, Cl2; f) F2, F2. b) Proponga un orden de mayor a menor en fuerzas de interacción entre los numerales a) al f). (Rta b) a > d > b > c > e > f)

2) Cuál miembro de cada par exhibe atracciones intermoleculares mas fuertes: a) O2, O3; b) CH3CH2OH, H2O; c) CH3COOH, CH3COOCH; d) CH3COCH3, CH3CH2OH; e) Dibuje, para las moléculas que aplique, la estructura Lewis con los enlaces de hidrogeno intermoleculares. [Rta a) O3, b) H2O, c) CH3COOH, d) CH3CH2OH]

3) Cual compuesto tiene fuerzas de London mas fuertes CH3(CH2)2CH2OH o (CH3)3COH, explique su respuesta. Una de estas sustancias se condensa a 82.3 °C y la otra a 117.2 °C a presión atmosférica. Cual corresponde a cual? Explique su respuesta. 4) a) El oxigeno y el azufre son miembros del grupo VIA, sin embargo, las moléculas de agua forman puentes de hidrogeno, mientras que las moléculas de H2S no. Explicar. b) Cual es la interacción de mayor magnitud entre las moléculas de los siguientes grupos i) CH3OH, CCl4 y Cl2; ii) H3PO4 , MgCl2; iii) CH3Br, CH3CH3; iv) Kr, HBr. [Rta i)CH3OH (puentes de hidrogeno), ii)MgCl2 (ion-ion), iii)CH3Br (dipolo-dipolo); iv)HBr (dipolo-dipolo) 5) a) Explicar la diferencia entre polaridad y polarizabilidad. b) Por qué uno de los miembros de cada par de especies que se dan a continuación tiene mayor polarizabilidad: i) Ca2+, Ca; ii) CH3CH3, CH3(CH2)3CH3; iii) CCl4, CF4. c) Que clase de fuerzas de interacción predomina entre moléculas de la misma especie que se dan a continuación y explique por qué: i) Br2 tiene un punto de fusión mas bajo que el NaBr; ii) C2H5OH tiene un punto de ebullición mas alto que el butano C4H10; iii) Cual miembro tiene menor punto de ebullición y por que: CH3CH2CH2CH3 ó el Ciclobutano 6) a) Ordene las siguientes sustancias en orden creciente de viscosidad CH3CH2OH, HOCH2CHOHCH2OH y HOCH2CH2OH; b) Qué miembro de cada pareja forma puentes de hidrogeno intermoleculares. Dibujar las estructuras Lewis de aquellos que formen puentes de hidrogeno: a) CH3CHOHCH3 o CH3SCH3; b) HF o HBr; c) (CH3)2NH o (CH3)3N 7) a).Como puede explicarse que C2H5OH (Tb=80°C) teniendo mayor peso molecular, tenga menor punto de ebullición que el agua (Tb=100 °C). b) Cual de las siguientes

sustancias es mas probable que exista como un gas a temperatura ambiente y presión atmosférica normal: P2O5, Cl2, AgCl o I2. 8) Indique si cada una de las siguientes sustancias tiene estructura molecular, covalente macromolecular o iónica. Explique las razones de su respuesta: a) MgCl2

(Tf=708 °C, Tb=1420 °C) fundida conduce la electricidad; b)AsCl3 (Tf=-8.5 °C, Tb=130.2 °C); c)HBr (Tf=-88.5 °C, Tb=-67 °C) [Rta a)Estructura iónica, b) Covalente

macromolecular, c) Covalente molecular]

9) a. Que efecto tiene en las siguientes propiedades un aumento de los puentes de Hidrogeno: La Viscosidad, La Tensión superficial, La Capilaridad, La presión de Vapor. Justifique muy bien la respuesta. b. ¿Cual de siguientes sustancias es más probable que exista como un gas a temperatura ambiente y presión

atmosférica normal: P2O5, Cl2, AgCl ó I2. 10.a) Qué es la tensión superficial? Cuál es la relación entre las fuerzas intermoleculares y la tensión superficial? b) El agua forma un menisco cóncavo en una probeta graduada de vidrio de 10 mL, en tanto que el menisco que forma en una probeta graduada de plástico de 10 mL es plano. Por qué la apariencia de la superficie del agua es diferente en estos dos dispositivos de medición? c) Las ollas a presión proporcionan una temperatura de cocción alta para acelerar el proceso mediante el calentamiento de una pequeña cantidad de agua a presión constante. Si la presión se fija a 2 atm, ¿Cómo será el punto de ebullición del agua mayor o menor? ESTEQUIOMETRÍA 1) Para el hierro (Fe) establezca: a) La masa en uma de un átomo; b) La masa en gramos de una mol de átomos 2) Para la glucosa (C6H12O6) hallar: a) Átomos de C/molécula de compuesto; b) Átomos de H/molécula de compuesto; c) Moles de átomos de O/mol de compuesto; d) Átomos de H/mol de compuesto; e) Masa de C/molécula de compuesto; f) Masa de H/mol de compuesto; g) Masa del compuesto/molécula del compuesto [Rta: a) 6

átomos; b) 12 átomos; c) 6 moles; d) 12(6.022x1023); e) 72.06 uma; f) 12.10 g; g) 180.16 uma]

3) a) Cuantos g de plata (Ag) hay en 0.0342 moles de Ag; b) El Fe es el componente mas importante del acero. Cuantos atomos de Fe hay en 95.8 gramos de Fe; c) El grafito es una forma cristalina de C que se usa en los lápices. Cuantas moles de C son 315 mg de grafito?; d) El manganeso (Mn) es un elemento de transición esencial para el crecimiento de los huesos. Cual es la masa en g de 3.22x1020 átomos de Mn, que es la cantidad que hay en 1 kg de hueso? [Rta: a) 3.69 g; b) 1.04x1024 átomos de Fe; c)0.0262 mol de C; d)2.94x10-2 g Mn]

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4) Dados 3.0 g de C2H4O2, calcular: a) Moles del compuesto; b) Moléculas del compuesto; c) Átomos de C, H y O; d) Moles de C atómico, H atómico y O atómico; e) Moles de H2 y O2; f) Masa en g de carbono, hidrogeno y oxigeno; g) Porcentajes en peso y porcentaje en moles de carbono, hidrogeno y oxigeno ; h) Masa en g de carbono por cada g de hidrogeno. (i) Masa en g de hidrogeno por cada g de oxigeno. [Rta: a) 0,050 moles de C2H4O2 b) 3,0x10

22 moléculas de C2H4O2 c) 6,0x10

22

átomos de C; 1,2x1023

átomos de H; 6,0x1022

átomos de O; d) 0,10 moles C; 0,20 moles H; 0,10 moles O e) 0,10 moles H2; 0,050 moles O2 f) 1,2 g C; 0,20 g H; 1,6 g O;

g) Porcentajes en peso: 40 %w C, 6,7 %w H, 53,3 % w O, porcentajes en moles: 25%n C, 50%n H, 25%n O; h) 6,00 g C/g H; i) 0,125 g H/g O] 5) Una muestra de 2.6625 g de benzoato de metilo, un compuesto que se utiliza en la fabricación de perfumes, contiene 1.879 g de C, 0.158 g de H y 0.6255 g de O. Hallar la formula empírica de esta sustancia [Rta: C4H4O] 6) El etilenglicol, la sustancia utilizada en el anticongelante para automóviles, tiene una composición en masa de 38.7% en C, 9.7% en H y 51.6% en O. Hallar: a) Su formula empírica y b) Su formula molecular si su masa molar es 62.1 g/mol [Rta: a) CH3O, b) C2H6O2]

7) Durante la actividad fisica se forma acido láctico en los tejidos musculares lo que genera dolor en estos. Al hacer un análisis elemental al ácido se encuentra que contiene 40.0% en masa de C, 6.71% en masa de H y 53.3% en masa de O. a) Hallar la formula empírica del acido láctico, b) Hallar la formula molecular sabiendo que su peso molecular es 90.08 g/mol. [Rta: a) CH2O, b) C3H6O3]

8) a) Una muestra de 0.523 g del compuesto desconocido CxHy se quema en el aire para dar 1.612 g de CO2 y 0.7425 g de H2O. En otro experimento se obtuvo una masa molar de 114 g/mol para CxHy. Determine las fórmulas empírica y molecular del hidrocarburo. b) El ibuprofeno, principio activo del Advil, está formado por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Cuando una muestra de ibuprofeno que pesa 5,000 g se quema en oxígeno se obtienen 13,86 g de CO2 y 3,926 g de agua. ¿Cuál es la fórmula empírica del ibuprofeno? c) Determine la fórmula empírica de los compuestos con las composiciones de masas siguientes: (i) 10.4% de C, 27.8% de S y 61.7 % de Cl (ii) 21.75% de C, 9.6% de O ; 68.7 % de F. 9) Balancee las siguientes reacciones. En el caso de ser una reacción redox, balancee por el método de oxidorreducción, identifique la sustancia oxidada, la sustancia reducida, el agente oxidante y el agente reductor 10) La cerucita es un mineral que contiene Pb como PbCO3. Para determinar el contenido de carbonato de plomo en el mineral se toman 0.583 g de muestra y se trata primero con acido nítrico y una vez disuelto el carbonato se agrega acido sulfúrico para precipitar el plomo como sulfato. Si finalmente se obtienen 0.628 g de PbSO4, que cantidad de PbCO3 había en la muestra de mineral. A qué porcentaje de la muestra corresponde este valor? [Rta 0.553g; 94.9%]

11) Para la producción de aluminio se hacen reaccionar oxido de aluminio (Al2O3) con carbón según la siguiente ecuación: Al2O3 + C → Al + CO2. Si se emplean 408 g de Al2O3, y 347 g de carbón al 90% en peso de carbono: a) Identifique el reactivo limite, b) gramos de reactivo en exceso consumidos, c) Gramos de aluminio producidos, d) Gramos, moles y moléculas de CO2 obtenidos. [Rta. a) Reactivo limite: Al2O3, b) 72.0 g de C, c) 216 g Al c) 264 g CO2, 6 moles CO2, 3,61 x 1024 moleculas CO2]

12) Para la reacción: Fe2O3 + CO → Fe + CO2, calcule: a) Gramos de hierro del 80% de pureza que se obtienen a partir de 800 g de oxido férrico, Fe2O3, del 85% de pureza. (b) Gramos de hierro realmente producidos, si el rendimiento de la reacción fue del 90% [Rta: 594 g Fe, 535 g Fe realmente producidos]

13) Una mezcla que contiene KClO3, K2CO3, KHCO3, y KCl se calienta dándose lugar las siguientes reacciones en la secuencia 1, 2, 3:

1). KClO3(s) → KCl(s) + O2(g) 2). KHCO3(s) → K2O(s) + H2O(g) + CO2(g) 3). K2CO3(s) → K2O(s) + CO2(g)

Si 100 g de la mezcla produce 1.8 g de H2O, 13.2 g de CO2 y 4 g de O2, que composición tenia la mezcla original? (Rta: 10.21 g de KClO3, 20.02 g de KHCO3, 13.82 g de

K2CO3, 55.95 g de KCl)

14) Cuanto éter etílico puede obtenerse a partir de la reacción: C2H5OH → C2H5OC2H5 + H2O, partiendo de 920 L de etanol (⟩ = 0.78 g/mL) con 90% de pureza sabiendo que la reacción tiene una eficiencia del 75%. (Rta. 389.61 kg)

15) Se hacen reaccionar 4.95 g de H3PO3 (91% de pureza) con 200 cm3 de solución de HNO3 63 % (p/v), según la siguiente ecuación quimica: H3PO3 + HNO3 → H3PO4 + NO2 + H2O. Calcular: a) La masa que quedo sin reaccionar del reactivo que esta en exceso, considerando un rendimiento de la reacción de un 100%, b) La masa formada del H3PO4 y del NO2, considerando un rendimiento del 74% [Rta a)118.4g, b)4.35g y 4.08g

respectivamente]

16) En la reacción de bromo con aluminio, Br2 + Al → AlBr3, se mezclaron 120 g de bromo y 108 g de aluminio, y se obtuvo 106.8 g de bromuro de aluminio. a) Cuantos gramos de bromuro de aluminio, AlBr3, se deberían obtener? (Producto teórico), b) Cual fue el porcentaje de rendimiento de la reacción? [Rta. a) 133,35 g

AlBr3, b) 80 %]

17) Para la reacción: Fe2O3 + CO → Fe + CO2 Calcule: a) Gramos de hierro del 80% de pureza que se obtienen a partir de 800 g de oxido férrico, Fe2O3, del 85% de pureza. b) Gramos de hierro realmente producidos, si el rendimiento de la reacción fue del 90% [Rta. 594.5 g Fe, 535 g Fe realmente producidos]

18) El ácido oxálico, H2C2O4, es fuertemente tóxico para el organismo humano. De ser ingerido, se puede neutralizar con permanganato de potasio, KMnO4, en medio del ácido clorhídrico, HCl estomacal. La reacción que se produce puede representarse por la ecuación:

KMnO4 + H2C2O4 + HCl → CO2 + MnCl2 + KCl + H2O (a) Balancee la ecuación por óxido-reducción e indique el agente oxidante, el agente reductor, la sustancia oxidada y la sustancia reducida. (b) ¿Si una persona ha ingerido 0.06 moles de ácido oxálico y se le trata con 5 g de permanganato, se salva o se muere? 19) La ecuación de la reacción entre soluciones acuosas de nitrato de plata y cloruro de bario es: AgNO3 (ac) + BaCl2 (ac) → AgCl (s) + Ba(NO3)2 (ac). Si se mezcla una solución que contiene 41.6 g de AgNO3 con una que contiene 35.4 g de BaCl2, (a) Cuántos gramos de AgCl se formarán? (b) Cuántos gramos de que reactivo sobrarán? [Rta: a. 35.11 g de AgCl b. 10.46g de BaCl2)