I.E.S. Al-ndalus. Dpto. de Fsica y Qumica. Curso 2007-08 FQ 1 Bach - 1 -

FSICA Y QUMICA 1 BACH. EXAMEN DEL TEMA 1 . NATURALEZA DE LA MATERIA. SOLUCIN. 22-11-07

Datos: (Masas atmicas: H: 1 , C: 12, O: 16, N: 14, Cl: 35,5 )

1. (1,5 ptos, - 0,5 por cada fallo) Formula o nombra, segn corresponda, los siguientes compuestos: Nitrato de sodio Na NO3 o-dimetilbenceno H2 SO2 cido hiposulfuroso ; dioxosulfato(II) de hidrgeno Cloruro de bario Ba Cl2 CH3 CH2 CN propanonitrilo CH3 CH2 CHCl CHO 2-clorobutanal

2. (2 ptos) a) Enuncie la ley de Proust y explique a partir de dicha ley qu diferencia existe entre una mezcla

de sustancias y un compuesto. La ley de Proust, o ley de las proporciones definidas, dice o siguiente: Cuando dos o ms elementos se combinan entre s para dar lugar a un compuesto determinado, siempre o hacen en una proporcin fija, constante. A partir de esta ley, podemos establecer la diferencia entre una sustancia compuesta (un compuesto) y una mezcla de sustancias. Un compuesto siempre tiene una proporcin fija, invariable, entre sus elementos, mientras que en una mezcla la proporcin es variable, podemos mezclar dos sustancias en cualquier proporcin.

b) Tenemos un gas en un recipiente cerrado de paredes rgidas. Razona, explicando en qu ley te

basas, qu ocurrir al gas al disminuir su temperatura. Al tener el recipiente las paredes rgidas, el volumen del gas se mantendr constante. Tendremos, por tanto, un proceso iscoro (a volumen constante). Segn una de las leyes de Charles y Gay-Lussac, a volumen constante, la presin y la temperatura son directamente proporcionales. Como consecuencia, si la temperatura disminuye, la presin tambin disminuir, en la misma proporcin.

3. (2 ptos) Calcula razonadamente:

a) Nmero de tomos de cloro en 25 g de C Cl4. Mm(C Cl4) = 12+ 4 35,5 = 154 ; 1 mol C Cl4 154 g CCl4 Sabemos tambin que 1 mol de cualquier sustancia contiene 6,022 1023 molculas (NA), y que una molcula de CCl4 tiene cuatro tomos de cloro. As

CltomosCClmolculaCltomos

CClmolCClmolculas

CClgCClmolCClg 23

44

423

4

44 1091,31

41

1002,6154125 =

b) Masa de 20 L de gas hidrgeno a 850 mmHg y 10C En primer lugar, pasamos los datos de presin y temperatura a atmsferas y kelvin, respectivamente. (1 atm = 760 mmHg) 850 mmHg = 1,118 atm, (T(K) = T(C) 273) 10C = 283 K. Usamos la ecuacin de los gases ideales, para obtener el nmero de moles de hidrgeno (H2)

2964,0283082,020118,1 HmolesKLatm

TRVPnTRnVP

molKLatm

=

=

==

La masa molecular del hidrgeno es: Mm(H2) = 2 1 = 2. ; 1 mol H2 2 g H2

Calculamos la masa de hidrgeno 22

22 938,11

2964,0 HgHmolHgHmoles =

4. (2 ptos) Queremos elaborar 400 mL de una disolucin de HCl en agua 0,2 M. El frasco del laboratorio est

al 20% en peso y su densidad es 1,2 g/cm3. Calcula razonadamente qu volumen del frasco de laboratorio debemos coger para elaborar la disolucin. Datos: Disolucin A (comercial). 20 % en peso, d = 1,2 g/cm3 = 1200 g disol A / L disol A Disolucin B (a preparar) 0,2 M , V = 400 mL = 0,4 L disol B.

Mm(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 1 mol HCl = 36,5 g HNO3. En primer lugar, calculamos la molaridad de la disolucin A, para que ambas concentraciones estn expresadas en la

misma unidad. 20 % 60 g de HCl por cada 100 g de disolucin

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MAdisolLAdisolg

HClgHClmol

AdisolgHClg

AdisolLHNOmol 58,658,6

..1..1200

5,361

..10020

..3 ==

El problema nos pide qu volumen de la disolucin A debemos tomar para fabricar la disolucin B aadiendo agua. Ese volumen desconocido de disolucin A contendr agua y HCl, y lo que nos interesa es conocer cuntos moles de HCl necesitamos para fabricar la disolucin B, que es 0,2 M.

snecesitamoHClmolBdisolLHClmolBdisolL 08,0

.12,04,0 =

Finalmente, conociendo cuntos moles de HCl necesitamos, calculamos el volumen de la disolucin A (cuya concentracin es 6,58 M) que debemos tomar para que contenga ese n de moles, ya que al diluir cambia la cantidad de disolvente, pero no el nmero de moles de soluto.

snecesitamoAdisolmLAdisolLHClmolAdisolLHClmol .16,12..01216,0

58,6..108,0 ==

5. (2,5 ptos) En condiciones normales, 2,24 L de un cierto hidrocarburo gaseoso tienen una masa de 5,8 g. Por

combustin, obtenemos 17,6 g CO2 y 9,0 g H2O. Calcula razonadamente las frmulas emprica y molecular de dicho compuesto.

En primer lugar calcularemos la proporcin de masas existente entre los elementos C, H (es un hidrocarburo) que forman parte del compuesto.

En la combustin, el compuesto orgnico reacciona con oxgeno, formndose CO2 y H2O . Todo el carbono presente en el CO2 proviene del compuesto orgnico inicial, as como todo el H del agua que se produce. Calculamos las cantidades de carbono e hidrgeno presentes en estas sustancias.

CO2: Mm(CO2) = 12+216 = 44 En 44 g de CO2 tendremos 12 g de C.

As, en 17,6 g CO2 : CgCOgCgCOg 8,4

4412.6,17

22 =

H2O: Mm(H2O) = 2+16 = 18 En 18 g de agua tendremos 2 g de H.

As, en 9,0 g H2O : HgOHgHgOHg 0,1

182.0,9

22 =

Frmula emprica: Para calcular la frmula emprica, partimos de la proporcin de masas en que se combinan los elementos: 4,8 g de C,

por cada 1,0 g de H. Esa es la proporcin en masa (en gramos). Pero la frmula refleja la proporcin de tomos. Para calcularla: 1 Dividimos por la masa atmica de cada elemento.

4,012

8,4: =ggC 1

10,1: =ggH

2 Expresamos la proporcin con nmeros sencillos, dividiendo por el menor de ellos.

14,04,0: =C 5,2

4,01: =H

Como la proporcin an no es de nmeros enteros, multiplicamos ambos nmeros por 2, y la proporcin ser de 2 tomos de C por cada 5 tomos de H. La frmula emprica ser C2H5.

Frmula molecular: Para calcular la frmula molecular (la frmula real del compuesto), necesitamos conocer su Mm a partir de los datos que nos proporciona el problema (V = 2,24 L. en c.n. y 5,8 g de masa). Debemos calcular cuntos moles de gas hay en el recipiente (1 mol de gas en c.n. ocupa 22,4 L.) y, finalmente, la masa de un mol de gas.

gasmolncgasL

gasmolncgasL 1,0..4,22

1..24,2 = molunengasgXXgasmolgasggasmol

581

8,51,0=

Si la masa de 1 mol es de 58 g, entonces la masa molecular ser 58 u. La masa molecular obtenida segn la frmula emprica era 2 12 + 5 1 = 29. Vemos que la masa molecular real es el doble. Por lo tanto, la cantidad de tomos de cada elemento contenidos en la molcula ser el doble, y la frmula molecular ser C4 H10. (se trata del butano)