Glosario

A continuación aparecen algunos de los términos más im-portantes presentados en este capítulo. Las definiciones delos términos no incluidos en esta lista pueden localizarseusando del índice.Átomo (Sección 2.1). La partícula más pequeña de unelemento que retiene las propiedades del elemento.Concentracion (Sección 2.9). La cantidad de una sus-tancia disuelta en una cantidad dada de una solución o desolvente.Ecuación química (Sección 2.7). Una representación deuna reacción química en términos de los símbolosy fórmulasde los elementos y compuestos involucrados.Estequiometría (Introducción). Las relaciones cuantita-tivas entre los elementos y compuestos en reacciones quí-micas.

Fórmula empírica (Sección 2.3). Una fórmula de uncompuesto que se escribe utilizando la relación de númerosenteros más simple de átomos presentes en el compuesto;también se llama la fórmuia más sencilla.

Fórmula molecular'(Sección 2.3). Una fórmula química·para una sustancia molecular que da el número y tipo decada átomo presente en una molécula de la sustancia.Ion (Sección 2.3). Una partícula compuesta de un átomoo grupo de átomos que posee una earga 'positiva o negativa.Molaridad (Sección 2.9). El número de moles de unasustancia (llamada soluto) disuelta en un litro de solución.Mol' (Sección 2.4). La cantidad de sustancia que contienetantas entidades elementales como el número de átomos quehay en 12 g de carbono 12; un conjunto del número deAvogadro de unidades.

Molécula (Sección 2.3). Una partícula formada de dos omás átomos.Molécula diatómica (Sección 2.3). Una molécula con-sistente en dos átomos.Número de Avogadro (Sección 2.4). El número de en-tidades en un mol 6.02205xlO23•

Peso atómico (Sección 2.2). La masa promedio de losátomos de un elemento, en relación a la masa de un átomode carbono 12, tomado exactamente como 12.Peso fórmula (Sección 2.4). La suma de los pesos ató-micos de los átomos en una fórmula.Peso molecular (Sección 2.4). La suma de los pesos ató-micos de los átomos que constituyen una molécula.

Porcentaje de rendimiento (Sección 2.8). 100% vecesel rendimiento experimental dividido por el redimiento teó-rico.

Reactivo limitante (Sección 2.8). El reactivo que, deacuerdocon la ecuación química, se suministra en la cantidadestequiométrica más pequeña, y de ahí es que limita lacantidad de producto que puede obtenerse de la reacciónquímica.

Rendimiento experimental (Sección 2.8). La cantidadde producto verdaderamente obtenido de una reacción quí-mica.

Rendimiento teórico (Sección 2.8). La cantidad máximade producto que puede obtenerse de una reacción química,calculado usando la Estequiometría sobre la base de laecuación química para la reacción. -

Problemas *

Teoría de Dalton y pesos atómicos

2.1 Describa la ley de la conservación de la masa y la leyde las proporciones definidas. ¿Cómo difieren? ¿Cómo lasexplica la teoría de Dalton?2.2 Compare la ley de las proporciones definidas y la leyde las proporciones múltiples. Utilice los compuestos NOy N02 en su discusión.2.3 Explique por qué los pesos atómicos relativos no tienenunidades.2.4 El metano tiene la fórmula CH. y tiene 75.0% de car-bono. Demuestre cómo estos datos pueden utilizarse paraasignar una masa atómica relativa al átomo de carbono sobre

la base de la masa del átomo de hidrógeno que se ha es-tablecido igual a 1.00.2.5 Enumere los siete elementos que se presentan en lanaturaleza como moléculas diatómicas.

El mol y el número de Avogadro

2.6 ¿Cuántos moles y cuántas moléculas se hallan presentesen 50.0 g de (a) H2, (b) H,o, (e) H2SO.?2.7 ¿Cuántos átomos se hallan presentes en cada uno de losejemplos descritos en el problema 2.6?

'Los problemas más difíciles están marcados por un asterisco. El apéndice G contiene las respuestas de los problemas codificados en color.

48 Capítulo 2 Estequiometría

2.8 Solamente un tipo de átomo de aluminio se presenta enla naturaleza. Hasta cuatro cifras significativas, ¿cuál es lamasa (en gramos) de un átomo de Al?2.9 Un átomo de elemento tiene una masa de 9.786xlO-23g. ¿Cuál es el peso atómico del elemento?2.10 El prototipo internacional del kilogramo es un cilindrode una aleación que tiene 90.000% de platino y 10.000%de iridio. (a) ¿Cuántos moles de Pt y cuántos moles de Irhay en el cilindro? (b) ¿Cuántos átomos de cada clase sehallan presentes?2.11 Una onza (avdp) es 28.350g. (a) ¿Cuántos moles ycuántos átomos de Au hay en 1,000 onza de Au? (b) Si el !

oro se vende a $650.00 dólares la onza, ¿cuántos átomospuede usted comprar por un dólar?

*2.12 La distancia de la tierra al sol es 1.496xlOB km. Su-ponga que los átomos en 1.000 mol fuesen convertidos enesferas de 1.000 cm .de diámetro. Si estas esferas se or-denaran en una línea tocándose la una a la otra, ¿ilegaríanhasta el sol?

*2.13 El oro puro es de 24 quilates. Si una aleación de orode 14 quilates consiste de 14.0 partes en masa de Au y 10.0partes en masa de Cu, ¿cuántos átomos de Cu hay en laaleación por cada átomo de Au?

Fórmulas

2.14 Determine las fórmulas moleculares de los compuestospara los cuales corresponderi las siguientes fórmulas em-píricas y pesos moleculares: (a) HBS2, 227.81; (b) NaS02,174.10; (e) V3S.,281.06; (d)NaP03, 815.69; (e)CH" 56.1l....2.15 Determine las fórmulas moleculares de los compuestospara los cuales correspondan las siguientes fórmulas em-píricasy pesosmoleculaies. (a)COS, 60.07; (b)B,H., 232.33;(e) S2N, 156.25; (d) NSF, 195.20; (e) PNCI2, 579.43.2.16 ¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto quetiene 7.40% de Li, 11.53% de B, y 81.07% de F?2.17 La quinina tiene 74.05% de C, 7.46% de H, 9.86%de O y 8.63% de N. ¿Cuál es la fórmula empírica de laquinina?

.12.18 La putrescina, un producto de la descomposición dela carne, contiene 54.50% de C, 13.72% de H, y 31.78%de N. ¿Cuál es la fórmula empírica de la putrescina?2.19 La apatita hidroxílica, un constituyente de los huesosy dientes, contiene 39.895% de Ca, 18.498%de P, 41.406%de O y 0.201% de H. ¿Cuál es la fórmula empírica de laspatita hidroxílica?

2.20 La aspirina contiene 60.00% de C, 4.48% de H y35.52% de O. ¿Cuál es la fórmula empírica de la aspirina?2.21 La droga L-Dopamina, utilizada en el tratamiento dela enfermedad de Parkinson, contiene 54.82% de C, 5.62%de H, y 7.10% de N y 32.46% de O. ¿Cuál es la fórmulaempírica de la L-Dopamina?2.22 El peso molecular del ácido cítrico es 192.13 y elcompuesto contiene 37.51% de C, 58.29% de O y 4.20%de H. ¿Cuál es la fórmula molecular del ácido cítrico?2.23 El peso molecular de la sacarina es 183.18 Yel com-puesto contiene 45.90% de C, 2.75% de H, 26.20% de O,

17.50% de S, y 7.65% de N. ¿Cuál es la fórmula molecularde la sacarina?2.24 Una muestra de un compuesto que contiene solamenteC e H se quemó en oxígeno y se obtuvo 9.24 g de CO2y3.15 g de H,o. (a) ¿Cuántos moles de átomos de C, ycuántos moles de átomos de H contenía la muestra?(b) ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto? (e) ¿Cuálera la masa del compuesto que se quemó?2.25 Una muestra de un compuesto que contiene sólo C, HYS fue quemada en oxígeno y se obtuvo 15.84 g de CO2,3.24 g de H20 y 5.77g de S02 (a) ¿Cuántos moles de átomosde C, cuántos moles de átomos de H y cuántos moles deátomos de S tenía la muestra? (b) ¿Cuál es la fórmula ern-

del compuesto? (e) Cuál era la masa de la muestraque se quemó?

*2.26 Una muestra de 7.61 g de ácido p-aminobenzoico(APAB, un compuesto utilizado en los cosméticos con filtrossolares) se quemó en oxígeno y se obtuvo 17.1 g de CO2,3.50 g de H20 y 0.777 g de N2. El compuesto conteníacarbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. (a) ¿Cuántos mo-les de átomos de C, cuántos moles de átomos de H y cuántosmoles de átomos de N contenía la muestra, (b) ¿Qué masade C, H y N contenía la muestra? (e) Basado en la masa dela muestra original ¿qué masa de O contenía la muestra?(d) ¿Cuántos moles de átomos de O contenía la muestra?(e) ¿Cuál es la fórmula empírica del APAB?2.27 Por calentamientode 7.50 g de un hidratode CoCI2.xH20en el vacío, se eliminó el agua y quedaron 4.09g de CoCl2anhidro. ¿Cuál es el valor de x en la fórmula CoCl2'x H20?

2.28 Por calentamiento de 6.45g de un hidrato de CuSO•.x H20 en el vacío, se eliminó el agua y quedaron 4.82g deCuSO. anhidro. ¿Cuál es el valor de x en la fórmula CuSO•.xH20?

2.29 Una muestra de 6.2g de un compuesto que contienevanadio y cloro se disolvió en agua. La adición de una salde plata soluble en agua precipita AgCI, que es insolubleen agua. El proceso produjo 17.19g de AgCI. ¿Cuál es lafórmula empírica del cloruro de vanadio?

Composición en porcentaje

2.30 Utilizando hasta tres cifras significativas, ¿qué por-centaje del carbonilo de níquel, Ni(CO)., es níquel?2.31 Utilizando hasta cuatro cifras significativas, ¿qué por-centaje del mineral witerita, BaC03, es Ba? .2.32 Hasta cuatro cifras significativas, determine qué por-centaje del Silicato de circonio, ZrSiO 4' es circonio.2.33 ¿Qué masa de Zn se puede obtener teóricamente de1.25 kg del mineral esfalerita que tiene 75.0% de ZnS?2.34 ¿Qué masa de cobre se puede obtener teóricamente de10.0 kg de un mineral de calcocita que tiene 25.0% de CuS?

2.35 ¿Cuántos gramos de xenón y de fíúor se necesitanteóricamente para preparar 1.000 g de XeF.?2.36 ¿Cuántos gramos de litio y nitrógeno se necesitan teó-ricamente para preparar 5.000g de Li3N?

Problemas 49

2.37 Una muestra de 1.74g de un compuesto que contienesolamente C e H se quemó en oxígeno y se obtuvo 5.28 gde CO2 y 2.70 g de H20. ¿Cuál es la composición porcentualdel compuesto?

*2.38 El colesterol es un compuesto que contiene carbono,hidrógeno y oxígeno. La combustión de una muestra de~-º-g:del compuesto produjo 29.20 g de CO2 y 10.18 g(fe H20. ¿Cuál es la composición en porcentaje del com-puesto?

*2.39 El mineral hematita es Fe203. El mineral de hematitacontiene material desechable, llamado ganga, además delFe203. Si 1.000 kg del mineral contiene 0.5920 kg de Fe,¿qué porcentaje del mineral es Fe203?

*2.40 Los compuestos que contienen S son un componenteindeseable de algunos aceites. La cantidad de azufre en unaceite puede determinarse por oxidación del S a sulfato,SO/-, y precipitación del ion sulfato como sulfato de barioBaSO., el cual puede recogerse, secarse y pesarse. De 8.25g de una muestra de aceite, se obtuvieron 0.929 g de BaSO a-

¿Cuál es el porcentaje de S en el aceite?

Ecuaciones químicas

2.41 Balancear las siguientes ecuaciones químicas:

(a) V20, + H2 -7 V203 + H20(b) B203 + C -7 B.C + CO(e) Bi + O2 -7 Bi,03

..¡. (d) CaC2 + H,o -7 Ca(OH)2 + H2C2

.-,\-(e) Ba(N03)2 + H2SO. -7 BaSO. + HN03

2.42 Balancear las siguientes ecuaciones químicas:

(a) N02 + H20 -7 HN03 + NO(b) Al2S3 + H20 -7 AI(OH)3 + H2S(e) SiCI. + -Si -7 Si2CI6(d) (NH.)2Cr,07 -7 N2 + H20 + Cr203(e) Ca3N2 + H20 -7 Ca(OH)2 + NH32.43 El gasohol es una mezcla de gasolina y alcohol etílico.(a) Escriba la ecuación química para la combustión del oc-tano (C.H1., un componente de la gasolina) en O2, Losproductos de la reacción son CO2 y H20. (b) Escriba laecuación química para la combustión del alcohol etílico(C2H60) en 02' Los productos de la reacción son CO2 yH20.

Problemas basados sobre ecuaciones químicas

2.44 Determine el número de gramos de H3PO. que puedenobtenerse de loo.Og de P.OIO:

P.OIO + 6H20 -7 4 H3PO.

2.45 Usando la ecuación.2NaNH2 + N20 -7 NaN3 + NaOH .+ NH

3•

(a) Determine el número de gramos de NaNH2 y de N20que se requieren para preparar 5.oog de NaN3. (b) ¿Cuántosgramos de NH3 se producen?

2.46 El gas NO, puro, seco, puede obtenerse por medio dela siguiente reacción:

3KN02 + KN03 + Cr203 -7 4NO + 2K2 CiO,

50 Capítulo 2 Estequiometría

¿Cuántos gramos de caja uno de los reactivos se necesitanpara preparar 2.50 g de NO?

2.47 Determine el número de gramos de HI que se pro-ducirán por la adición de 3.50g de PI3 a agua en exceso:

PI3 + 3H20 -7 3Hl + H3P03

2.48 Una muestra de 13.38g de un material que contieneparte de As.06 requiere 5.330 g de 12 para reaccionar deacuerdo a la ecuac!ón química

As.06 + 412 + 4H20 -7 2As20, + 8HI

(a) ¿Qué masa de As.06 reaccionó con el 12suministrado?(b) ¿Qué porcentaje de la muestra es As.06?(e) ¿Qué porcentaje de la muestra es As?

2.49 Una muestra de 6.55g de una mezcla de Na,S03 yNa,SO. se disolvió en agua y se calentó con azufre sólido.El Na,SO. no reacciona, pero el Na,S03 reacciona así:

Na,S03 + S -7 Na,S203

y 1.23g de S se disolvieron y formaron Na2S203. ¿Quéporcentaje de la mezcla original era Na,S03?

2.50 ¿Cuántos gramos de NH.SCN pueden prepararse con5.oog de CS2 y 4.00g de NH3? La ecuación para la reacciónes:

CS2 + 2NH3 -7 NH. SCN + H2S

2.51 ¿Cuántos gramos de OF2 pueden prepararse a partir de1.60 g de F2 y 1.60g de NaOH? La ecuación-es

2F2 + 2NaOH -7 OF2 + 2NaF + H20~-2.52 Determine el número de gramos de B2H6.que puedenobtenerse de 3.204 g de NaBH. y 5.424 g de BF3 mediantela siguiente reacción:

3NaBH. + 4BF3 -7 3NaBF. + 2B2H6

2.53 Determine el número de .gramos de SF. que puedenobtenerse de 400 g de SCl2 y 2.00 g de NaF mediante lasiguiente reacción:

3SCl2 + 4NaF -7 SF. + S2Cl2 + 4NaCI

2.54 .(a) ¿Cuántos gramos de OP(NH2)3 deben obtenerse dela reacción de 7.oog deOPCl3 y 5.00g de NH3? La ecuaciónes:

OPCl3 + 6NH3 -7 OP(NH2)3 + 3NH.Cl

(b) Si 3.50g de OP(NH2)3 se separaron, ¿cuál es el porcentajede rendimiento?

{- 2.55 (a) ¿Cuántos gramos de Ti metálico se requieren parareaccionar con 3. 513g de TiCl.? La ecuación para la reacciónes

3TiCl. + Ti -7 4 TiCl3

(b) ¿Cuántos gramos de TiCl3 pueden producirse de la reac-ción? (e) Si 3.000g de TiCl3 se separan como producto dela reacción, ¿cuál es el porcentaje de rendimiento?

2.56 (a) ¿Cuántos gramos de NaN3 pueden obtenerse de lareacción de 3.50 g de NaNH2 y 3.50 g de NaN03? Laecuación es

3 NaNH2 + NaN03 -7 NaN3 + 3 NaOH + NH3

) Si 1.20g de NaN, se separan, ¿cuál es el porcentaje dezendimiento?

"2.57 Una mezcla de óxido de sodio, Na,O, y óxido de bario,BaO, que pesa 5.00g se disolvió en agua. Esta solución setrata con ácido sulfúrico diluido, H,SO., el cual conviertelos óxidos en sulfatos. El sulfato de bario, BaSO., se pre-cipita de la solución, pero el sulfato de sodio, Na,SO., essoluble y permanece en solución. El BaSO. se recoge porfiltración y se encontró que pesa 3.43 g cuando está seco.¿Qué porcentaje de la muestra original de la mezcla de óxidoses BaO?

·2.58 Una muestra de 10.50 g de una mezcla de carbonatode calcio, CaCO" y sulfato de calcio, CaSO., se calentópara descomponer el carbonato:

CaCO, --7 CaO + CO,

El CO, gaseoso escapó y el CaSO. no se descompone porel calentamiento. La masa final de la muestra es 7.64g.¿Qué porcentaje de la mezcla original es CaCO,?

~.59 Una muestra de 9.90g de una mezcla de CaCO, yaHCO, se calentó y los compuestos se descompusieron:

CaCO, --7 CaO + CO,2NaHCO, --7 Na,CO, + CO, + H,O

La descomposición de la muestra produjo 2.86g de CO, y0.900g de H,O. ¿Qué porcentaje de la muestra original esCaCO,?

Reacciones en solución

2.60 ¿Cuántos gramos de H,SO. se necesitan para preparar375m! de solución 6.00 M de H,SO.?

2.61 ¿Cuántos gramos de KIO, se necesitan para preparar-.000 litros 'de solución 0.1000 Arde KIO,?

2.62 ¿Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar0.250 litros de solución 1.50 M de NaOH?

2.63 ¿Cuántos mililitros de solución 3.00 M de H,PO. serequieren para reaccionar con 28.8 ml de solución 5.00 Mde KOH? _La ecuación para la reacción es:

H,PO. + 3KOH --7 K,PO. + 3H,O

2.64 ¿Cuántos mililitros de 0.500 M AgNO, se necesitanpara reaccionar con 25.0 rnl de solución de 0.750 M de Na,crO.? La ecuación para la reacción es

Na,CrO. + 2AgNO, --7 Ag, crO. + 2NaNO,

2.65 ¿Cuántos mililitros de 0.150 M de KMnO. se necesitanpara reaccionar con 15.0 ml de 0.250 M de FeCl,? Laecihción es

5FeCl, + K MnO. + 8HCl --75FeCl, + MnCl, + KCl + 4H,O

2.66 ¿Cuántos gramos de CaO sólido se necesitan para reac-. cionar con 50.0 m! de 0.600 M de HCl? La ecuación de la

reacción es

2.67 ¿Cuántos gramos de 1, se necesitan para reaccionarcon 45.0 mi de 0.500 M de Naz,S,O,. La ecuación es

2Na,S,O, + 1, --7 2Nal + Na,S.06

2.68 (a) ¿Cuántos gramos de Na,CO, hay en una muestraimpura del compuesto si se necesitan 35.0 mi de 0.250 Mde HCI para hacerlo reaccionar? La ecuación de la reacciónes

Na,CO, + 2HCI --7 2NaCI + CO, + H,O

(b) Si la muestra pesaba 1.25 g,¿qué porcentaje del materiales Na,CO)?

Problemas 51