guia ejercicios qui 001-2011-enfermería

Universidad Andrés Bello Facultad de Ecología y Recursos Naturales

Departamento de Ciencias Químicas

GUIA DE EJERCICIOS

QUIMICA GENERAL Y ORGANICA

QUI 001

Compilado por: Prof. Juan Merchán Velés

Revisado por: Dr. William Tiznado V.

Departamento de Ciencias Químicas

Versión Primer Semestre 2010

Esta guía de ejercicios fue elaborada y financiada a través del PROYECTO DE MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DE LA DOCENCIA 2009 de la VICE-RECTORÍA ACADÉMICA (VRA), titulado” Mejoramiento del material de apoyo al proceso de enseñanza de los cursos de Primer Año del Departamento de Ciencias Químicas”.

Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”, Primer Semestre 2010

INDICE TABLA PERIODICA 4

GUIA Nº 1 UNIDAD Nº 1: MATERIA ÀTOMOS, MOLÉCULAS E IONES

Objetivos específicos de la Unidad Nº 1 5

Ejercicios resueltos 6

Ejercicios propuestos 7

Tabla de conversión de unidades 12

Respuestas 14

GUIA Nº 2 UNIDAD Nº 2: MATERIA ÀTOMOS, MOLÉCULAS E IONES




Respuestas 20

GUIA Nº 3 UNIDAD Nº 3: ESTEQUIMETRÍA




Respuestas 31

GUIA Nº 4 UNIDAD Nº 4: GASES Y SUS PROPIEDADES




Respuestas 42

GUIA Nº 5 UNIDAD Nº 5: ESTEQUIMETRÍA EN SOLUCIONES ACUOSASY

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS SOLUCIONES




Departamento de Ciencias Químicas 2


Respuestas 49

GUIA Nº 6 UNIDAD Nº 5: ESTEQUIMETRÍA EN SOLUCIONES ACUOSASY

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS SOLUCIONES




Respuestas 56

GUIA Nº 7 UNIDAD Nº 6: EQUILIBRIO QUÍMICO Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE




Respuestas 65

GUIA Nº 8 UNIDAD Nº 5: EQUILIBRIO QUÍMICO Y EQUILIBRIO ÁCIDO - BASE




Respuestas 70

GUIA Nº 9 UNIDAD Nº 5: EQUILIBRIO QUÍMICO Y EQUILIBRIO ÁCIDO - BASE




Respuestas 80

GUIA Nº 10 UNIDAD Nº 7: INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ORGÁNICA


Nomenclatura de compuestos orgánicos 82

Ejercicios 83

Respuestas 88


Guía de Ejjercicios, Cuurso de “Quuímica Geneeral”, Primmer Semestree 2010

Departamento dde Ciencias Químicas 4


GUIA Nº 1

UNIDAD Nº 1

MATERIA, ATOMOS, MOLECULAS E IONES

Objetivos específicos de la Unidad 1 1. Se espera que el estudiante logre los siguientes objetivos: 2. Clasificación y Propiedades de la Materia

3. Unidades de medición. Sistema Internacional de medición

4. Escalas de Temperatura

5. Uso de prefijos, conversión de unidades (factor unitario)

LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN VALIDEZ)

BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 2. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulos 2 y 3. Química y Reactividad Química. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson.

5ª Edición, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del “Test Bank. Manual Instructor”

3. Capítulo 1. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice

Hall. 9ª Edición, 2004.



EJERCICIOS RESUELTOS Una vasija de vidrio tiene una masa de 20,2376 g cuando está vacía y 20,3102 cuando se llena con agua a 10 °C. La vasija con una solución tiene una masa, ahora, de 20.3300 g. ¿cuál es la densidad de la solución? Densidad del agua 1 g/cm3

Justificación: colocar los datos que nos dan en el ejercicio

masa vasija vacía = 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 incógnita

volumenmasad =

volumengcmg 0726,0/1 3 = 3/1

0726,0cmg

gVolumen =

30726,0 cmvolemen =

Calculamos los datos necesarios dados en el ejercicio

masa vasija vacía = 20,2376 masa vasija con solución = 20,3102 masa de la solución = 20,3300 – 20,2376 = 0,0924 g

volumenmasad = 3

3 /272,10726,00924,0 cmg

cmgd ==

¿Si la eficacia del combustible de un automóvil es 27 millas por galón, cuál es su eficacia de combustible en kilómetros por litro? (1 kilómetro = 0,621 millas, 1,000L= 1,057 cuartos de galón, 4 cuartos de galón = 1 galón)

Justificación: 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

galónkilómetros

millaskilómetrox

galónmillas 478,43

621,0127 =

alóncuartokilómetros

alóncuartosgalónx

galónkilómetros

deg870,10

deg41478,43 =

litrokilometros

litrosalóncuartox

alóncuartokilómetros 48,11

000,1deg057,1

deg870,10 =

litrokilómetros

R 11=

EJERCICIOS PROPUESTOS



1. De los materiales que Usted conoce de ejemplos de: a) sistemas heterogéneos Justificación:

b) soluciones c) sistemas homogéneos d) compuestos e) elementos

2. Considere un sistema compuesto por un vaso que contiene agua con hielo. a) Indique si el sistema es homogéneo o heterogéneo.

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 solución.

Justificación:

3. ¿Cuál es la diferencia entre una propiedad intensiva y extensiva y de un ejemplo de cada una?

Justificación: 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, cuál es la densidad del cobre?

Justificación:



5. La densidad del ácido acético es 1,05 g/mL. ¿Cuál es el volumen de 327 g de ácido acético?

Justificación: 6. Un cubo del hierro tiene una masa de 29,31 g. ¿Si cada lado del cubo tiene dimensiones

de 1,55 centímetros, cuál es la densidad del hierro?

Justificación:

7. A 0°C, una botella contiene 325 mL de agua líquida. ¿Cuál es el volumen del agua

después de que se congele (a 0 °C)? Las densidades del agua y del hielo líquido a 0°C son 1,000 g/mL y 0,917 g/mL, respectivamente.

Justificación:

8. ¿Cuál es la densidad en g/cm3 de un disco de bronce de 25 cm de diámetro y 8 mm de

espesor y pesa 3450 g? Volumen = área x espesor = πr2h = π(d/2)2h

Justificación:



9. Los ácidos grasos se extienden espontáneamente en el agua formando una película monomolecular. Una solución de benceno que contiene 0,1 mm3 de ácido esteárico se vierte en una bandeja con agua. El ácido es insoluble en agua pero se extiende en la superficie formando una zona de película continua de 400 cm2 después de haberse evaporado todo el benceno. ¿cuál es el espesor de la película en Angstrom?

Justificación:

10. ¿A que temperatura coinciden los grados Fahrenheit con los Celsius?

Justificación: 11. ¿Cuál de las siguientes masas es más grande 2,3 x 109 pg, 1,5 x 108 ng, 6,6 x 105 μg, 8,4

x 102 mg o 3,0 x 10-1 g?

Justificación: 12. La presión de vapor de una atmósfera es igual a 1033 g/cm2. Exprese esta presión en libras

por pulgada cuadrada.

Justificación:

=2

2

2 )lg()(1033adapu

cmxg

librasxcm

g



13. Un galón (3,78 L) de pintura de látex puede cubrir 385 pies2 de la superficie de una pared. ¿Cuál es el grosor promedio de una capa de pintura (en micrómetros)?

Justificación:

14. ¿Cuál es la respuesta correcta en cifras significativas de la siguiente expresión: (72,61 –

68,59) x 18,76?

Justificación: 15. Cuál es la respuesta correcta en cifras significativas de la siguiente expresión: (18 + 95) x

0,077351?

Justificación: 16. El radio de un átomo del litio es 152 pm. ¿Cuál es el volumen de un átomo del litio

expresado en cm3, si se considera que el átomo es una esfera? El volumen de una esfera es (4/3) πr3.

Justificación:



17. Al convertir 5,000 x 10-2 metros a milímetros y expresar la respuesta en la notación

estándar usando el número correcto de cifras significativas

Justificación:

18. Si un atleta hace 100 yardas en 10 segundos, ¿cuál es su velocidad? a) en millas por hora b) en kilómetros por hora

Justificación:



Tablas de Conversión de Unidades Longitud

Superficie

Volumen

Masa



Densidad

Presión

Energía



RESPUESTAS

1. Respuesta: Hormigón, madera, cazuela a la chilena, agua y aceite

Aire, gasolina, sal en agua, latón Aire, agua de mar, gasolina Sal, mármol, carbonato de calcio, dióxido de carbono

Oro, oxígeno, hidrógeno, cloro

2. Respuesta: a) heterogéneo b) no, ya que el hielo es agua en estado sólido 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: 8,24 g/cm3

5. Respuesta: 3,43 x 102 mL


7. Respuesta: 354 mL


9. Respuesta: 25 Å

10. Respuesta: 40

11. Respuesta: 8,4 x 102 mg

14. Respuesta: 14,68 libras/pulgada cuadrada

13 Respuesta: 106 μm

14. Respuesta: 75,42

15. Respuesta: 8,7

16. Respuesta: 1,47 x 10-23 cm3

17. Respuesta: 50,00 mm

18. Respuesta: a) 20,4 millas/h b) 32,9 Km/h



GUIA Nº2

UNIDAD Nº2

MATERIA, ATOMOS, MOLECULAS E IONES

Objetivos específicos de la Unidad Nº2 1. Estructura del átomo: núcleos y electrones. Isótopos, número atómico, número de masa.

2. Introducción a la tabla periódica: grupos (nombres de algunos grupos), periodos,

metales, no metales y metaloides. Símbolos químicos.

3. Definiciones de fórmulas moleculares y empíricas, representación de moléculas,

formación de iones, iones y compuestos iónicos

4. Nomenclatura de compuestos inorgánicos: estados de oxidación más comunes, funciones

inorgánicas.


BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 2. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulos 2 y 3. Química y Reactividad Química. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson.

5ª Edición, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del “Test Bank. Manual Instructor”





EJERCICIOS RESUELTOS

En la naturaleza, el plomo se presenta como 4 isótopos, cuyos datos son:

Isótopo 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 atómica promedio del plomo.

Justificación: masa masa promedio=

100

∑ ×=

abundanciamasamasa

100)30,529766,207()60,229759,206()60,239745,205()48,1973,202( ×+×+×+×

=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.

Justificación: como la mayoría de los compuestos son sales (compuestos iónicos), se les descompone en su ión metálico con su estado de oxidación y en su contraión, por lo tanto tendremos:

−+ +→ 33 HCOKKHCO

−+ +→ 2442 2 SONaSONa

−+ +→ ClKKCl

→6126 OHC no se disocia por no ser un compuesto iónico

−+ +→ )(2)( 2

2 OHBaOHBa



EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Ordene las partículas subatómicas neutrones, protones y electrones en orden creciente de

masa.

Justificación: 2. ¿Cuántos protones, neutrones, y electrones están en un átomo de oxígeno-18 y cuál es el

símbolo atómico para un elemento con 28 protones y 31 neutrones?

Justificación:

3. ¿Cuál pareja entre los átomos siguientes tiene el mismo número de neutrones? , , , 64

28 Ni 6329 Cu 64

30 Zn 6830 Zn

Justificación:

4. Los isótopos de un elemento dado tienen el mismo número de ________, pero diferente

número de ________ en su núcleo.

Justificación:



5. ¿Cuál de los siguientes átomos son isótopos? , 48 , , 45

21Sc 22Ti 5022Ti 50

23V Justificación:

6. Un elemento consiste en dos isótopos. La abundancia de un isótopo es 95,72% y su masa

atómica es 114,9041 uma. La masa atómica del segundo isótopo es 112,9043 uma. ¿Cuál es la masa atómica media del elemento?

Justificación:

7. Complete la siguiente Tabla:

Símbolo 54 226 Fe +

Protones 5 79 86 Neutrones 6 16 117 136 Electrones 5 18 79 Carga

neta -3 0

8. El oxígeno tiene dos isótopos: O-16 y O-17. Calcula el porcentaje de cada uno de ellos

sabiendo que la masa atómica del oxígeno es 15, 9994 uma. Datos: masa de O-16 = 15,9949 uma; masa de O-17 = 16,9991 uma.

Justificación:



9. Escribir las fórmulas para los compuestos constituidos por los siguientes pares de iones: a) Na+ y CO3

2- 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-

Justificación:

10. Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos: a) Bromuro de sodio b) Sulfuro de plomo c) Oxido de zinc d) Yoduro de calcio e) Hidróxido de potasio f) Hidróxido de Cu (II) g) Hidróxido de hierro (III) h) Clorato ferroso i) Nitrato de aluminio j) Carbonato de bario k) ácido sulfúrico l) Amoníaco Justificación: 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

Justificación:



RESPUESTAS 1. Respuesta: Electrones < protones < neutrones

2. Respuesta: 8 protones, 10 neutrones y 8 electrones

Ni5928

3. Respuesta: y Cu6329 Zn64

30

4. Respuesta: Protones neutrones

5. Respuesta: y Ti4822 Ti50

22

6. Respuesta: 114,8 uma

7. Respuesta:

Símbolo B115

33115

−P Au12679 Rn222

86 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 k) Al(NO3)3 l) LiNO2 e

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) NH3

11. Respuesta: a) permanganato de potasio b) ácido fosfórico c) cromto de sodio d) ácido brómico e) ácido clorhídrico f) carbonato ferroso g) sulfato de estaño (II) h) hidróxido de amonio i) fosfato ferroso j) sulfato de aluminio



GUIA Nº3

UNIDAD Nº3:

ESTEQUIOMETRÍA

Objetivos específicos de la Unidad Nº3

1. Ecuaciones químicas: Escritura y balanceo de ecuaciones

2. Pesos atómicos y moleculares. Escala de masas atómicas

3. El mol y número de Avogadro

4. Masas molares. Fórmulas moleculares y empíricas

5. Cálculos con fórmulas químicas y ecuaciones

6. Reactivo limitante, rendimiento de una reacción.


BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 3. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulos 2, 3 y 4. Química y Reactividad Química. J. C. Kotz, P. M. Treichel.

Thomson. 5ª Edición, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del “Test Bank. Manual Instructor”






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 fórmula empírica y molecular del condimento.

Justificación: Justificación: 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

CNHONa %%%%%100 ++++= C++++= 29,876,484,3760,13100 51,3549,64100)29,876,484,3760,13(100 =−=+++−=C g

Calculamos los moles de cada elemento por medio de su masa molar

molg

molgNa 5916,09897,22

160,13 =×= molg

molgO

3651,2

9994,15184,37 =×=

molmolgH 7227,40079,1

176,4 =×= molg

molgN 5919,00067,14

129,8 =×=

molg

molgC 9565,2011,12

151,35 =×=

Procedemos a dividir todos los resultados obtenidos por el valor más pequeño

15916,05916,0

==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 fórmula empírica

NNaOHC 485 Para el cálculo de la fórmula molecular se procede a calcular la masa molar de la formula empírica

molgmasa /1122,169)9897,22(1)0067,14(1)9994,15(4)0079,1(8)011,12(5 =++++= Procedemos a calcular el valor numérico por el cual debemos multiplicar los subindices y para ello se realiza dividiendo la masa molar del compuesto para el peso de la fórmula empírica

10052,1/1122,169

/170≈==

molgmolgn por tanto la formula molecular es la misma

C NNaOH 485



El carbonato de sodio reacciona con el ácido clorhídrico dando como productos cloruro de sodio, dióxido de carbono y agua; escriba correctamente las fórmulas de la ecuación y balancee

__Na2 CO (s) + __H Cl (ac) → __Na Cl (ac) + __C O2 (g) + __H2 O (l)

¿Qué masa de dióxido de carbono se produce a partir de la reacción de 2,94 g de carbonato de sodio con un exceso de ácido clorhídrico?

Justificación: Primero procedemos a balancear la ecuación (ley de conservación de la masa) por

cualquiera de los métodos; 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 más se repite, en este caso A y le damos un valor de 1, resolviendo tendremos: A = 1 en pa primera ecuación tendremos 2(1) = C de donde C = 2 de la segunda ecuación tenemos D = 1 y reemplazando en la cuarta ecuaciónel valor de D obtenido anteriormente tendremos B = 2 y por último con la tercera ecuación encuentro elvalor de E 3(1) = 2(1) + E donde E = 1; siendo estos los coeficientes estequimétricos que coloco en la ecuación balanceada

Na2CO3(s) + 2 HCl (aq) → 2 NaCl (aq) + CO2(g) + H2O (l) Una vez balanceada la ecuación 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 =×=

Por estequiometría (ecuación balanceada) pasamos de carbonato de sodio a dióxido de carbono

232

232 02774,0

11

02774,0 molCOCOmolNa

molCOCOmolNa =×

Calculamos la masa molar del dióxido de carbono

molgCO /0098,44)9994,15(2)011,12(12 =+= Por último pasamos los moles de dióxido de carbono a gramos

ggmol

gmolgCO 22,12208,110098,4402774,02 ≈=×=




1. El cianuro de hidrógeno, HCN, es un líquido incoloro, volátil, con el olor de ciertos huesos de frutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamente venenoso. ¿Cuántas moléculas hay en 56 mg de HCN, siendo esta la dosis tóxica promedio?.

Justificación:

2. La hemoglobina, una proteína que se encuentra en los eritrocitos, transporta el O2 de los

pulmones hasta las células de los tejidos. El hierro (como ión 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. ¿Cuántos moles de iones Fe2+ hay en un mol de la molécula?

Justificación:

3. La fórmula 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 fórmula empírica de la sustancia.

Justificación:



4. Una muestra de 1,367 g de un compuesto orgánico se quemó en corriente de aire y dio 3,002 g de CO2 y 1,640 g de H2O. Si el compuesto sólo contenía C,H y O: a) ¿Cuál es su fórmula empírica?. b) Si su masa molar determinada experimentalmente es 60 g/mol. ¿Cuál es su fórmula

molecular?. Justificación:

5. Una muestra de 7,61 g de ácido p-aminobenzoico (compuesto utilizado en los cosméticos con filtros solares) se quemó en corriente de oxígeno y se obtuvo 17,1 g de CO2, 3,50 g de H2O y 0,777 g de N2. El compuesto contiene carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. a) ¿Cuántos moles de átomos de carbono, hidrógeno y nitrógeno contenía la muestra? b) ¿Qué masa de C, H y N contenía la muestra? c) Basado en la masa de la muestra original, ¿qué masa de oxígeno contenía la

muestra?. d) ¿Cuál es la fórmula empírica del ácido p-aminobenzoico?

Justificación:

6. El análisis de una muestra de ácido ascórbico (vitamina C) cuya masa es 1,274 g dió la

siguiente composición: C 0,521 g; H 0,058 g y el resto es oxígeno. Determinar la fórmula molecular de la vitamina C si se conoce que su masa molar es de 176g/mol.

Justificación:



7. Una muestra de 4,450 g del yoduro hidratado del litio, LiI·xH2O, se seca en un horno.

Cuando la sal anhidra se quita del horno, su masa es 3,170 g. ¿Cuál es el valor de x?

Justificación:

8. Bajo ciertas condiciones la reacción de formación de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrogeno tiene un rendimiento de 38.2%. Cuántos gramos de amoníaco deben reaccionar con un exceso de oxigeno para producir 17,5 g de monóxido de nitrógeno?; escriba correctamente las fórmulas de la ecuación y balancee

__N H (g) + __O (g) → __N O (g) + __H O (g)

Justificación:

9. A partir de la oxidación del amoníaco se fabrica el óxido nítrico (monóxido de nitrógeno) y

se obtiene como subproducto vapor de agua. Cuántos moles de óxido nítrico pueden obtenerse de la reacción de 3,80 mol de amoníaco con 5,15 mol de oxígeno?, escriba correctamente las fórmulas de la ecuación y balancee

__N H (g) + __O (g) → __N O (g) + __H O (g)


Justificación:


10. El trióxido de azufre se obtiene de la reacción del dióxido de azufre y oxigeno. Cuántos gramos de trióxido de azufre pueden producirse de la reacción de 3,00 g dióxido de azufre con 2,02 g de oxígeno?, escriba correctamente las fórmulas de la ecuación y balancee

__S O (g) + __O (g) → __S O (g)

Justificación: 11. La reacción de 10,0 g de hidrógeno con 10,0 g de oxígeno dan 8,43 g de agua gaseosa.

¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de de esta reacción?, escriba correctamente las fórmulas de la ecuación y balancee

__H (g) + __O (g) → __H O (g)

Justificación:

12. La aspirina es producida por la reacción del ácido salicílico (M = 138,1 g/mol) y anhídrido

acético (M = 102,1 g/mol).

__C7H6O3(s) + __C4H6O3(l) → __C9H8O4(s) + __C2H4O2(l) a) Si usted mezcla 5,00 gramos de cada reactivo, cuántos gramos de aspirina (M =

180,2g/mol) pueden ser obtenidos teóricamente? b) Si 2,04 g de C9H8O4 (M = 180,2 g/mol) se producen de la reacción de 3,00 g de

C7H6O3 y 5,40 g de C4H6O3 ¿cuál es el porcentaje de rendimiento?

Justificación:



13. El vidrio común se obtiene fundiendo en hornos una mezcla molida de arena de cuarzo (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y carbonato de calcio (CaCO3) a 1500-1600°C:

Na2CO3

CaCO3

Na2O + CO2 (g)

CaO + CO2 (g)calor

El Na2O y el CaO reaccionan con el SiO2 obteniéndose:

Na2O + CaO + 6SiO2calor Na2O . CaO . 6SiO2

vidrio

Calcular cuántos gramos de SiO2, Na2CO3 y CaCO3 se necesitan para obtener 1 Kg de vidrio.

4. La ecuación para la reacción de obtención de fósforo en un horno eléctrico es:

Justificación:

1

P4CO +CaSiO 3 +C+SiO 2+Ca3 (PO 4 ) 2

Determinar: a) Los coeficientes estequiométricos de la ecuación planteada

de fósforo (P ) obtenidos por cada gramo de Ca (PO4)2 utilizado. a3(PO ) utilizado.

b) La masa 4 3c) Los gramos de SiO2 y C que se necesitan por cada mol de C 4 2 Justificación:



15. El gas acetileno (C2H2) se prepara por reacción de carburo de calcio (CaC2) con agua (H2O), de acuerdo con la siguiente reacción:

CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2

Si 2550 Kg de carburo de calcio se tratan con un exceso de agua se obtienen 867 Kg de acetileno. ¿Cuál será el porcentaje de rendimiento de la reacción?.

Justificación:

16. 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 reacción que se verifica es:

__Cu + __S8 __Cu2S a) ¿Cuántos gramos de Cu2S se obtienen? b) ¿Cuánto queda sin reaccionar del reactivo que está en exceso?.

Justificación:



17. Una muestra de 10,50 g de una mezcla de carbonato de calcio (CaCO3) y sulfato de calcio se calentó para descomponer el carbonato, de acuerdo a la siguiente ecuación:

CO2+CaOΔCaCO3

El CO2 gaseoso escapó y el CaSO4 no se descompone por el calentamiento. La masa final de la muestra es 7,64 g ¿Qué porcentaje de la mezcla original es CaCO3?

Justificación:



RESPUESTAS 1. Respuesta: 1,25 x 1021 moléculas de HCN

2. Respuesta: 4 iones de hierro

3. Respuesta: C2H3NO5

4. Respuesta: a) C3H8O b) C3H8O

5. Respuesta: a) 0,389 moles de átomos de C; 0,389 moles de átomos de H y 0,0555 moles de átomos 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 1P4 0,2 g P4 180,26 g SiO2 y 60 g C



15. Respuesta: 83,7 %

16. Respuesta: 16Cu; 1S8; 8Cu2S 8,65 g Cu2S 8,71 g S8




GUIA Nº4

UNIDAD Nº4:

GASES Y SUS PROPIEDADES


1. Características generales de los gases

2. Presión de gases y el manómetro

3. Leyes de los gases. Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de Avogadro

4. Ecuación de los gases ideales y su relación 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. Estequiométricos simples de reacciones que involucren gases ideales (e.g., reactivos

limitantes, rendimientos).


BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 5. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulo 10. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice

Hall. 9ª Edición, 2004. 3. Capítulo 12. Química y Reactividad Química. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5ª

Edición, 2003. Traducido del material de soporte en los Cds del “Test Bank. Manual Instructor”




Se tiene un cilindro de 30,0 L con Helio en una presión 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. ¿Cuántos globos se podrán llenar? Asuma que el cilindro puede proporcionar helio hasta que su presión interna alcanza 1,00 atm (es decir, hay 131 atmósferas de He disponible en el cilindro).

Justificación: Se calcula el volumen que se dispone en la segunda condición:

2

22

1

11

TVP

TVP

= de donde 21

2112 PT

TVPV

=

Se transforman las temperaturas a grados Kelvin (absolutos)

KCT 297273º241 =+=

KCT 302273º292 =+= 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 número de globos sera la razon del volumen total para el volumen de cada globo

globo

Totalglobos V

VN = reemplazando 91,1244

373,3734

==L

LN globos

El número de globos en cifras significativas es 1,24 x 103



¿Qué volumen de O2(g) medido a 91,2 ºC y 743 mm de Hg, será producido por la descomposición de 4,88 g de KClO3?

__KClO3 (s) → __KCl(s) + __O2(g) Justificación: primero se equilibra la reacción por cualquiera de los métodos:

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 sólida (KClO3) en moles

molgM /5492,122)9994,15(3)4527,35(1)0983,39(1 =++=

3

3

3

303982,0

5492,1221

88,4)(

)()( KClO

KClO

KClOKClO mol

gmol

g =×

Por estequiometría pasamo de moles de KClO3 a moles de O2

2

3

2

305973,0

23

03982,0 OKClO

OKClO mol

molmol

mol =×

Ahota transformamos la presión a atmosferas y la temperatura a kelvin

atmmmatmmm

HgHg 9776,0

7601743 =×

KCT 2,364273º2,91 =+= Como ahora tenemos los moles del gas, la temperatura y la presión empleamos la ley general de los gases para calcular el volumen

nRTPV = P

nRTV =

Latm

KKmolLatmmol

V 82,18247,19776,0

2,364__082,005973,0

≈=××

=

El volumen de O2 producido es de 1,82 litros




1. A 0,984 atmósferas, la altura del mercurio en un barómetro es de 74,8 cm. ¿Si el mercurio

fuera substituido por agua, qué altura de agua (en cm) soportaría esta presión? Las densidades del Hg y de H2O son 13,5 g/cm3 y 1,00 g/cm3, respectivamente.

Justificación:

2. Un cilindro rígido que contiene 3,50 L de H2 a 17 °C y 0,913 atm se cierra

herméticamente. a) ¿Si el cilindro se calienta a 71 °C, cuál es la presión en el cilindro? b) ¿Si se duplica la presión, cuál será la temperatura del gas?

Justificación:

3. Un globo se llena con He (g) hasta un volumen de 3,22 L a 32 °C. El globo se coloca en

nitrógeno líquido hasta que su temperatura alcanza -132 °C. Asumiendo que la presión permanece constante, ¿Cuál será el volumen de este globo enfriado?

Justificación: 4. A temperatura constante, 14,0 L de O2 a 0,882 atm se comprimen hasta 1,75 L. Cuál es la

presión final de O2?

Justificación:



5. a) Qué volumen de CO2 a 15 °C y 1.50 atm contiene el mismo número de moléculas que 0,410L de O2 a 35 °C y 3.00 atmósferas?

b) Si un cilindro de 3,44 L de SO2 a 1,65 atm contiene el mismo número de moléculas que un cilindro de 5,00 L de H2 -7°C y 1,00 atm, cuál es la temperatura (en °C) del SO2?

Justificación:

Ley del gas ideal (R = 0.08205 L·atm·mol-1 ·K-1)

6. Un cilindro de 50,0 L con Ar (g) tienen una presión de 137 atm a 25 °C.

a) ¿Qué masa de Ar está dentro del cilindro? b) ¿Cuántas moléculas de Ar hay dentro del cilindro?

Justificación: 7. a) ¿Si la densidad del oxígeno en aire es 0,263 g/L a 25°C, cuál es su presión? b) ¿si la presión permanece constante y su temperatura disminuye a 10 ºC,cuál será su

densidad?

Justificación: 8. Una masa de 1.663 g de un gas desconocido se introduce en un cilindro vacio de 2.00 L.

¿Si la presión en el cilindro es de 0.544 atmósferas a 78°C, cuál de los siguientes gases N2, NH3, C2H2 o N2O, podría estar en el cilindro?

Justificación:



Leyes de los gases y reacciones químicas 9. Qué volumen de N2(g) reaccionará 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)

Justificación: 10. ¿Si 6,46 L de etanol gaseoso se queman en un exceso de oxigeno, cuál es el volumen

máximo de dióxido de carbono producido? Asuma que la temperatura de los reactivos y productos es de 425°C y la presión permanece constante a 1,00 atm

__CH3CH2OH (g) + __O2(g) → __CO2(g) + __H2O (g)

Justificación:

11. La síntesis de amoníaco se lleva a cabo según la siguiente ecuación:

__N2(g) + __H2(g) → __NH3(g) Si 2,75 L de N2 (g) reaccionan con 7,75 L H2(g), cuál es la producción teórica (en litros) de

NH3(g)? Asuma que los volúmenes de reactivo y de productos están medidos a las mismas temperatura y presión.

Justificación:



12. Si 4,00 g de azufre (S8) reaccionan con 4,25 L O2 a 39 °C y 1.00 atm, cuál es la masa máxima de SO3 producido?

__S8(s) + __O2(g) → __SO3(g)

Justificación:

13. El ácido clorhídrico reacciona con cinc para producir hidrógeno según la reacción:

__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), qué volumen de gas de

hidrógeno seco puede ser producido? Asuma que la temperatura y la presión del gas son 25 °C y 742 mm Hg, respectivamente.

Justificación: 14. La fórmula empírica de cierto hidrocarburo es CH2. Cuando 0,120 moles de dicho

hidrocarburo se queman por completo en un exceso de oxígeno, se producen 17,7 L de CO2 (g) a 27 °C y 1,00 atm. ¿Cuál es el fórmula molecular del hidrocarburo?

Justificación:



15. Un hidrocarburo gaseoso desconocido contiene un 85,63% de C. Si su densidad es 0,426g/L a 0,465 atmósferas y 373 K. ¿Cuál es la fórmula molecular de dicho hidrocarburo?

Justificación:

Mezclas de gases ideales y presiones parciales

16. La nitroglicerina (227,1 g/mol) se descompone según la reacción:

__C3H5N3O9(l) → __N2(g) + __CO2(g) + __H2O (g) + __O2(g) Qué volumen total de gases se produce a 65 °C y 744 mm Hg por descomposición 5,00 g

de nitroglicerina?

Justificación: 17. Un cilindro de 1,00 L a 298 K contiene una mezcla de Kr y de N2 a una presión total de

0,940 atm. ¿Si la fracción molar de Kr es 0,455 cuál es la fracción en masa del Kr?

Justificación:



20. El oxido nítrico, NO (g), precursor en la preparación industrial del ácido nítrico, HNO3, se forma al reaccionar amoniaco, NH3 (g), con oxigeno, O2(g), en presencia de un catalizador, de acuerdo a la siguiente ecuación:

____NH3 (g) + ___O2 (g) → ____NO(g) + ____H2O(g)

Equilibre la ecuación 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.

Justificación:



RESPUESTAS

1. Respuesta: 1,01 x 103 cm 2. Respuesta: a) 1,08 atm

b) 307 ºC 3. Respuesta: 1,49 L 4. Respuesta: 7,06 atm 5. Respuesta: a) 0,767 L

b) 29 ºC 6. Respuesta: a) 1,12 x 104 g

b) 1,69 x 1026 moléculas 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



GUIA Nº5

UNIDAD Nº5

ESTEQUIOMETRÍA EN SOLUCIONES ACUOSAS Y PROPIEDADES FISICAS DE LAS SOLUCIONES


1. Composición de soluciones.

2. Unidades de concentración de las disoluciones % m/m, % m/v, ppm, M, m.

3. Diluciones.

4. Electrólitos fuertes y débiles: Bases, ácidos y sales.

5. Reacciones en solución: Reacciones de precipitación, Concepto de solubilidad.

6. Reacciones de metátesis, Reacciones ácido-base.


BIBLIOGRAFIA:







Una solución se prepara mezclando 66,7 g de H2O con 33,3 g de HOCH2CH2OH (etilenglicol). ¿Cuál es la concentración del etilenglicol en unidades de molalidad, molaridad, porcentaje en peso a peso y fracción 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.

Justificación: Molalidad es el número 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 mol

gmol

g 5365,007,62

13,33 =×

aguaagua Kgxg

Kgg 21067,6100017,66 −=×

Reemplazando en molalidad tenemos

molalKgx

molMolalidad

agua

oletilenglic 10,81042,81067,6

5365,02 ≈== −

Molaridad es el número de moles contenidos en un litro de solución La solución es el soluto mas el solvente como tenemos gramos los sumamos y pasamos a volumen con la densidad

soluciónsolventesolutosolución 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 −=×

Reemplazando en la molaridad

molarLx

molMolaridad

solución

oletilenglic 93,59283,51004977,9

5365,02 ≈== −

Porcentaje peso a peso es la masa del soluto para la masa de la solución

%3,33100100

3,33% =×=

solución

oletilenglic

gg

La Fracción 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 7014,3

02,181

7,66 =×

oletilenglicagua

agua

molesmolesmoles+

=χ 873,08734,05365,07014,3

7014,3≈=

+=χ



¿Cuántos litros de KCl 0,1107 Molar (ac) se pueden preparar con 15,00 g de KCl? Justificación: 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 mol

gmol

gn 2012,0551,74

115 =×=

soluciónLnMolaridad = L

LmolmolL

KCl

KClsolución 818,181756,1

1107,0

2012,0≈==


1. ¿Cuál es la ecuación equilibrada molecular, iónica e iónica neta para la reacción de nitrato

de plomo (II) acuoso con bromuro de sodio acuoso?

Justificación: 2. ¿Cuál es la ecuación iónica neta para la reacción de nitrato de plata acuoso con cloruro de

calcio acuoso?

Justificación:



3. ¿Escriba la ecuación molecular equilibrada para la reacción de hidróxido de litio acuoso y ácido nítrico acuoso, además, escriba la ecuación iónica, la ecuación iónica neta, cuales son los iones espectadores y que tipo de reacción es?

Justificación: 4. ¿Escriba la ecuación molecular equilibrada para la reacción de hidróxido de bario acuoso

y sulfato de sodio acuoso, además, escriba la ecuación iónica, la ecuación iónica neta, cuales son los iones espectadores y que tipo de reacción es?

Justificación: 5. Se desea preparar 1,000 kilogramos de KCl (ac) al 5,5% en masa, ¿Cuánto se necesita de

soluto y solvente?

Justificación: 6. El hidróxido de sodio concentrado es 19,4 molar y 50,5% en masa de NaOH. ¿Cuál es la

densidad del NaOH concentrado?

Justificación:



7. ¿Cuál es la molaridad, molalidad, partes por millón y fracción molar de ácido sulfúrico al 13,82% en masa y de densidad 1,093 g/mL? La masa molar de H2SO4 es 98,08 g/mol.

Justificación:

8. ¿Cuál es la molalidad de iones Cl- en una solución al 5,11% en masa de CaCl2 (ac)? La

masa molar del cloruro de calcio es 110,98 g/mol.

Justificación: 9. Un depósito cilíndrico de agua tiene un radio de 75 m y una profundidad de 16 m. ¿Qué

masa de ión fluoruro está presente en el depósito si su concentración es 2,3 ppm (Volumen = πr2h; asuma que la densidad de la solución es 1,00 g/mL)

Justificación:

10. Qué masa de Cu (NO3)2 debe ser agregada a 1,00 kilogramo de H2O para preparar una

solución que contenga 97 ppm de Cu2+ (ac)?

Justificación:



11. Si 5,15 g de FeCl3 se disuelven en suficiente agua para hacer exactamente 150,0mL de una solución, cuál será la concentración molar del ion cloruro?

Justificación:



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+ Reacción ácido - base

4. Respuesta: Ba(OH)2(ac) + Na2SO4 → BaSO4(s) + 2 NaOH(ac) Ba2+(ac) + 2 OH-(ac) + 2 Na+(ac) + SO4

2-(ac) → BaSO4(s) + 2 Na+(ac) + 2 OH-(ac) Ba2+(ac) + SO4

2-(ac) → BaSO4(s) OH- y Na+ Reacción de precipitación

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: 6,5 x 105 g de F-

9. Respuesta: 0,29 g

10. Respuesta: 1,818 L

11. Respuesta: 0,606 molar



GUIA Nº6

UNIDAD Nº5:

ESTEQUIOMETRÍA EN SOLUCIONES ACUOSAS Y PROPIEDADES FISICAS DE LAS SOLUCIONES


1. Utilice las unidades de concentración en problemas estequiométricos simples de

reacciones que ocurren en solución acuosa.

2. Propiedades Coligativas: Descenso del punto de Congelación, Descenso de la presión de

vapor. Aumento del punto de ebullición, Presión Osmótica: Soluciones isotónicas e

hipotónicas.


BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 4. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002.

2. Capítulo 4. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.

3. Capítulo 5. Química y Reactividad Química. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5ª





¿Qué 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)

Justificación: primero se procede a equilibrar la ecuación química planteada Pb(NO3)2(ac) + 2 NaCl (ac) → PbCl2(s) + 2 NaNO3(ac)

Procedemos a continuación obtener el número de moles que existen en la solución 0,440 molar en el volumen de 25,0 mL,para esto empleamos la definición de molaridad

)()(

LVmolesnMolaridad = xMolaridadLVMoles )(=

El volumen pasamos a litros y sustituimos los datos en la ecuación

LxmL

LmL 21050,21000

10,25 −=×

2323 )(

22)( 1010,1440,01050,2 NOPbNOPb molesx

LmolLxmoles −− =×=

Por estequiometría (ecuación química balanceada) pasamos de moles de Pb(NO3)2 a moles de NaCl

NaClNOPb

NaClNOPb molx

molmol

molx 2

)()(

2 1020,21

21010,1

23

23

−− =×

Por último empleando la definición demolaridad hallamos el volumen

)()(

molesnMolaridadLV = mLL

Lmolmolx

LV NaCl 3,73073333,0300,0

1020,2)(

2

≈==−

¿Cuál es el punto de ebullición, congelación y su presión osmótica a 25 ºC, de una solución que contiene 2,33 g de cafeína, C8H10N4O2, disuelta en 15,0 g de benceno? El punto de ebullición del benceno puro es 80,1 °C y su constante ebulloscópica, Keb, es 2,53 °C/molal, El punto de congelación del benceno puro es 5,50 °C y su constante crioscópica, Kf, es 5,12 °C/molal y la densidad de la solución es de 0,905 g/mL.

Justificación: para calcular la variación del punto de ebullición y congelación se debe calcular primero la molalidad y por difinición 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 fórmula química




molgmolarmasa 19316,194)9994,15(2)00674,14(4)00794,1(10)011,12(8_ =+++=

bencenobenceno Kgxg

KggKg 21050,1100010,15 −=×=

Ahora podemos calcular el número de moles ya que tenemos todos los datos

soluto

soluto

molarmasamasa

molesn_

)( =

cefeinamolx

molg

1gmolesn 2101998,19316,194

33,2)( −==

A continuación la molalidad

molalKgxmolx

molalidadbenceno

cafeina 79987,01050,1101998,1

2

2

== −

−

Luego, empleamos la formula de variación de la temperatura de ebullición para su cálculo

xmolalidadKt ebeb =Δ CCmolalxmolal

Cteb º02,2º024,279987,0º53,2 ≈==Δ

Para calcular el punto de ebullición de la solución empleamos la variación de la temperatura la siguiente fórmula

0ebebeb ttt −=Δ donde t es la temperatura de ebullición del solvente puro y 0

eb

t es la temperatura deebullición de la solución eb

Por tanto ebebeb ttt Δ+= 0 CCcteb º1,8212,82º02,2º1,80 ≈=+= Para determinar la variación en el punto de congelación empleamos la fórmula de esta, pero si nos fijamos en los cálculos anteriores vemos que tenemos todos los valores y solo nos queda por reamplazarlo en la fórmula

xmolalidadKt ff =Δ CCmolalxmolal

Ct f º09,4º0953,479987,0º12,5 ≈==Δ

Para calcular el punto de congelación de la solución empleamos la variación de la temperatura la siguiente fórmula

fff tt −=Δ 0 t donde t es la temperatura de congelación del solvente puro y 0

f

ft es la temperatura de congelación de la solución

fff ttt Δ−= 0 CCCt f º41,1º09,4º50,5 =−=



Para calcular la presión osmótica empleamos la fórmula RTmolaridadx=π y para esto debemos calcular la molaridad que por definición tenemos los moles calculados al principio lo que nos falta es el volumen de la solución expresada en litros y para ello calculamos los gramos de solución

soluciónsolventesolutosolución 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 −=×

Estequiometría de reacciones en solución 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, ¿cuál es el porcentaje de pureza de dicha ceniza de soda?

__Na2CO3 (s) + __HCl (ac) → __NaCl (ac) + __H2O (l) + __CO2(g)

Justificación: 2. El jugo gástrico humano contiene ácido clorhídrico (HCI). Cuando una muestra de 26,2 g

de jugo gástrico se diluye con agua hasta un volumen final de solución de 200 mL, se obtiene una solución 5,28x10-3 molar en HCI. Calcular el % peso/peso de HCI en el jugo gástrico.

Justificación:



3. ¿Cuántos mL de solución 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)

Justificación: 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 disolución de HCl 0,2 molar, quedando exceso de ácido. El ácido sobrante se valora con NaOH 0,05 molar , del que se gastan 75 mL. Señale cuál es la riqueza en carbonato cálcico del mineral.

__CaCO3 + __ HCl → __CaCl2 + __CO2 + __H2O

Justificación:

Propiedades coligativas

5. ¿Cuál es la presión parcial de equilibrio del vapor de agua sobre una mezcla de 24,0 g de

H2O y 48,0 g de CH3CH2OH en 25°C? La presión parcial del agua pura a 25,0 °C es 23,8 mmHg. Asuma comportamiento ideal para la solución.

Justificación:



6. Qué masa de etilenglicol se necesita, cuando se mezcla con 90,5 g H2O, para reducir la presión 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 solución.

Justificación:

7. ¿Cuál es la masa molar y el punto de congelación de un compuesto, si 6,21 gramos del

compuesto se disuelven en 8,07 gramos de etanol para formar una solución que tiene un punto de ebullición de 84,74°C? El punto de ebullición de etanol puro es 78,40 °C y su constante ebulloscópica, Keb, es 1,22 °C/m, El punto de congelación del etanol puro es -114,9 °C y su constante crioscópica, Kf, es 3,00 °C/m.

Justificación:

8. La presión osmótica de la sangre es 7,65 atmósferas a 37 °C. Qué masa de glucosa

(C6H12O6, masa molar = 180,2 g/mol) es necesaria para preparar 5,00 L de solución para inyección intravenosa? La presión osmótica de la solución de glucosa debe igualar la presión osmótica de la sangre. (R = 0,08206 L·atm/mol·K)

Justificación: 9. Una solución se prepara disolviendo 4,78 g de un no electrolito desconocido en suficiente

agua para tener 0,500 L de solución. La presión osmótica de la solución es 1,98 atmósferas a 27 °C. ¿Cuál es la masa molar del soluto? (R = 0,08206 L·atm/mol·K)

Justificación:



RESPUESTAS 1. Respuesta: Na2CO3 (s) + 2 HCl (ac) → NaCl (ac) + H2O (l) + CO2(g)

37,03 %


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 ºC

8. Respuesta: 271 g

9. Respuesta: 123 g/mol



GUIA Nº7

UNIDAD Nº6:

EQUILIBRIO QUÍMICO Y EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE


1. Naturaleza y las características de los equilibrios químicos. 2. Significado de la constante de equilibrio, K. 3. Como utilizar K en estudios cuantitativos de equilibrios químicos.


BIBLIOGRAFIA:

1. Capítulo 14. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002.

2. Capítulo 14. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.

3. Capítulo 16. Química y Reactividad Química. J. C. Kotz, P. M. Treichel. Thomson. 5ª




EJERCICIOS RESUELTOS Un exceso de Ca(IO3)2(s) se adicionan a 1,5 L de agua. En el equilibrio, la solución contiene

0,011 molar de iones de IO3-(ac). ¿Cuál es la constante de equilibrio para la reacción

siguiente?

__Ca(IO3)2(s) __Ca2+(ac) + __IO3-(ac)

Justificación: Lo primero es balancear la ecuación por cualquiera de los métodos:

Ca(IO3)2(s) Ca2+(ac) + 2 IO3

-(ac)

La constante de equilibrio será igual a la concentración de los productos en el equilibrio elevados a sus coeficientes estequiométricos dividido para la concentración de los reactantes en el equilibrio elevados a sus coeficientes estequiométricos, en este caso el reactante es sólido no entra en la ecuación de la

constante dándonos: [ ][ ]232 −+= IOCaK

Planteamos la tabla ICE quedándonos:

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 ecuación de la constante tendremos:

23 )011,0)(105,5( −= xK 77 107,610655,6 −− ≈= xxK

Dados los siguientes equilibrios químicos: 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 reacción de abajo (K4): N2(g) + O2(g) 2 NO(g) K4



Justificación: primero se suma las dos primera ecuaciones, multiplicando por ½ la segunda ecuación y la constante sería la raiz cuadrada quedandonos

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 1K 2 NH3(g) + 5/2 O2(g) 2 NO(g) + 3 H2O(g) 2K

N2(g) + 3 H2(g) + 5/2 O2(g) 2 NO(g) + 3 H2O(g) 21 KK × Ahora procedemos a invertir la ecuación 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 ×

3 H2O(g) 3 H2(g) + 3/2 O2(g) 31

K

N2(g) + O2(g) 2 NO(g) 321

4 KKK

K×

=


Constante de equilibrio y cociente de la reacción 1. Escriba una ecuación química equilibrada que corresponda a la siguiente expresión de

constante de equilibrio: 3

2 2

NHp 1/2 3/ 2

N H

= P

KP P

Justificación:

2. Escriba una ecuación química equilibrada que corresponda a la siguiente expresión de

constante de equilibrio: - +

3[F ][H O ] = [HF]

K

Justificación:



3. El tetraoxido de dinitrogeno se descompone para producir dióxido de nitrógeno:

__N2O4(g) __NO2(g) Calcule el valor de Kp, conociendo que Kc = 5.88 x 10-3 a 273 K. (R = 0,08206 L·atm/mol·K)

Justificación: 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,

permitiéndose que alcance el equilibrio. Usando el cociente de la reacción 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)

Justificación:

Determinación de la constante de equilibrio 5. La reacción 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

atmósfera, PCl3 = 5,6 x 10-2 atmósfera, y Cl2 = 3,8 x 10-4 atmósfera. ¿Cuál es el valor Kp para la reacción?

Justificación:



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. ¿Cuál es la constante de equilibrio, Kc, para la siguiente reacción?

__SO3(g) __SO2(g) + __O2(g)

Justificación: 7. Se adicionan 0,0774 moles de N2O4 (g) a un recipiente de 1,00 L a una temperatura dada.

Después de que se alcanza el equilibrio, la concentración de NO2 (g) es 0,0068 M. Cuál es el valor de Kc para la reacción siguiente?

N2O4(g) 2 NO2(g)

Justificación:

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. ¿Cuál es el valor de la constante de

equilibrio para la siguiente reacción?

NH4+(ac) + H2O (l) NH3(ac) + H3O+(ac)

Justificación:



9. A un tubo se adicionan 1,07 atmósferas de PCl5 a 500 K y se cierra herméticamente. El PCl5 se descompone hasta que se establece el equilibrio siguiente:

__PCl5(g) __PCl3(ac) + __Cl2(g)

La presión del equilibrio en el tubo es 1,54 atmósferas. Calcule Kp. Justificación: 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 análisis de la mezcla del equilibrio indica que 0,134 mol de CO2 están presentes. Calcule Kc para la reacción:

NO2(g) + CO (g) NO(g) + CO2(g)

Justificación:

Uso de constantes de equilibrio en cálculos simples 11. A 2010 K, la constante de equilibrio, Kc, para la siguiente reacción 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,

¿cuál es la concentración de equilibrio de NO? Justificación:



12. A 25°C, la descomposición del tetróxido del dinitrogeno:

__N2O4(g) __NO2(g) tiene una constante de equilibrio (Kp) de 0,144. En el equilibrio, la presión total del sistema

es 0,48 atmósferas. ¿Cuál es la presión parcial de cada gas en equilibrio?

Justificación: 13. La constante de equilibrio a 25 °C para la disolución 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, ¿cuál será la concentración en el equilibrio del

Ag+?

Justificación: 14. El yoduro de hidrógeno puede descomponerse en hidrógeno y yodo gaseosos.

__HI (g) __H2(g) + __I2(g) Kp = 0.016 Si 0,820 atmósferas HI (g) se adicionan a un recipiente, ¿cuál es la presión de cada gas

cuando se establece el equilibrio? Justificación:



15. El bromuro de carbonilo se descompone para producir monóxido de carbono y bromo gaseosos:

__COBr2(g) __CO (g) + __Br2(g)

Kc es igual a 0,19 a 73 ºC. Si una concentración inicial de COBr2 de 0,63 M se calienta a

73°C hasta que alcance el equilibrio,¿cuáles son las concentraciones de equilibrio de COBr2, CO, y Br2?

Justificación:



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] disminuirá 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) 6,6 x 10-4

8. Respuesta: NH4+(ac) + H2O (l) NH3(ac) + H3O+(ac)

5,6 x 10-11

9. Respuesta: PCl5(g) PCl3(ac) + Cl2(g)) 2,2

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



GUIA Nº8

UNIDAD Nº6:



1. Disociación del agua. Producto iónico del agua.

2. Concepto de pH. Escalas de pH. Otras escalas “p”

3. Ácidos y bases fuertes y débiles


BIBLIOGRAFIA:






EJERCICIOS RESULTOS A 25°C, ¿cuál es la concentración de H3O+ en una solución de NaOH 0,044 molar (ac), su pH y pOH? (KW=1.0 × 10-14) Justificación: Como sabemos el NaOH es una base fuerte por tanto su disociación es al 100%

Por tanto: −+ +→ )()()( acacac OHNaNaOHPor estequiometría nos dice que por un mol de NaOH tenemos un mol de OH- y como el volumen no varía se mantiene la concentración; por lo que podemos calcular el pOH

]log[ −−= OHpOH 36,1044.0log =−=pOH Ahora como que sabemos 14==+ wpKpOHpH

64,1236,114 =−=pH Luego

[ ] [ ]++ −=−= OHHpH 3loglog Y por definición sabemos que empleando el antilogaritmo del pH negativo tenemos la concentración de H

O+ 3

[ ] [ ] 13133 103,21029,264,12log −−++ ≈=−== xxantiHOH molar

El pH de la trimetillamina acuosa 0,050 molar es 11,24. Cuál es el valor de Kb de esta base?

Justificación: como la trimetilamina es una base y me dan el pH puedo calcular el pOH y por definición tengo la concentración molar de OH- en el equilibrio

14=+ pOHpH 76,224,1114 =−=pOH

[ ]− =OH 3107378,1 −x76 =,log−anti 2 molar Planteamos la reacción estequiométrica de hidrólisis 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

[ ][ ][ ]NCH

NHCHOHKb

33

33

)()( +−

=Como K es b 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



EJERCICIOS PROPUESTOS 1. En las siguientes reacciones, identificar el ácido, la base, el ácido conjugado y la base

conjugada:

a) HCO3-(ac) + H2O (l) CO3

2-(ac) + H3O+(ac)

b) HF (ac) + HPO42-(ac) F-(ac) + H2PO4

-(ac) Justificación:

Agua y la escala del pH 2. A 15°C, la constante de la ionización del agua, KW, es 4,5 x 10-15. Cuál es la concentración

de H3O+ en agua neutra a esta temperatura?

Justificación: 3. Cuál es la concentración de H3O+ y OH en una solución acuosa con un pH de 12,17?

Justificación: 4. Cuál es el pH una solución 5,0 × 10-3 molar de HF? Si el valor de Ka para HF es 7,2 × 10-4.

Justificación:



5. Una solución acuosa con un pH de 10,60 se diluye desde 1,0 L hasta 1,5 L. ¿Cuál es el pH de la solución diluida?

Justificación:

Constantes de equilibrio para ácidos y bases 6. a) ¿Cuál es la ecuación química correspondiente a la constante ácida de la ionización, Ka,

para el ácido fórmico (HCO2H)? b) ¿Cuál es la ecuación química correspondiente a la constante básica de la ionización, Kb, para el ion nitrito (NO2

-)?

Justificación:

7. El ácido bórico tiene un pKa de 9,14. ¿Cuál es el valor de Kb para el benzoato del sodio? Justificación: 8. Una solución se prepara diluyendo 0,500 mol de NaClO en un volumen de 3,00 L con

agua. ¿Cuál es el pH de la solución? (Kb de ClO- = 2,9 x 10-7) Justificación:



RESPUESTAS

1. Respuesta: a b Ácido HCO3

- HF Base H2O HPO4

2- Ácido conjugado H3O+ H2PO4

- Base conjugada CO3

2- F-


3. Respuesta: [H] = 6,761 x 10-13 molar [OH] = 1,479 x 10-2 molar

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



GUIA Nº9

UNIDAD Nº6:



1. Propiedades ácido base de las soluciones salinas. 2. Efecto del ión común: soluciones amortiguadoras. 3. Titulaciones ácido – base, curvas de titulación.


BIBLIOGRAFIA:






EJERCICIOS RESUELTOS ¿Cuál es el pH de una solución 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) Justificación: planteamos la reacción química que sucede OHCOONaCHNaOHCOOHCH 233 +→+

De acuerdo con la reacción calculamos el número de moles de ácido acético que fueron empleandos para ello empleamos la definición de molaridad

)(LVn

Molaridadsolución

NaOHNaOH =

)(LVn

Molaridadsolución

ácidoácido =

NaOHNaOH

NaOH molxLxL

moln 22 1025,1105,250,0 −− =×=

22 1075,3105,750,0 −− =×= xLx

Lmol

n acidoacido

Por estequiometría (ecuación balanceada) sabemos que la reacción es 1:1 por tanto nos quedará ácido en exceso y calculamos pasando los moles de hidróxido de sodio a moles de ácido que consume

acidoNaOH

acidoNaOH molx

molmol

molx 22 1025,111

1025,1 −− =× Por diferencia sacamos el ácido restante

acidomolxxx 222 105,21025,11075,3 −−− =− Procedemos a calcular la nueva molaridad, como los volúmenes son aditivos estos se suman y se tiene

100 mL de solución, por tanto su concentración sera:

molarL

molxmolaridad

solución

acidoacido 25,0

100,0105,2 2

==−

Ahora planteamos la ecuación de hidrólisis del ácido y aplicamos el ICE

+ COOHCH 3−COOCH 3

+H I 0,25 0 0 C - X + X + X E 0,25 - X X X



De la definición de la constante de equilibrio tenemos [ ][ ]

[ ]COOHCHHCOOCH

K a3

3+−

=

reemplazando los valores

5108,125,0

)( −=−

= xX

XXK a

Comprobamos si la X de la parte 0,25 – X es despreciable o no para ello realizamos

1000≥K

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) ¿Cuál es el pH de la solución 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 solución buffer y agregamos 50 mL de ácido clorhídrico 2,5 x 10-2 molar, ¿Cuál es el pH de la solución?

62 105,4 −= xX 31012,2 −= xX

Donde X es iguala la concentración molar de protones (H+) y por lo tanto se calcula directamente el pH

[ ] 67,21012,2loglog 3 =−=−= −+ xHpH

Justificación: a) primero calculamos la concentración molar de la base (NH3) y su ácido conjugado (NH +) y para esto debemos calcular los pesos moleculares del ácido y base 4

molgNH 03056,17)00794,1(3)00674,14(13 =+=

molgClNH 4912,53)4527,35(1)00794,1(4)00674,14(14 =++=



Ahora podemos calcular su el número de moles de cada uno

mol

molg

gnNH 2349,003056,17

0,43

==

mol

molggn ClNH 1469,0

4912,53

0,84

==

Procedemos a calcular las molaridades de cada compuesto

[ ]3

4698,050,0

2349,03 NHmolar

LmolNH ==

[ ] ClNHmolarLmolClNH

42938,0

50,01469,0

4 == ya que nos dan K Calculamos el pKa a 2518,9106,5loglog 10 =−=−= −xKpK aa

empleamos la ecuación de Henderson-Hasselbach Como tenemos el pKa [ ]

[ ]ácidobasepKpH a log+=

46,94557,92039,02518,92938,04698,0log2518,9 ≈=+=+=pH

b) planteamos la reacción química que tiene lugar, si agrego un ácido este reaccionará con la base del

buffer por tanto se tiene ++ →+ 43 NHHNH

Por la ecuación se ve que por cada molde ácido (HCl) se pierde un mol de base (NH3) y se gana un mol del ácido conjugado (NH

4Cl) por lo que debemos calcular el número de moles del ácido que hay en los 50 mL que están reaccionando y calcular la molaridad en el volumen final, ya que el volumen es aditivo varía la concentración.

molxLxL

molxnHCl32 1025,105,0105,2 −− ==

[ ] molarxLmolxHCl 2

3

1025,1100,01025,1 −

−

== De acuerdo a la reacción química esta concentración, ya que es la relación molar 1:1, se resta a la base

y la misma concentración se suma al ácido y se reemplaza en la ecuación del pH



EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Se tiene una disolución 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 disolución. b) Los moles de NaCN hidrolizados. c) El tanto por ciento de sal hidrolizada.

Justificación: 2. ¿Cuál es la concentración de OH- en CH3CO2

-(ac) 0,51 molar y el pH de la solución?. Si Kb del CH3CO2

- es 5,6x10-10

Justificación:

3. ¿Cuál es el pH de la solución que resulta de mezclar 35 mL 0,50 molar de NH3 (ac) y

35mL 0,50 molar de HCl (ac) a 25 ºC? (Kb para el NH3 = 1,8 x 10-5)? Justificación: 4. ¿Cuál es el pH de la solución que resulta de mezclar 25 mL de HF 0,30 molar (ac) y 25mL

de NaOH 0,30 molar (ac) a 25 ºC? (Ka de HF = 7,2 x 10-4)

Efecto del ión común: soluciones amortiguadoras

Justificación:



5. Pretendemos preparar una solución amortiguadora. Para ello preparamos un litro de disolución de un ácido HA cuyo Ka=5 x 10-6. La concentración es 0,2 molar. queremos obtener una disolución con pH=5. ¿Cuantos moles de NaA deberemos añadir?:

Justificación: 6. Cuál es el pH de una solución acuosa que es 0,50 molar en CO3

2- y 0,20 molar en HCO3-?

(Kb del CO32- = 2,1 x 10-4)

Justificación:

7. Cuando se añaden 0,50 moles de ácido acético (pKa=4,75) y 2,50 moles de acetato

sódico (electrolito fuerte) a la cantidad de agua pura necesaria para hacer 1 litro de disolución, estamos preparando una disolución reguladora. Despreciando H+ y OH- procedentes de la disociación acuosa, señale el pH de la disolución.

Justificación: 8. a) ¿Cuál es el pH de la solución 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 solución buffer y agregamos 10 mL de ácido clorhídrico 1,5 x 10-3 molar, ¿Cuál es el pH de la solución?

Justificación:



9. Cuál es el pH de la solución 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 ácidas de disociación para el ácido fosfórico son Ka1 = 7,5 x 10-3, Ka2 = 6,2 x 10-8, y Ka3 = 3,6 x 10-

13)} Justificación: 10. ¿Qué masa de KF sólido (masa molar = 58,1 g/mol) se debe agregar a 2,0 L de HF 0,25

molar para hacer una solución buffer con un pH de 3,14? (pKa para HF = 3,14) Justificación: 11. La constante Ka del ácido hipocloroso, HClO, es 3,5 x 10-8. ¿Cuál será la relación [ClO-]/

[HClO] necesaria para preparar una solución buffer con un pH de 7,71? Justificación: 12. Una solución buffer se prepara mezclando 0,250 mol de H2PO4

- y 0,250 mol de HPO42- y

diluyendo con agua hasta un volumen de 1,00 L. El pH del buffer es 7,21. a) ¿Cuántos moles de NaOH deben ser agregados para aumentar el pH a 8,21? b) ¿Cuántas moles de HCl deben ser agragados para disminuir el pH a 6,21?

Justificación:



13. Hallar el pH resultante de disolver 4 g de hidróxido de sodio en 250 mL de agua y calcule

el volumen de una disolución de ácido sulfúrico 0,025 molar necesario para neutralizar completamente 50 mL de esta disolución.

Justificación:

14. Calcula la riqueza de una sosa comercial, si 30 gramos de la misma precisan 50 mL de

ácido sulfúrico 3 molar para su neutralización total. Justificación: 15. Tenemos 50 mL de HCl 0,1 molar. Calcula el pH al añadir las siguientes cantidades de

NH3 0,2 molar: a) 20 mL b) 25 mL c) 26 mL d) 40 mL

Indique el pH en el punto de equivalencia. Datos: Ka (CH3COOH) = 1,8 x 10-5

Justificación:



16. Tenemos 50 mL de HCl 0,1 molar. Calcula el pH al añadirle las siguientes cantidades de

NaOH 0,1 molar: a) 40 mL b) 49 mL c) 51 mL d) 90 mL

Indique el pH en el punto de equivalencia. Justificación:



RESPUESTAS 1. Respuesta: a) 11,2

b) 4,04 x 10-2 moles c) 9,97x10-3 %


9,2

3. Respuesta: 4,9

4. Respuesta: 8,2

5. Respuesta: 0,1

6. Respuesta: 10,7

7. Respuesta: a) 9,46 b) 9,43

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 b) 3,00 c) 11,0 d) 12,46



GUIA Nº10

UNIDAD Nº7:

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ORGÁNICA Objetivos específicos de la Unidad Nº7 1. Identifique elementos estructurales simples que le permita comprender la naturaleza de

compuestos orgánicos comunes. 2. Nombre y dibuje las estructuras de compuestos orgánicos comunes. LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE

SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN VALIDEZ) BIBLIOGRAFIA: 1. Capítulo 24. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002. 2. Capítulo 25. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson. Prentice





NOMENCLLATURA DE COMPUESSTOS ORGAANICOS En el Siscomo se

Prioridadsuperior d

Gr

ác

ác

An

És

stema IUPAindica en la

1. 1- Encuencaso, nuevSección 1

2- Numerde tal formposible alSección 1

3- Nombrla cadena iguales unSección 1

4- AlfabetSección 1

5- Escribasola palabmultiplicaagregandoSección 1

de grupos de la tabla 2

rupo funcional

cido carboxílico

cido sulfónico

nhídrido

ster

Depa

AC, el Nombtabla 1:

ntre la cadena pve carbonos =>.2.1

re la cadena prima que se asignl "primer punto.2.2

re cada sustituyprincipal. Nom

na sola vez. En.2.3

tice los sustituy.2.4

a el nombre cobra insertando pativos, etc. anteo el nombre pa.2.5

funcionales 2.

l

o

rtamento d

bre de un Al

principal en el > nonano.

incipal desde une el número m

o de diferencia"

yente o ramificmbre los sustitun este caso: met

yentes.

mpleto del comprefijos de poses de cada sustadre y sufijo al

principales.

Nombre

ácido –oácido -c

ácido -su

anhídridanhídrid

-oato de-carboxi

de Ciencias

lcano Compplejo o Ramificado no ccíclico se noombra

compuesto. En

un extremo al omás pequeño ".

cación diferenteuyentes que seatil, etil, propil.

mpuesto como sición, tituyente y final del nomb

. La priorida

e como sufijo

oico arboxílico

ulfónico

do -oico do -carboxílico

ilato de

Químicas

n este

otro

es en an

una

bre.

4-etil

d más eleva

l-2,3-dimetil-5-

ada se encu

Nombre como

carboxi

sulfo

alcoxicarbonil

-propilnonano

uentra en la

o prefijo

parte

82


halogenuro de acilo Halogenuro de -oilo halogenuro de -carbonilo

halocarbonil

Amida -amida -carboxamida

amido

Nitrilo -nitrilo -carbonitrilo

ciano

Aldehído -al -carbaldehído

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 sólo 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

Éter alcoxi

halogenuro halo (cloro, bromo, etc.)

nitro nitro

sulfuro alquiltio

azida azido

diazo diazo



EJERCICIOS 1. ¿Cuál es el nombre de los siguientes compuestos? a) b)

CH2

CH2 CH2

CH2

CH2

H3C CH CH2 CH2 CH CH2

CH3

CH3

CH3

c) d)

CH3 CH2 CH CH2 CH CH2

C2H5

CH3

CH3

HC C

CH2 CH2 CH3

CH3 H e) f)

H

C C

H

CH3 CH CH2 HC C CH2 CH CH3

CH3

2. Diga la fórmula estructural de:

a) 2,2,3,3-tetrametilpentano b) 2,3-dimetilbutano c) 3,4,4,5-tetrametilheptano d) 4-etil-3,4-dimetilheptano e) 4-etil-2,4-dimetilheptano f) 2,5-dimetilhexano g) 3-etil-2-metilpentano h) 2,2,4-trimetilpentano i) 3-cloro-2-metilpentano j) 1,2-dibromo-2-metilpropano



3. ¿Cuáles son los nombres IUPAC de los alcanos siguientes?

a)

CH3 CH3

CH3

CH3

b)

CH3 CH3

CH3

CH3CH3CH3

c)

CH3 CH3

CH3 CH3CH3

d)

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3

4. Diga la fórmula estructural de:

a) 3,6-dimetil-1-octeno b) 3-cloro-4-metil-3-hexeno c) 3-cloropropeno d) 2-cloropropeno e) 2,4,4-trimetil-2-penteno f) 3-bromo-1-buteno g) 3,4-dimetil-3-hexeno h) 4-metil-2-hexeno

5. Dibuje la fórmula estructural y dé el nombre IUPAC de:

a) isobutileno b) (CH3)2CHCH=CHCH(CH3)2 c) CH3CH2CH=CHCH2CH3 d) (CH3)2CHCH2CH=C(CH3)2 e) (CH3)3CCH=CH2



6. Escriba la fórmula estructural condensada de cada uno de los compuestos siguientes:

a) 5-metil-2-hepteno b) 3-cloropropino c) orto-diclorobenceno d) 2,2,4,4-tetrametil-pentano e) 3-etil-2-metilhexano f) 6-cloro-2-metil-3-heptino g) 1,6-heptadieno h) 2,2-dimetilpentano i) 2,3-dimetilhexano j) 2-hexeno k) metilciclopentano l) 2-clorobutano m) 1,2-dibromobenceno n) metilciclobutano o) 4-metil-2-pentino.

7. Indique el nombre de los compuestos siguientes:

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

Br

Br

CHCH3

CH3CH3

CH3

a)

b)

c)

d)

e)



8. Indique el nombre de los compuestos siguientes:

CH3 CH3

Br Br

CH3 CH3

CH3

Cl Cl

CH3CH3

Cl

Cl

a)

b)

c)

d)

e)

9. Escribir formulas estructurales de:

a) ciclohexilciclohexano b) 1-metilciclohexeno c) ciclopentilacetileno d) 3-metilciclopenteno e) 4-cloro-1,1-dimetilcicloheptano f) 1,3-diclorociclobutano g) 1-bromo-2-metilciclopentano h) p-dinitrobenceno i) mesitileno (1,3,5-trimetilbenceno) j) m-bromonitrobenceno k) ácido o-clorobenzoico l) 4-cloro-2,3-dinitrotolueno m) m-nitrotolueno n) acido 2-amino-5-bromo-3-nitrobenzoico o) p-bromoanilina p) ácido p-hidroxibenzoico q) m-bromofenol r) 2,4,6-trinitrofenol



10. Identifique los grupos funcionales de las moléculas siguientes:

A

A

na

lgésic

o sp

irina Testosterona

11. En las siguientes moléculas de interés biológico y/o terapéutico, encierre con un círculo los

grupos funcionales de cada molécula:

i. Proximato (tranquilizante) ii. Propilhexedrina

(vasoconstrictor) iii. Acido mefenámico

(antiinflamatorio) 12. Indique la hibridación de los carbonos señalados



RESPUESTAS

1. Respuesta: a) 2,5-dimetilheptano

b) ciclopentano c) 3 etil-5-metilheptano d) 2-hexeno e) 1,3-pentadieno f) 4-metil-1-pentino

2. Respuesta:

CH3 CH3

CH3 CH3

CH3 CH3

CH3CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

CH3 CH3

CH3CH3

CH3

CH3 CH3

CH3CH3CH3

CH3 CH3

CH3

CH3

CH3CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3 CH3 CH3

CH3CH3

Cl

CH3

CH3

Br

Br CH3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

3. Respuesta: a) 2,4-dimetilhexano



b) 3,3,4,4-tetrametilhexano

c) 4-etil-2,4-dimetilnonano

d) 3,4,4-trimetilheptano

4. Respuesta:

CH2Cl

CH2 CH3

Cl

CH3 CH3

CH3 CH3CH3

CH2 CH3

Br

CH3CH3

CH3

CH3

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

CH2 CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

Cl

CH3

CH3 CH3

CH3

5. Respuesta:



91

a) CH3C CH2

CH3

CH3

CH3

6. Res

7. Res

spuesta:

spuesta:

Depa

b) CH3

H3

C

C

2,5-dimetil-3--hexeno

c) CH3 CH3

3-hexeno

CH3

CH3

d) CH3

CH3

e)CH3

CH3

a) 2,3-dimeti

rtamento d

C

2,5-dimetil-2--hexeno

CH2

3-metil-1-butteno

ilheptano

de Ciencias Químicas


b) 6-metil-3-octeno

c) para-dibromobenceno

d) 4,4-dimetil-1-hexino

e) metilciclobutano

8. Respuesta: a) 2,4-dibromopentano

b) 2,5-octadieno

c) (3,5-diclorohexil)benceno

d) 2-propilciclopentano

e) 1,2-dicloroeteno

9. Respuesta:

a)

CH3

b)

CH

c)

CH3

d)

CH3

CH3Cle)

CH3Cl

Cl

f)



Br

CH3g)

N+ O

-O

N+

O-

O

h)

CH3

CH3CH3

i)

Br

N+

O-

Oj)

O OH

Clk)

CH3

N+

O-

O

N+

O-

O

Cl

l)

CH3

N+

O-

Om)



OH-

O

OH NH2

Br

N+

O-

O

n)

NH2

Br

o)

O

OH

OH

p)

OH Brq)

OH

N+

O-

O

N+

O-

O

N+

O-

O

r)

10. Respuesta:

Analgésico Aspirina Testosterona




11. Respuesta:

i. Proximato

(tranquilizante)

ii. Propilhexedrina

(vasoconstrictor)

iii. Acido mefenámico

(antiinflamatorio)

12. Respuesta:

guia ejercicios qui 001-2011-enfermería

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