UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD EXPERIMENTAL DE

CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

Departamento de Química

Valencia-Venezuela

2 Parcial Química General I

1) En disolución ácida del clorato de potasio oxida al cloruro de hierro (II) que pasa a cloruro de

hierro (III), quedando reducido a cloruro de potasio más agua. Se pide: a) Escribir y balancear por el método del ion-electrón la correspondiente reacción iónica. b) Determinar los gramos que corresponden a 3 equivalentes de clorato de potasio para esa

reacción. Respuesta: (a) Escribimos la reacción sin ajustar en forma iónica, atendiendo al enunciado, que sería:

ClO3

- + Fe2+ ===== Fe3+ + Cl- + H2O Para ajustarla, observamos que el ion ClO3

- pasa a Cl- reduciéndose. La semireacción de reducción será:

6H+ + ClO3

- + 6e- ====Cl- + 3H2O Así mismo, el Fe+2 se oxida a Fe+3, dando lugar a la semirreacción de oxidación:

Fe+2 ======Fe+3 +1e-

Multiplicando por 6 la semirreacción de oxidación y sumándola a la de reducción se llega a:

6H+ + ClO3

- + 6Fe2+ ===== Cl- + 3H2O + 6Fe3+ que es la ecuación ajustada en forma iónica. En forma molecular será:

KClO3 + 6FeCl2 + 6HCl ======KCl + 3H2O + 6FeCl3

donde se ha puesto como medio ácido el HCl. b) Como es una reacción redox se debe chequear los electrones que transfiere la especie en este

caso el Cl presente en el clorato de potasio, con la respectiva reacción: 6H+ + ClO3

- + 6e- ====Cl- + 3H2O El peso equivalente es PE= PM/6= 122.6 (g/mol)/6 (eq/mol)=20.43 (g/eq)

NOMBRE: C.I. FECHA: 01/02/2013 SECCIÓN:

Entonces los gramos se calculan Masa= Eq*PE= 3 (eq)* 20.43 (g/eq)=61.29 g. 2) El primer paso en la preparación industrial del ácido nítrico, una importante sustancia

química que se usa en la manufactura de fertilizantes, farmacos y otras sustancias, implica la reacción entre el amoníaco y el oxígeno gaseoso para formar óxido nítrico y agua. Los métodos más usados de fabricación de ácido alcanzan una concentración promedio del 63% m/m. Este último es conocido como ácido nítrico concentrado y tiene una densidad de 1,4 g/mL. 35 mL de ácido nítrico concentrado se diluyen hasta completar 100 mL de una solución acuosa. Se hacen reaccionar 4,95 g de ácido fosforoso (91% de pureza) con 10 mL de solución de ácido nítrico diluida, según:

Ácido fosforoso + acido nítrico ====== ácido fosfórico + óxido nitrosos(g) + agua Calcular: a) La masa que quedó sin reaccionar del reactivo que está en exceso considerando un

rendimiento del 100%. b) La masa de ácido fosforico obtenida, suponiendo que el rendimiento es del 80%. c) El número de átomos de nitrógeno contenidos en el óxido nitroso gaseoso obtenido si el

rendimiento es del 80%. 3) Una disolución acuosa tiene una concentración de 109,2 g de KOH/L. La densidad de una

disolución es 1,09 g/mL. Determine: a) El porcentaje m/m y m/v de la disolución. b) La molaridad, la molalidad y la fracción molar de KOH en la disolución. c) ¿Qué masa y qué componente KOH ó H2O deben añadirse a la disolución para que tenga una

concentración final de 0,250 m? d) Se toman 25,00 mL de la disolución 109,2 g/L y se diluyen en un balón de 500,00 mL. ¿Cuál

es la concentración de esta nueva disolución? Respuestas: a) El procentaje m/v y el porcentaje m/m: asumiendo que hay 109,2 g de KOH por cada 1 L de disolución podemos estimar el %m/v, lo cual sería como: %m/v = 109,2 g de KOH/1000 mL x 100 = 10,92 % Para calcular el %m/m tenemos que estimar los gramos de disolución usando la densidad de la misma: m = Densidad x Volumen = 1,09 g/mL x 1000 mL = 1090 g de solución % m/v = 109,2 g de KOH/1090 g de solución x 100 % = 10,01 % y a su vez tenemos que los

gramos de disolvente son: g de disolvente = 1090 g – 109,2 g =980,8 g de disolvente. (0,5 ptos)

b) Para calcular la molaridad, la molalidad y la fracción molar de KOH necesitamos los moles de este: moles de KOH = 109,2 g / 56,0983 g/mol = 1,9466 mol de KOH. M = moles de KOH/ L de disolución = 1,9466 mol de KOH/1 L = 1,9466 molar m = moles de KOH/Kg de disolvente = 1,9466 mol de KOH / 0,9808 Kg = 1,9847 molal fracción molar de KOH = 1,9466 mol de KOH/(1,9466 mol + 980,8 g/18 g/mol) =0,0344 (1,5 pts) c) La concentración molal de la disolución es 1,9847 lo cual indica que debemos adicionar agua

para disminuir la concentración hasta 0,250 molal. Entonces tenemos que:

1,9466 mol/(0,9808 Kg + X) = 0,250; despejando X tenemos: (1,9466 -0,9808x0,250)/0,250 = X

X = 6,8056 Kg de agua. (1,5 pts)

d) La nueva concentración se calcula por medio de una dilución:

Los gramos de KOH son: 0,025 L x 109,2 g de KOH/L = 2,73 g de KOH y lo dividimos por los

500 mL y tenemos la nueva concentración: g de KOH/L = 2,73 g de KOH/0,500 L = 5,46 g de

KOH/L. (0,5 pts.)

4) El antraceno es un hidrocarburo que se obtiene de la hulla y tiene la formula empírica C7H5.

Para encontrar su formula molecular se disuelven 0.500 g de antraceno en 30.0 g de benceno. El punto de ebullición de la solución es 80.34 °C. El punto de ebullición normal del benceno es 80.10 °C y Kb= 2.53 °C/molal. Determine la masa molar y la formula molecular del antraceno.

Respuesta= Masa molar= 178g/mol; Formula molecular= C14H10 En primer lugar se determinan los moles de antraceno, pero primero se debe calcular la molalidad: ΔTe= Te-Te°= (80.34-80.10) °C= 0.24 °C. Entonces la molidad es ΔTe=Kb*m por lo tanto m= ΔTe/Kb= 0.24 °C/ 2.53°C/m = 0.095 m Entonces los moles de soluto Moles sto= 0.095 mol/kg ste * 0.03 Kg ste = 2.85 * 10-3 moles sto. Entonces la masa molecular

0.5 g/2.85 * 10-3 moles sto = 175.44 Para calcular la formula molecular se debe calcular primero el peso de la formula empírica (PFE): PFE= (12*7)+(1*5)= 89 Entonces se calcula el factor = 175.44/89 = 1.92∼ 2 La formula molecular del antraceno es: 2* (C7H5) = C14H10 5) ¿Cuáles de los siguientes son ejemplos de puente de hidrógeno? Explique cada caso.

(a) Correcto: el hidrogeno en la molécula del agua se encuentra unido al oxigeno que es un átomo electronegativo, por lo tanto se puede enlazar al par de electrones no apareados del amoniaco.

(b) incorrecto: dos moléculas de hidrógeno. El hidrógeno no está unido a un átomo electronegativo.

(a) Incorrecto. Es un enlace químico cuyo orden de magnitud de su fuerza está entre 150-1600 kJ, mientras que los puentes de hidrógeno solo alcanzan entre 10-40 kJ.

(b) Correcto. Se forma puente de hidrogeno intermolecular entre el hidrogeno del agua y el oxigeno del grupo carbonilo.

DATOS: Elemento H C N O F P Cl K Núm. atóm. 1 6 7 8 9 15 17 19 Masa atóm. 1,008 12,011 14,007 15,999 18,998 30,974 35,5 39