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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLIN

FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE QUÍMICA

EJERCICIOS LIBRO CHANG - MOD1 COD. 3006829 QUIMICA GENERAL

EJERCICIOS PROPUESTOS - MODULO1 (TEMAS DEL PRIMER PARCIAL) Libro: QUIMICA

AUTOR(ES): Raymod Chang Editorial: McGrawHill- Estimado estudiante a continuación encuentra los ejercicios propuestos que son tomados del Libro de Química General – Raymond Chang. En

algunos ejercicios es necesario que consulten tablas o datos que los pueden encontrar en el libro.

CAPITULO 1

1.22 La densidad del etanol, líquido incoloro comúnmente llamado alcohol de grano, es de 0.798 g/mL. Calcule la masa de 17.4

mL de este líquido. 1.24 a) Normalmente, el cuerpo humano soporta temperaturas de 105°F sólo durante breves periodos sin que ocurra daño

permanente en el cerebro y otros órganos vitales. ¿Cuál es esa temperatura en grados Celsius? b) El etilenglicol es un compuesto orgánico líquido que se usa como anticongelante en radiadores de automóviles. Se congela a −11.5°c. Calcule su temperatura de congelación en grados Fahrenheit. c) La temperatura en la superficie solar es de unos 6300 °C. ¿Cuál es esa temperatura en grados Fahrenheit? d ) La temperatura de ignición del papel es de 451°F. ¿Cuál es esa temperatura en grados Celsius? 1.30 Exprese los números siguientes en forma decimal: a) 1,52x10

−2, b) 7,78x10

−8.

1.34 .cuantas cifras significativas incluye cada uno de los siguientes:

a) 0,006 L, b) 0,0605 dm, c) 60,5 mg, d ) 605,5 cm2, e) 9,60x10

−3 g, f) 6 kg, g) 60 m.

1.36 Realice las operaciones siguientes como si fueran cálculos de resultados experimentales y exprese cada respuesta con las

unidades apropiadas y el número correcto de cifras significativas: a) 7.310 km ÷ 5.70 km b) (3.26x10

−3 mg) − (7.88x10

−5 mg)

c) (4.02x106 dm) + (7.74x10

7 dm)

d ) (7.28 m – 0.34 m)/(1.15 s + 0.82 s)

1.38 Efectúe las conversiones que siguen: a) 242 lb a miligramos; b) 68.3 cm

3 a metros cúbicos; c) 7.2 m

3 a litros, d ) 28.3 μg a

libras. 1.40 ¿cuantos segundos tiene un año solar (365.24 días)?

1.44 un trotador lento recorre 1 milla en 13 min. Calcule la rapidez en: a) pulg/s; b) m/min, y c) km/h. (1 mi = 1 609 m; 1 pulgada

= 2.54 cm.) 1.50 Realice las conversiones siguientes: a) 185 nm a metros, b) 4 500 000 000 de años (aproximadamente, la edad de la Tierra) a segundos (suponga que hay 365 días en un año); c) 71.2 cm

3 a m

3, d ) 88.6 m

3 a litros.

1.52 La densidad del amoniaco gaseoso bajo ciertas condiciones es 0.625 g/L. calcule su densidad en g/cm

3.

1.56 En la determinación de la densidad de una barra metálica rectangular, un estudiante realiza las mediciones siguientes:

8.53 cm de longitud, 2.4 cm de anchura, 1.0 cm de altura y 52.7064 g de masa. Calcule la densidad del metal con el número correcto de cifras significativas. 1.60 La rapidez del sonido en el aire a la temperatura ambiente es de unos 343 m/s. calcule esta rapidez en millas por hora. (1

mi = 1 609 m.) 1.66 La vainillina (usada para dar sabor al helado de vainilla y otros alimentos) es una sustancia cuyo aroma es detectable por

la nariz humana en cantidades muy pequeñas. El límite de umbral es de 2.0x10−11

g por litro de aire. Si el precio actual de 50 g de vainillina es de 112 dólares, determine el costo para que el aroma de vainillina sea detectable en un hangar para aviones, con volumen de 5.0x10

7 pies

3.

1.88 una lamina de aluminio (al) tiene un area total de 1.000 pies

2 y una masa de 3.636 g. ¿cuál es el espesor de la lámina en

milímetros? (Densidad del al = 2.699 g/cm3.)

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CAPITULO 7

7.8 a) ¿Cuál es la frecuencia de la luz que tiene una longitud de onda de 456 nm? b) ¿Cuál es la longitud de onda (en

nanómetros) de una radiación que tiene una frecuencia de 2.45X109 Hz? (Éste es el tipo de radiación empleada en los hornos

de microondas.) 7.10 ¿Cuántos minutos le llevaría a una onda de radio viajar del planeta Venus a la Tierra? (La longitud promedio de Venus a la

Tierra es de 28 millones de millas.) 7.16 El color azul del cielo se debe a la dispersión de la luz solar por las moléculas del aire. La luz azul tiene una frecuencia

aproximada de 7.5x1014

Hz. a) Calcule la longitud de onda, en nm, asociada a esta radiación. b) Calcule la energía, en Joules, de un solo fotón asociado a esta frecuencia. 7.20 Cierta forma de radiación electromagnética tiene una frecuencia de 8.11x10

14 Hz. a) ¿Cuál es su longitud de onda en

nanómetros? ¿En metros? c) ¿Cuál es la energía (en Joules) de un cuanto de esta radiación? 7.32 Calcule la frecuencia (en Hz) y la longitud de onda (en nm) del fotón emitido por un átomo de hidrógeno cuando su electrón cae del nivel n = 4 al nivel n = 2.

7.34 Un electrón de un átomo de hidrógeno experimenta una transición desde un estado energético de número cuántico principal ni, al estado n = 2. Si el fotón emitido tiene una longitud de onda de 434 nm, ¿cuál es la magnitud de ni? 7.40 Los protones pueden acelerarse a velocidades cercanas a las de la luz en los aceleradores de partículas. Estime la

longitud de onda (en nm) de un protón que se desplaza a 2.90x108 m/s. (La masa de un protón es de 1.673x10

–27 kg.)

7.56 Un electrón de un átomo está en el nivel cuántico n = 3. Enumere los posibles valores de los subniveles ℓ y mℓ.

7.58 Dé los valores de los números cuánticos de un electrón en los siguientes orbitales: a) 3s, b) 4p, c) 3d.

7.62 Enumere los subniveles y orbitales asociados al número cuántico principal n, si n=6.

7.66 Indique el número total de: a) electrones p en el N (Z = 7); b) electrones s en el Si (Z = 14) y c) electrones 3d en el S (Z =

16). 7.68 ¿Por qué los orbitales 3s, 3p y 3d tienen la misma energía en el átomo de hidrógeno pero distintas energías en un átomo

poli-electrónico? 7.76 Las configuraciones electrónicas del estado fundamental que se muestran aquí son incorrectas. Explique qué errores se

han cometido en cada una y escriba las configuraciones electrónicas correctas: Al: 1s

22s

22p

43s

23p

3 B: 1s

22s

22p

5 F: 1s

22s

22p

6

7.92 ¿Cuál de las siguientes especies tiene más electrones no apareados? S+, S o S–. Explique cómo llegó a la respuesta.

7.100 Una bola rápida lanzada por un pitcher se ha cronometrado en unas 100 mph. a) Calcule la longitud de onda (en nm) de una pelota de beisbol de 0.141 kg a esta rapidez. b) ¿Qué longitud de onda tendría un átomo de hidrógeno a la misma rapidez? (1 milla = 1 609 m.) 7.102 Un láser de rubí produce pulsos de radiación con duración de 1.00x10

–9 s y longitud de onda de 633 nm. a) Si el láser

produce 0.376 J de energía por pulso, ¿cuántos fotones se generan en cada pulso? b) Calcule la potencia del láser por pulso (en watts). (1 W = 1 J/s.) 7.110 La retina del ojo humano es capaz de detectar luz cuando la energía radiante incidente es de por lo menos 4.0x10

–17 J.

¿Cuántos fotones de una luz de 600 nm de longitud de onda equivalen a esta energía? 7.114 Todas las configuraciones electrónicas descritas en este capítulo se refieren a los átomos gaseosos en su estado

fundamental. Un átomo puede absorber un cuanto de energía y promover uno de sus electrones a un orbital de mayor energía. Cuando esto sucede se dice que el átomo está en un estado excitado. En seguida se muestran las configuraciones electrónicas de algunos átomos excitados. Identifique estos átomos y escriba sus configuraciones electrónicas en el estado fundamental: a) 1s

12s

1 b) 1s

22s

22p

23d

1 c) 1s

22s

22p

64s

1 d) [Ar]4s

13d

104p

4 e) [Ne]3s

23p

43d

1

7.120 Un electrón de un átomo de hidrógeno se excita desde el estado fundamental al estado n = 4. Indique (con falso o verdadero) qué tan ciertos son los siguientes enunciados: a) n = 4 es el primer estado excitado. b) Ionizar (quitar) un electrón desde n = 4 demanda más energía que desde el estado fundamental. c) El electrón está más alejado (en promedio) del núcleo en el estado n = 4 que en el estado fundamental. d) La longitud de onda de la luz emitida cuando el electrón cae del nivel n = 4 al nivel n = 1 es mayor que cuando lo hace desde n = 4 hasta n = 2. e) La longitud de onda que absorbe el átomo al pasar del nivel n = 1 hasta n = 4 es idéntica a la de la luz emitida cuando pasa desde n = 4 hasta n = 1.

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7.124 En seguida se muestra parte de los diagramas de orbital que representan las configuraciones electrónicas de ciertos

elementos en su estado fundamental. ¿Cuál de estos diagramas viola el principio de exclusión de Pauli? ¿Cuál viola la regla de Hund?

CAPITULO 2

2.16 Indique el número de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies:

2.36 Indique el número de protones y electrones de cada uno de los siguientes iones comunes: K

+, Mg

2+, Fe

3+, Br

–, Mn

2+, C

4–,

Cu2+

CAPITULO 8

8.20 un átomo neutro de cierto elemento tiene 17 electrones. Sin consultar la tabla periódica: a) escriba la configuración

electrónica del estado fundamental del elemento, b) clasifique al elemento, c) determine si los átomos de dicho elemento son diamagnéticos o paramagnéticos. 8.22 Agrupe las siguientes configuraciones electrónicas en parejas que representen átomos con propiedades químicas

semejantes: a) 1s

22s

22p

5 b) 1s

22s

1 c) 1s

22s

22p

6 d) 1s

22s

22p

63s

23p

5 e) 1s

22s

22p

63s

23p

64s

1 f) 1s

22s

22p

63s

23p

64s

23d

104p

6

8.24 Especifique el grupo de la tabla periódica en el que se encuentra cada uno de los siguientes elementos: a) [Ne]3s

1, b)

[Ne]3s2 3p

3, c) [Ne]3s

2 3p

6, d) [Ar]4s

2 3d

8.

8.26 un ion metálico con una carga neta de +3 tiene cinco electrones en el subnivel 3d. Identifique el metal.

8.28 Escriba la configuración electrónica en el estado fundamental de los siguientes iones, los cuales tienen una función importante en los procesos bioquímicos del cuerpo humano: a) Na

+, b) Mg

2+ ,c) Cl

–, d ) K

+, e) Ca

2+, f ) Fe

2+, g) Cu

2+, h) Zn

2+.

8.30 Nombre los iones con carga +3 que tienen las siguientes configuraciones electrónicas: a) [Ar]3d

3, b) [Ar], c) [Kr]4d

6,

d) [Xe]4f 14

5d 6.

8.32 Agrupe las especies que son isoelectrónicas: Be

2+, F

–, Fe

2+, N

3–, He, S

2–, Co

3+, Ar.

8.38 Acomode los siguientes átomos en orden decreciente de su radio atómico: Na, Al, P, Cl, Mg.

8.44 Acomode los siguientes iones en orden creciente de radio iónico: N

3–, Na

+, F

–, Mg

2+, O

2–.

8.46 Explique cuál de los siguientes aniones es mayor y por qué: Se

2– o Te

2–.

8.48 Los puntos de ebullición del neón y del kriptón son –245.9°C y –152.9°C, respectivamente. Con estos datos calcule el

punto de ebullición del argón. 8.52 Acomode los siguientes elementos en orden creciente con respecto a la primera energía de ionización: F, K, P, Ca y Ne.

8.62 Especifique cuál de los siguientes elementos se esperaría que tuviera mayor afinidad electrónica y cuál la menor: He, K,

Co, S, Cl. 8.82 Acomode las siguientes especies en parejas isoelectrónicas: O

+, Ar, S

2–, Ne, Zn, Cs

+, N

3–, As

3+, N, Xe.

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RESPUESTAS

CAPITULO 1

1.22 13.9 g. 1.24 a) 41°C, b) 11.3°F. c) 1.1x10

4°F. d) 233°C.

1.30 a) 0.0152, b) 0.00000000778. 1.34 a) Uno. b) Tres. c) Tres. d) Cuatro. e) tres. f) Uno. g) Uno o dos. 1.36 a) 1.28, b) 3.18x10

–3 mg, c) 8.14x10

7 dm, d) 3.8 m/s.

1.38 a) 1.10x108 mg, b) 6.83x10

–5 m

3, c) 7.2x10

3 L, d) 6.24x10

–8 lb.

1.40 a) 3.1557x107 s.

1.44 a) 81 in/s, b) 1.2x102 m/min, c) 7.4 km/h.

1.52 a) 6.25x10–4

g/cm3 1.60 767 mph

1.66 6.3 ￠

1.88 1.450x10–2

mm

CAPITULO 2 2.16 N(7,8,7); S(16,17,16);Cu(29,34,29); Sr(38,46,38);Ba(56,74,56); W(74,112,74); Hg(80,122,80) 2.36 (protones, electrones): K

+(19,18); Mg

2+(12,10); Fe

3+(26,23); Br

–(35,36); Mn

2+(25,23); C

4–(6,10); Cu

2+(29,27)

CAPITULO 7 7.8 a) 6.58x10

14/s. b) 1.22 3 10

8 nm.

7.10 2.5 min. 7.16 a) 4.0x10

2 nm. b) 5.0x10

-19 J.

7.20 a) 3.70x102 nm. c) 5.38x10

-19 J.

7.32 6.17x1014

/s. 486 nm. 7.34 5. 7.40 1.37x10

26 nm

7.56 / 5 2: m/ 5 22, 21, 0, 1, 2. / 5 1: m/ 5 21, 0, 1. / 5 0: m/ 5 0. 7.58 a) n = 3, l = 0, m/ = 0. b) n = 4, / = 1, m/ = -1, 0,1. c) n = 3, / = 2, m/= -2, -1, 0, 1, 2. En todos los casos, ms = + ½ o -1/2. 7.62 6s, 6p, 6d, 6f, 6g y 6h. 7.76 Al: 1s

22s

22p

63s

23p

1. B: 1s

22s

22p

1. F: 1s

22s

22p

5

7.92 S+.

7.100 a) 1.05x10-25

nm. b) 8.86 nm. 7.102 a) 1.20x10

18 fotones. b) 3.76x10

8 W.

7.110 1.2x102 fotones.

7.114 a) He. b) N. c) Na. d) As. e) Cl. 7.120 a) Falso. b) Falso. c) Verdadero. d) Falso. e) Verdadero. 7.124 a) y f) violan el principio de exclusion de Pauli; b), d) y e) violan la regla de Hund. 7.128 2.76x10

-11 m

CAPITULO 8 8.20 a) 1s

22s

22p

63s

23p

5. b) Representativo. c) Paramagnético.

8.22 a) y d); b) y e); c) y f). 8.24 a) Grupo 1A. b) Grupo 5A. c) Grupo 8A,d) Grupo 8B. 8.26 Fe. 8.28 a) [Ne]. b) [Ne]. c) [Ar]. d) [Ar]. e) [Ar].f) [Ar]3d

6. g) [Ar]3d

9. h) [Ar]3d

10.

8.30 a) Cr3+

. b) Sc3+

. c) Rh3+

. d) Ir3+

. 8.32 Be

2+ y He; F

- y N

3- ,Fe

2+ y Co

3+; S

2– y Ar.

8.38 Na > Mg > Al > P > Cl. 8.44 Mg

2+ < Na

+ < F

– < O

2– < N

3–.

8.46 Te2–. 8.48 –199.4°C. 8.52 K < Ca < P < F < Ne. 8.62 Cl 8.82 N y O

+; Ne y N

3–; Ar y S

2–; Zn y As

3+; Cs

+ y Xe.