Para estudiantes de 1 er Año Ing. Fernando Martínez V.
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1. Para estudiantes de 1er Ao Ing. Fernando Martnez V.
2. i QUIMICA GENERAL TEORIA Y EJERCICIOS La presente edicin del
texto Qumica General, es fruto de varias revisiones en los ltimos
tres aos, es un texto que promete ser un referente para la prctica
de la qumica de los estudiantes que cursan esta materia en su
primer ao de estudios universitarios en las diferentes
universidades de nuestro departamento y porque no de Bolivia, ha
sido elaborado con la experiencia que ha tenido mi persona en la
ctedra de esta materia en diferentes universidades de esta ciudad y
por tanto se ha tratado de recopilar toda la informacin que precisa
tener un estudiante que se encuentra llevando esta materia en el
inicio de sus estudios universitarios. Esperando sea de su agrado y
muy til para los fines que les interesa dejo el texto a su
consideracin, aceptando y agradeciendo cualquier correccin que
usted vea pertinente en la mejora de la presente publicacin. Ing.
Fernando Martnez V. SANTA CRUZ BOLIVIA 2016
3. ii Ing. Fernando Martnez Valda Docente: Dir.: Calle
Venezuela N 78 Telf. 3303335, Cel.: 71365906 Email:
[email protected]
4. iii CONTENIDO 1 INTRODUCCION A LA QUIMICA
INORGANICA..................... 1 1.1
Historia..............................................................................................................................1
1.2 Modelos atmicos y su
evolucin.....................................................................................2
1.2.1 Modelo atmico de Democrito
........................................................................................2
1.2.2 Modelo atmico de Thompson
........................................................................................2
1.2.3 Modelo atmico de
Rutherford........................................................................................2
1.2.4 Modelo atmico de Bohr
.................................................................................................3
1.2.5 Modelo atmico de Sommerfeld
.....................................................................................3
1.2.6 Modelo atmico de
Schrdinger......................................................................................4
1.3 Teora atmica
moderna....................................................................................................5
1.4 Definicin y divisin de la qumica
..................................................................................7
1.5 Definiciones
bsicas..........................................................................................................8
1.5.1
Materia.............................................................................................................................8
1.5.2
Cuerpo..............................................................................................................................9
1.5.3 Sustancias y
mezclas........................................................................................................9
1.5.4 Masa y peso
.....................................................................................................................9
1.5.5 Volumen
..........................................................................................................................9
1.5.6 Calor y temperatura
.......................................................................................................10
1.6 Conversin de unidades
..................................................................................................11
1.7 Densidades
......................................................................................................................12
1.7.1 Densidad absoluta ()
....................................................................................................12
1.7.2 Densidad relativa (r)
....................................................................................................12
2 ESTRUCTURA ATOMICA Y ENLACES DE VALENCIA........ 19 2.1 Teora
atmica.................................................................................................................19
2.2 El tomo y partculas sub-atmicas
................................................................................19
2.3 Teora moderna
...............................................................................................................20
2.3.1 Principios de Broglie
.....................................................................................................20
2.3.2 Configuracin
electrnica..............................................................................................20
2.3.3 Principio de
Pauli...........................................................................................................20
2.3.4 Principio de mxima multiplicidad de
Hund.................................................................20
2.3.5 Nmeros
cunticos.........................................................................................................23
2.4 Enlaces de valencia
.........................................................................................................26
2.4.1 Representacin por estructuras de Lewis
......................................................................26
2.4.2 Enlace inico
.................................................................................................................26
2.4.3 Enlace
covalente............................................................................................................27
2.5 Notacin qumica
............................................................................................................29
2.5.1 Reacciones en metales
...................................................................................................29
5. iv 2.5.2 Reacciones en no
metales..............................................................................................30
2.5.3 Mezcla de metales y no
metales....................................................................................32
2.5.4 Casos a tener en
cuenta..................................................................................................33
3 LEYES DE LAS COMBINACIONES QUIMICAS....................... 39 3.1
Conceptos
bsicos...........................................................................................................
39 3.1.1 Peso
atmico..................................................................................................................39
3.1.2 Peso
molecular...............................................................................................................40
3.1.3 Peso
equivalente............................................................................................................41
3.1.4 Volumen
molar..............................................................................................................42
3.1.5 Nmero de Avogadro
....................................................................................................43
3.2 Leyes
ponderales.............................................................................................................
44 3.2.1 Ley de la conservacin de la materia o Lavoisier
.........................................................44 3.2.2
Ley de las proporciones definidas o de
Proust..............................................................44
3.2.3 Ley de las proporciones mltiples o de Dalton
.............................................................44
3.2.4 Ley de las proporciones reciprocas o de
Richter...........................................................44
3.3 Ley de los volmenes gaseosos o de Gay-Lussac
.......................................................... 44 3.4
Aplicaciones....................................................................................................................
44 4 GASES
..............................................................................................53
4.1
Introduccin....................................................................................................................
53 4.2 Las cuatro variables de la ley de gases
...........................................................................
53 4.2.1 Volumen de un
gas........................................................................................................53
4.2.2 Temperatura de un
gas...................................................................................................53
4.2.3 Presin de un
gas...........................................................................................................54
4.2.4 Cantidad de gas
.............................................................................................................54
4.3 Condiciones estandart de un
gas.....................................................................................
54 4.4 Principales leyes que rigen el comportamiento de un gas
.............................................. 55 4.4.1 Ley de
Boyle
.................................................................................................................55
4.4.2 Ley de
Charles...............................................................................................................55
4.4.3 Ley de Gay Lussac
........................................................................................................56
4.4.4 Ley de
Avogadro...........................................................................................................56
4.4.5 Ley combinada de los gases
..........................................................................................56
4.4.6 Ley general de los gases
ideales....................................................................................56
4.4.7 Ley de Dalton
................................................................................................................59
4.5 Difusin de los gases o ley de
Graham...........................................................................
60 5
DISOLUCIONES.............................................................................
69 5.1 Solubilidad de
sustancias................................................................................................
69 5.2 Solucin, soluto y
solvente.............................................................................................
69
6. v 5.3 Dependencia de la solubilidad con la
temperatura..........................................................70
5.3.1 Saturacin e
instauracin...............................................................................................71
5.3.2 Cristalizacin
.................................................................................................................71
5.4 Mezclas
...........................................................................................................................78
5.5 Tipos de
disoluciones......................................................................................................78
5.6 Concentracin de una disolucin
....................................................................................79
5.6.1 Unidades
fsicas.............................................................................................................80
5.6.2 Unidades
Qumicas........................................................................................................82
5.7
Dilucin...........................................................................................................................86
5.8 Mezcla de soluciones
......................................................................................................88
5.9 Propiedades
Coligativas..................................................................................................90
5.9.1 Presin de vapor
............................................................................................................90
5.9.2 Aumento ebulloscopico
.................................................................................................91
5.9.3 Descenso
crioscopico.....................................................................................................92
5.9.4 Presin
Osmtica...........................................................................................................93
6 ESTEQUIOMETRIA
.....................................................................103
6.1 Reacciones
qumicas.....................................................................................................103
6.1.1 Clasificacin de las reacciones
....................................................................................103
6.1.2 Tipos de Reacciones
....................................................................................................104
6.2 Mtodos de balance de
reacciones................................................................................104
6.2.1 Al
tanteo.......................................................................................................................104
6.2.2
Algebraico....................................................................................................................105
6.2.3 Cambio de valencia (Redox)
.......................................................................................107
6.3 Valores estequiometricos
..............................................................................................110
6.4 Clculos
estequiometricos.............................................................................................110
6.4.1 Relacin masa-masa
....................................................................................................110
6.4.2 Relacin
masa-volumen...............................................................................................110
6.4.3 Relacin
volumen-volumen.........................................................................................110
6.5 Pureza de
sustancias......................................................................................................113
6.6 Rendimiento de la
reaccin...........................................................................................114
6.7 Reactivo limite
..............................................................................................................115
6.8 Estequiometria de
soluciones........................................................................................116
7 CINETICA Y EQUILIBRIO QUIMICO
......................................129 7.1
Definicin......................................................................................................................129
7.2 Velocidad de la
reaccin...............................................................................................129
7.2.1 Velocidad
promedio.....................................................................................................130
7.3 Factores que modifican la velocidad de las
reacciones.................................................130
7.3.1
Temperatura.................................................................................................................130
7. vi 7.3.2 Superficie de contacto
.................................................................................................130
7.3.3 Agitacin
.....................................................................................................................131
7.3.4
Luz...............................................................................................................................131
7.3.5 Catalizadores
...............................................................................................................131
7.3.6
Concentracin..............................................................................................................131
7.3.7 Naturaleza de los
reaccionantes...................................................................................131
7.4 Ley de velocidad de
reaccin........................................................................................
132 7.5 Orden de
reaccin.........................................................................................................
132 7.5.1 Reacciones de orden
cero............................................................................................132
7.5.2 Reacciones de primer orden
........................................................................................133
7.5.3 Reacciones de segundo
orden......................................................................................135
7.6 Energa de
activacin....................................................................................................
135 7.6.1 Relacin entre las constantes de velocidad a dos
temperaturas ..................................136 7.7 Reaccin
qumica en equilibrio
....................................................................................
139 7.7.1 Reversibilidad de las
reacciones..................................................................................139
7.7.2 Constante de
equilibrio................................................................................................139
7.8 Relacin de la constante de equilibrio en trminos de
concentracin con la constante de equilibrio en trminos de presiones
parciales .......................................... 141 7.9
Principio de
LChatelier................................................................................................
142 8 EQUILIBRIO IONICO Y
HETEROGENEO................................ 149 8.1 Equilibrio
inico
...........................................................................................................
149 8.2 Caracterizacin qumica del
agua.................................................................................
149 8.3 Formacin de pares
conjugados....................................................................................
150 8.4 Equilbrio cido -
base..................................................................................................
150 8.4.1 Teoria de
Arrhenius.....................................................................................................150
8.4.2 Teoria de Bronsted y
Lowry........................................................................................150
8.4.3 Teora de
Lewis...........................................................................................................151
8.5 Constante de acidez,
Ka................................................................................................
151 8.6 Clculos de pH en cidos y
bases.................................................................................
151 8.6.1 pH en cidos fuertes
....................................................................................................152
8.6.2 pH en bases
fuertes......................................................................................................152
8.6.3 pH en cidos
dbiles....................................................................................................154
8.6.4 pH en sales (Hidrlisis de
sales)..................................................................................155
8.6.5 pH en soluciones
amortiguadoras................................................................................156
8.7 Equilibrio
heterogneo..................................................................................................
162 8.8 Equilibrio qumico de un precipitado
...........................................................................
163 8.8.1 Constante del producto de solubilidad (Kps)
..............................................................163
8.9 Prediccin en la formacin de
precipitados..................................................................
163
8. vii 9 TERMODINAMICA
QUIMICA...................................................167 9.1
Termodinmica
.............................................................................................................167
9.1.1 Sistema termodinmico
...............................................................................................168
9.1.2 Clases de sistemas
trmicos.........................................................................................168
9.1.3 Variables termodinmicas
...........................................................................................169
9.2 Termoqumica
...............................................................................................................169
9.2.1 Cantidad de calor y capacidad
calorfica.....................................................................169
9.2.2 Calor de fusin y
vaporizacin....................................................................................171
9.2.3
Entalpia........................................................................................................................172
9.2.4 Entalpia de formacin normal
Hf.............................................................................173
9.2.5 Calor de
combustin....................................................................................................173
9.2.6 Entalpia o calor de
reaccin.........................................................................................173
9.3 Equivalencias
trmicas..................................................................................................177
9.3.1 Equivalencia entre calor y trabajo
...............................................................................177
9.3.2 Energa interna (U)
......................................................................................................177
9.3.3 Convencin de
signos..................................................................................................177
9.4 Primer principio de la
termodinmica...........................................................................178
9.5 Segundo principio de la
termodinmica........................................................................180
9.5.1 Procesos trmicos en gases
ideales..............................................................................180
9.6 Maquinas trmicas
........................................................................................................182
10
Electroqumica..............................................................................185
10.1 Reacciones redox
..........................................................................................................185
10.2 Balanceo de las ecuaciones
redox.................................................................................185
10.2.1 Igualacin por el mtodo del ion electrn
...................................................................185
10.3 Celdas electroqumicas
.................................................................................................189
10.4 Potenciales estndares de electrodo
..............................................................................189
10.5 Efecto de la concentracin en la fem de la celda
..........................................................190
10.5.1 Ecuacin de
Nerns`t.....................................................................................................190
10.6 Unidades
Elctricas.......................................................................................................192
10.7 Electroqumica
..............................................................................................................193
10.8
Electrlisis.....................................................................................................................193
11 Bibliografa
...................................................................................196
9. viii ANEXOS Anexo 1. Tabla peridica de Elementos Anexo 2.
Tabla de reas y volmenes Anexo 3. Tabla de conversin de unidades
Anexo 4. Tabla de metales y no metales Anexo 5. Tabla de densidades
de algunas sustancias Anexo 6. Tabla de presin del vapor de agua a
diferentes temperaturas Anexo 7. Tabla de constantes
molalescrioscpicas y ebulloscpicas Anexo 8. Tabla de constantes de
acidez a 25 C Anexo 9. Tabla de constantes de basicidad a 25 C
Anexo 10. Tabla indicadores acido base Anexo 11. Tabla del producto
de solubilidad Kps Anexo 12. Calores latentes de fusin y evaporacin
de algunas sustancias. Anexo 13. Calores especficos de algunas
sustancias a 25 C y a presin atmosfrica. Anexo 14.Entalpias
normales o estndar de formacin, Hf en kj/mol Anexo 15. Potenciales
de reduccin en condiciones estandar
10. Introduccin a la quimica Fernando Martnez V. 1 1
INTRODUCCION A LA QUIMICA INORGANICA La qumica es una rama de la
ciencia que nos lleva a la comprensin de los fenmenos que ocurren
en la transformacin de la materia, en consecuencia su aplicabilidad
esta en cada una de las etapas de nuestra vida. Es as que la
ciencia moderna basa cada uno de sus razonamientos cientficos en
las transformaciones qumicas que sufren los cuerpos. 1.1 Historia
La historia de la qumica est intensamente unida al desarrollo del
hombre ya que abarca desde todas las transformaciones de materias y
las teoras correspondientes. A menudo la historia de la qumica se
relaciona ntimamente con la historia de los qumicos y segn la
nacionalidad o tendencia poltica del autor - resalta en mayor o
menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una
determinada nacin. La ciencia qumica surge en el siglo XVII a
partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los
cientficos de la poca. Se considera que los principios bsicos de la
qumica se recogen por primera vez en la obra del cientfico britnico
Robert Boyle: TheSkepticalChymist (1661). La qumica como tal
comienza sus andares un siglo ms tarde con los trabajos del francs
Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxgeno, la ley de
conservacin de masa y la refutacin de la teora del flogisto como
teora de la combustin
11. Introduccin a la quimica 2 Fernando Martnez V. 1.2 Modelos
atmicos y su evolucin 1.2.1 Modelo atmico de Democrito Este fue el
primer modelo atmico, inventado por el filsofo griego Demcrito de
Abdera que vivi entre los aos 460 al 370 a.c (antes de Cristo).
Demcrito fue el desarrollador de la Teora Atmica Del Universo. Fue
el primer filsofo-cientfico que afirm que los tomos son eternos,
inmutables e indivisibles, es decir, que duran siempre, que no
cambian y que no pueden dividirse en partculas ms pequeas. Para
Demcrito el tomo era la partcula ms pequea que haba, una partcula
homognea, que no se puede comprimir y que adems no se poda ver. Su
teora era filosfica, no cientfica. 1.2.2 Modelo atmico de Thompson
En 1897 Joseph John Thompson realiza una serie de experimentos y
descubre el electrn. En tubos de gases a baja presin en los que se
establece una diferencia de potencial superior a 10.000 voltios, se
comprob que aparecan partculas con carga elctrica negativa a las
que se llam electrones, y demostr que haban sido arrancados de los
tomos (los cuales eran neutros). Tal descubrimiento modific el
modelo atmico de Dalton, que lo consideraba indivisible. Thompson
supuso el tomo como una esfera homognea e indivisible cargada
positivamente en la que se encuentran incrustados los electrones.
1.2.3 Modelo atmico de Rutherford Posteriormente otro fsico ingls,
ErnestRutherford, realiz una serie de experimentos. Hizo incidir
sobre una lmina finsima de oro un delgado haz de partculas cargadas
positivamente de masa mucho mayores que el electrn y dotadas de
energa cintica alta. En el choque observ distintos comportamientos.
La mayora atravesaban la lmina sin desviarse, algunas se desviaban
y muy pocas retrocedan esta experiencia implicaba que los tomos
estaban casi vacos, pues la mayora de las partculas las
atravesaban, indicando que hay una zona cargada positivamente, ya
que algunas partculas retrocedan o se desviaban. Esta zona debe
estar muy concentrada ya que es mayor el nmero de desviaciones
12. Introduccin a la quimica Fernando Martnez V. 15 PRACTICO 1
1. Cul es el nmero de masa de un tomo de Fe que tiene 28 neutrones?
2. Para cada una de las siguientes especies, reconozca al elemento,
determine el nmero de protones, neutrones y electrones: 3. Indique
el nmero de protones electrones y neutrones del catin Ca +2 (Z =
20) 4. Indique el nmero de protones y electrones de cada uno de los
siguientes iones comunes: Na+ , Ca2+ , Al3+ , Fe2+ , I -, F- , S-2
, C-4 , O-2 y N-3 A. Conversiones de temperatura 5. Convertir las
siguientes escalas de temperaturas a) 120 C a F R. 248 b) 250 F a C
R. 121 c) 5 F a C R. 15 d) 25 C a K R. 298 6. Realizar las
conversiones siguientes: a) 50 F a K R.283,15 b) 30 K a F R. 405,4
c) 212 F a C R. 100 d) 0C a F R. 32 7. La temperatura del hielo
seco es de - 109 F. Es o no ms fra que la temperatura del etano en
ebullicin que es de -88 C?. R. no es mas fra 8. A que temperatura
tienen el mismo valor numrico las lecturas Celsius y Farenheit R.
40 B. Conversiones de unidades 9. Realizar las siguientes
transformaciones. a) 0,3 m a mm R. 300 b) 60 Newton a Kp R.6,12 La
lectura de la teora no es suficiente para el aprendizaje de la
qumica, por lo tanto realizar la prctica de lo estudiado nos
llevara a tener una mejor comprensin de la qumica. Como la prctica
hace al maestro, en cada tema encontraras una gua de ejercicios con
respuestas para que demuestres tu conocimiento
13. Introduccin a la quimica 16 Fernando Martnez V. c) 600 J a
caloras R. 143,4 d) 35 Julios a Ergios R. 35 x 107 e) 0,15 Km a Dm
R. 15 f) 0,005 cm a pico metros R. 5x1010 10. Realice la conversin
de las siguientes unidades a) 56 Hp a Watt R. 41776 b) 100 calorias
a BTU R. 0,396 c) 90 millas/h a Km/seg.R. 0,0402 d) 80 Atm a mm de
Hg R. 60800 e) 74 milibares a atmsferas R. 74x105 f) 0,025 mm a A
R. 2,5x108 11. Calcular el volumen en m3 de una caja que mide 1,5 m
de largo, 60 cm de ancho y 300 mm de alto. R. 0,270 12. Tres
objetos pesan 0,1 kg, 105 g y 300 mg, Cul es el peso total en
gramos? R. 205,3 13. Cuantos segundos hay en una semana? R. 604800
14. Para llegar de Santa Cruz a Montero un microbs tarda 65 minutos
y 45 segundos. Indicar el tiempo en que llega a Montero expresado
en horas. R. 1,1 15. La densidad de la gasolina es 0,75 g/cm3 ,
convirtase a lb/pie3 . R. 46,81 16. Calcular el volumen expresado
en cc de un cilindro cuya longitud es de 5 pulgadas y tiene un
dimetro de 50 milmetros. R. C. Densidades 17. Cul es la densidad
del ter (sustancia orgnica) si 400 cm3 pesan 294,4 g. R. 0,736 18.
Cul es la densidad de una esfera de estao que tiene un dimetro de 2
cm y una masa de 31,41 g. R. 7,5 19. Cul es la masa de 100 litros
de hidrogeno si su densidad es 0,089 g/l. R. 8,9 20. El aire pesa
alrededor de 8 lb por 100 pies cbicos. Cul es su densidad en gramos
por pie cbico y en gramos por litro? R. 36 g/pie3 y 1,3 g/l 21. Cul
es la masa de un objeto rectangular de bronce que mide 10 cm, 4 cm
y 2 cm, sabiendo que la densidad del bronce, 8,2 g/cm3 . R. 656 22.
Una solucin de cido clorhdrico (HCl) tiene una densidad de 1,13
g/ml. a. Calcular la masa de 830 ml de solucin R. 937,9 b. El
volumen ocupado por 685 g de solucin R. 606,19 23. Una pieza
fundida de una aleacin, en forma de disco, pesa 50 gramos. El disco
tiene 0,250 pulgadas de espesor y un dimetro de 1,38 pulgadas. Cul
es la densidad de la aleacin? R. 8,15 g/cc 24. Una probeta contiene
25 ml de agua, al aadir 110 g de bronce el nivel del agua en la
probeta alcanz 38,5 ml. Cul es
14. Introduccin a la quimica Fernando Martnez V. 17 la densidad
del bronce?. R. 8,15 25. Determinar la densidad del etanol (alcohol
etlico, compuesto orgnico) si 280 g ocupa un volumen de 354,4 ml.
R. 0,79 26. La densidad del hierro 7,9 g/ml y la del agua 1 g/ml,
calcular el peso especfico del hierro. R. 7,9 27. Calcular la
densidad y el peso especfico de un cuerpo que pesa 420 g y tiene un
volumen de 52 cc. R. 8,1g/cc y 8,1 28. Calcular la masa necesaria
de cobre que se necesita para fabricar 15 esferas que tengan un
dimetro de una pulgada, sabiendo que la densidad del cobre es 8,96
g/cc. R. 1153 g 29. Si la masa de 10 discos es 2 libras y cada
disco tiene 5 pulgada de dimetro y 15 mm de espesor. Calcular la
densidad del disco. R. 0,477g/cc 30. Una vasija de vidrio pesa
20,238 g cuando est vaca y 20,31 g cuando se llena con agua hasta
una seal grabada. La misma vasija se seca despus y se llena con una
disolucin hasta la misma seal, la vasija pesa ahora 20,33 g. Cul es
la densidad de la disolucin?. R. 1,273 g/cc. 31. Determinar la
densidad de un lquido segn los siguientes datos: Peso del
recipiente vaco 56,5 g Peso del recipiente con agua 60,0 g Peso del
recipiente con lquido 67,0 g R. 3g/cm3 32. En un proceso de estaado
electroltico se da un recubrimiento de un espesor de 0,3 pulgadas.
Cuntos metros cuadrados pueden recubrirse con un kilogramo de estao
de 7,3 g/cc de densidad? R. 0,18 m2 33. Se tiene volmenes iguales
de dos sustancias A y B cuyas densidades son 1,5 g/ml y 1,8 g/ml
respectivamente. Calcular el volumen de A, sabiendo que la
diferencia de masas de A y B es 30 gramos. R. 100 34. Una botella
para la determinacin de pesos especficos pesa 220 g vaca, 380 g
llena con agua y 351 g llena conquerosn. Determinar el peso
especfico del querosn y la capacidad de la botella. R. 0,819 y 160
cc 35. Se desea construir un recipiente de forma cilndrica para
almacenar 2 galones americanos de cierto acido, de manera que la
base del recipiente sea la mitad de su altura. Calcular las
dimensiones internas en pulgadas. R. 6,64 pulg y 13,28 pulg
15. Introduccin a la quimica 18 Fernando Martnez V.
16. Estructura Atomica y enlaces de valencia Fernando Martnez
V. 19 2 ESTRUCTURA ATOMICA Y ENLACES DE VALENCIA 2.1 Teora atmica
La Teora Atmica Moderna, es tambin conocida como Teora Cuntica, la
cual llega a ser desarrollada y completada de la siguiente manera.
Las teoras de Bohr, as como los experimentos de Rutherford, adems
de Franks y Hertz, Goudsmit y Uhlenbeck, complementan a Planck,
quien sea el primero en proponer una teora cuntica. Ms adelante
aparece Heisenberg, quien formula lamecnica de Matrices y la teora
de Incertidumbre; Broglie que crea la Mecnica Ondulatoria, adems
Schrdinger viene a comprobar que todas estas se unen en una sola, a
la que se le llam Mecnica Cuntica, que es la aplicacin misma de la
Teora Cuntica. La Mecnica Cuntica la forman: Mecnica de matrices,
Teora de incertidumbre y Mecnica ondulatoria. 2.2 El tomo y
partculas sub-atmicas Ya que se vio que los tomos eran realmente
divisibles, los fsicos inventaron ms tarde el trmino "partculas
elementales" para designar a las partculas indivisibles. Los
primeros modelos atmicos consideraban bsicamente tres tipos de
partculas subatmicas: protones, electrones y neutrones. Ms adelante
el descubrimiento de la estructura interna de protones y neutrones,
revel que estas eran partculas compuestas. Adems el tratamiento
cuntico usual de las interacciones entre las partculas comporta que
la cohesin del tomo requiere otras partculas bosnicas como los
piones, gluones o fotones.
17. Estructura Atomica y enlaces de valencia Fernando Martnez
V. 35 Para el dominio de la nomenclatura de qumica inorgnica es muy
importante saber de memoria los principales elementos qumicos,
mismos que te presento en esta tabla, te recomiendo le saques una
copia y una reduccin de manera que siempre este en tu bolsillo y
puedas ir memorizando de a poco en tus ratos libres, en todo caso
siempre habr personas que te ayuden a practicar BUSCALOS.
PRINCIPALES ELEMENTOS QUIMICOS Hidrogeno H 1 Litio Li 7 Sodio Na 23
Potasio K 39 Plata Ag 108 Amonio NH4 18 Rubidio Rb 85 Cesio Cs 133
Magnesio Mg 24 Calcio Ca 40 Bario Ba 137 Radio Ra 226 Estroncio Sr
88 Zinc Zn 65 Cadmio Cd 112 Berilio Be 9 Aluminio Al 27 Bismuto Bi
209 Hierro Fe 56 Niquel Ni 59 Cobalto Co 59 Cromo Cr 52 Manganeso
Mn 55 Cobre Cu 64 Mercurio Hg 201 Oro Au 197 Plomo Pb 207 Platino
Pt 195 Estao Sn 119 Cloro Cl 35.5 Bromo Br 80 Yodo I 127 Azufre S
32 Selenio Se 79 Teluro Te 128 Nitrogeno N 14 Fosforo P 31 Arsenio
As 75 Antimonio Sb 122 Carbono C 12 Silicio Si 28 Fluor F 19
Oxigeno O 16 Boro B 11 +1 +2 +3 +1 (oso) +2 (i co) +1 (oso) +3 (i
co) +2 (oso) +3 (i co) +2 (oso) +4 (i co) -1 (hidrico) -1 (hidrico)
+1 (hipo_oso) +3 (oso) +5 (i co) +7 (per_ico) -2 -2 (hidrico) +2
(hipo_oso) +4 (oso) +6 (i co) -3 (uro) +3 (oso) +5 (i co) -3 (uro)
+3 (i co) -4 (uro) +4 (i co) Metales simbolo valencias Peso atom
ico No Metales simbolo valencias Peso atom ico ANFOTEROS Manganeso
Mn +4 (oso) +6 (ico) +7 (per_ico) Bismuto Bi +5 (ico) Cromo Cr +6
(ico) Cla se s de nive la cin y as es orami ento e n la res ol uc
in de prac tic os - Calc ulo I y II - Fs ica I y I I - Qu m ica I y
I I - Alg eb ra - Ecua cio ne s d if er en ciale s - Esta dist ica
- I ng les Dir .: Ve ne zue la N 78 Tel. 33 03 33 5
18. Estructura Atomica y enlaces de valencia 36 Fernando
Martnez V. PRACTICO 2 A. Estructura atmica 1. Realizar la
configuracin electrnica de los siguientes tomos: a) Li, b) Mg, c)
Fe, d) Cl, e) Se, f) Si, 2. Representar los 4 nmeros cunticos de
todos los electrones de los siguientes tomos a) Na, b) Al, c) F, d)
P, e) C 3. Escribir la configuracin abreviada de los siguientes
tomos: a) K, b) Ca, c) Cr d) Br e) Sb 4. Un electrn se encuentra en
uno de los orbitales 3d Cules son los valores posibles de los
cuatro nmeros cunticos? 5. Dar los valores del nmero cuntico
principal y el nmero cuntico secundario para los siguientes
subniveles: 2s, 3d y 5f 6. Cul es el nmero mximo de electrones en
un tomo que tiene los siguientes nmeros cunticos? a) n = 3 b) n=4,
l=2 c) n=4, l=3, m=2 d) n=2, l=1, m=0, s=-1/2 7. Indicar todas las
caractersticas de los siguientes tomos (protones, electrones,
neutrones, configuracin electrnica, capa valencia, tipo de
elemento, ubicacin en la tabla peridica, nmeros cunticos y esquema)
a) K, b) Cu, c) O, d) N 8. Representar mediante la estructura de
Lewis los siguientes tomos a) Ca b) Cl c) Pb+4 d) N e) Cr+3 f) C 9.
Demostrar la formacin del enlace inico en las siguientes molculas
a) BaO b) NaCl c) PbO2 d) Co2S3 10. Demostrar la formacin del
enlace covalente en las siguientes molculas a) N2O3 b) H2SeO4 c)
Br2O7 d) H3PO4 B. Nomenclatura inorgnica Combinaciones con metales
11. Escribir la frmula de las siguientes molculas Oxido de plata
Oxido cuproso Oxido mangnico Perxido de amonio Peroxido de calcio
Peroxido de potasio Hidrxido de rubidio Hidrxido mercurioso
Hidrxido cromoso Oxido mixto de cromo Oxido plumbosoplumbico 12.
Escribir el nombre de los siguientes compuestos Fe2O3 Ag2O CuO H2O2
SrO2 BeO2 Co(OH)2 Zn(OH)2 Au(OH)3 Mn3O4
19. Estructura Atomica y enlaces de valencia Fernando Martnez
V. 37 Combinaciones con no metales 13. Escribir la formula de las
siguientes molculas Anhdrido perclrico Anhdrido sulfuroso Dioxido
de teluro Monxido de carbono Acido clorhdrico Hidruro de nitrgeno
Acido sulfhdrico Acido fluorhdrico Acido permanganico Acido
carbonico Acido borico Acido meta nitroso Acido piro fosfrico Acido
ortoborico Acido dicromico Acido piro antimonioso 14. Escribir el
nombre de los siguientes compuestos Sb2O3 I2O7 NO MnO3 H2Se HI HF
H2CO3 HBrO4 H2CrO4 H3PO4 H4B2O5 H2Cr2O7 H4SiO4 Combinaciones con
metales y no metales 15. Escribir la formula de las siguientes
molculas Cloruro de sodio Seleniato de berilio Sulfuro de plata
Floururoestannico Carburo de calcio Yoduromanganoso Nitrito ferroso
Hipoyoditomanganos o Pirofosfato urico Ortoborato de amonio
Silicato de plata Dicromato de potasio Permanganato mercurioso
Sulfuro acido de calcio Bicarbonato de sodio Nitrato bsico de
cadmio Yoduro dibasico de aluminio Ortosilicatodibsic o de radio
Carbonato doble auroso de potasio Bromuro doble de litio estaoso
Sulfato cprico 16. Escribir el nombre de las siguientes molculas
KCl CaBr2 Sr3Se Bi2(TeO3)3 Cu(NO3)2 AuSbO2 Ni2SiO4 MnLi(SeO3)2
SnH2P2O7 NaIO (Nh4)2TeO2 ZnHgPO3 Cd2N2O5 Co(OH)2Cl AlOHSO4
Cr(H3C)3
20. Estructura Atomica y enlaces de valencia 38 Fernando
Martnez V.
21. Leyes de las combinaciones qumicas Fernando Martnez V. 39 3
LEYES DE LAS COMBINACIONES QUIMICAS 3.1 Conceptos bsicos 3.1.1 Peso
atmico Los qumicos y fsicos acordaron en elegir como trmino de
comparacin al istopo ms abundante del carbono C12 , asignando a su
masa un valor de 12 unidades de masa atmica. La mayor parte de los
pesos atmicos de los elementos que se encuentran en la tabla
peridica no son nmeros enteros, debido a que el peso atmico de un
elemento se calcula tomando en cuenta el promedio aritmtico
ponderado de las masas de los istopos de dicho elemento. El mtodo
para la determinacin de los pesos atmicos de slidos en especial de
los metales est basado en la ley de Dulong y Petit, mismo que
indica que el producto del calor especfico de un solid por su peso
atmico es igual a una constante (6,3), de esta relacin obtenemos
que: Peso atmico x calor especifico = 6,3 Peso atmico (P.a.) = Z
(ver tabla peridica) Por lo tanto podemos expresar a manera de
frmula que: P.a. (g) 1 at-gr Ejercicio 13. Calcular cuntos gramos
de nitrgeno se encuentra en 2,5 at-g de nitrgeno Datos m = ? N 2,5
at-g P.at. N = 14 especficocalor atomicopeso _ 3,6 _
22. Leyes de las combinaciones qumicas 40 Fernando Martnez V.
Comienzo tomando el dato del peso atmico del N, y armo una regla de
tres simple como muestra la formula colocada anteriormente: 14 g N
1 at-g x 2,5at-g x = 35 g N 3.1.2 Peso molecular Siendo la molcula
la unin de tomos se comprende fcilmente que su peso llamado peso
molecular, deber ser igual a la suma de los pesos atmicos de todos
los tomos de la molcula, as el peso molecular de la molcula de agua
ser 18, debido a la suma de los pesos atmicos de dos hidrgenos y
uno de oxgeno. La interpretacin del peso molecular (PM) se la puede
entender como los gramos de la molcula que hay por cada mol del
mismo: PM(g) 1 mol Ejercicio 14. Calcular el peso molecular del
cido sulfrico Para empezar debo escribir correctamente la frmula
del cido sulfrico H2SO4 Una vez que tengo la frmula bien escrita
debo conocer los pesos atmicos de cada tomo que forman el cido y
multiplicar por las veces que se repite en la frmula de la
siguiente manera: H2SO4 Ejercicio 15. Calcular la masa de 5 moles
de hipoyodito manganoso Datos m = ? 5 mol Mn(IO)2 Debo comenzar
calculando el peso molecular del Mn(IO)2 Una vez que tengo el peso
molecular realizo su interpretacin en forma de regla de tres simple
y resuelvo el problema 341 g 1 mol x 5 mol x = 1705 gr Mn(IO)2
Ejercicio 16. Calcular a cuantos moles equivalen 35 gramos de
hidrxido de sodio Datos mol = ? 35 g NaOH tomos P.a. Cant. P.M. H 1
2 2 S 32 1 32 O 16 4 64 P.M. = 98 tomos P.a. Cant. P.M. Mn 55 1 55
I 127 2 254 O 16 2 32 P.M. = 341
23. Leyes de las combinaciones qumicas 48 Fernando Martnez V.
PRACTICO 3 A. Masas atmicas y moleculares 1. Calcular el peso
molecular de las siguientes sustancias a. KMnO4 R. 158 b. BaSO4 R.
233 c. Bi(NO3)3 R. 395 d. Ag2CO3 R. 276 e. CaCO3 R. 100 f. Agua R.
18 g. Amonio R. 18 h. cido sulfrico R. 98 i. Nitrato cprico R. 188
j. Hidrxido de sodio R. 40 k. Ortofosfito de plata R. 403 l.
Bicarbonato de sodio R. 84 2. Calcular el nmero de at-g existentes
en: a. 46 gramos de Na R. 2 at-g b. 14 gramos de N R. 1 at-g c. 100
gramos de Fe R. 1,785 at-g 3. En 50 gramos de CaCO3 que cantidad de
moles existen? R. 0,5 moles 4. Los moles existentes en 176 gramos
de cido sulfrico son: R. 1,8 moles 5. 126 gramos de cido ntrico
corresponden a: R. 2 moles 6. Cuntos gramos representan 2 moles de
cido perbrmico: R. 290 gramos 7. En 4 moles de sulfuro de hidrgeno
cuantos gramos existen R. 136 gramos 8. 5 moles de nitrato cprico
representa: R. 940 gramos 9. La masa de un mol de hidrxido de sodio
es: R. 40 gramos 10. La masa de 5 moles de cido sulfrico es: R. 490
gramos 11. Los gramos que representan 3 moles de sulfato de sodio
son: R. 426 gramos 12. Calcular los gramos que corresponden a 0.005
Kmol de estao R. 593.45 g Sn 13. 500 mmol de cualquier sustancia a
cuantos moles corresponden R. 0.5 mol 14. Calcular el nmero de
equivalentes que corresponden a 150 gramos de hidrxido frrico R.
4,2 eq 15. Calcular la masa que corresponden a 0,25 equivalentes de
cido sulfhdrico R.12,25 g 16. Calcular los equivalentes que
corresponden a 200 gramos de sulfato cprico R. 2,5 eq 17. Calcular
los equivalentes que corresponden a 80 gramos de aluminio R. 8,88
eq B. Nmero de Avogadro 18. Calcular el nmero de tomos en:
24. Leyes de las combinaciones qumicas Fernando Martnez V. 49
a. 2 at-g H R. 1,205x1024 tomos H b. 3 at-g Cr R. 1,8x1024 tomos Cr
19. Calcular cuntos tomos de calcio existe en un gramo del mismo R.
1,505x1022 tomos 20. Calcular cual es la masa de nitrgeno en 1x1028
tomos de nitrgeno R. 2,324x105 gramos de N 21. Calcular la masa
existente en 1x1028 molculas de oxigeno R. 5,312x105 gramos de O2
22. Cuntas molculas de agua estn presentes en una gotita de roci,
si se sabe que su dimetro es de 20m? (1m = 10-6 m) R. 1,40 x 1014
molculas de H2O C. Determinacin de masas y volmenes 23. Determinar
la masa de hierro en el FeSO4 R. 56 gramos 24. Calcular la masa de
oxgeno en el PbOHPO4 R. 80 gramos 25. Determinar la masa de cobalto
en CoFe(SO3)2 R. 59 gramos 26. Calcular la masa de plata que
existen en 500 gramos de sulfato de plata R. 346,15 27. Con 50
gramos de calcio, calcular la masa de hidrxido de calcio que pueden
obtenerse 28. Calcular la masa de aluminio que se encuentran en: a.
100 gramos de sulfato de aluminio b. 50 gramos de xido de aluminio
c. 30 gramos de hidrxido de aluminio 29. Determine la masa de agua
en 100 gramos de sulfato cprico pentahidratado 30. Cuantos moles
existen en: a. 250 gr de cido sulfrico R. 2,55 b. Una lb mol de
agua oxigenada R. 454 c. 8x1025 molculas de cualquier sustancia R.
132,83 d. 500 mmol de cualquier sustancia R. 0,5 31. Los huesos de
una persona de 70 aos, pesan 15 kg y formados de 60% de ortofosfato
de calcio. Determine los kg de calcio de una persona joven, si
tiene 12% ms de contenido de calcio y el mismo peso de huesos. R.
3,89 Kg 32. Determinar el volumen ocupado en condiciones normales
por: a. 2 moles de NO R. 44,8 b. 1,5 moles de Cl2 R. 33,6 c. 50
gramos de CO2 R. 25,45 d. 250 gramos de SO3 R. 70 33. Determinar la
masa necesaria en condiciones normales para preparar: a. 44.8
litros de N2 R. 56 g b. 10 litros de CH4 R. 7,14 g
25. Leyes de las combinaciones qumicas 50 Fernando Martnez V.
34. Calcular la masa expresada en gramos de los siguientes
compuestos: a) 2 moles de hidrxido de sodio R. 80 b) 50 litros de
dixido de azufre medidos en condiciones normales R. 142,8 c)
2,575x1018 tomos de plata R. 4,6x1-4 d) 1,5 equivalentes de cido
sulfrico R. 73,5 D. Composicin centesimal 35. Calcular la
composicin centesimal del KBr R. K=32,77%; Br=67,23% 36. Determinar
la composicin centesimal del permanganato de potasio R. K=24,68%;
Mn=34,81%;O=40,51% 37. Calcular el tanto por ciento de agua de
cristalizacin existente en los compuestos: a. Cloruro de calcio
hexahidratado R. 49,35 % b. Sulfato doble de aluminio y potasio
dodecahidratado R. 45,57% 38. La composicin centesimal del
(P2O5OH)2Hg5 es: R. P=9,37%; O=14,51%; H=0,15%;Hg=75,97% 39.
Calcular el porcentaje de hierro en el cromato ferroso R. 32,55 %
40. Determinar el porcentaje de cobalto en el sulfuro cobaltoso R.
64,8 % 41. Indicar el porcentaje de sodio en el ortofosfato de
sodio R. 42,07 % 42. Determinar el porcentaje de carbonato de
calcio que existe en 280 g de una muestra de piedra caliza
(CaCO32H2O); determine adems el porcentaje de calcio R. 73,53% y
29,4% 43. En una mezcla de bromuro de plata y cloruro de plata
calcular: a. El porcentaje de bromuro de plata R. 56,7% b. El
porcentaje de plata R. 65,15% 44. 40 g de una mezcla de carbonato
de sodio y carbonato de potasio se calcinan en una capsula a fuego
directo y al final del proceso queda 20 g de un residuo formado por
oxido de sodio y oxido de potasio. Determine las masas inciales de
carbonato de sodio de potasio que existen en los 40 g inciales. Cul
es el porcentaje de cada sal al inicio? R. 13,6 y 17,7 g; 34% y
44,25% E. Frmulas empricas y moleculares 45. Determinar la formula
emprica de un compuesto sabiendo que en su anlisis se obtuvo 21,26%
de Na, 33,3% de Cl y 45,1% de O. R. NaClO3 46. Si en el anlisis de
de un compuesto se encontr 26,57% de K, 35,35% de Cr y 38,07% de
O,
26. Leyes de las combinaciones qumicas Fernando Martnez V. 51
determinar su frmula emprica R. K2Cr2O7 47. Se calientan 1,256
gramos de un cloruro de platino y queda un residuo de 0,7275 gramos
de platino. Hallar la frmula de este cloruro de platino. R. PtCl4
48. Un compuesto orgnico formado por C y H registro en su anlisis
80,05% de C y 19,95% de H, un anlisis posterior demostr que su peso
molecular es igual a 30. Determinar su frmula molecular R. C2H6 49.
En una exploracin realizada en el chaco se encontr cierto compuesto
orgnico que emanaba del subsuelo el cual fue llevado a laboratorio
donde se le realizo el anlisis correspondiente, de donde se obtuvo
60% de carbn, 5% de hidrogeno y el resto fue nitrgeno. Calcular la
formula emprica del compuesto. R. C2N1H2 50. Calcular la formula
molecular de un compuesto orgnico cuya composicin centesimal es: C
= 40,08 %, H = 6,58% y O = 53,33%, sabiendo que su sal de plata
posee un peso molecular de 181. R.C6H12O6 51. Una muestra de 1,5
gramos compuesto de C, H y O, fue sometido a un anlisis qumico
mediante una trampa de agua, recolectando 1,738 gramos de CO2 y
0,711 gramos de H2O luego de consumirse toda la muestra, con estos
datos calcular la formula emprica del compuesto. R. C2H4O3 52. Un
xido de hierro est formado por 57,447% de xido ferroso y el resto
es oxido frrico. Cul es la frmula molecular de este oxido, si se
sabe que su peso molecular es de 376 g/mol? R. 53. Al preparar un
compuesto 2,4 g de N y 6,4 g de O. Su peso molecular es 92. Halle:
a. Su frmula emprica R. NO2 b. Su frmula molecular R. N2O4 c. Su
composicin porcentual R. 27,27%; 72,73%
27. Leyes de las combinaciones qumicas 52 Fernando Martnez
V.
28. Gases Fernando Martnez V. 53 4 GASES 4.1 Introduccin Muchas
sustancias familiares para nosotros existen a temperatura y presin
normal en forma gaseosa, stas incluyen muchos elementos (H2, N2,
O2, F2, Cl2 y gases nobles) y una gran variedad de compuestos. En
condiciones apropiadas las sustancias que ordinariamente son
lquidos o slidos tambin pueden existir en estado gaseoso y se
conocen como vapores. 4.2 Las cuatro variables de la ley de gases
4.2.1 Volumen de un gas Es el espacio ocupado por un cuerpo, la
determinacin del volumen de un gas se la realiza en litros y muy
pocas veces en mililitros. En el caso de los gases, estos se
expanden para ocupar todo el espacio de los recipientes en los
cuales se encuentran. El volumen de los gases usualmente se mide en
litros o decmetros cbicos (L dm3 ) por el tamao de sus
contenedores. Debido al pequeo tamao de las partculas de las cuales
se componen los gases, la mayor parte del volumen de un gas est
compuesta por espacio vaco. 4.2.2 Temperatura de un gas La
temperatura de un sistema mide el vigor del movimiento de todos los
tomos y molculas del mismo. As, cuando aumenta la temperatura,
tambin lo hace la violencia de los movimientos moleculares de toda
clase. Existen distintas escalas para la determinacin de la
temperatura, entre ellas la Celsius y la Kelvin o absoluta (T).
Quedando relacionadas entre s por la siguiente ecuacin:
29. Gases 64 Fernando Martnez V. DATOS Para el Gas B P1 = 0,37
atm P2 = ? V1 = 7 lit V2 = 7+12=19lit T1 = 298 K T2 = 20 C+273 =
293 K DESARROLLO DATOS Para el Gas C P1 = 1,0 atm P2 = ? V1 = 12
lit V2 = 7+12=19lit T1 =300 K T2 = 20 C+273 = 293 K DESARROLLO
PRACTICO 4 A. Relacin presin volumen (Ley de Boyle) 1. Cul es el
volumen ocupado por 12 litros de gas a 750 mmHg despus de haber
aumentado la presin a temperatura constante hasta 3 atmsferas. R.
3,94 litros 2. Una muestra de gas N2 ocupa un volumen de 5000 cc a
20 mmHg de presin, si el volumen vara hasta 3500 cc calcular la
nueva presin. R. 28,57 mmHg. 3. Un gas ocupa un volumen de 500 ml a
la presin de 700 mmHg. Que volumen ocupara si la presin aumenta
hasta los 800 mmHg, permaneciendo constante la temperatura. R.
437,5 ml 4. Para cierta temperatura la presin del gas que ocupa un
volumen de 3 litros es igual a 93,3 kPa. Cul ser la presin si el
volumen del gas se hace disminuir hasta 2,8 litros, sin cambiar la
temperatura. R. 100 kPa 5. Un gas ideal sufre dos procesos
isotrmicos donde: Condicin 1 presin V1=5litros Condicin 2 Presin P2
V2=3.33 lit Condicin 3 Presin = 6atm V3=1,66 lit Cul es la presin
inicial en atmosferas. R. 2 atm 6. El volumen del aire en los
pulmones de una persona es de 615 ml aproximadamente, a una presin
de 760 mmHg. La inhalacin ocurre cuando la presin de los pulmones
desciende a 717,4 mmHg. A qu volumen se
30. Gases Fernando Martnez V. 65 expanden los pulmones?. R.
651,5 ml 7. A los laboratorios de gas y petrleo llega una muestra
de gas en una ampolla de vidrio, para su anlisis. Lamentablemente
el analista olvido preguntar el volumen de la ampolla. Para
resolver el problema mide la presin de la muestra y el manometro
indico 5480 mmHg. Luego retira una cierta cantidad de gas, el cual
ocupa 8,2 ml a una presin total de 5 atm. Si la presin manomtrica
del gas que queda en la ampolla es 4408 mmHg Cul es el volumen, en
ml, del recipiente, si todas las medidas fueron hechas a la misma
temperatura?. R. 29 ml. B. Relacin volumen temperatura (Ley de
Charles) 8. A presin constante y a la temperatura de 20 C un gas
ocupa un volumen de 3 litros, calcular el nuevo volumen a la
temperatura de 80 C. R. 3,61 litros. 9. El volumen ocupado por un
gas es de 2000 ml a 120 K, calcular el nuevo volumen cuando la
temperatura se aumenta a 300 K. R. 5 litros 10. Se calentaron 23
litros de un gas desde 30 C hasta 150 C a presin constante. Cul es
su volumen final. R. 32,1 L 11. Un alpinista inhala 500 ml de aire
a una temperatura de 10 C Qu volumen ocupara el aire en sus
pulmones si su temperatura corporal es de 37 C? R. 547,7 ml 12.
Cuantos grados es necesario calentar el gas que se encuentra en un
recipiente cerrado a 0 C para que su volumen aumente el doble. R
273 C C. Relacin presin temperatura (Ley de Gay Lussac) 13. El
hidrogeno contenido en un recipiente ejerce una presin de 4
atmsferas a la temperatura de 50 F, calcular la temperatura final
en C a la presin de 3850 mmHg. R. 85 C 14. A 15 C la presin en el
baln con oxgeno es igual a 9120 kPa. A que temperatura la presin
ser igual a 10133 kPa. R. 47 C 15. A 7 C la presin del gas en un
recipiente cerrado es 96 mmHg. Cul ser la presin si el recipiente
se enfra hasta -33 C. R. 82,3 mmHg 16. Un tanque de acero contiene
dixido de carbono a 27 C y una presin de 12 atmsferas. Calcular la
presin interna del gas cuando el tanque y su contenido se calienta
a 100 C. R. 14,9 atm 17. Las llantas de un automvil se llenan con
aire a 30 psi a 71 F. al conducir a altas velocidades, se calienta
el aire de las llantas. Si tiene un lmite de presin de 44 psi. A Qu
temperatura reventarn esas llantas? R. 160 C
31. Gases 66 Fernando Martnez V. 18. Es peligroso que los
envases de aerosoles se expongan al calor. Si una lata de fijador
para el cabello a una presin de 4 atmosferas y a una temperatura
ambiente de 27 C se arroja al fuego y el envase alcanza los 402 C
Cul ser su nueva presin?. Se sabe que la lata puede explotar si su
presin interna alcanza 6080 mmHg, explota o no la lata R. 9 atm,
explota D. Ley combinada de los gases 19. Un gas ocupa un volumen
de 150 ml a 25 C y una presin de 1,2 atmsferas. Cul ser el volumen
a una atmsfera de presin y cero grados centgrados de temperatura.
R. 164,9 ml. 20. El volumen de un gas a 12 C y a 750 mmHg es de 200
litros. Que volumen ocupar a 40 C y a 720 mmHg. R. 229 21. A que
temperatura estar una masa de gas que ocupa un volumen de 200
litros a 730 mmHg de presin, si a 12 C y a 750 mmHg ocupa un
volumen de 150 litros. R. 97 C 22. Se tienen 1000 pies3 de helio a
15 C y 763 mmHg. Calcular el volumen a -6 C y 420 mmHg. R. 1684,2
pies3 23. Se recolectaron por desplazamiento de mercurio 720 ml de
gas nitrgeno a -10 C y 250 mmHg de presin. Cul es el volumen en
c.n. R. 246 ml 24. Si un gas a 30 C ejerce una presin de 1000 mmHg
cuando ocupa un volumen de 200 litros Hasta cunto hay que aumentar
la presin si se calienta hasta 50 C y su volumen se disminuye en
25%? R. 1421,3 25. El aire tiene una densidad de 1,29 g/litro en
c.n. Calcular la densidad del aire en un lugar donde la presin es
450 torr y la temperatura 17 C. R. 0,72 g/litro E. Ecuacin de
estado 26. Qu presin en atmosferas ejercern 26 g de He cuando estn
encerrados en una botella de acero de 3,24 litros a 200 C. R. 78
atm. 27. Se tom una muestra de 1,66 gramos, la cual fue sometida a
combustin completa llegando a obtenerse 685 mililitros de gas a una
temperatura de 150 C y a una presin de 800 mmHg, Calcular el peso
molecular del compuesto. R. 80 28. Un volumen de 120 ml de un
compuesto gaseoso seco, medido a 22 C y a 742 mmHg, tiene una masa
de 0,820 g. Calcular la masa molecular aproximada de dicho gas. R.
169,5 g/mol 29. Calcular la densidad del CO en g/l en c.n. R. 1,25
g/l 30. Que volumen ocupan 1,5 g de NO gaseoso a 75 C y a 300 mmHg
de presin. R. 3,62 l.
32. Gases Fernando Martnez V. 67 31. Calcular la masa en gramos
de 200 litros de CO2 a 20 C y a 746 torricelis R. 359 g. 32. Hallar
la formula molecular de un compuesto orgnico que contiene 62,07% de
carbono 27,58% de Oxigeno y el resto es hidrogeno, 15 g de este
compuesto a 198,5 C tiene un volumen de 10 litros a 1 Atmsfera de
presin. R.C3H6O 33. Hallar la formula molecular de un compuesto
orgnico que contiene C; H; O; Cl; al quemar 25 gramos de sustancia
en presencia de oxgeno, se forman 30,414 gr de CO2 y 10,368 gr de
H2O, esta sustancia contiene un 32,719% de cloro, y el resto es
oxgeno. La densidad de esta sustancia en estado gaseoso medido en
C.N. es de 4,84 kg/m3 . Determine la formula emprica y la formula
molecular de esta sustancia. R.C3H5O2 34. En laboratorio se realiz
un anlisis cuantitativo para lo cual se pesaron 1,275gr de muestra
que se someti a combustin habindose formado 1,869gr de CO2 y
0,865gr de H2O. Para la determinacin del peso molecular se pesaron
0,641gr de la sustancia que en estado de vapor ocupa un volumen de
316 cc a una temperatura de 18C y una presin de 745mmHg. Determinar
la formula molecular. R. C2H4O2 F. Ley de Dalton de las presiones
parciales 35. Una mezcla de gases contiene CH4, C2H6 y C3H8. si la
presin total es de 1,5 atm y los nmeros de moles de los gases
presentes son 0,31, 0,25 y 0,29 moles respectivamente, calcule las
presiones parciales de estos gases. R. 0,54; 0,44; 0,51 36. Una
mezcla de gases contiene 4,46 moles de Neon, 0,74 moles de Argon y
2,15 moles de Xenon. Calculense las presiones parciales de los
gases si la presin total es 2 atm a cierta temperatura. R. 1,21;
0,20; 0,58 37. Calcular la presin parcial y el volumen parcial del
Oxgeno en una mezcla que contiene 96 g de este gas y 84 g de
nitrgeno a la presin total de 1 atmosfera y 300 K. R. 0,5 atm y
73,8 lit 38. El aire seco cerca del nivel del mar tiene la
siguiente composicin en volumen: N2, 78,08%; O2, 20,94%; Ar, 0,93%;
CO2, 0,05%. La presin atmosfrica es 1,0 atm. Calcule: a) la presin
parcial de cada gas en atm R. 0,7808; 0,2094; 0,093; 0,005 b) la
concentracin de cada gas en mol/L a 0C. R. 0,034; 9,3x10-3 ;
4,15x10-3 ; 2,2x10-4 39. Una mezcla gaseosa de helio y nen se
recoge sobre agua a 28C y 745 mmHg. Si la presin parcial el helio
es 368 mmHg. cul es la presin parcial del nen? (Presin de vapor del
agua a 28C = 28,3 mmHg). R. 348,7
33. Gases 68 Fernando Martnez V. 40. El oxgeno gaseoso generado
en la descomposicin del clorato de potasio se recoge sobre agua. El
volumen de gas recogido a 24 C y la presin atmosfrica de 762 mmHg
es de 128 ml. Calclese la masa (en gramos) del oxgeno gaseoso
obtenido. La presin del vapor de agua a 24C es de 22,4 mmHg. R.
0,16 41. Un recipiente de un litro que contiene Argon a 25C y 2,5
atmsferas se conecta a otro con capacidad para 2 litros que
contiene Helio a 3 atmsferas y 25C Cul ser la presin parcial final
de cada gas si permitimos que se mezclen isotermicamente? Y Cul s
la presin total de la mezcla? R. 0,83; 2,0 y 2,83 42. Un recipiente
de 187,2 litros de capacidad contiene aire saturado con vapor de
agua a 27C cuando el recipiente se enfra hasta 17C, parte del vapor
se condensa a agua lquida y el aire se mantiene saturado a la nueva
temperatura. Cul ser el peso en gramos, de agua lquida condensada?
(presin de vapor de agua a 17C = 14,5 mmHg, y a 27C = 26,77 mmHg)
R. 2,1 g G. Difusin de gases Ley de Graham 43. Comparar las
velocidades de efusin de helio y oxigeno molecular a la misma
temperatura y presin 44. El Ar afluye a travs de un pequeo orificio
a la velocidad de 3,56 ml/min. A que velocidad afluira el hidrogeno
gaseoso por el mismo agujero en condiciones similares? R. 15,92 45.
Un gas inflamable constituido slo de carbono e hidrogeno es
generado por ciertos cultivos de bacterias anaerobicas en tierras
pantanosas y reas de drenaje. Se encontr que una muestra pura de
este gas afluye a travs de cierta barrera porosa en 1,5 min. En
condiciones idnticas de temperatura y presin, un volumen igual de
bromo gaseoso afluye en 4,73 min a travs de la misma barrera.
Calclese la masa molar del gas desconocido y sugiera que gas podra
ser. R 46. 1,476 ml de un gas desconocido atraviesa una pared
porosa en 57 segundos y mientras que el mismo volumen de N2 gaseoso
requiere 8,4 segundos para afluir a la misma temperatura y presin
Cul es la masa molar del gas desconocido? R. 1289,2 47. 100 cm3 de
CO2 se ha difundido en 1 hora a travs de ciertos orificios.
Calcular, cuanto oxigeno se difundir en 5 minutos a travs de los
mismos orificios y en las mismas condiciones. R. 9,7
34. Disoluciones Fernando Martnez V. 69 5 DISOLUCIONES 5.1
Solubilidad de sustancias Se llama solubilidad a la mxima
concentracin de soluto que admite una determinada cantidad de
disolvente a una determinada temperatura. Se entiende como la
cantidad de sal que se encuentra disuelta en 100 gr de agua, misma
que podemos expresarla de la siguiente manera: Solubilidad (S) = La
solubilidad de un compuesto en un disolvente concreto y a una
temperatura y presin dadas se define como la cantidad mxima de ese
compuesto que puede ser disuelta en la disolucin. En la mayora de
las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura
del disolvente. En el caso de sustancias como los gases o sales
orgnicas de calcio, la solubilidad en un lquido aumenta a medida
que disminuye la temperatura. 5.2 Solucin, soluto y solvente Los
componentes de una solucin son soluto (se encuentra en menor
cantidad) que es la sustancia que se disuelve y solvente o
disolvente (se encuentra en mayor cantidad) que viene siendo el que
disuelve, pudiendo expresarse su frmula de diferentes maneras:
solucin =
35. Disoluciones 76 Fernando Martnez V. a 28,8 C, la
solubilidad de la sal B es 24,6 g sal/100 g H2O a 50 C se tiene
37,7 g sal se enfra a 28,80 C se tiene 24,6 g sal la sal
cristalizada es 13,1 g de sal de 37,7 g sal 13,1 g sal cristaliza
720 g sal x x = 250,18 g de sal cristalizada Rendimiento 720 g sal
100 % 250,18 g sal X x = 34,74% de rendimiento PRACTICO 5 1. Cul es
la mxima cantidad de sal que pueden disolver 500 g de agua a 100C,
si la solubilidad de la sal es 110 a esta temperatura? R. 550g. 2.
Se sabe que el sulfato cprico tiene una solubilidad de 35 gr de
sal/100 gr de H2O a una temperatura de 40C. Calcular la cantidad de
sal y de agua que se necesita para preparar 800 gramos de solucin a
40C. R. 207,4 gr sal; 592,6 gr agua 3. La solubilidad de una sal a
70C es 55. Qu cantidades de sal y de agua deben mezclarse para
obtener 3500 g de solucin saturada a esta temperatura? R. 1241,94 g
de sal R. 2258,06 g de agua 4. Si 1200 g de solucin saturada a 70C
se calientan hasta evaporar toda el agua, obtenindose 400 g de sal.
Cul es la solubilidad de la sal a 70C? R. 50 5. Al destilar 1000 g
de solucin saturada cuya solubilidad de sal es 70, Qu cantidades de
agua y sal se obtienen? R. 588,24 y 411,76 g 6. Si la solubilidad
del dicromato de potasio presenta las siguientes solubilidades en
funcin de la temperatura. Temp. (C) g sal/100 g H2O 0 6 10 8 20 11
30 16 40 23 50 30 60 38 70 48 80 58 90 70 100 82 Determine: a) Cul
es la solubilidad del dicromato de potasio a 65 C R. 45 b) Que
cantidad de sal precipitara si una disolucin de dicromato de
potasio
36. Disoluciones Fernando Martnez V. 77 a 70 C se enfra hasta
los 10 C. R. 40 g c) Que cantidad de dicromato de potasio se deben
aadir a 450 ml de agua a 45 C para saturarla. R. 117 7. Se tienen
3000 g de solucin saturada a 80C, y luego se enfra hasta 0C. Las
solubilidades son 60 y 10 respectivamente. Calcule: a) Las
cantidades de agua y sal que se tiene a 80C? R. 1125 g sal y 1875 g
H2O b) Cul es el rendimiento de cristalizacin si se enfra de 80C
hasta 0C? R. 83,33% 8. Cierta sal responde a la ecuacin lineal S =
9,09 + 0,727 T (S = solubilidad y T = temperatura), para sus
valores de solubilidad en agua, calcular la cantidad de sal y agua
que se necesita para preparar 800 gramos de solucin a una
temperatura de 50 C. R. 9. La solubilidad de una sal a 10C es 30 y
a 50C es 40. Se tiene 3 kg de sal que deben disolverse a 90C. a) Qu
cantidad de agua a 90C se debe agregar? R.5,8 Kg b) Se ha evaporado
a 90C la mitad del agua y luego se enfra hasta 50C. Qu cantidad de
sal ha cristalizado? R.1,83 Kg 10. La solubilidad de una sal a 80C
es 75 y a 10C es 15, grafique S vs T y determine: a) La solubilidad
a 60C R. b) Si se mezclan 160 g de sal con 200 g de agua a 50C la
solucin es: no saturada? Saturada, sobresaturada? R. c) Si se
mezclan 60 g de sal con 200 g de agua a 30C la solucin es: No
saturada?, saturada?, sobresaturada? R. d) Si se mezclan 40 g de
sal con 200 g de agua a 40C y luego se enfra lentamente hasta 10C
sin que se produzca precipitado la solucin resultante es: No
saturada?, saturada? Sobresaturada? R. 11. Preparar 350 gramos de
solucin a 60C, si la solubilidad de esta sal a 60C es 50 y a 10C es
5, calcule: a) Masa de SAL para preparar la solucin R. 116,6 gr sal
b) Volumen de agua R. 233,33ml c) S: enfriamos a 20C, cual es la
masa de cristalizacin? R. 84 gr sal cristalizada d) Rendimiento R.
72% 12. La solubilidad de cierta sal responde a la ecuacin lineal S
= 15,7 + 0.42 T, se tiene 300 gramos de sal a 60 C, calcular: a) La
cantidad de agua que se necesita R. b) A que temperatura se deber
enfriar la solucin para que el rendimiento de cristalizacin sea del
60%. R. 13. Se tiene una mezcla de dos sales cuyas solubilidades
son las siguientes: Sal A: 5 g de sal a 20C y 70 g de sal a 80C Sal
B: 15 g de sal a 10C y 50 g de sal a 90C
37. Disoluciones 78 Fernando Martnez V. Calcular la masa de
agua que se debe utilizar para que ambas sales se disuelvan a 80 C,
sabiendo que la sal A representa el 60 % de la mezcla y ocupa una
masa de 300 gramos. R. 438,4 g 14. Se tiene 7 kg de una mezcla de 2
sales formadas por 30% de sal A 70% de sal B, cuyas solubilidades
son las siguientes: Sal A (90 g a 70C y 30 g a 10C) Sal B (40 g a
70C y 10 g 10 C) Se debe disolver la mezcla a 90C, calcule la masa
de agua necesaria y seale en que sal la solucin est saturada. Si se
enfra la solucin calcule la temperatura a la cual precipita la otra
sal y cuanto ha sido el rendimiento de cristalizacin de la sal
precipita primero. R. 9,8 Kg; ______; 1,42C; Rto. = 89,8%; sal B
5.4 Mezclas Las mezclas pueden ser de dos tipos a saber: Mezclas
Heterogneas.- se caracterizan porque las propiedades individuales
que tiene cada componente, son dos porciones separadas, por ejemplo
una mezcla de arena y agua, donde cada uno conserva sus
propiedades. Mezclas Homogneas.- se caracterizan por tener las
mismas propiedades en cualquier porcin de la solucin no se
diferencian sus componentes, ejemplo sal en agua, donde el slido se
pierde en el agua, formando la fase liquida. 5.5 Tipos de
disoluciones Soluciones gaseosas Gas en gas (el aire) Liquido en
gas (agua en aire)
38. Disoluciones Fernando Martnez V. 95 x = 0,0268 mol sto
Conociendo los moles y los gramos del soluto puedo calcular el peso
molecular del compuesto de la siguiente forma: PRACTICO 6 A.
Unidades fsicas de concentracin 10. Se disuelven 10 gramos de NaCl
en 60 gramos de agua, calcular el porcentaje en peso de la solucin.
R. 14,28 % 11. Se disuelven 5 gramos de KCl en 35 gramos de agua,
calcular la concentracin de la solucin en % en peso. R. 12,5 % 12.
Cuantos gramos de azcar deben ser disueltos en 70 gramos de agua
para dar una solucin al 20% en peso. R. 17,5 gramos 13. Cuantos
gramos de carbonato de sodio hay en 70 gramos de una solucin de
carbonato de sodio al 15%. R. 10,5 gramos 14. Determinar el tanto
por ciento en masa de sulfato cprico en una disolucin obtenida
disolviendo 50 g de vitriolo azul (sulfato cprico penta hidratado)
en 450 g de agua. R. 6.4 % 15. Cuantos gramos de sal y de agua se
necesitan para preparar 120 gramos de una solucin al 12%. R. 14,4 g
de sal, 105,6 g de agua 16. Hallar el tanto por ciento en masa de
cido ntrico en una disolucin de 1 litro la cual contiene 221 g del
cido con una densidad de 1,12 g/ml. R. 20% 17. Cuantos gramos de
sulfato de sodio decahidratado se deben disolver en 800 g de agua
para obtener una disolucin al 10 % en masa del soluto?. R: 201,3 g
18. Se tiene una solucin de 250 gramos con una concentracin del 5%
m/m y densidad de 1,10 g/ml Cul es la concentracin en %m/v? R.5,5%
19. Se disuelven 5 gramos de KCl en 280 ml de solucin, calcular las
partes por milln de cloruro que tiene la solucin. R. 8500 ppm 20.
Realizado un anlisis de laboratorio se determin la presencia de
1300 ppm de Ag+ , si la muestra proviene de 2500 ml de solucin en
nitrato de plata, calcular la masa de nitrato de plata presente en
la muestra. R. 5,11 g
39. Disoluciones 96 Fernando Martnez V. 21. Se desea preparar
300 ml de alcohol al 45% v/v de pureza, calcular el volumen de
alcohol puro que se debe medir para preparar dicha solucin. R. 135
B. Unidades qumicas de concentracin 22. Hallar la masa de nitrato
de sodio necesaria para preparar 300 ml de una solucin de 0.2 M. R.
5,1 g. 23. Cuantos gramos de carbonato de sodio contienen 500 ml de
una solucin de 0,25 N?. R. 6,63 g. 24. Qu volumen de una solucin de
0,1N de concentracin contiene 8 gramos de sulfato cprico?. R. 1
Litro. 25. Hallar la concentracin molar de una disolucin al 36,2 %
en masa, de HCl cuya densidad es de 1,18 g/ml. R. 11,7 M 26.
Cuantos gramos de K2SO4 se necesitan para preparar 1,0 litros de
una solucin 0,5 M de K2SO4. R. 87 g 27. Cul es la normalidad de una
solucin si se han pesado 5,0221 de Na2CO3 y se han disuelto en 200
ml de solucin. R. 0,45 N 28. La densidad de una disolucin al 40%
(en masa) de cido ntrico es igual a 1,25 g/ml . Calcular la
molaridad y la molalidad de esta disolucin. R. 7,94M; 10,6m 29. Se
disuelven 50 gramos de cloruro frrico en agua. Calcular la masa de
solucin que se formara con una concentracin de 0,5 normal y una
densidad de 1,205 gr/ml. R. 2217,2 g 30. Calcular la fraccin molar
de cada componente de una solucin de 500 gramos formada con 180
gramos de hipoclorito de sodio. R. 31. En un gasmetro se tiene una
mezcla de 3 gases: H2, N2 y O2, siendo la presin total de 2,4
atmosferas y la fraccin molar de O2 igual a 0,2. Si se adiciona el
absorbente MEA (metilamina) de manera que se extrae todo el
O2presente, la fraccin molar de N2 en la mezcla final es 0,4. Cul
es la presin parcial del H2, en atmosferas, en la mezcla final?
Considere temperatura constante. R. 1,15 atm 32. Se disuelve 180 g
de NaOH en 400 gramos de agua. La densidad de la solucin resultante
a 20 C es de 1,340 g/ml. Calcular la concentracin final en: a) % en
peso b) Molaridad c) Normalidad d) molalidad R. a) 31,03; b) 10,4;
c) 10,4 y d) 11,25 33. La densidad de una solucin al 9% en masa, de
sacarosa (C12H22O11)es igual a 1,035 g/ml. Calcular: a) La
concentracin de la sacarosa en g/l.
40. Disoluciones Fernando Martnez V. 97 b) La molaridad. c) La
molalidad de la solucin. R. a) 93,2 g/l, b) 0,27 M y c) 0,20 m 34.
En el laboratorio se prepara una solucin utilizando 90 g de
hidrxido de sodio y 200 g de agua siendo la densidad de la solucin
de 1, 17 g/ml. Calcular: a) Los gramos de soluto por litro de
solucin. R. 362,9g/lt b) La Molaridad R. 9,072M c) La Normalidad R.
9,072N d) La molalidad R. 11,25m 35. Determine: la concentracin,
%m/m, %m/v, molaridad, molalidad, normalidad de una solucin que se
prepara empleando 35 gramos de NaOH en 650 gramos de agua formando
663 ml de solucin. R. 5,1%, 5,3%, 1,32M, 1,32N 36. 15 gramos de
sulfato cprico pentahidratado son disueltos formando 800 ml de
solucin la cual tiene una densidad de 1,023g/ml, de acuerdo a estos
datos realizar los clculos siguientes: a) Porcentaje en masa y
molaridad de la mezcla final R. 1,17% y 0,07M b) Si se aade 500 ml
de agua cual ser la concentracin normal del diluido. R. 0,09N C.
Mezcla de soluciones 37. A 500 mililitros de solucin 0,5 molar se
aaden 500 ml de agua, calcular la molaridad de la nueva solucin. R.
0,25 M 38. 80 gramos de una solucin de NaCl al 15% se mezclan con
50 gramos de NaCl al 5%, cul es la concentracin de la solucin
resultante en peso. R. 11,15% 39. Se aaden 10 gramos de Na2SO4 a
120 gramos de una solucin de Na2SO4 al 20%, calcular la
concentracin en tanto por ciento de la solucin que resulta. R.
26,15% 40. Se mezclan 500 cc de solucin de sulfito de sodio 3N con
300 cc de solucin 4M de la misma sustancia, luego se agregan 200 cc
de agua. Calcular la molaridad de la solucin final. R. 1,95 M 41.
Se mezcla 300 ml de AlCl3 al 13% en peso con densidad 1,2 g/ml, con
28 g de AlCl3H2O y 500 gramos de agua, al final de la reaccin se
evapora 18% del agua, calcular el porcentaje en peso de la solucin
final. R. 9,6 % 42. 60 gramos de una solucin de NaCl al 12% en peso
han sido mezclados con 40 gramos de otra solucin de NaCl al 7% en
peso. Cul es la concentracin en peso (%), en la solucin resultante.
R. 10% 43. Se mezclan 200 g de solucin de CuSO4 al 13% con 250 g de
otra solucin de CuSO4 al 22% luego se aaden 20 g de CuSO4 puro Cul
es el % final? R. 22,44%
41. Disoluciones 98 Fernando Martnez V. 44. Qu cantidad de agua
se debe agregar a 80 gramos de solucin de HNO3 al 20% para reducir
su concentracin hasta el 5% m/m R. 240 gr 45. Se tiene preparada
200 gramos de solucin concentrada al 8% m/m y se desea aumentar la
concentracin hasta 12% Cunto de soluto se debe aumentar y culsera
la masa de la solucin final? R. 9,09 gr; 209 gr 46. Se tiene
preparado 400 gramos de solucin cuya concentracin es del 12% m/m
Cul es la cantidad de H2O que se deben evaporar para que la
concentracin aumente hasta 15% m/m? R. 80 gr 47. Se desean diluir
600 gramos de solucin cuya concentracin es del 20% m/m Cul es la
cantidad de H2O que se debe agregar para que la concentracin sea
del 14% m/m? R. 257,14 gr 48. Se tiene 500 gramos de una solucin al
20% en masa se desea aumentar su concentracin al 30% en masa.
Calcular: a) Calcular que cantidad de agua que se debe evaporar R.
166,7 gr b) Que cantidad de soluto se debe agregar R. 71,42 gr 49.
Las soluciones de hidrxido de sodio son empleadas para la refinacin
del aceite de soya. Para este fin se desea obtener 250 l/da de una
solucin 0,15 normal de NaOH, esta solucin se obtiene al mezclar una
solucin diluida 0,05 Molar de NaOH con otra solucin concentrada 0,3
Normal de la misma sustancia. Calcular los volmenes que se deben
mezclar para obtener la solucin deseada. R. 150 y 100 lit 50. Se
mezcla 300 gramos de hidrxido de calcio al 30% de pureza con 500 gr
del mismo hidrxido al 50 % de pureza, posteriormente se evapora el
50% del agua, la solucin final registra una densidad igual a 1,23
g/ml, calcular: a) El porcentaje en masa de la mezcla final R.
59,6% b) La Molaridad y Normalidad R. 9,9 y 19,8 51. Se prepara una
solucin mezclando 30 gramos de cloruro de potasio con 50 gramos de
cloruro de sodio y 100 ml de agua, calcular la concentracin en masa
de la solucin debida al cloruro de potasio, cloruro de sodio y la
fraccin molar de cada una de las sales y del agua. R. 16,6; 27,7;
0,05; 0,13; 0,81 D. Dilucin de soluciones 52. A 250 ml de NaOH 0,3
molar se aade agua hasta obtener un volumen final de solucin de 700
ml, cul es la molaridad. R. 0,1 M. 53. Cuantos mililitros de una
solucin al 96 % en masa, de cido sulfrico con una densidad de 1,84
g/ml, se debe tomar
42. Disoluciones Fernando Martnez V. 99 para la preparacin de
un litro de solucin a 0,25 N. R. 6,9 ml. 54. Calcular el volumen de
cido clorhdrico concentrado de densidad 1,19 g/ml al 38% de pureza
que se debe diluir para preparar 250 ml de solucin HCl 0,2 M. R.
4,03ml 55. Calcular el volumen de agua que se debe agregar a 360 ml
de solucin de un cido concentrado a 1,26 normal para que su
concentracin baje a 0,6 N. R. 396 ml 56. Para preparar 500 ml de
cido ntrico se dispone de un cido concentrado al 69,5% y densidad
1,42 g/ml del cual se utiliz 32 ml calcular la concentracin de la
solucin diluida de cido ntrico. R. 1 M 57. Se necesita preparar 5
litros de cido sulfrico de concentracin 2 N con densidad igual a
1,06 g/ml. Cuantos ml de cido al 96% y densidad 1,84 son necesarios
para ello. R. 277,05 ml 58. Una tubera que transporta lquidos se
atasc por la acumulacin de sedimentos orgnicos, para realizar su
limpieza se debe echar 3litros de cido clorhdrico 1 molar. Calcular
el volumen de cido clorhdrico concentrado al 40% de pureza y
densidad de 1,05 g/ml, que se debe medir para preparar el cido. R.
260 ml 59. A partir de un cido de laboratorio preparar 500 ml
solucin 0.25 N, dicho acido est al 50% en peso de cido sulfrico y
densidad de 1,38 g/ml. Calcule: a) Volumen del cido concentrado que
se debe medir para preparar la solucin. R. 8,87 ml b) Cul es la
concentracin molar de la solucin preparada. R. 0,125 M 60. La
disolucin de cierto medicamento requiere de 500 ml de alcohol
isopropilico (C3H8O) al 10% m/v de concentracin, calcular el
volumen que se deber medir de un alcohol isopropilico que se
encuentra al 70% m/v, para preparar los 500 ml de alcohol diluido.
R. 71,42 g 61. 15 gramos de sulfato cprico pentahidratado son
disueltos formando 800 ml de solucin y tiene una densidad de
1,023g/ml, de acuerdo a estos datos realizar los clculos
siguientes: a) Porcentaje en masa y molaridad de la mezcla final R.
1,17% y 0,075M b) Si se aade 500 ml de agua cual ser la
concentracin normal del diluido R. 0,092 N E. Propiedades
Coligativas 62. Se aade 2 mol de glucosa a 15 mol de agua. La
solucin se encuentra a 20 C. Calcular la presin de vapor de
solucin. (PvH2O a 20C = 17,5 mmHg) R. 15,4 mmHg
43. Disoluciones 100 Fernando Martnez V. 63. Cul ser la presin
de vapor a 80 C de ua disolucin que se prepara disolviendo 50 ml de
glicerina (C3H8O3) en 90 ml de agua, sabiendo que la presin de
vapor de agua a 80 C es 355 mmHg y que la densidad de la glicerina
es 1,26 g/ml. R. 312,2 mmHg 64. Calcula la masa de azcar
(C12H22O11) que se aadir a 800 gramos de agua para que la presin de
vapor de la solucin sea igual a 54,74 mmHg si sta se encuentra a 40
C R. 171 65. Se aade 3 moles de bicarbonato de sodio a 10 moles de
agua. La solucin se encuentra a 17 C. Calcula la presin de vapor de
la solucin. R. 11,15 mmHg 66. Se disuelven 20 gramos de glucosa
(C6H12O6) en 200 gramos de agua, a una presin de una atmsfera.
Calcular la temperatura de ebullicin de la solucin. R. 100,28 C 67.
Si la temperatura de ebullicin de una solucin es 102,16 C a una
atmsfera de presin cuando se disuelven 25 gramos de urea en 100
gramos de agua, Cul ser el peso molecular del soluto? R. 60,2 68.
Determina el punto de ebullicin de una solucin cuando se disuelve
15 gramos de glucosa en 150 gramos de agua, a una atmsfera de
presin. R. 100,28 C 69. Se disuelven 60 gramos de azcar en 300
gramos de agua. Calcular la temperatura de congelacin de la
solucin. R. -1,054 C 70. Calcula el peso molecular de una sustancia
no voltil, si se disuelven 2 gramos de dicha sustancia en 500 ml de
agua y se produce un descenso de congelacin de 0,124 C R.60,6 g/mol
71. Se disuelven 65 gramos de azcar en 250 gramos de agua. Calcula
la temperatura de congelacin de la solucin. R. 72. El cido actico
puro solidifica a 16,6 C y su constante crioscopica molal es 3,9.
Calcular cul ser el punto de congelacin de un cido actico que
contiene un 2,8% de agua. R. 10,36 C 73. Una disolucin que contiene
un polmero de 0,8330 gramos de estructura desconocida en 170 ml de
un disolvente orgnico mostro una presin osmtica de 5,20 mmHg a 25
C, Determina la masa molar del polmero. R. 74. Se prepara una
disolucin disolviendo 35 gramos de hemoglobina en la cantidad
suficiente de agua para obtener un volumen de 1 litro, si se
encuentra que la presin osmtica de la disolucin es de 10 mmHg a 25
C, calcular la masa molar de la hemoglobina. R. 6,51x104 g/mol
44. Disoluciones Fernando Martnez V. 101 75. En la combustin de
una sustancia orgnica 0,785 g de una muestra compuesta de carbono,
hidrogeno y oxgeno, se forman 1,50 gramos de CO2 y 0,921 gramos de
agua. Si se disuelven 0,092 gramos de la sustancia en 1,25 gramos
de agua, la disolucin congela a -2,976 (Kc = 1,86). Determinar la
formula molecular del compuesto. R. C2H6O .
45. Disoluciones 102 Fernando Martnez V.
46. Estequiometria Fernando Martnez V. 103 6 ESTEQUIOMETRIA 6.1
Reacciones qumicas Una reaccin qumica (o cambio qumico) es todo
proceso qumico en el que una o ms sustancias (reactivos o
reactantes) sufren transformaciones qumicas para convertirse en
otra u otros (productos). Esas sustancias pueden ser elementos o
compuestos. Un ejemplo de reaccin qumica es la formacin de acido
sulfuroso producida al reaccionar el dixido de azufre con agua.
6.1.1 Clasificacin de las reacciones Las reacciones qumicas se
clasifican en: Inmediatas: Se producen sin la intervencin de energa
externa. Para que se efecten basta poner en contacto las
sustancias. Provocadas: Cuando se inician gracias a la accin de un
agente externo. Instantneas: Si se producen en un tiempo muy breve
reciben esta clasificacin, tal es el caso en la combinacin del
oxgeno con el hidrogeno por accin de una chispa elctrica.
47. Estequiometria Fernando Martnez V. 121 Estequiometria 1 mol
NH3 84 g NaHCO3 3 mol NH3 x x = 252 g NaHCO3 Interpretacin de
rendimiento 252 g 100 % x 70 % x = 176,4 g NaHCO3 c) De la ecuacin:
... NH3 + CO2... NaHCO3 + NH4Cl . 1 mol 14+4+35,5 53,5 g
Estequiometria 1 mol NH3 53,5 g NH4Cl 3 mol NH3 X x = 160,5 g NH4Cl
Convertir masa a volumen V = 142,03 ml NH4Cl Interpretacin de
rendimiento 142,03 ml 100 % X 70 % x = 99,42 ml NH4Cl PRACTICO 7 A.
Igualar las siguientes ecuaciones por tanteo 1. Sb + O2 Sb2O3 2. Li
+ H2O Li OH + H2 3. NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O 4. H3PO4 + KOH K3PO4
+ H2O 5. CaO + HCl CaCl2 + H2O 6. Na2CO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O 7.
CS2 + O2 CO2 + SO2 8. FeS + HCl H2S + FeCl2 9. KClO3 KCl + O2 10.
Sulfito de sodio + cloruro de calcio sulfito de calcio + cloruro de
sodio B. Igualar por el mtodo que vea ms conveniente 11. Zn +
K2Cr2O7 + H2SO4 K2SO4 + ZnSO4 + CrSO4 + H2O 12. NaCl + NH3 + CO2 +
H2O NaHCO3 + Nh4Cl 13. CrCl3 + Na2O2 + NaOH Na2CrO4 + NaCl 14. MnS
+ HCl + HNO3 MnCl2 + NO + S + H2O 15. Cr2(SO4)3 + Na2CO3 + KNO3
Na2CrO4 + KNO2 + Na2SO4 + CO2 16. As2S3 + HNO3 + H2O H2SO4 + H3AsO4
+ NO 17. Mn(NO3)2 + NaBiO3 + NHO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + NaNO3 V m mlg
gm V /13,1 5,160
48. Estequiometria 122 Fernando Martnez V. 18. C6H12O6 + KMnO4
+ H2SO4 CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 19. dicromato de amnio oxido
crmico + nitrgeno + agua 20. acido yodhidrico + acido sulfrico yodo
molecular + gua + sulfuro de hidrogeno 21. acido ntrico + cobre
nitrato cprico + dioxido de nitrogeno + agua 22. bismutato de sodio
+ sulfato manganoso + cidontrico cido permanganico + nitrato de
bismuto + nitrato de sodio + sulfato de sodio + gua 23. dicromato
de potasio + cidoclorhdrico cloruro de potasio + cloruro crmico +
cloro + agua 24. sulfato manganoso + peryodato de potasio + agua
cido permanganico + yodato de potasio + cido sulfrico 25. yodato de
potasio + dixido de azufre + agua yodo molecular + sulfato acido de
potasio + cidosulfrico 26. permanganato de potasio + cido sulfrico
+ acido nitroso sulfato de potasio + sulfato manganoso + cido
ntrico 27. yoduro de potasio + hipoclorito de sodio + agua yodo
molecular + hidrxido de potasio + cloruro de sodio 28. dicromato de
potasio + bromuro de potasio + acido sulfrico bromo molecular +
sulfato crmico + sulfato de potasio + agua 29. sulfuro niqueloso +
acido nitrico + acido clorhidrico cloruro niqueloso + monxido de
nitrogeno + azufre + agua 30. cloruro manganoso + bromo molecular +
hidroxido de sodio dioxido de manganeso + bromuro de sodio +
cloruro de sodio 31. sulfato de bario + acido yodhidrico yoduro de
bario + yodo molecular + acido sulfhidrico + agua 32. sulfuro
cuproso + acido ntrico nitrato cprico + monxido de nitrgeno + acido
sulfrico 33. permanganato de potasio + acido sulfurico + sulfato
ferroso sulfato frrico + sulfato manganoso + sulfato de potasio +
gua 34. cloruro ferroso + permanganato de potasio + cido
clorhidrico cloruro frrico + cloro molecular + cloruro manganoso +
cloruro de potasio + gua 35. nitrito de potasio + nitrato de
potasio +oxido crmico monxido de nitrgeno + cromato de potasio B.
Relaciones masa-masa 36. De acuerdo a la siguiente reaccin: Zn +
HCl ZnCl2 + H2 Calcular los gramos de zinc necesarios para preparar
20 gr de cloruro de zinc. R. 9,55 g 37. Cuantos kg de agua se
formaran con la combustin de 2 kg de propano de acuerdo a la
siguiente reaccin: C3H8 + O2 CO2 + H2O R. 3,27 kg 38. De acuerdo a
la siguiente reaccin: HNO3 + H2S H2SO4 + NO + H2O. Calcular: a)
cuantos gramos de cido ntrico se necesita para obtener 3 moles de
monxido de nitrgeno; b) cuantos moles de cido sulfrico se
49. Estequiometria Fernando Martnez V. 123 formaran a partir de
500 gramos de cido ntrico R. 189 g; 2,97 moles 39. Para la reaccin:
HCl + O2 H2O + Cl2. Cuantos moles de cido clorhdrico se necesitan
para formar 0,35 moles de cloro. R. 0,7 moles 40. Para la reaccin:
HCl + KMnO4 MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O. Cuantos moles de cloro gaseoso
se producirn a partir de 3,2 moles de cido clorhdrico R. 1 mol 41.
Las bolsas de aire para automvil se inflan cuando se descompone
rpidamente la azida de sodio (NaN3) en los elementos que la
componen segn la reaccin: NaN3 Na + N2 Calcular los gramos de azida
de sodio que se necesita para formar 5 g de nitrgeno gaseoso. R.
7,73g C. Relaciones masa-volumen 42. Calcularel volumen necesario
de sulfuro ferrosopara la obtencin de 100 gramos de cido sulfhdrico
en condiciones normales de acuerdo a la siguiente reaccin: FeS +
HCl H2S + FeCl2 R. 66 litros 43. De acuerdo a la siguiente reaccin:
Na2O2 + H2O O2 + NaOH. Calcular los mililitros de oxigeno obtenidos
en condiciones normales por la reaccin de 224 mg de peroxido de
sodio. R. 32,03 ml 44. Cuantos gramos de carburo de aluminio ser
necesario para obtener 250 litros de metano en condiciones normales
de acuerdo a la siguiente reaccin: Al4C3 + H2O Al(OH)3 + CH4. R.
535,72 g 45. En un alto horno, los procesos qumicos reales que
ocurren son complejos, no obstante el proceso global de la obtencin
de hierro lo podemos representar mediante la siguiente ecuacin:
oxido frrico + monxido de carbono = hierro solido + dixido de
carbono. Calcular: a) La cantidad de hierro que se obtiene a partir
de 1 kg de xido de hierro (III) R. 700 g b) El volumen de dixido de
carbono en condiciones normales que se desprenden a partir de 1kg
de xido frrico. R. 420 lit c) La cantidad de xido frrico que se
necesita para obtener 1 kg de hierro R.1428 g 46. Una muestra de
zinc metlico se deja reaccionar completamente en un exceso de cido
clorhdrico: Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 El hidrgeno gaseoso producido se
recoge en agua a 25C usando un dispositivo de trampa de agua. El
volumen del gas recogido es de 7,8 litros y la presin de 0,98 atm.
Calcule la cantidad de zinc metlico en gramos consumidos en la
reaccin. (Presin de vapor del agua a 25C = 23,8 mmHg). R. 19,5
50. Estequiometria 124 Fernando Martnez V. D. Relaciones
volumen-volumen 47. En la combustin del dixido de azufre con
oxgeno, calcular que volumen de oxigeno se consume con 6000 litros
de dixido de azufre y que volumen de trixido de azufre se formara.
O2 + SO2 SO3 R. 3000 l; 6000 l 48. Determinar los mililitros de
dixido de carbono formado en condiciones normales por la combustin
de 5 ml de butano cuya densidad es 0,6 g/ml, de acuerdo a la
siguiente reaccin: C4H10 + O2 CO2 + H2O R. 4636,8 ml 49. De acuerdo
a la reaccin: C3H8 + O2 CO2 + H2O. Calcular: a) Que volumen de
oxgeno y de aire en condiciones normales se necesita para la
combustin de 60 litros de propano medidos a 2 atmsferas y 30 C (21%
de O2 en el Aire)R. 540,9 L y 2575,71 L b) Cuantos litros de dixido
de carbono se obtienen medidos a 40 C y 750 mmHg R. 775 L E. Pureza
de las reacciones 50. Una muestra de 600 g de acero produce 30 g de
hidrogeno gaseoso al reaccionar con un exceso de cido clorhdrico.
Determine el porcentaje de pureza del acero, si la reaccin que
ocurre es la siguiente: 2Fe + 6HCl 3H2 + 2FeCl3 R. 93,3% 51. Se
hace reaccionar 50 g de muestra con 75% de cobre con cido ntrico
diluido. Calcular los gramos de nitrato cprico que se obtiene segn
la reaccin: Cobre + cido ntrico Nitrato cprico + Monxido de
nitrgeno + Agua R. 110.16 g 52. Se hace reaccionar 30 ml de cido
ydico con una densidad de