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8/19/2019 EJERCICIOS BALANCE DE MATERIA INGENIERÍA.pdf

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BALANCE DE MATERIA Mg. Sc. Ing. Leonardo G. Coronel R.

CÓMO RESOLVER PROBLEMAS EN QUÍMICA GENERAL AUTOEVALUACIÓN 111

AUTOEVALUACIÓN IIIBALANCE DE MATERIA

LEYES PONDERALES

Ley de la Conservación de la Materia

Que fue desarrollado por Antoinne Lavoissier

“La suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos”. La materia no se crea ni se destruye, sólo puede ser transformada.

Ejemplo 1.- Demostrar la ley de la conservación de la materia a partir de la siguiente reacciónquímica: (P = 31, H = 1, O = 16, Zn = 65.39, S = 32)

Ácido fosforoso + cinc + ácido sulfúrico ⇒ fosfamina + sulfato de cinc + agua

Solución.- Para su demostración la ecuación química debe estar igualada, esto es:

H3PO3 + 3 Zn + 3 H2SO4 ⇒ PH3 + 3 ZnSO4 + 3 H2O82 196.17 294 34 484.17 54

572.17 = 572.17

Se demuestra que:

reactivos productosm m=∑ ∑

Ley de las proporciones definidas

Desarrollado por Joseph Louis Proust, llegó a la conclusión: “Cuando dos o mas sustanciasquímicas se combinan para formar un compuesto determinado, lo hacen siempre en una proporción de masa fija y constante independientemente del origen o de la forma de la preparación del compuesto” .

Ejemplo 2.- Demostrar la ley de Proust

Solución.- Consideremos el compuesto óxido de aluminio: Al2O3 (Al = 27, O = 16)

54 948 8

Al

O

m

m = =

La combinación es de 9 a 8 en dicho compuesto

Ley de las Proporciones Múltiples

Fue postulado por John Dalton “Si dos elementos forman mas de un compuesto, la masa de unelemento que se combina con una masa fija del otro elemento se encuentra en relacionesexpresadas por números enteros sencillos” .

Ejemplo 3.- Tres Óxidos de manganeso contienen 46.60%, 36.78% y 30.38% de oxígeno. a)Demostrar de la ley de las proporciones múltiples y b) Deducir las tres fórmulas químicas apartir de esta ley.

Solución.- a partir de los datos, éstas se tabulan considerando obviamente la composición delmanganeso, vale decir:


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ÓXIDOS Masa Mn Masa O mO /mMn /0.4364 ∗3 FórmulaA 53.40 46.60 0.8726 2.00 6 Mn2O6 MnO3 B 63.22 36.78 0.5818 1.33 4 Mn2O4 MnO2 C 69.62 30.38 0.4364 1.00 3 Mn2O3 Mn2O3

a) la ley de Dalton se demuestra a partir de encontrar la relación entre los compuestos lacual es: 6:4:3

b) Los compuestos corresponden a: A: Anhídrido mangánico; B: Dióxido de manganeso yC: Óxido mangánico

Ley de las Proporciones Recíprocas

Enunciada por Jeremías Richter: “Los pesos de dos elementos que reaccionan con un peso fijode un tercer elemento reaccionan entre sí, según una relación de números enteros de dichos pesos” .

Peso Equivalente

La formación de un compuesto químico, se basa en la ley de la composición definida y constantey la ley de los volúmenes de combinación.

Cuando se combinan los elementos para formar un compuesto, lo hacen en una relaciónespecífica de pesos. Si se escoge cualquier elemento como patrón, se puede establecer unacomparación del peso de cada elemento que se combine con un determinado peso del elementopatrón. Estos pesos de combinación se conocen hoy como pesos equivalentes. Luego podemosdefinir el peso equivalente de un elemento, (o compuesto), como la cantidad del mismo que secombina o desplaza químicamente a 8 g de oxígeno o 1.008 g de hidrógeno.

Al examinar la serie de compuestos que aparecen en la tabla 1, vemos que los pesos de losátomos constituyentes de cada compuesto dan una relación de números enteros. De acuerdocon dicha tabla, es fácil determinar el peso del elemento que se combinará con 8 g de oxígeno.Evidentemente 1 g de H en el agua, 12 g de magnesio en el óxido de magnesio y 9 g dealuminio en el óxido de aluminio, se combinan con 8 g de oxígeno.

TABLA 1.- Pesos Equivalentes

COMPUESTO RELACIÓN DE PESOS DE LOSELEMENTOS DEL COMPUESTO

NÚMERO DE g DELELEMENTO QUE SE COMBINACON 8.0 g DE OXÍGENO

AGUA 2 116 8

H

O = = 1

ÓXIDO DE MAGNESIO 24 316 2

Mg

O = = 12

ÓXIDO DE ALUMINIO 54 948 8 Al O = = 9

FLUORURO DE HIDRÓGENO 119

H

F = 19

FLUORURO DE MAGNESIO 24 1238 19

Mg

F = = 19

Los pesos equivalentes del magnesio y el aluminio respectivamente son 12 y 9 g/eq.

Ley de los Volúmenes de Combinación

Fue de los trabajos de Gay Lussac que se resumió esta ley que a la letra dice “Cuando losgases reaccionan químicamente a presión y temperatura constantes, sus volúmenes serelacionan entre sí por medio de sus coeficientes estequiométricos” .


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AUTOEVALUACIÓN 1

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas,subraye la respuesta que usted considere correcta.

a) El porcentaje de oxígeno en el compuestotetraborato de sodio es:i) 22.50% ii) 39.08%iii) 27.71% iv) ninguno

b) La ley de las proporciones múltiples fueenunciada por:i) Boyle ii) Richteriii) Dalton iv) ninguno

c) Si el contenido de oxígeno del compuestoM2O3 es del 30%, el peso atómico del metal Mes:

i) 112 ii) 56iii) 65 iv) ninguno

d) Una reacción de descomposición está dada por:i) A + B → C ii) A ⇔ Biii) A → B + C iv) ninguno

e) Un compuesto contiene 36.50% de sodio,25.40% de azufre y 38.10% de oxígeno. ¿Cuáles su fórmula empírica?i) Na2SO2 ii) Na2SO3 iii) Na2SO4 iv) ninguno

f) La mezcla de dos sustancias miscibles es unfenómeno:i) físico ii) químicoiii) ambos anteriores iv) ninguno

g) Se dispone de 10 cm3 de una solución acuosade ácido nítrico cuya densidad relativa es 1.05 ysu porcentaje en peso es del 30 %. Por lo tantola masa de HNO3 puro será:i) 11.80 g ii) 3.15 giii) 4.248 g iv) ninguno

h) Un compuesto orgánico arde con un exceso deoxígeno. ¿Qué compuestos se forman?

i) CO + O2 ii) H2 + Ciii) CH4 + H2O iv) CO2 + H2O

i) La fórmula empírica es igual a:i) La mínima relación de átomos en una moléculaii) La fórmula globaliii) La fórmula molecular iv) Ninguno

j) El agente oxidante es aquella sustancia que:

i) pierde electrones ii) gana electronesiii) se neutraliza iv) oxida

2. (20 puntos) Dos óxidos A y B de azufre contienen 33.33% y 60% de oxígeno respectivamente, a)compruebe la ley de las proporciones múltiples, b) escriba la relación de pesos moleculares entre losóxidos A y B, c) Si se quiere preparar 500 ml de una solución de ácido sulfúrico del 50.11% y densidadrelativa 1.40. ¿Qué óxido y en que cantidad en masa serán necesarios hacer reaccionar con agua?

3. (20 puntos) La combustión completa de un hidrocarburo forma como únicos productos: dióxido decarbono y vapor de agua. Si al quemar cierto hidrocarburo de fórmula CxHy, se obtienen CO2 y H2O enla proporción de 1.991:1, ¿Cuál es la fórmula del hidrocarburo?

4. (20 puntos) A 1 litro de una solución de ácido nítrico del 61.27% en masa y densidad relativa de1.38, se añadieron 600 mililitros de agua. a) Hallar el tanto por ciento de la solución obtenida, b)¿Cuánto de agua será necesario evaporar para que la solución resultante tenga una concentración del20% en ácido nítrico?

5. (20 puntos) Considere la siguiente reacción química: nitrito de potasio + yoduro de potasio + ácidosulfúrico ⇒ yodo gaseoso + óxido nítrico + sulfato de potasio + agua.a) Formular y balancear la ecuación química por el método ión electrónb) Determinar la cantidad de yoduro de potasio para obtener 500 mililitros de óxido nítrico encondiciones normales considerando un rendimiento del 67%.c) ¿Cuál es las sustancia que se reduce y por que?d) Considerando el inciso (b), ¿Qué volumen de una solución de ácido sulfúrico del 22.19% en peso ydensidad relativa 1.16, se requiere para la reacción?

Pesos Atómicos: Na = 23, B = 10.81, O = 16, S = 32, N = 14, H = 1, K = 39, C = 12, I = 127


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AUTOEVALUACIÓN 2(Tiempo: 90 minutos)


a) Un hidrocarburo tiene 93.75% de carbono, sisu peso molecular es 128 g/mol, su fórmulamolecular es:i) C9H20 ii) C7H8 iii) C10H8 iv) ninguno

b) Una sustancia tiene 33% de Fe. Si unamolécula de esta sustancia tiene 2 átomos de Fe,¿Cuál es su peso molecular?i) 339.39 g/mol ii) 39.050 g/moliii) 125.25 iv) ninguno

c) La transformación profunda de la materia

involucra un proceso:i) físico ii) químicoiii) ambos anteriores iv) ninguno

d) La reacción de dos elementos para formar un

compuesto único constituye una reacción de:i) precipitación ii) combinacióniii) descomposición iv) neutralización

e) Determine la masa de manganeso contenidoen 3.5 g de óxido doble de manganeso.i) 2.522 g ii) 0.978 giii) 1.710 g iv) ninguno

f) En una parrillada se quema carbón vegetal. Enconsecuencia, el reactivo en exceso es:i) oxígeno ii) carbonoiii) dióxido de carbono iv) alcohol etílico

g) En la reacción de magnesio y ácido clorhídrico,el metal asume la función de:i) agente oxidante ii) agente reductoriii) agente neutralizante iv) ninguno

h) La mezcla de dos sustancias líquidas miscibleses un fenómeno:i) químico ii) físicoiii) ambos anteriores iv) ninguno

i) Una reacción endotérmica es aquella reacciónque:i) desprende calor ii) absorbe caloriii) no intercambia calor iv) ninguna

j) La ley de los volúmenes de combinación seaplica a sustancias en estado:i) líquido ii) sólidoiii) gaseoso iv) ninguno

1. (20 puntos) En la combustión de 450 mg de una sustancia orgánica formada por C, H y O se haproducido 861.78 mg de CO2 y 526.24 mg de H2O. Para determinar el peso molecular, se vaporizan206 mg de la sustancia en un aparato de Victor Meyer y se desaloja 108 ml de aire, medido sobreagua a 14 °C y 756 mmHg. (Pv∗ (H2O) a 14 °C = 12 mmHg).

2. (20 puntos) A 30 cm3 de una mezcla de etano y acetileno se hacen estallar con 120 cm 3 de O2.Después de condensarse el vapor de agua formada, queda un residuo de 81 cm 3 de una mezcla deanhídrido carbónico y oxígeno añadido en exceso. Calcular la composición porcentual en % V/V de lamezcla inicial

3. (20 puntos) Una mezcla que contiene 50% p/p de gasolina y 50% p/p de kerosene se alimenta auna torre de destilación fraccionada. A la salida la corriente superior tiene una concentración del 98%de gasolina en peso, mientras que 3% de la gasolina que se alimenta a la torre sale con la corrienteinferior. El flujo de alimentación es de 1000 kg/h. Determinar: a) El flujo de la corriente superior, b)Los flujos másicos de la gasolina y kerosene en la corriente inferior.

5. (20 puntos) El cloro puede obtenerse tratando con ácido sulfúrico, dióxido de manganeso y cloruro

de sodio. Si la reacción se verifica de acuerdo a la ecuación: cloruro de sodio + dióxido de manganeso+ ácido sulfúrico ⇒ bisulfato de sodio + sulfato manganoso + cloro gaseoso +aguaa) Formular e igualar por el método ión – electrón, b) ¿qué volumen de cloro en CN, se obtiene a partirde 20 g de NaCl?, c) ¿qué cantidad de ácido sulfúrico de una solución al 60 % en peso debe utilizarse,si el rendimiento de la reacción es del 65%?, d) ¿Cuál es el peso equivalente del agente oxidante?

Pesos Atómicos: C = 12, Fe = 56, Mn = 55, O = 16, S = 32, Cl = 35.5, H = 1, Na = 23


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1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas,subraye la respuesta que usted considere correcta.a) Al reaccionar 3 moles de hidrógeno con 2moles de oxígeno en condiciones normales seobtienei) 70.6 litros de H2O ii) 112.4 litros de H2Oiii) 88.8 litros de H2O iv) ninguno

b) Al combinarse 1.4 g de hierro con oxígeno seobtiene un producto cuya masa es de 2.0 g. elproducto formado es:i) óxido ferroso ii) óxido férricoiii) óxido doble de hierro iv) ninguno

c) Determine el número de equivalentes gramoen 120 g de calcio

i) 4 ii) 6iii) 10 iv) 20

d) Una reacción de metátesis se refiere a unareacción:

i) reversible ii) de combinacióniii) de doble sustitución iv) de neutralizacióne) Según Dalton, la relación de átomos deoxígeno entre el óxido nítrico y el peróxido denitrógeno es:i) 1:2 ii) 1:4iii) 2:4 iv)ninguno

f) En una reacción química el peróxido dehidrógeno genera O2, Por tanto se trata de un:i) agente reductor ii) agenteoxidanteiii) agente neutralizante iv) agenteinerte

g) En la reacción de NaOH y HCl, el ácido asumela función de:i) agente reductor ii) agenteoxidanteiii) agente neutralizante iv) agenteinerte

h) La ley de las proporciones definidas fuepropuesta por:i) Dalton ii) Richteriii) Proust iv) Ninguno

i) Una reacción exotérmica es aquella reacciónque:i) desprende calor ii) absorbe calor

iii) no intercambia calor iv) ninguna

j) Si un óxido contiene 49.55% de manganeso,¿cuál es la fórmula empírica del compuesto?a) MnO b)

Mn2O3 c) MnO3 d) Mn2O7

2. (20 puntos) El análisis de dos óxidos de plomo demuestra que 2.351 g del primero contiene 2.1824g de plomo y que 3.028 g del segundo contiene 2.6228 g g de plomo, a) demuestre que estos datosilustran la ley de las proporciones múltiples, de acuerdo con esta ley determine las fórmulascorrespondientes a los dos óxidos de plomo, c) si el segundo óxido es sometido a una reducción segúnla reacción PbxOy + C = Pb + CO2, ¿Qué cantidad de carbono se necesita?

3. (20 puntos) A 30 cm3 de una mezcla gaseosa de hidrógeno y amoniaco se añaden 33 cm3 deoxígeno. Se hace arder la mezcla y al volver a las mismas condiciones de presión y temperatura quedaun residuo de 20 cm3 de una mezcla de nitrógeno y oxígeno. Hallar la composición de aquella mezclade hidrógeno y amoniaco.

4. (20 puntos) Un tesísta de Ingeniería Química de la UMSA, recogió del salar de Uyuni una muestraque contiene cloruro de sodio, cloruro de litio, cloruro de potasio y agua, cuya composición en masadel NaCl es del 15 %. Esta muestra es sometida a evaporación hasta lograr una concentración del

75% en masa de NaCl. Si la mezcla resultante contiene además 200 kg de cloruro de potasio y 20 kgde cloruro de litio. Determinar: a) la cantidad de agua evaporada por cada tonelada de mezclaobtenida, b) la composición porcentual de la mezcla inicial.

5. (20 puntos) 5.04 litros de una mezcla de cloro gaseoso y bromo gaseoso se hallan confinados en unrecipiente a 1 atm de presión y 32 °F. Esta mezcla es sometida a una reacción completa con unasolución de potasa caústica del 35.9 % p/p de KOH y una densidad relativa de 1.36. Después de lareacción se obtiene cloruro de potasio, bromato de potasio y agua, a) formular e igualar la ecuaciónquímica por el método ión-electrón, b) Si se obtiene exactamente 13.41 g de cloruro de potasio apartir del reactivo limitante que es el cloro gaseoso, determine la fracción molar de la mezcla gaseosa,c) ¿Cuál es el peso equivalente del agente reductor?, d) Determine el volumen de la disolución depotasa caústica necesario para obtener 13.41 g de cloruro de potasio, e) si experimentalmente seobtiene 8.046 g de cloruro de potasio, ¿cuál es el rendimiento de la reacción química?

Pesos Atómicos: C = 12, Pb = 207, K = 39, O = 16, N = 14, Cl = 35.5, H = 1, Br = 79.9


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AUTOEVALUACIÓN 4

(Tiempo: 90 minutos)


a) Al reaccionar 100 mg de Magnesio con excesode una solución de ácido clorhídrico, se obtienei) 120.21 mg de MgCl2 ii) 395.83 mg de MgCl2 iii) 73.74 mg de MgCl2 iv) ninguno

b) ¿Cuál de las siguientes sustancias neutraliza alácido clorhídrico?i) ácido nítrico ii) óxido de litioiii) cloruro de sodio iv) ninguno

c) El peso equivalente del Fe3O4 es:

i) 26.67 g ii) 29.00 giii) 36.00 g iv) 20

d) El peso molecular del dicromato de potasio es

i) 194 g/mol ii) 294 g/moliii) 158 g/mol iv) ningunoe) Una sustancia está compuesta por 3.5 g de N ypor 0.5 g de H. La fórmula empírica es:i) NH2 ii) NH3 iii) N2H iv) ninguno

f) Una molécula de ácido silícico contiene:i) 1 átomo de silicio ii) 2 átomos de silicioiii) 3 átomos de silicio iv) 4 átomos de silicio

g) La descomposición del clorato de potasiomediante el calor genera:i) K + Cl2 + O2 ii) KCl + K2Oiii) KCl + O2 iv) ninguno

h) La ley de las proporciones recíprocas fuepropuesta por:i) Lavoissier ii) Daltoniii) Proust iv) Ninguno

i) ¿Cuál es la relación molar en 50% p/p deacetileno y 50% p/p de metano?i) 0.30/0.70 ii) 0.40/0.60iii) 0.20/0.80 iv) ninguno

j) Qué volumen de HI se obtiene a partir de 20ml de H2 y 20 ml de I2?i) 40 ml de HI ii) 30 ml HIiii) 20 ml de HI iv) ninguno

2. (20 puntos) Un metal, cuya masa es de 3 gramos, reacciona con ácido clorhídrico y general 3 litrosde H2 medido sobre agua a 37 °C y 1.5 atm. Si la presión de vapor del agua a 3 °C es 47 mmHg,

Calcular el peso equivalente del metal.

3. (20 puntos) Se investiga la fórmula molecular de una sustancia compuesta por C, H, O y N, aloxidar 250 mg de sustancia se forma 183.33 mg de CO 2 y 150 mg de H2O. Al liberar el nitrógenocontenido, 76.02 mg de urea dan lugar a 50 cc de nitrógeno medidos sobre agua a 25 ºC y 495mmHg. Para la determinación del peso molecular, 152.05 mg de sustancia desalojan en un aparato deVictor Meyer 100 cc de aire medidos en las mismas condiciones de temperatura y presión yamencionados. A partir de estos datos calcular: a) El peso molecular del compuesto, b) la fórmula mássimple y la fórmula molecular. La presión de vapor de agua a 52 ºC, es 23.76 mmHg.

4. (20 puntos) Una mezcla que contiene 30% en masa de alcohol etílico y 70% en masa de agua, sealimenta a un sistema de destilación a 80 °C. La corriente superior tiene una concentración del 96% enmasa de alcohol etílico. Mientras que el 20% del alcohol etílico que se alimenta al sistema dedestilación sale por la corriente inferior. Si el flujo de alimentación es 5 toneladas métricas por horaDeterminar: a) El flujo de la corriente superior, b) Si la corriente inferior es alimentada a un segundoproceso de destilación, b) ¿Cuál es el flujo másico en la corriente inferior si en la corriente superior seobtiene 291 kg de alcohol etílico y 16 kg de agua?

5. (20 puntos) Al reaccionar 10 g de agua oxigenada, con 10 g de cloruro crómico, en exceso de unasolución de hidróxido de potasio del 60% en masa y densidad de 1.2 g/cm 3, se obtiene cromato depotasio, hipoclorito de potasio y agua. a) Igualar la reacción por el método ión electrón. b) Determinarla cantidad del reactivo en exceso que no reacciona. c) Determinar la masa de cromato de potasio quese obtiene si el rendimiento de la reacción es del 85%. d) Si el exceso de la solución de hidróxido depotasio del 60% en masa y densidad de 1.2 g/cm3 es del 40%, ¿que volumen de esta solución serequiere? e) ¿Cuál es el peso equivalente – gramo del agente oxidante?

Pesos Atómicos: Na = 23, C = 12, Cr = 52, K = 39, O = 16, N = 14, Cl = 35.5, H = 1, Mg = 24,


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a) El estado de oxidación del manganeso en elcompuesto manganato de potasio es:i 2 ii) 4iii) 6 iv) ninguno

b) El porcentaje de oxígeno en el compuestocromato férrico es:i) 16.55% ii) 34.67%iii) 41.74% iv) ninguno

c) La disolución del NaOH en agua es un procesoque libera calor al entorno, por tanto es un:

i) Proceso endotérmico ii) Proceso exotérmicoiii) Proceso reversible iv) ninguno

d) La fórmula empírica es igual a:i) fórmula real ii) fórmula molecular

iii) mínima relación de átomos iv) ninguno

e) Según Dalton la relación de átomos de oxígenoen el óxido manganoso y óxido mangánico es:i) 1 : 3 ii) 2 : 3iii) 1 : 6 iv) ninguno

f) La ley de las proporciones múltiples fuepropuesta por:i) Lavoissier ii) Daltoniii) Proust iv) Ninguno

g) Una reacción de síntesis es:i) A + B → C + D ii) A → B + Ciii) A + B → C iv) A + B ⇔ C

h) La destilación de una sustancia espirituosa esun proceso:i) Químico ii) Físicoiii) Físico - químico iv) Ninguno

i) La fórmula empírica de una sustancia quecontiene: 49.1% C, 2.7% H y 48.2% de Cl es:i) CH2Cl ii) C3H2Cliii) C2H2Cl iv) ninguno

j) Si en una reacción química existe pérdida deelectrones, ésta es de:i) oxidación ii) reduccióniii) neutralización iv)ninguno

2. (20 puntos) Tres óxidos de manganeso contienen: 46.60%. 36.78% y 30.38% de oxígeno, a)

demuestre con estos datos la ley de las proporciones múltiples, b) escriba las tres fórmulas químicas apartir de esta ley, c) Uno de estos óxidos al reaccionar con agua forma un ácido, ¿que ácido se forma?

3. (20 puntos) A 40 ml de una mezcla gaseosa formada por monóxido de carbono y acetileno sesometió a una combustión después de añadir 100 ml de oxígeno. Al volver a las condiciones primitivasde presión y temperatura, se formó un gas residual de 105 ml y el agua obtenida por supuesto que secondensa. ¿Cuál es la relación molar CO/C2H2 en la mezcla inicial?

4. (20 puntos) Una planta concentradora de azufre que opera con rendimiento de 56%, trata cada díaen promedio 145 t de mineral, el que presenta un contenido de azufre del 40% en peso. Si dichoproceso produce concentrados de 73% de azufre, calcular: a) los kilogramos de mineral concentradoobtenido mensualmente, (30 días de operación) b) la cantidad diaria de colas que se acumula.

5. (20 puntos) Un tesista de ingeniería Química de la UMSA realiza su investigación para la obtenciónde amoniaco a partir de la reacción de 20 ml de una solución de ácido nítrico del 20.22% p/p ydensidad de 1.12 g/ml, cinc metálico y 20 ml de una solución de ácido sulfúrico del 24.76% p/p ydensidad de 1.18 g/ml, de acuerdo a la siguiente reacción química: ácido nítrico + cinc + ácido

sulfúrico ⇒ amoniaco + sulfato de cinc + agua. a) ¿Cuántos gramos de amoniaco se obtienen en lasolución amoniacal si el rendimiento es del 80%?, b) Si el proceso es factible, ¿Qué masa de cinc enexceso del 30% serán necesarios para la reacción química?, c) ¿Cuál es la masa equivalente del agenteoxidante?

Pesos Atómicos: Fe = 56, C = 12, Cr = 52, S = 32, O = 16, N = 14, H = 1, Mn = 55, Zn = 65.37


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a) Un compuesto contiene 55.8% de C, 11.6% deH y 32.6% de N, Si su masa molecular es 86, lafórmula molecular del compuesto es:i) C6H6N6 ii) C8H10N4 iii) C4H2N8 iv) ninguno

b) ¿Cuánta masa de dióxido de carbono seproduce por la combustión completa de 52 g deacetileno?i) 176 g ii) 350 giii) 88 g iv) ninguno

c) Una reacción de neutralización produce:

i) ácido + base ii) Sal + H2 iii) Sal + O2 iv) Ninguno

d) Una reacción de combinación es:

i) A + B → C ii) A + B ⇔ C + Diii) A → B + C iv) ningunoe) e) Un hidrocarburo cíclico correspondiente a losalcanos posee una estructura molecular formadapor:i) N – H ii) C – H – Oiii) C – H iv) ninguno

f) La ley de los volúmenes de combinación fuepostulada por:i) Proust ii) Gay - Lussaciii) Richter iv) ninguno

g) El agente oxidante en la reacción:2K(s) + 2H2O → 2KOH + H2(g) es:i) K ii) H2Oiii) KOH iv) ninguno

h) ¿Cuál es el número de oxidación del cloro enel compuesto perclorato férrico?i) 1 ii) 3iii) 5 iv) ninguno

i) La disociación del carbonato ácido de sodio es:i) NaHCO3 → NaH+2 + CO3= ii) NaHCO3 → Na+ + H+ + CO3= iii) NaHCO3 → Na+ + HCO3− iv) ninguno

j) ¿Cuántos gramos de NH3 se pueden preparar apartir de 77.3 g de N2 y 14.2 g de H2?i) 79.9 g de NH3 ii) 130.1 g de NH3 iii) 20.7 g de NH3 iv) ninguno

2. (20 puntos) La mezcla de NaCl y KCl pesó 5.4892 g, la muestra se disolvió en agua y reaccionó con

un exceso de de nitrato de plata en solución. El AgCl resultante pesó 12.7052 g. ¿Cuál es el porcentajede NaCl en la mezcla?

3. (20 puntos) Al analizar una muestra de un compuesto orgánico, se determinó que contiene C, H, O,S y N. Al realizar la combustión de 1.186 g de esta muestra, se forman 1.992 g de CO 2 y 0.476 g deH2O. Durante la oxidación del azufre combinado en ácido sulfúrico y precipitando con una sal bárica,0.635 g de la sustancia originan 0.943 g de sulfato de bario. Por tratamiento con ácido sulfúricoconcentrado, el nitrógeno se convierte en amoniaco (método Kjeldahl); 3.832 g del compuesto danlugar a 0.415 g de amoniaco. Si el peso real de la sustancia es 158 g/mol, Determinar: a) la fórmulaempírica del compuesto, b) la fórmula molecular del compuesto.

4. (20 puntos) Una fábrica de amoníaco que produce, aproximadamente, 1 m3 /dia de este producto ensolución acuosa al 16 % en masa y densidad 0.934 g/ml, a partir de:

N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(ac) Esta compañía desea instalar tanques esféricos de almacenamiento de nitrógeno e hidrógeno, loscuales contendrán a estos gases a 4 atm de presión y 25 °C, con una reserva para un mes. Calcularlos diámetros de los recipientes. (Considere 1 mes = 20 días hábiles de trabajo)

5. (20 puntos) Un investigador metalurgista de la UMSA, logra un rendimiento del 85% a unatemperatura de 165 °F al experimentar la reacción de 10 g de agua oxigenada, con 10 g de cloruromanganoso, en exceso de un 40% de una solución de hidróxido de sodio del 60% en masa y densidadde 1.2 g/cm3, resultando como productos: permanganato de sodio, hipoclorito de sodio y agua. a)Igualar la reacción por el método ión electrón. b) Determinar la cantidad del reactivo en exceso que noreacciona. c) Determinar la masa de permanganato de sodio que se obtiene. d) ¿que volumen de estasolución se requiere? e) ¿Cuál es el peso equivalente – gramo del agente oxidante?

Pesos Atómicos: C = 12, Na = 23, O = 16, N = 14, H = 1, Mn = 55, Cl = 35.5, Ag =107.9


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a) La reacción: N2 + 3H2 ⇔ 2 NH3 corresponde auna reacción de:i) sustitución ii) reversibleiii) exotérmica iv) fotosíntesis

b) El peso eq − g de un ácido se obtiene al dividirel peso molecular entre la cantidad de:i) oxidrilos ii) hidrógenosiii) oxígenos iv) no metales

c) Si se disponen de 30 lb de soda caústica del80% de pureza en NaOH, ¿Cuál es la cantidad de

NaOH que está disponible?i) 9680.6 g ii) 10886.4 giii) 23.8 lb iv) ninguno

d) Un hidrocarburo tiene 93.75% de carbono, sisu peso molecular es 128 g/mol su fórmula

molecular es:i) C9H20 ii) C7H8 iii) C2H2 iv) ninguno

e) La mezcla de dos sustancias líquidas miscibleses un fenómeno:i) químico ii) físicoiii) ambos anteriores iv) ninguno

f) La combustión de un hidrocarburo es unareacción:i) reversible ii) endotérmicaiii) irreversible iv) ninguna

g) La composición centesimal del agua en elMgCl2∗xH2O, es del 27.5%. El valor de “x” es:i) 1 ii) 2

iii) 3 iv) ninguno

h) Calcular la composición del agua decristalización existente en la sustancia:CaCl2∗6H2O.i) 49.32% ii) 51.75%iii) 38.26% iv) ninguno

i) En toda reacción de neutralización intervienen:i) CO2 y H2O ii) sal y aguaiii) óxido y agua iv) ácido y base

j) La relación de átomos de oxígeno entre elóxido plumboso y el óxido plúmbico es de:i) 2 : 1 ii) 3 : 1iii) 1 : 2 iv) ninguno

2. (20 puntos) Una mezcla de óxido de calcio, CaO y carbonato de calcio CaCO3, con masa de 1.844 g,se calienta hasta que la totalidad del carbonato de calcio se descompone, según la siguiente ecuación:CaCO3 → CaO(s) + CO2(g). Tras el calentamiento, la muestra pesa 1.462 g. Calcule las masas del CaOy CaCO3, presentes en la muestra original.

(20 puntos) El análisis de la muestra de un compuesto revela la presencia de C, H, O y N. En unexperimento la totalidad del N en el compuesto se convierte en NH3, se preparan dos muestras de 200mg del compuesto, donde una de ellas produjo 113.33 mg de NH 3. En otro experimento con lasegunda muestra, el C se convierte en CO2 y el H en H2O, y se obtienen 146.67 mg de CO2 y 119.97mg de H2O. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto, si el peso molecular es 60 g/mol?

4. (20 puntos) Se destilan 200 litros de una mezcla de agua y alcohol etílico de densidad 0.97 g/ml y20% en p/p de alcohol, para obtener un alcohol etílico del 60% en p/p de alcohol y densidad 0.89g/ml, el residuo contiene un 5% en p/p de alcohol etílico. ¿Qué volumen del alcohol se obtiene?

5. (20 puntos) Una reacción se realiza completamente según la ecuación: dicromato de potasio + ácido

perclórico + ácido yodhídrico → perclorato de potasio + perclorato crómico + yodo gaseoso + agua. a)Iguale la reacción química por el método ión – electrón, b) Calcular la masa de cada sustancia quequeda sin reaccionar, si se añaden 2 litros de HI gaseoso en C.N. a 5.730 g de dicromato de potasiodisuelto en 50 ml de una solución de ácido perclórico con una concentración del 40% en masa y cuyadensidad relativa es 1.2. c) Determine el peso equivalente del agente oxidante.

Pesos Atómicos: I = 127, C = 12, Cr = 52, K = 39, O = 16, Cl = 35.5, H = 1, Mg = 24, Na = 23, S = 32


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SOLUCIÓN AUTOEVALUACIÓN 1

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente losproblemas, subraye la respuesta que usted considere correcta.

a) El porcentaje de oxígeno en el compuesto tetraborato de sodio es:i) 22.50% ii) 39.08% iii) 27.71% iv) ninguno

Para escribir la fórmula del tetraborato de sodio recordemos que el boro tiene lasvalencias de +3 y − 3, por tanto el anhídrido bórico es:

B2O3

El anhídrido bórico al reaccionar con agua forma el ácido tetrabórico;

2B2O3 + H2O ⇒ H2B4O7 El tetraborato de sodio es:

Na+ + B4O7−2 ⇒ Na2B2O7

El porcentaje de oxígeno es: 112.00% 100% 55.65%201.24

= ∗ =O

Na: 2 ∗ 23.00 = 46.00B : 4 ∗ 10.81 = 43.24

O : 7 ∗ 16.00 = 112.00

Peso molecular del tetraborato de sodio = 201.24 g/mol

112.00% 100% 55.65%

201.24O = ∗ =

Rpta.- (iv)b) La ley de las proporciones múltiples fue enunciada por:i) Boyle ii) Richter iii) Dalton iv) ninguno

Boyle fue un científico que estudió los cambios de volumen de los gases ideales respectoa la presión a temperatura constante.

Richter postuló la ley de las proporciones recíprocas.

Dalton enunció la ley de las proporciones múltiples en los siguientes términos: “Si doselementos forman mas de un compuesto, la masa de un elemento que se combina conuna masa fija del otro elemento se encuentra en relaciones expresadas por númerosenteros sencillos” .

Rpta.-(iii)

c) Si el contenido de oxígeno del compuesto M2O3 es del 30%, el peso atómico del metalM es:i) 112 ii) 56 iii) 65 iv) ninguno

Puesto que el peso atómico del oxígeno es 16, por regla de tres:

16∗3 g → 70%X g → 100%


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100 48160

30 x g

∗= =

Por tanto el peso atómico de M es:

2 160 48 112M = − = ⇒ 112

562

M = =

Rpta.- (ii)

d.- Una reacción de descomposición está dada por:i) A + B → C ii) A ⇔ B iii) A → B + C iv) ninguno

i) La reacción AA ++ BB →→ CC, constituye una reacción de combinación.

ii) La reacción AA ⇔⇔ BB,, eess uunnaa rreeaacccciióónn rreevveerrssiibbllee ppuueessttoo qquuee eell ssí í mmbboolloo ⇔⇔ ssiiggnniif f iiccaa qquuee llaa rreeaacccciióónn eess eenn aammbbooss sseennttiiddooss,, hhaacciiaa llooss pprroodduuccttooss yy hhaacciiaa llooss rreeaaccttiivvooss..

iii) La reacción AA →→ BB ++ CC,, ccoonnssttiittuuyyee uunnaa rreeaacccciióónn ddee ddeessccoommppoossiicciióónn,, yyaa qquuee llaa ssuussttaanncciiaa AA ssee ddeessccoommppoonnee eenn BB yy CC

Rpta.- (iii)

e) Un compuesto contiene 36.50% de sodio, 25.40% de azufre y 38.10% de oxígeno.¿Cuál es su fórmula empírica?i) Na2SO2 ii) Na2SO3 iii) Na2SO4 iv) ninguno

Tabulando los datos:Sustancia Masa

relativaNo. de átomo-

gramoDividir entre

0.7938Fórmula Empírica

Na 36.50 1.5870 2 Na2SO3 S 25.40 0.7938 1O 38.10 2.38.13 3

Rpta.- (ii)f) La mezcla de dos sustancias miscibles es un fenómeno:i) físico ii) químico iii) ambos anteriores iv) ninguno

Sustancias miscibles significa que forman una mezcla homogénea, por tanto es unfenómeno físico

Lo contrario, es decir inmiscible significa no formar mezclas, un claro ejemplo es elsistema agua – aceite, que no se mezclan, se dice entonces que son inmiscibles.

Rpta.- (i)

g) Se dispone de 10 cm3 de una solución acuosa de ácido nítrico cuya densidad relativa es1.05 y su porcentaje en peso es del 30 %. Por lo tanto la masa de HNO3 puro será:i) 11.80 g ii) 3.15 g iii) 4.248 g iv) ninguno

3 33

301.0510 . 3.15

100 .1 .gHNOgsol

cm sol ggsol cm sol

∗ ∗ =

Rpta.- (ii)h) Un compuesto orgánico arde con un exceso de oxígeno. ¿Qué compuestos se forman?i) CO + O2 ii) H2 + C iii) CH4 + H2O iv) CO2 + H2O

Los compuestos orgánicos cuando reacción con oxígeno forman anhídrido carbónico yagua, por ejemplo:

C2H5OH + 3O2 ⇒ 2CO2 + 3H2O


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Los hidrocarburos también se combustionan generando anhídrido carbónico y agua, porejemplo:

C3H8 + 5O2 ⇒ 3CO2 + 4H2ORpta.- (iv)

i) La fórmula empírica es igual a:

i) La mínima relación de átomos en una molécula ii) La fórmula global iii) La fórmula moleculariv) Ninguno

La fórmula empírica es la relación mínima de átomos en una molécula por ejemplo:

La fórmula empírica de las sustancias C2H2 y C6H6 es:CH

La fórmula empírica de la sustancia C4H6O2 es: C2H3ORpta.- (i)

j) El agente oxidante es aquella sustancia que:i) pierde electrones ii) gana electrones iii) se neutraliza iv) oxida

El agente oxidante es la sustancia que se reduce, así por ejemplo:

H2O2 ⇒ H2O

2H+ + H2O2 ⇒ 2H2O

2e− + 2H+ + H2O2 ⇒ 2H2O

En esta semireacción el agua oxigenada se está reduciendo, por tanto se trata de unagente oxidante, ya que manifiesta ganancia de electrones.

Rpta.- (ii)

2. (20 puntos) Dos óxidos A y B de azufre contienen 33.33% y 60% de oxígenorespectivamente, a) compruebe la ley de las proporciones múltiples, b) escriba la relaciónde pesos moleculares entre los óxidos A y B, c) Si se quiere preparar 500 ml de unasolución de ácido sulfúrico del 50.11% y densidad relativa 1.40. ¿Qué óxido y en quecantidad en masa serán necesarios hacer reaccionar con agua?

Solución.- a)

óxid

o

Masa S Masa O Relación: O/S /0.500 RELACIÓN: RELACIÓN:

A 66.67 33.33 0.500 1 SO 1 : 3

B 40.00 60.00 1.500 3 SO3

b) El óxido A es el anhídrido hiposulfuroso cuyo peso molecular es 48 g/mol y el segundoóxido es el anhídrido sulfúrico de peso molecular es 80 y la relación es:

480.60

80óxidoA

óxidoB = =

c) La reacción es:SO3 + H2O ⇒ H2SO4


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3 32 4 2 2

32 4 2 4 3

1 8050 11.40 .500 285.71

1 . 100 . 98 1 1molSO gSOgH SO molH SOgsol

mlsol gSOmlsol gsol gH SO molH SO molSO

∗ ∗ ∗ ∗ ∗ =

3. (20 puntos) La combustión completa de un hidrocarburo forma como únicos productos:dióxido de carbono y vapor de agua. Si al quemar cierto hidrocarburo de fórmula CxHy, seobtienen CO2 y H2O en la proporción de 1.991:1, ¿Cuál es la fórmula del hidrocarburo?, b)Calcular el volumen de aire necesario para quemar 100 ml de dicho hidrocarburo.

Solución: Considerando 1.991 g de CO2 y 1 g de H2O, las masas de C e H son:

22

121.991 0.54344

gC gCO gC

gCO∗ = y 2

2

21 0.11118

gH gH O gH

gH O∗ =

La masa del hidrocarburo es: 0.543 g + 0.111 g = 0.654 g

La composición centesimal es:0.543

% 100% 83.03%0.654

gC

g= ∗ = y 0.111% 100% 16.97%

0.654g

H g

= ∗ =

Tabulando los datos:Sustancia Masa

relativaNo. deátomo-gramo

Dividir entre4.87

∗2 FórmulaEmpírica

C 83.03 6.92 1 2 C2H5 H 16.97 16.97 2.45 5

b) El hidrocarburo se combustiona según:C2H5 + O2 ⇒ CO2 + H2O

Igualando por el método del tanteo:

2C2H5 + 13/2 O2 ⇒ 4 CO2 + 5 H2O

22 5

2 5 2

6.5 100100 1547.62

2 21mlO mlaire

mlC H mlairemlC H mlO

∗ ∗ =

4. (20 puntos) A 1 dm3 de una solución de ácido nítrico del 61.27% en masa y densidadrelativa de 1.38, se añadieron medio litro de agua. a) Hallar el tanto por ciento de HNO3 yH2O en la solución obtenida, b) ¿Cuánto de agua será necesario evaporar para que lasolución resultante tenga una concentración del 70% en ácido nítrico?

Solución.- 1 dm3 = 1000 cm3 = 1000 ml

Las masas de sustancias puras en 1000 mlde solución son:

33

61.271.38 .1000 . 845.53

1 . 100 .gHNOgsol

mlsol gHNOmlsol gsol

∗ ∗ =

El porcentaje de agua es: 100 – 61.27 =38.73% H2O

500 ml de H2O = 500 g H2Oya que ρ = 1 g/ml

1 dm3 solución de ácido nítricodel 61.27% en p/p, ρrel = 1.38

Bureta

MatrazErlenmeyer


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22

38.731.38 .1000 . 534.47

1 . 100 .gH Ogsol

mlsol gH Omlsol gsol

∗ ∗ =

La masa de agua en la mezcla es: 500 g + 534.47 g = 1034.47 g

a) la nueva composición centesimal es:

Masa total de la mezcla = (1034.47 + 845.53) g = 1880.0 g

3

845.53% 100% 44.98%

1880g

HNOg

= ∗ =

2% 100 44.98 55.02%H O = − =

El balance realizamos en términos de la masa de ácido nítrico:

1 2 3m m m= + (1)

1 2 3am bm cm+ = (2)

Reemplazando en (1) y en (2) los datos correspondientes a l problema.

2 31880 m m= + (3)

1 2 344.98 70 0m m m∗ = ∗ + ∗ (4)

De (4): 244.98 1880

1208.0370

m g∗

= =

Si de (3) despejamos m3, la masa de agua que se evapora es:

3 (1880 1203.03) 676.97m g g= − =

5. (20 puntos) Considere la siguiente reacción química: nitrito de potasio + yoduro depotasio + ácido sulfúrico ⇒ yodo gaseoso + óxido nítrico + sulfato de potasio + agua.a) Formular y balancear la ecuación química por el método ión electrónb) Determinar la cantidad de yoduro de potasio para obtener 500 mililitros de óxidonítrico en condiciones normales considerando un rendimiento del 67%.c) ¿Cuál es las sustancia que se reduce y por que?d) Considerando el inciso (b), ¿Qué volumen de una solución de ácido sulfúrico del22.19% en peso y densidad relativa 1.16, se requiere para la reacción?

Sometemos a unaoperación dedestilación

Obteniendo dos productos

m1 = 1880 ga = 44.98 %

m2 = ¿?b = 70 %

m3 = ¿?c = 0 %


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a)KNO2 + KI + H2SO4 ⇒ I2 + NO + K2SO4 + H2O

En solución acuosa las sales y los ácidos se disocian de acuerdo a:

[K+ + NO2−] + [K+ + I−] + [2H+ + SO4=] ⇒ I20 + NO0 + [2K+ + SO4=] + H2O0

Las semireacciones de reducción y de oxidación son:

NO2− ⇒ NO0

En medio ácido se incrementa moléculas de agua en el miembro donde hay defecto deoxígenos, en este caso aumentamos una molécula de agua en el segundo miembro:

NO2− ⇒ NO0 + H2O0

A continuación igualamos los hidrógenos con iones H+ al primer miembro:

2 H+ + NO2− ⇒ NO0 + H2O0

Hasta aquí se ha igualado la semireacción másicamente, ahora consideraremos lascargas:

En el primer miembro la carga neta es: 2 – 1 = 1, y en el segundo la carga neta es 0,para igualar cargas debemos considerar la carga mínima de la semireacción, es decir el 0,por tanto sumaremos al primer miembro + 1 e, de tal manera que el balance de cargas

ahora está neutralizado, siendo la semireacción de reducción.1 e− + 2 H+ + NO2− ⇒ NO0 + H2O0

0 = 0

Otra de las sustancias que cambian de estado de oxidación es el ión yodo:

I− ⇒ I20 Igualando masas:

2 I− ⇒ I20

La carga neta en el primer miembro es −2 y en el segundo miembro es 0, por tanto,igualando tomando en cuenta la menor carga:

2 I− ⇒ I20 + 2e− −2 = −2

Siendo el proceso de la semireacción de oxidación.

En resumen se tiene:1 e− + 2 H+ + NO2− ⇒ NO0 + H2O0

2 I− ⇒ I20 + 2e− Luego:

∗2 1 e− + 2 H+ + NO2− ⇒ NO0 + H2O0 ∗1 2 I− ⇒ I20 + 2e− 4 H+ + 2 NO2− + 2 I− ⇒ 2 NO0 + 2 H2O0 + I20

Siendo la ecuación igualada:

2 KNO2 + 2 KI + 2 H2SO4 ⇒ I2 + 2 NO + 2 K2SO4 + 2 H2O


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b) Determinar la cantidad de yoduro de potasio para obtener 500 mililitros de óxidonítrico en condiciones normales considerando un rendimiento del 67%.

1 1 2 166 100500 0.122

1000 22.4 2 1 67NO molNO molKI gKI

mlNO gKI mlNO NO molNO molKI

∗ ∗ ∗ ∗ ∗ =

c) ¿Cuál es las sustancia que se reduce y por que?

La sustancia que se reduce es el nitrito de potasio, puesto que manifiesta ganancia deelectrones.

d) Considerando el inciso (b), ¿Qué volumen de una solución de ácido sulfúrico del22.19% en peso y densidad relativa 1.16, se requiere para la reacción?

2 4 2 4

2 4 2 4

2 981 1 100 . 1 . 100500 12.68

1000 22.4 2 1 22.19 1.16 . 67molH SO gH SONO molNO gsol mlsol

mlNO mlsol mlNO NO molNO molH SO gH SO gsol

∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ =


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a) Un hidrocarburo tiene 93.75% de carbono, si su peso molecular es 128 g/mol, sufórmula molecular es:i) C9H20 ii) C7H8 iii) C10H8 iv) ninguno

Tabulando los datos se tiene:

Sustancia Masarelativa No. deátomo-gramo Dividir entre6.25∗4 FórmulaEmpírica

C 93.75 7.81 1.25 5 C5H4 H 6.25 6.25 1.00 4

La fórmula molecular es: (C5H4)n 128

264

n = =

(C5H4)2 ⇒ C10H8 Rpta.- (iii)

b) Una sustancia tiene 33% de Fe. Si una molécula de esta sustancia tiene 2 átomos deFe, ¿Cuál es su peso molecular?i) 339.39 g/mol ii) 39.050 g/mol iii) 125.25 iv) ninguno

Suponiendo que la fórmula es: Fe2AxByCz (Fe = 56)

La masa del hierro en la molécula es: 2 ∗ 56 = 112 g, por tanto;

100112 339.39

33gdemolécula

gFe ggFe

∗ =

Rpta.- (i)

c) La transformación profunda de la materia involucra un proceso:i) físico ii) químico iii) ambos anteriores iv) ninguno

Cuando una sustancia cambia profundamente su estructura molecular, pierde suspropiedades físicas y químicas, por ejemplo cuando el carbón se quema, el producto es eldióxido de carbono y que es muy diferente al carbono física y químicamente.

Rpta.- (iii)d) La reacción de dos elementos para formar un compuesto único constituye una reacciónde:i) precipitación ii) combinación iii) descomposición iv) neutralización

Veamos con un ejemplo: C + O2 ⇒ CO2

Se trata de una reacción de combinaciónRpta.- (ii)

e) Determine la masa de manganeso contenido en 3.5 g de óxido doble de manganeso.i) 2.522 g ii) 0.978 g iii) 1.710 g iv) ninguno


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La fórmula molecular del óxido doble de manganeso es Mn3O4,

3 43 4

1653.5 2.522

229gMn

gMn O gMngMn O

∗ =

Rpta.- (i)f) En una parrillada se quema carbón vegetal. En consecuencia, el reactivo en exceso es:i) oxígeno ii) carbono iii) dióxido de carbono iv) alcohol etílico

En una parrillada se usa una cierta cantidad de carbón vegetal frente a abundanciacantidad de oxígeno del aire, por tanto el reactivo en exceso es el oxígeno.

Rpta.- (i)

g) En la reacción de magnesio y ácido clorhídrico, el metal asume la función de:i) agente oxidante ii) agente reductor iii) agente neutralizante iv) ninguno

Estudiemos la reacción química:

Mg + HCl ⇒ MgCl2 + H2

Mg0 ⇒ Mg+2

Mg0 ⇒ Mg+2 + 2 e−

Se trata de que el magnesio, asume la función de agente reductor.Rpta.- (ii)

h) La mezcla de dos sustancias líquidas miscibles es un fenómeno:i) químico ii) físico iii) ambos anteriores iv) ninguno

La miscibilidad de dos sustancias está relacionada con la mezcla homogénea enproporciones variables de masa, así que se trata de un fenómeno físico.

Rpta.- (ii)

i) Una reacción endotérmica es aquella reacción que:i) desprende calor ii) absorbe calor iii) no intercambia calor iv) ninguna

Las reacciones endotérmicas necesitan de calor, para que se lleve a efecto la reacciónquímica.

Rpta.- (ii)

j) La ley de los volúmenes de combinación se aplica a sustancias en estado:i) líquido ii) sólido iii) gaseoso iv) ninguno

La ley de los volúmenes de combinación estudiada y propuesta por Gay Luzca, se aplica areacciones donde las especies se hallan en estado gaseoso.

2. (20 puntos) En la combustión de 450 mg de una sustancia orgánica formada por C, H yO se ha producido 861.78 mg de CO2 y 526.24 mg de H2O. Para determinar el pesomolecular, se vaporizan 206 mg de la sustancia en un aparato de Victor Meyer y sedesaloja 108 ml de aire, medido sobre agua a 14 °C y 756 mmHg. (Pv∗ (H2O) a 14 °C =12 mmHg).

Solución.- Determinaremos la composición centesimal de la muestra:

El % de C se calcula a partir de la masa de anhídrido carbónico.


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22

12861.78 235.03

44mgC

mgCO mgC mgCO

∗ =

235.03% 100% 52.23%

450mg

C mg

= ∗ =

El % de H. se calcula a partir de la masa de agua.

22

2526.24 58.47

18mgH

mgH O mgH mgH O

∗ =

58.47% 100% 13.00%450 mgH mg= ∗ =

%O = 100 – 52.23 – 13.00 = 34.77%Tabulando los datos se tiene:

Sustancia Masarelativa

No. de átomo-gramo

Dividir entre2.17

FórmulaEmpírica

C 52.23 4.35 2.00C2H6OH 13.00 13.00 6.00

O 34.77 2.17 1.00

El peso molecular de sustancia es:

V = 108 ml = 0.108 , m = 206 mg = 0.206 g, T = 14 + 273 = 287 K, P = 756 – 12

mmHg = 744 mmHg

Considerando la ecuación de estado:m

PV RT M

=

0.206 62.4 28745.91 /

744 0.108

mmHgg K

mRT K mol M g mol PV mmHg

−∗ ∗

−= = =∗

La fórmula molecular está dada por: (C2H6O)n

Donde n es: 46 145.91

gmol

gmol

n = =

La fórmula molecular es:C2H6O

3. (20 puntos) A 30 cm3 de una mezcla de etano y acetileno se hacen estallar con 120cm3 de O2. Después de condensarse el vapor de agua formada, queda un residuo de 81cm3 de una mezcla de anhídrido carbónico y oxígeno añadido en exceso. Calcular lacomposición porcentual en % V/V de la mezcla inicial.

Solución.-C2H6 + 7/2O2 ⇒ 2CO2 + 3H2O

C2H2 + 5/2O2 ⇒ 2CO2 + H2O

CO2 = A, O2 = B

30 cmC2H6 = xC2H2 = y

120cm O2

Lasreacciones

son:

CO2 +O2


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Ahora plantearemos ecuaciones que nos permitan resolver el problema:

30 x y + = (1)En el producto se tiene: 81 A B+ = (2)

Efectuado el balance por oxígeno y por anhídrido carbónico, se tiene:

Balance por oxígeno:37

23 32 722 6 23

2 61cm O

xcm C H xcm Ocm C H

∗ =

3523 32 5

22 2 232 21

cm Oycm C H ycm O

cm C H ∗ =

572 2 120 x y B+ = − (3)

Balance por anhídrido carbónico:

33 32

2 6 232 6

22

1cm CO

xcm C H xcm COcm C H

∗ =

33 32

2 2 232 2

22

1cm CO

ycm C H ycm COcm C H

∗ =

2 2 x y A+ = (4)(3) y (4) en (2)

572 22 2 120 81 x y x y + + − − =

3 12 2 39 x y − − = −

3 78 x y + = Resolviendo el sistema de ecuaciones:

30 x y + = y 3 78 x y + =

3 78 x y + = 30 x y − − = −

2 48 x =

24 x = y 6y =

El volumen de etano es de 24 cm3 y el del acetileno es 6 cm3, la composición centesimales:

3

2 6 3

24% 80%

30cm

VC H cm

= =

2 2% 100 80 20%VC H = − =

4. (20 puntos) Una mezcla que contiene 50% p/p de gasolina y 50% p/p de kerosene sealimenta a una torre de destilación fraccionada. A la salida la corriente superior tiene unaconcentración del 98% de gasolina en peso, mientras que 3 % de la gasolina que sealimenta a la torre sale con la corriente inferior. El flujo de alimentación es de 1000 kg/h.Determinar:


21/52



a) El flujo de la corriente superior.b) Los flujos másicos de la gasolina y kerosene en la corriente inferior.

Solución.- La separación y purificación de líquidos por destilación constituye una de lasprincipales técnicas para purificar líquidos volátiles. La destilación hace uso de ladiferencia entre los puntos de ebullición de las sustancias que constituyen una mezcla.

50% de gasolina ⇒ 1000∗0.50 = 500 kg Gasolina

50% de kerosene ⇒ 1000∗0.50 = 500 kg Kerosene

El 3% de gasolina que se alimenta a la torre sale por la corriente inferior:

3500 15100

KgKgGasolina KgGasolinaKg∗ =

Por tanto:ENTRA: SALE

El flujo en la corriente superior es:

100485 494.90

98KgMezcla

kgG KgMezclaKgG

∗ =

El flujo en la corriente superior es: 494.90 Kg mezcla/ h

En la corriente inferior:494.90 Kg mezcla – 485.0 Kg G = 9.9 kg K

El flujo de kerosene en la torre inferior es: 500 Kg – 9.9 Kg = 490.1 Kg K

El flujo de kerosene es 490.1 Kg K/h

El flujo de gasolina es: 15.0 Kg G /h

5. (20 puntos) El cloro puede obtenerse tratando con ácido sulfúrico, dióxido demanganeso y cloruro de sodio. Si la reacción se verifica de acuerdo a la ecuación: cloruro

G

T o r r e

d e

d e s t i l a c i ó n

G

K

G

K

K

Flujo: 1000 Kg/h50% Gasolina50% Kerosene

ACORRIENTE SUPERIOR

CORRIENTE INFERIOR

500 Kg G

500 Kg K

500 – 15 = 485 Kg G

15 Kg G


22/52



de sodio + dióxido de manganeso + ácido sulfúrico ⇒ bisulfato de sodio + sulfatomanganoso + cloro gaseoso +agua, a) Formular e igualar por el método ión – electrón, b)¿qué volumen de cloro en CN, se obtiene a partir de 20 g de NaCl?, c) ¿qué cantidad deácido sulfúrico de una solución al 60 % en peso debe utilizarse, si el rendimiento de lareacción es del 65%?, d) ¿Cuál es el peso equivalente del agente oxidante?

Solución.- (a) Formulamos la ecuación:

NaCl + MnO2 + H2SO4 ⇒ NaHSO4 + MnSO4 + Cl2 + H2O

Escribimos la ecuación ionizada:

[Na+ + Cl− ] + MnO20+ [ 2H+ +SO4=] ⇒ [Na+ +HSO4−] +[ Mn+2 +SO4= ] + Cl2 +H2O0

Reconocemos las especies que cambian de estado de oxidación:

2Cl− ⇒ Cl2 0 + 2e- Proceso de oxidación

2 e− + 4H+ + MnO20 ⇒ Mn+2 + 2 H2O0 Proceso dereducción

H++SO4= ⇒ HSO4− Semireacción neutra

Sumando las tres semireacciones:

2Cl− ⇒ Cl2 0 + 2e−

2 e−

+ 4H+

+ MnO20

⇒ Mn+2

+ 2 H2O0

H++SO4= ⇒ HSO4− 2Cl− + 5H+ + MnO20 +SO4= ⇒ Cl2 0 + ⇒ Mn+2 + HSO4− + 2 H2O0

La ecuación igualada es:

2 NaCl + MnO2 + 3 H2SO4 ⇒ 2 NaHSO4 + MnSO4 + Cl2 + 2 H2O

b)22

22

22.4 Cl1 mol Cl1 mol NaCl20 g NaCl 3.83 Cl

58.5 g NaCl 2 mol NaCl 1 mol Cl∗ ∗ ∗ =

c)2 4 2 4

2 4 2 4

3 mol H S O 98 g H SO1 mol NaCl 100 g de sol. ácida20 g NaCl 83.76 g Sol.Ac.

58.5 g NaCl 2 mol NaCl 1 mol H SO 60 g H SO∗ ∗ ∗ ∗ =

Probablemente Ud. se pregunte: ¿Y que del rendimiento?

El rendimiento se involucra cuando las sustancias en cuestión se hallan en diferentesmiembros. En cambio en este problema las sustancias se encuentran en el primermiembro así que al rendimiento no se lo toma en cuenta. En otras palabras, sólo cuandose obtienen productos puede involucrarse el rendimiento.

d) ¿Cuál es el peso equivalente del agente oxidante?

El agente oxidante es la sustancia que se reduce, es decir el dióxido de manganeso. Portanto,

8743.5

2g

Peq g g− = =


23/52



AUTOEVALUACIÓN 3

(Tiempo: 90 minutos)


a) Al reaccionar 3 moles de hidrógeno con 2 moles de oxígeno en condiciones normales seobtienei) 70.6 litros de H2O ii) 112.4 litros de H2O iii) 88.8 litros de H2Oiv) ninguno

La reacción es:

2H2 + O2 ⇒ 2H2OEl reactivo limitante es:

22 2

2

13 1.5

2molO

molH molOmolH

∗ =

De acuerdo al balance estequiométrico, el oxígeno es el reactivo en exceso, por tanto:

22 2

2 2

2 22.43 67.20

2 1molH O

molH H OmolH molH O

∗ ∗ =

Rpta.- (iv)

b) Al combinarse 1.4 g de hierro con oxígeno se obtiene un producto cuya masa es de 2.0g. el producto formado es:i) óxido ferroso ii) óxido férrico iii) óxido doble de hierroiv) ninguno

Con FeO: 881.4 2.256

gFeOgFe gFeO

gFe∗ =

Con Fe2O3: 2 3160

1.4 2.0112

gFeOgFe gFe O

gFe∗ =

Rpta.- (ii)

c) Determine el número de equivalentes gramo en 120 g de calcioi) 4 ii) 6 iii) 10 iv)20

1 20eq gCa g− = El número de equivalente gramos es:

120# 6

20eq g− = =

Rpta.- (ii)

d) Una reacción de metátesis se refiere a una reacción:i) reversible ii) de combinación iii) de doble sustitución iv) deneutralización

Las reacciones de metátesis son aquellas reacciones de doble sustitución.Rpta.- (iii)


24/52



e) Según Dalton, la relación de átomos de oxígeno entre el óxido nítrico y el peróxido denitrógeno es:i) 1:2 ii) 1:4 iii) 2:4 iv) ninguno

El oxido nítrico es N2O2, simplificando NO, y el peróxido de nitrógeno es N2O4, segúnsaltón la relación de oxígenos debe darse siempre y cuando se tiene igual masa del otrocomponente, así que se tiene que relacionar:

N2O2 y N2O4 Y observamos que la relación es de 2 : 4

Rpta.- (iii)

f) En una reacción química el peróxido de hidrógeno genera O2, Por tanto se trata de un:i) agente reductor ii) agente oxidante iii) agente neutralizante iv) agenteinerte

Veamos esta semireación:H2O20 ⇒ O20 + 2H+ + 2e−

Puesto que el peróxido de hidrógeno se está oxidando (pierde electrones), se trata de unagente reductor.

Rpta.- (i)g) En la reacción de NaOH y HCl, el ácido asume la función de:i) agente reductor ii) agente oxidante iii) agente neutralizante iv)agente inerte

Veamos la reacción química:

NaOH + HCl ⇒ NaCl + H2OEl lector debe recordar que las reacciones ácido – base son reacciones de neutralización,observe que no hay cambio de estado de oxidación en las sustancias.

Rpta.- (iii)

h) La ley de las proporciones definidas fue propuesta por:i) Dalton ii) Richter iii) Proust iv)Ninguno

La ley de las proporciones definidas expresa: “Cuando dos o mas sustancias químicas secombinan para formar un compuesto determinado, lo hacen siempre en una proporción demasa fija y constante independientemente del origen o de la forma de la preparación delcompuesto” . La cual fue estudiada por Joseph Louis Proust.

Rpta.- (ii)i) Una reacción exotérmica es aquella reacción que:i) desprende calor ii) absorbe calor iii) no intercambia calor iv)ninguno

Las reacciones exotérmicas son aquellas que desprenden calor durante el proceso, porejemplo la reacción del gas natural en presencia de oxígeno, produce energía calorífica,produce calor, desprende calor. En las reacciones químicas suelen expresarse en términosde Entalpía refiriéndose a calor a presión constante cuyo signo es negativo, es decir: ∆H <0

Rpta.- (i)

j) Si un óxido contiene 49.55% de manganeso, ¿cuál es la fórmula empírica delcompuesto?i) MnO ii) Mn2O3 iii) MnO3 iv) Mn2O7


25/52



Tabulando los datos:

Sustancia Masarelativa

No. deátomo-gramo

Dividir entre0.900

∗2 FórmulaEmpírica

Mn 49.55 0.900 1 2 Mn2O7 O 50.45 3.15 3.50 7

Rpta.- (iv)

2. (20 puntos) El análisis de dos óxidos de plomo demuestra que 2.351 g del primerocontiene 2.1824 g de plomo y que 3.028 g del segundo contiene 2.6228 g g de plomo, a)

demuestre que estos datos ilustran la ley de las proporciones múltiples, de acuerdo conesta ley determine las fórmulas correspondientes a los dos óxidos de plomo, c) si elsegundo óxido es sometido a una reducción según la reacción PbxOy + C = Pb + CO2,¿Qué cantidad de carbono se necesita?

Solución.- a) Tabulando los datos:

Según Dalton la relación de masas de oxígeno es de 1 : 2, observe para una masaconstante de Pb

Nota.- El lector también puede demostrar a partir de la composición de los componentes.Siendo:

Óxido A: 2.1824% 100% 92.83%2.3510

Pb Pb= ∗ = y % 7.17%O =

Óxido A: 2.6228% 100% 86.62%3.028

Pb Pb= ∗ = y % 13.38%O =

b) La reacción es:PbO2 + C = Pb + CO2

22

2 2

1 1 123.028 0.152

239 1 1

molPbO molC gC gPbO gC

gPbO molPbO molC

∗ ∗ ∗ =

3. (20 puntos) A 30 cm3 de una mezcla gaseosa de hidrógeno y amoniaco se añaden 33cm3 de oxígeno. Se hace arder la mezcla y al volver a las mismas condiciones de presióny temperatura queda un residuo de 20 cm3 de una mezcla de nitrógeno y oxígeno. Hallarla composición de aquella mezcla de hidrógeno y amoniaco.

Solución.- Es un proceso de combustión, donde el hidrógeno al reaccionar con oxígenoforma agua y el amoniaco al reaccionar con oxígeno forma nitrógeno y vapor de agua.Veamos gráficamente el proceso.

Óxido

MasaO

MasaPb

Relación O/S

/0.07725

RELACIÓN:

RELACIÓN:

A 0.1686

2.1824

0.07725

1 PbO1:2

B 0.4052

2.6228

0.15449

2 PbO2

30 cm3 de mezcla 20 cm3 de mezcla de N2 y O2


26/52



A continuación planteamos las ecuaciones matemáticas:

Las ecuaciones son:x + y = 30 (1)a + b = 20 (2)

Donde:x = volumen de H2 en cm3 a = volumen de N2 en cm3 y = volumen de NH3 en cm3 b = volumen de O2 (en

exceso) en cm3

Observe que hemos planteado 2 ecuaciones con 4 incógnitas, esto implica que debemosplantear otras dos ecuaciones. Efectuaremos un balance por oxígeno y luego pornitrógeno considerando las siguientes reacciones químicas:

2H2 + O2 ⇒ 2H2O (I)

4NH3 + 3 O2 ⇒ 2 N2 + 6 H2O (II)BALANCE POR OXÍGENO:

33 32

2 2

2

1 cm O xx cm H cm O

3 22 cm H∗ =

33 32

3 233

3 cm O 3y cm NH y cm O

44 cm NH∗ =

El volumen estequiométrico de oxígeno es:V O2 = ½ x + ¾y

VO2 = 20 – bEs decir:

½ x + ¾y = 20 – b (3)BALANCE POR NITRÓGENO:

33 32

3 233

2 cm N 1y cm NH y cm N

24 cm NH∗ =

El volumen de nitrógeno que se forma es:

½ y = a (4)En resumen:x + y = 30 (1)a + b = 20 (2)½ x + ¾y = 20 – b (3)½ y = a (4)

(4) en (2) y despejando b:b = 20 − ½ y reemplazando en 3:

½ x + ¾y = 30 – (20 − ½ y)

½ x + ¾y = 10 + ½ y

VH2 = x cm3 VNH3 = y cm3

VH2 = x cm3 VNH3 = y cm3

VO2 = 33 cm


27/52



½ x + ¼y = 10

Ahora tenemos 2 ecuaciones con dos incógnitas:x + y = 30½ x + ¼y = 10

Resolviendo:x = 10 cm3 H2 y = 20 cm3 NH3

La composición centesimal es:3

2 3

10% 100% 33.33%

30cm

H cm

= ∗ =

3

3 3

20% 66.67%

30cm

NH cm

= =

4. (20 puntos) Un tesísta de Ingeniería Química de la UMSA, recogió del salar de Uyuniuna muestra que contiene cloruro de sodio, cloruro de litio, cloruro de potasio y agua,cuya composición en masa del NaCl es del 15 %. Esta muestra es sometida a evaporaciónhasta lograr una concentración del 75% en masa de NaCl. Si la mezcla resultantecontiene además 200 kg de cloruro de potasio y 20 kg de cloruro de litio. Determinar: a)la cantidad de agua evaporada por cada tonelada de mezcla obtenida, b) la composiciónporcentual de la mezcla inicial.

Solución.-

En laboratorio:

Se recoge una muestra de sal:

El cuál se hace evaporar hasta que la concentración del NaCl sea del 75% en masa.

Para 1 tonelada obtenida (m3 = 1000 kg) se puede considerar:

m1 = m2 + m3 (1)

m2 H2Ob = 0%

m3 = 1000 Kg

c = 75% NaCl

m1 = ¿?

a = 15% NaCl


28/52



am1 = bm2 + cm3 (2)

Considerando la ecuación (2): b = 0 si efectuamos el balance en base al NaCl.

31

cm 75 1000kgm 5000 kg Mezcla

a 15∗

= = =

La cantidad de masa evaporada es:m2 = m1 - m3

m2 = 5000 – 1000 = 4000 kg de agua

b) La composición porcentual de la mezcla inicial es:

% 15%NaCl = 200% 100% 4.0%5000

KCl = ∗ = 20% 100% 0.40%5000

Li = ∗ =

%H2O = (100 – 15 – 4.0 – 0.40) = 80.6%

5. (20 puntos) 5.04 litros de una mezcla de cloro gaseoso y bromo gaseoso se hallanconfinados en un recipiente a 1 atm de presión y 32 °F. Esta mezcla es sometida a unareacción completa con una solución de potasa caústica del 35.9 % p/p de KOH y unadensidad relativa de 1.36. Después de la reacción se obtiene cloruro de potasio, bromatode potasio y agua, a) formular e igualar la ecuación química por el método ión-electrón,b) Si se obtiene exactamente 13.41 g de cloruro de potasio a partir del reactivo limitanteque es el cloro gaseoso, determine la fracción molar de la mezcla gaseosa, c) ¿Cuál es elpeso equivalente del agente reductor?, d) Determine el volumen de la disolución de

potasa caústica necesario para obtener 13.41 g de cloruro de potasio, e) siexperimentalmente se obtiene 8.046 g de cloruro de potasio, ¿cuál es el rendimiento de lareacción química?

Solución.- a)Cl2 + Br2 + KOH ⇒ KCl + KBrO3 + H2O

Cl20 + Br20 + [K+ + OH−] ⇒ [K+ + Cl−] + [K+ + BrO3−] + H2O0

Cl20 ⇒ Cl−

2 e− + Cl20 ⇒ 2Cl− (Semireacción de reducción)

Br20 ⇒ BrO3−

12 OH−

+ Br20

⇒ 2BrO3−

+ 6H2O0

+ 10e−

(Semireacción deoxidación)

∗5 2 e− + Cl20 ⇒ 2Cl−

∗1 12 OH− + Br20 ⇒ 2BrO3− + 6H2O0 + 10e−

5 Cl20 + 12 OH− + Br20 ⇒ 10Cl− + 2BrO3− + 6H2O0

La ecuación igualada es

5Cl2 + Br2 + 12KOH ⇒ 10KCl + 2KBrO3 + 6H2O


29/52



b) Si se obtiene exactamente 13.41 g de cloruro de potasio a partir del reactivo limitanteque es el cloro gaseoso, determine la fracción molar de la mezcla gaseosa.

Determinaremos la cantidad de Cl2 gaseoso:

22

5113.41 0.09

74.5 10molCl molKCl

gKCl molCl gKCl molKCl

∗ ∗ =

La cantidad de moles de ambos gases puede ser calculada con la ecuación de estado:

T T P V n RT =

Donde: V = 5.04 , PT = 1atm, T 32 ºF = 0 ºC = 273K., reemplazando datos:

1 5.040.225

0.082 273T

atmn mol

atmK

K mol

∗=

−∗

−

La cantidad de sustancia de Bromo es:

20.225 0.09 0.135

Br n mol = − =

Las fracciones molares son:

2

0.090.40

0.225Cl X = = y

20.6

Br X =

c) ¿Cuál es el peso equivalente del agente reductor?

El agente reductor se la sustancia que se oxida, es decir el bromo.

159.815.98

10g

Peq g g− = =

d) Determine el volumen de la disolución de potasa caústica necesario para obtener 13.41g de cloruro de potasio (35.9 % p/p de KOH y una densidad relativa de 1.36)

1 12 56 100 . 113.41 24.77

74.5 10 1 35.9 1.36molKCl molKOH gKOH gsol mlsol

KCl mlsolucióngKCl molKCl molKOH gKOH gsol

∗ ∗ ∗ ∗ ∗ =

e) si experimentalmente se obtiene 8.046 g de cloruro de potasio, ¿cuál es el rendimientode la reacción química?

8.046 100% 60%13.41

gg

η = ∗ =


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a) Al reaccionar 100 mg de Magnesio con exceso de una solución de ácido clorhídrico, seobtiene:

i) 120.21 mg de MgCl2 ii) 395.83 mg de MgCl2 iii) 73.74 mg de MgCl2 iv) ninguno

La reacción química es:

Mg + 2HCl ⇒ MgCl2 + H2 100 mg = 0.1 g

2 2 22

2 2

1 95 100010.1 395.83

24 1 1 1molMgCl gMgCl mgMgCl molMg

gMg mgMgCl gMg molMg molMgCl gMgCl

∗ ∗ ∗ ∗ =

b) ¿Cuál de las siguientes sustancias neutraliza al ácido clorhídrico?

i) ácido nítrico ii) óxido de litio iii) cloruro de sodioiv) ninguno

En las reacciones de neutralización intervienen ácido y base, por tanto al ácido clorhídriconeutraliza una base o un hidróxido.

Rpta.- (iv)

c) El peso equivalente del Fe3O4 es:

i) 26.67 g ii) 29.00 g iii) 36.00 giv) 20

Para calcular el peso equivalente del óxido doble de hierro Fe3O4, recordaremos ladefinición peso equivalente: “el peso equivalente de un elemento, (o compuesto), como lacantidad del mismo que se combina o desplaza químicamente a 8 g de oxígeno o 1.008 gde hidrógeno”, por tanto:

Fe = 3∗56 = 168 y O = 4∗16 = 64, El peso molecular del óxido doble de hierro es: 232,

3 4 3 4232 29232 2964 8 8 8

gFe O gFe OPeq g g

gO gO− = = = =

∗

El peso equivalente gramo del óxido doble de hierro es 29 gRpta.- (ii)

d) El peso molecular del dicromato de potasio es

i) 194 g/mol ii) 294 g/mol iii) 158 g/moliv) ninguno


31/52



La fórmula molecular del dicromato de potasio es: K2Cr2O7, por tanto: M =(2∗39+2∗52+7∗16) = 294 g/mol

Rpta.- (ii)

e) Una sustancia está compuesta por 3.5 g de N y por 0.5 g de H. La fórmula empírica es:i) NH2 ii) NH3 iii) N2H iv) ninguno

Tabulando los datos:

Sustancia Masa relativa No. de átomo-gramo

Dividir entre 6.25 FórmulaEmpírica

N 3.5 g =87.5%

6.25 1.0 NH2

H 0.5 g =12.5%

12.5 2.0

Rpta.- (i)f) Una molécula de ácido silícico contiene:

i) 1 átomo de silicio ii) 2 átomos de silicio iii) 3 átomos de silicio iv) 4 átomos de silicio

La fórmula molecular del ácido silícico es H4SiO4., por tanto una molécula de ácido silícicotiene 1 átomo de silicio

g) La descomposición del clorato de potasio mediante el calor genera:

i) K + Cl2 + O2 ii) KCl + K2O iii) KCl + O iv) ninguno

Uno de los ejemplos más comunes de de reacciones de descomposición es: ladescomposición del clorato de potasio según:

KClO3 + calor ⇒ KCl + O2 Rpta.- (iii)

h) La ley de las proporciones recíprocas fue propuesta por:

i) Lavoissier ii) Dalton iii) Proust iv) Ninguno

Lavoissier postuló la ley de la conservación de la materia.

Dalton postuló la ley de las proporciones múltiples

Proust postuló la ley de las proporciones definidas

Rpta.- (iv)i) ¿Cuál es la relación molar en 50% p/p de acetileno y 50% p/p de metano?

i) 0.30/0.70 ii) 0.40/0.60 iii) 0.20/0.80 iv)ninguno

La relación molar es la siguiente:

tan

0.526 0.615

0.516

acetileno

me o

mn

mn = =

Rpta.- (iv)


32/52



j) Qué volumen de HI se obtiene a partir de 20 ml de H2 y 20 ml de I2?

i) 40 ml de HI ii) 30 ml HI iii) 20 ml de HI iv) ninguno

La reacción química es:H2 + I2 ⇒ 2HI

De acuerdo a la ley de los volúmenes de combinación de terminamos el reactivolimitante:

2

2 22

1

20 201

ml I

mlH ml I ml H ∗ = y 2 220

20 401

mlHI mlH mlHI

mlH ∗ = Rpta.- (i)

2. (20 puntos) Un metal, cuya masa es de 20 miligramos, reacciona con ácido clorhídricoy genera 15 ml de H2 medido sobre agua a 15 °C y 495 mmHg. Si la presión de vapor delagua a 15 °C es 12.8 mmHg, Calcular el peso equivalente del metal.

Solución.- De acuerdo a una definición anterior, “el peso equivalente de un elemento, (ocompuesto), como la cantidad del mismo que se combina o desplaza químicamente a 8 gde oxígeno o 1.008 g de hidrógeno”.

En este caso 0.020 g del metal desplazan una cantidad de hidrógeno que se determina apartir de la ecuación de estado, con: T = 15 + 273 = 288 K; V = 15 ml, M = 2 g/mol yPH2 = 495 mmHg – 12.8 mmHg = 482.2 mmHg.

42 / 482.2 0.015 8.05 1062.4 / 288

MPV g mol mmHgm gH

RT mmHg K mol K −∗ ∗= = = ∗

− − ∗

Por tanto:

4

0.020 1.008 25.041.0088.05 10 1.008

Eq gM g

Eq gH g−− ∗

= =− ∗ ∗

El peso equivalente el metal es 25.04 g.

3. (20 puntos) Se investiga la fórmula molecular de una sustancia compuesta por C, H, Oy N, al oxidar 250 mg de sustancia se forma 183.33 mg de CO2 y 150 mg de H2O. Alliberar el nitrógeno contenido, 76.02 mg de urea dan lugar a 50 cc de nitrógeno medidossobre agua a 25 ºC y 495 mmHg. Para la determinación del peso molecular, 152.05 mgde sustancia desalojan en un aparato de Victor Meyer 100 cc de aire medidos en lasmismas condiciones de temperatura y presión ya mencionados. A partir de estos datos

calcular: a) El peso molecular del compuesto, b) la fórmula más simple y la fórmulamolecular. La presión de vapor de agua a 52 ºC, es 23.76 mmHg.

Solución.- a) Para determinar el peso molecular del compuesto consideraremos lossiguientes datos:m = 152.05 mg = 0.152 g T = 25 +273 = 298 K V = 100 ml = 0.10

P = (495 – 23.76) mmHg = 471.24 mmHg

mPV RT

M = mRT M

PV =


33/52



mmHg0.152 g 62.4 298 K

K molM 59.97 g/mol471.24mmHg 0.10

−∗ ∗

−= =∗

Para determinar la fórmula más simple hallaremos las masas de los elementos queconstituyen la urea:

Masa de carbón: 22

12 mg C183.33mg CO 50 mg C

44 mg CO∗ =

Masa de hidrógeno: 22

2 mg H150mg H 16.67 mg H

18 mg HO

O∗ =

Para determinar la masa de nitrógeno utilizamos la ecuación de estado: con los siguientesdatos: P = (495 – 23.76) mmHg = 471.24 mmHg; T = 15 + 273 = 288 K; M = 28 g/mol(N2); V = 50 cc = 0.050

mPV RT

M = ⇒ MPV m

RT =

2

g28 471.24 mmHg 0.05

molm 0.0355 g NmmHg

62.4 298 KK mol

∗ ∗= =

−∗

−

A partir de estos datos calcularemos la composición centesimal de la urea:

50mg%C 100% 20%250g= ∗ = 16.67mg%H 100% 6.67%250mg

= ∗ =

35.5mg%N 100% 46.70%

76.02g= ∗ =

La composición de estos tres elementos es: (20 + 6.67 + 46.70) = 73.37%. Esteresultado nos lleva a la conclusión de que la urea contiene también oxígeno cuyoporcentaje es:

%O = 100 – 73.37 = 26.63%

Ud. estimado estudiante, ¿con estos datos ya puede determinar la fórmula empíricaverdad?

Recuerde que debemos dividir entre sus pesos atómicos:

20C: 1.67

12 = 6.67H: 6.670

1 =

46.70N: 3.33

14= 26.63: 1.66

16O =

Finalmente dividimos entre la menor expresión:

1.67 6.67 1.66 3.33C: 1 H: 4 O: 1 N: 2

1.67 1.67 1.67 1.67= = = =

La fórmula empírica es: CH4ON2 y el valor de n: (CH4ON2)n

El peso molecular de la fórmula molecular es 59.97 g/mol y el peso molecular de lafórmula empírica es 60, en consecuencia:


34/52



59.971

60n = =

La fórmula molecular es CH4ON2

4. (20 puntos) Una mezcla que contiene 30% en masa de alcohol etílico y 70% en masade agua, se alimenta a un sistema de destilación a 80 °C. La corriente superior tiene unaconcentración del 96% en masa de alcohol etílico. Mientras que el 20% del alcohol etílicoque se alimenta al sistema de destilación sale por la corriente inferior. Si el flujo dealimentación es 5 toneladas métricas por hora Determinar: a) El flujo de la corrientesuperior. Si la corriente inferior es alimentada a un segundo proceso de destilación, b)

¿Cuál es el flujo másico en la corriente inferior si en la corriente superior se obtiene 291kg de alcohol etílico y 16 kg de agua?

Solución.-

Por la torre inferior sale el 20% de alcohol etílico, es decir: 1500 Kg ∗ 0.20 = 300 Kg ypor la torre superior el restante: 1500 – 300 = 1200 Kg de alcohol etílico.

a) El flujo de la corriente superior100

1200 125096

kgkgalcohol KgdeMezcla

kgalcohol ∗ =

Si la corriente inferior es alimentada a un segundo proceso de destilación, b) ¿Cuál es elflujo másico en la corriente inferior si en la corriente superior se obtiene 291 kg de alcoholetílico y 16 kg de agua?

La alimentación a la torre B es:

300 kg de alcohol y 3500 – 50 kg de agua = 3450 kg H2O

En la torre B, el flujo másico en la torre inferior es:

300 – 291 kg = 9 kg/h de alcohol

3450 kg – 16 kg = 3439 kg/h H2O

5. (20 puntos) Al reaccionar 10 g de agua oxigenada, con 10 g de cloruro crómico, enexceso de una solución de hidróxido de potasio del 60% en masa y densidad de 1.2

5.0 t/h

30% p/p C2H5OH70% p/p H2O

Alcohol destilado96% DE ALCOHOL

1 2

3 RESIDUORESIDUO20 % C2H5OH

5000 kg ∗ 0.30 = 1500 Kg de alcohol etílico

5000 Kg ∗ 0.70 = 3500 kg de agua

TORRE A

TORRE B


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g/cm3, se obtiene cromato de potasio, hipoclorito de potasio y agua. a) Igualar lareacción por el método ión electrón. b) Determinar la cantidad del reactivo en exceso queno reacciona. c) Determinar la masa de cromato de potasio que se obtiene si elrendimiento de la reacción es del 85%. d) Si el exceso de la solución de hidróxido depotasio del 60% en masa y densidad de 1.2 g/cm3 es del 40%, ¿que volumen de estasolución se requiere? e) ¿Cuál es el peso equivalente – gramo del agente oxidante?

Solución: (a)H2O2 + CrCl3 + KOH ⇒ K2CrO4 + KClO + H2O

H2O20 + [Cr+3 + 3Cl−] + [K+ + OH−] ⇒ 2K+ + CrO4= + [K+ + ClO−] + H2O0

∗9 2 e− + H2O20 ⇒ 2 (OH)− ∗2 8(OH−) + Cr+3 ⇒ CrO4= + 4H2O0 + 3 e− ∗2 6(OH−) + 3Cl− ⇒ 3ClO− + 3H2O0 + 6 e−

9 H2O20 + 28 (OH)− + 2 Cr+3 + 6Cl− ⇒ 18 (OH)− + 2 CrO4= + 6ClO− + 14H2O0

La ecuación balanceada es:

9 H2O2 + 2 CrCl3 + 10 KOH ⇒ 2 K2CrO4 + 6 KClO + 14 H2O

b) El reactivo en exceso es:3 2 2 2 2

3 2 23 3 2 2

1 9 3410 9.653

158.5 2 1molCrCl molH O gH O

gCrCl gH OgCrCl molCrCl molH O

∗ ∗ ∗ =

De 10 g de H2O2, reaccionan 9.653 g de H2O2, por tanto el reactivo en exceso es el

peróxido de hidrógeno, siendo la cantidad que no reacciona:

10 g – 9.653 g = 0.347 g de H2O2

c) El reactivo limitante es el cloruro crómico, por tanto:

3 2 4 2 43 2 4

3 3 2 4

1 2 194 8510 10.404

158.5 2 1 100molCrCl molK CrO gK CrO

gCrCl gK CrOgCrCl molCrCl molK CrO

∗ ∗ ∗ ∗ =

d) Volumen de KOH:

333

33 3

1 10 56 100 . 110 1.4 34.35

158.5 2 1 60 1.2 .molCrCl molKOH gKOH gSol cm Sol

gCrCl cm SolKOH gCrCl molCrCl molKOH gKOH gSol

∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ =

e) El peso equivalente del agente oxidante es:

2 2

3417

2g

Peq gH O g− = =


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a) El estado de oxidación del manganeso en el compuesto manganato de potasio es:i) 2 ii) 4 iii) 6 iv) ninguno

La fórmula del manganato de potasio es: K2MnO4

Y el manganeso está con su estado de oxidación (+ 6), ya que 2∗1 + 6 − 2∗4) = 0Rpta.- (iii)

b) El porcentaje de oxígeno en el compuesto cromato férrico es:i) 16.55% ii) 34.67% iii) 41.74% iv) ninguno

La fórmula molecular del cromato férrico es: Fe2(CrO4)3 y el porcentaje de oxígeno es:M = 2∗56 + 3∗52 + 12∗16 = 460 g/mol, O = 192,

192% 100% 41.74%

460O = ∗ =

Rpta.- (iii)

c) La disolución del NaOH en agua es un proceso que libera calor al entorno, por tanto esun:

i) Proceso endotérmico ii) Proceso exotérmico iii) Proceso reversible iv) ninguno

Cuando hay desprendimiento de calor en una reacción química el proceso se llamaexotérmico.

Rpta.- (ii)

d) La fórmula empírica es igual a:i) la fórmula real ii) la fórmula molecula iii) la mínima relación de átomos iv) ninguno

La fórmula empírica es igual a la mínima relación de átomos.Rpta.- (iii)

e) Según Dalton la relación de átomos de oxígeno en el óxido manganoso y óxidomangánico es:i) 1 : 3 ii) 2 : 3 iii) 1 : 6 iv) ninguno

Las fórmulas son las siguientes: óxido manganoso = MnO y óxido mangánico = Mn2O3

Por tanto para que se cumple la ley de Dalton, hacemos que MnO = Mn2O2, por tanto larelación de átomos de oxígeno es:

2 : 3Rpta.- (ii)

f) La ley de las proporciones múltiples fue propuesta por:i) Lavoissier ii) Dalton iii) Proust iv)ninguno

Dalton propuso la ley de las proporciones múltiples,Rpta.- (ii)


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g) Una reacción de síntesis es:i) A + B → C + D ii) A → B + C iii) A + B → C iv) A + B ⇔ C

Las reacciones de síntesis es más conocida como reacciones de combinación, por tanto: A+ B → C, es la reacción de síntesis.

Rpta.- (iii)

h) La destilación de una sustancia espirituosa es un fenómeno:i) Químico ii) Físico iii) Físico - químico iv) ninguno

La separación y purificación de líquidos por destilación constituye una de las principalestécnicas para purificar líquidos volátiles. La destilación hace uso de la diferencia entre lospuntos de ebullición de las sustancias que constituyen una mezcla. Es un fenómeno físico.

Rpta.- (ii)

i) La fórmula empírica de una sustancia que contiene: 49.1% C, 2.7% H y 48.2% de Cles:

i) CH2Cl ii) C3H2Cl iii) C2H2Cl iv) ninguno

Tabulando los datos:Sustanci

aMasa

relativaNo. de átomo-

gramoDividir entre

1.36FórmulaEmpírica

C 49.1% 4.09 3.0C3H2ClH 2.7% 2.7 2.0

Cl 48.2% 1.36 1.0

Rpta.- (ii) j) Si en una reacción química existe pérdida de electrones, ésta es de:

i) oxidación ii) reducción iii) neutralización iv)ninguno

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