guia quimica completa
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Guia de química general Universidad Andrés Bello, 2015.TRANSCRIPT
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Universidad Andrs Bello Facultad de Ciencias Exactas
Departamento de Ciencias Qumicas
GUIA DE EJERCICIOS
QUIMICA GENERAL
QUI 109
Compilada por: Prof. Luis Ral de la Nuez
Prof. Manuel Curitol
Revisada por: Dra. Nancy Pizarro U.
Departamento de Ciencias Qumicas
Versin Primer Semestre 2015
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Gua de Ejercicios, Curso de Qumica General, Primer Semestre 2014
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INDICE GUIA N 1 UNIDAD N 1: MATERIA, TOMOS, MOLCULAS E IONES 5
Objetivos especficos de la Unidad 1 5
Ejercicios Desarrollados 6
Ejercicios Propuestos 9
Respuestas 17
GUIA N 2 UNIDAD N 1: MATERIA, TOMOS, MOLCULAS E IONES 19 Objetivos especficos de la Unidad 1 19
Ejercicios Desarrollados 20
Ejercicios Propuestos 22
Respuestas 25
GUIA N 3 UNIDAD N 2: ESTRUCTURA ELECTRNICA DE LOS TOMOS 27
Objetivos especficos de la Unidad 2 27
Ejercicios Desarrollados 28
Ejercicios Propuestos 31
Respuestas 37
GUIA N 4 UNIDAD N 3: ENLACE, GEOMETRA MOLECULAR E
INTERACCIONES INTERMOLECULARES 39
Objetivos especficos de la Unidad 3 39
Ejercicios Desarrollados 40
Ejercicios Propuestos 43
Respuestas 55
GUIA N 5 UNIDAD N 4: ESTEQUIOMETRA 65
Objetivos especficos de la Unidad 4 65
Ejercicios Desarrollados 66
Ejercicios Propuestos 71
Respuestas 82
GUIA N 6 UNIDAD N 5: GASES Y SUS PROPIEDADES 85
Objetivos especficos de la Unidad 5 85
Ejercicios Desarrollados 86
Ejercicios Propuestos 89
Respuestas 98
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GUIA N 7 UNIDAD N 6: REACCIONES ACUOSAS Y ESTEQUIOMETRA 100
Objetivos especficos de la Unidad 6 100
Ejercicios Desarrollados 101
Ejercicios Propuestos 108
Respuestas 114
GUIA N 8 UNIDAD N 7: TERMOQUMICA 115
Objetivos especficos de la Unidad 7 115
Ejercicios Desarrollados 116
Ejercicios Propuestos 119
Respuestas 127
GUIA N 9 UNIDAD N 8: EQUILIBRIO QUMICO 129
Objetivos especficos de la Unidad 8 129
Ejercicios Desarrollados 131
Ejercicios Propuestos 136
Respuestas 142
GUIA N 10 UNIDAD N 8: EQUILIBRIO QUMICO 144 Objetivos especficos de la Unidad 8 144
Ejercicios Desarrollados 145
Ejercicios Propuestos 153
Respuestas 162
GUIA N 11 UNIDAD N 9: EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Y
DE COMPLEJACIN 164
Objetivos especficos de la Unidad 9 164
Ejercicios Desarrollados 165
Ejercicios Propuestos 168
Respuestas 175
GUIA N 12 UNIDAD N 10: EQUILIBRIO REDOX 177 Objetivos especficos de la Unidad 10 177
Ejercicios Desarrollados 179
Ejercicios Propuestos 185
Respuestas 193
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GUIA N 13 UNIDAD N 11: CINTICA QUMICA 195
Objetivos especficos de la Unidad 11 195
Ejercicios Desarrollados 196
Ejercicios Propuestos 203
Respuestas 215
APNDICE: TABLA PERIDICA 219
APNDICE 2: SOLEMNES Y EXAMEN SEMESTRE ANTERIOR 220
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GUIA N 1
UNIDAD N 1
MATERIA, TOMOS, MOLCULAS E IONES
Objetivos especficos de la Unidad 1 1. Clasificacin y Propiedades de la Materia.
2. Unidades de medicin. Sistema Internacional de medicin.
3. Escalas de Temperatura.
4. Uso de prefijos, conversin de unidades.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 2. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 1. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.
Prentice Hall. 9 Edicin, 2004.
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EJERCICIOS DESARROLLADOS 1. El oro puede martillarse hasta formar lminas extremadamente delgadas llamadas
pan de oro. Si un trozo de 1,00 g de oro (densidad = 19,2 g/cm3) se martilla hasta formar una lmina que mide 8,0 x 5,0 pies, calcule el espesor medio de la lmina en metros (1 pie = 0,3048 metros).
Desarrollo:
Utilizando la densidad del oro y su masa se determinar el volumen de ste.
Como:
Oro V Oro m
=d
Por lo tanto el volumen es:
Oro d Oro m
=V
3g/cm 19,2 g 1,00
=V
V = 0,0521 cm3 (Como hay operacin de divisin, se consider las cifras significativas de la masa y la densidad, cada una tiene 3, por lo que el volumen se expresa con 3 cifras significativas)
Antes de realizar el clculo del espesor se transformar las longitudes dadas en pies a metros, as como el volumen a m3.
Primero se convertir 8,0 y 5,0 pies a metros, sabiendo que 1 pie = 0,3048 m y
utilizando el factor de conversin o factor unitario:
mpiemxpies 438,2
13048,00,8 =
= 2,4 m
Debido a que hay operaciones de multiplicacin y divisin, se consider la cifra significativa menor de los datos dados en el ejercicio, la cual es 2, por lo que la longitud es 2,4 m.
mpiemxpies 524,1
13048,00,5 =
= 1,5 m
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Por ltimo, el volumen se convertir a m3, sabiendo 1cm3 = 1,0 x 10-6 m3:
3
363
1100,10521,0cm
mxxcm = 5,21 x 10-8 m3
Si se considera que la lmina de oro es un cubo rectangular cuya altura es el espesor de la lmina:
El volumen es por lo tanto:
Volumen = Ancho x Largo x Espesor ( altura)
La altura o en este caso espesor estar dado por:
Ancho x oargLVolumenEspesor =
m 1,524 x m 2,438
m 10 x 5,21Espesor3-8
=
Considerando que hay operaciones de multiplicacin y divisin, se considerar la cifra significativa menor de los datos dados en el ejercicio, la cual es 2.
Espesor = 1,4 x 10-8 m
2. Calcule la masa de un cilindro de acero inoxidable (densidad = 7,75 g/cm3) cuya
altura mide 18,35 cm mientras que su radio 1,88 cm. Exprese el resultado en kilogramos.
Desarrollo:
d = 7,75 g/cm3 h = 18,35 cm r = 1,88 cm
El primer paso es calcular el volumen del cilindro, el cual es:
V= r2 x h V = 3,1416 x (1,88 cm)2 x 18,35 cm
V = 204 cm3
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Luego se obtiene la masa usando el volumen del cilindro obtenido y la densidad:
V m d =
Despejando la masa se tiene:
m = d x V
33 cm 204 x cm
g 75,7m =
m = 1581 g (expresado correctamente segn cifras significativas
sera: 1,58 x 103 g)
Por ltimo la conversin de la masa de g a kg:
kgg
kgxgx 58,1 1000
11058,1 3 =
Considerando que hay operaciones de multiplicacin y divisin, se considerar la cifra significativa menor de los datos dados en el ejercicio, la cual es 3.
m = 1,58 kg
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. La densidad del cido actico es 1,05 g/mL. Cul es el volumen de 327 g de cido
actico? Justifique su respuesta.
2. La densidad (d) del mercurio lquido es 13,5 g/cm3. Qu masa (m) del mercurio llenar un recipiente con un volumen (V) de 0,500 L?
3. Cuando 24 pedazos de cobre se sumergen en agua, los pedazos desplazan 8,26
cm3 de agua. Si la masa combinada de los pedazos es 73,86 g, cul es la densidad del cobre?
4. Un pedazo de 8,44 g de un metal desconocido tiene 1,25 centmetros de largo, 2,50
centmetros de ancho, y 1,00 centmetro de grueso. Cul ser la identidad posible del elemento?
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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5. Un cubo del hierro tiene una masa de 29,31 g. Si cada lado del cubo tiene dimensiones de 1,55 centmetros, cul es la densidad del hierro?
6. Los termstatos se fijan a menudo a 68F. Cul es esta temperatura en grados
centgrados?
7. El punto de ebullicin de helio lquido es 4 K. Cul es esta temperatura en grados centgrados?
8. La temperatura requerida para fundir el NaCl es 528 C. Cul es esta temperatura
en Kelvin?
9. Las reacciones qumicas se estudian a menudo a 25 C. Cul es esta temperatura
en grados Fahrenheit?
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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10. El radio de un tomo del helio es 31 pm. Cul es el radio en nanmetros? 11. Un cilindro tiene un radio de 5,08 centmetros y una altura de 125 centmetros.
Calcule el volumen del cilindro en litros. 12. Las dimensiones de una caja son 12 pulgadas por 11 pulgadas por 5,5 pulgadas.
Calcule el volumen de la caja en cm3. Hay 2,54 centmetros por pulgada. 13. Si la eficacia de combustible de un automvil es 27 millas por galn, cul es su
eficacia de combustible en kilmetros por litro? (1 kilmetro = 0,621 millas, 1,000 L = 1,057 cuartos de galn, 4 cuartos de galn = 1 galn)
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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14. Un galn (3,78 L) de pintura de ltex puede cubrir 385 pies2 de la superficie de una pared. Cul es el grosor promedio de una capa de pintura (en micrmetros)?
15. A 25 C, la densidad del oxgeno en aire es 0,275 g/L. Qu volumen ser ocupado
por 25 kilogramos de oxgeno a 25 C? 16. Una balanza electrnica se utiliza para determinar que una muestra tiene una masa
de 25,7171 g. Si la precisin de la balanza es de 0,1 mg, cul es el nmero correcto de las cifras significativas para esta medida?
17. Convertir 5,000 x 10-2 metros a milmetros y expresar la respuesta en la notacin
exponencial usando el nmero correcto de cifras significativas.
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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18. Cul es la respuesta correcta a la expresin siguiente: (18 + 95) 0,077351? Nota: Realice la operacin de adicin primero.
19. La densidad del hielo (agua slida) es de 0,92 g/cm
3 y la del agua lquida es 1,00
g/cm3 (exactamente 0,99987 por lo que aproximamos a 1,00). Esta pequea
diferencia en las densidades, hace que el hielo flote sobre agua lquida, y por lo tanto frente a bajas temperaturas, los lagos se congelan desde arriba hacia abajo, permitiendo la vida de peces y plantas bajo la superficie de hielo. Sin embargo, este fenmeno tambin ocasiona problemas. Qu volumen de hielo se obtiene por el congelamiento de 5,00L de agua contenidos en el radiador de un automvil?
20. El radio de un tomo del litio es 152 pm. Cul es el volumen de un tomo del litio si
se considera que el tomo es una esfera? El volumen de una esfera es (4/3) r3.
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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21. Asumiendo que la vida humana promedio es de alrededor de 70 aos. Dependiendo que si una persona ejercita, duerme, se relaja o se enoja presentar un promedio de 10 respiraciones por minuto. Al respecto determine el nmero total de respiraciones que realiza durante su vida. Si la vida promedio vara a 80 aos en vez de 70 aos, cambiara la estimacin final?
22. Una importante compaa automotriz muestra un molde de su primer automvil,
hecho de 9,55 Kg de Hierro. Para celebrar sus 100 aos en el negocio, un trabajador fundir el molde en oro a partir del original. qu masa de oro se necesita para hacer el nuevo molde?
23. Un metro cbico de aluminio (Al) tiene una masa de 2,70x103 kg, y el mismo
volumen de hierro (Fe) tiene una masa de 7,86x103 kg. Encuentre el radio de una esfera de aluminio slida que equilibrara una esfera de hierro slida de 2,00 cm de radio sobre una balanza de brazos iguales.
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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24. Las monedas de coleccin a veces se recubren con oro para mejorar su belleza y valor. Considere un cuarto de dlar conmemorativo que se anuncia a la venta en $4,98 dlares. Tiene un dimetro de 24,1 mm y un grosor de 1,78 mm, y est cubierto por completo con una capa de oro puro de 0,180 m de grueso. El volumen del recubrimiento es igual al grosor de la capa por el rea a la que se aplica. Los patrones en las caras de la moneda y los surcos en sus bordes tienen un efecto despreciable sobre el rea. Suponga que el precio del oro es de $10 dlares por cada gramo.
a) Encuentre el costo del oro agregado a la moneda b) el costo del oro aumenta significativamente el valor de la moneda?
25. Suponga que en cierto pas existen 100 millones de automviles y que el consumo
promedio de combustible es de 20 mi/gal de gasolina. Si la distancia promedio que recorre cada automvil es de 10000 mi/ao, cunta gasolina se ahorrara al ao si el consumo promedio de combustible pudiera aumentar a 25 mi/gal?
26. Suponga que Bill Gates le ofrece 1000 millones de dlares si es capaz de contarlos
usando solamente billetes de un dlar, Aceptara esta oferta? (suponga que cuenta 1 dlar por segundo y que debe dormir 8 horas al da). Cunto tiempo se demorara en contarlos?
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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27. Un centmetro cubico de agua tiene una masa de 1,0x10-3 Kg. a) determine la masa de 1 m3 de agua. b) suponiendo que las sustancias biolgicas son 98 % de agua, estime las masas de una clula con dimetro de 1 m. c) un rin humano y d) una mosca. Suponga que un rin es aproximadamente una esfera de 4,0 cm de radio, y una mosca es casi un cilindro de 4,0 mm de largo y 2,0 mm de dimetro.
28. Un pescador captura dos rbalos listados. El menor de los dos tiene una longitud
medida de 93,46 cm y el mayor tiene una longitud medida de 135,3 cm. Cul es la longitud total de peces capturados ese da?
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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RESPUESTAS
1. Respuesta: 3,11 x 102 mL
2. Respuesta: 6,75 x 103 g
3. Respuesta: 8,94 g/cm3
4. Respuesta: Aluminio: 2,70 g/cm3
5. Respuesta: 7,87 g/cm3
6. Respuesta: 20 C
7. Respuesta: -269 C
8. Respuesta: 801 K
9. Respuesta: 77 F
10. Respuesta: 3,1 x 10-2 nm
11. Respuesta: 10,1 L
12. Respuesta: 1,2 104 cm3
13. Respuesta: 11 km/L
14. Respuesta: 106 m
15. Respuesta: 9,1 x 104 L
16. Respuesta: 6
17. Respuesta: 50,00 mm
18. Respuesta: 8,74
19. Respuesta: 5,43 L. Se puede observar que el volumen que ocupa el hielo es
mayor que el del agua. Esta expansin que sufre el agua lquida al
congelarse ocasiona el deterioro del radiador y para evitar este
problema es necesario agregar al agua un anticongelante.
20. Respuesta: 1,47 10-23 cm3
21. Respuesta: 3,7 x 108 respiraciones
22. Respuesta: 23,0 Kg
23. Respuesta: 2,86 cm
24. Respuesta: a) $0.0364
b) es insignificante
25. Respuesta: 1 x 1010 gal/ao
26. Respuesta: 47,5 aos
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27. Respuesta: a) 1000 kg
b) 5,2 x 10-16 Kg
c) 0,27 Kg
d) 1,3 x 10-5 Kg
28. Respuesta: 228,8 cm
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GUIA N 2
UNIDAD N 1
MATERIA, TOMOS, MOLCULAS E IONES
Objetivos especficos de la Unidad 1 1. La teora atmica. Protones, electrones, neutrones
2. Tamao de los tomos. Nmero atmico, nmero de masa, istopos, abundancia,
masa atmica promedio.
3. Tabla Peridica
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 2. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 2. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.
Prentice Hall. 9 Edicin, 2004.
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Calcular la masa atmica promedio del Silicio considerando que se encuentra en la naturaleza formado por tres istopos que tienen las siguientes masas y % de abundancia.
Masa atmica (uma) % de abundancia 27,997 92,23 28,977 4,67 29.974 3,10 Desarrollo: Cada istopo contribuye a la masa atmica del Silicio de acuerdo con su
abundancia. Por lo tanto, el primer paso es convertir los porcentajes en fracciones, as:
9223,010023,92
=
0467,010067,4
=
0310,010010,3
=
Luego se calcula la masa atmica promedio como sigue: Masa atmica promedio del Silicio =
(0,9223)(27,997 uma) + (0,0467)(28,977 uma) + (0,0310)(29,974 uma) = 28,104 uma
2. Indique el nmero de protones, neutrones y electrones para cada una de las siguientes especies:
a) O178 b) 2178O
c) Ca4020 d) 24020 Ca
+
Desarrollo:
Recuerde que el exponente de la izquierda se refiere al nmero de masa, el subndice al nmero atmico. En cambio, en los casos que lo hay, el exponente del lado derecho es la carga neta del elemento.
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a) O178 : El nmero atmico es 8, por lo tanto hay 8 protones, el nmero de masa
17, por lo que el nmero de neutrones es 17 - 8 = 9. El nmero de electrones es igual al nmero de protones, es decir, 8, ya que es un tomo con carga neta cero.
b) 2178O
: El nmero atmico es 8, por lo tanto hay 8 protones, el nmero de masa 17, por lo que el nmero de neutrones es 17 - 8 = 9. Como la carga neta es -2, existe un exceso de 2 electrones por lo que los electrones totales sern 10.
c) Ca4020 : El nmero atmico es 20 por lo tanto hay 20 protones, el nmero de masa
es 40, por lo que el nmero de neutrones es 40 - 20 = 20. El nmero de electrones es igual al nmero de protones, es decir, 20, ya que es un tomo con carga neta cero.
d) 24020 Ca
+ : El nmero atmico es 20 por lo tanto hay 20 protones, el nmero de masa 40, por lo que el nmero de neutrones es 40 - 20 = 20. Como la carga neta es +2, existe un dficit de 2 electrones por lo que los electrones totales sern 18.
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EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Cmo se define una unidad de masa atmica (uma)? 2. Cuntos protones, neutrones, y electrones estn en un tomo de oxgeno-18?
3. Cul es el smbolo atmico para un elemento con 28 protones y 31 neutrones?
4. Cul es la identidad de 7232X? 5. Cuntos neutrones hay en cobalto-59? 6. Cul pareja entre los tomos siguientes tiene el mismo nmero de neutrones? 6428 Ni ,
6329Cu ,
6430Zn ,
6830Zn
7. Cul es el nmero de masa de un tomo de bromo con 46 neutrones? 8. Cul de los siguientes tomos son istopos? 4521Sc ,
4822Ti ,
5022Ti ,
5023V
9. Complete la siguiente Tabla:
Smbolo 54 226Fe
+
Protones 5 79 86 Neutrones 6 16 117 136 Electrones 5 18 79 Carga neta -3 0
10. Un elemento consiste en dos istopos. La abundancia de un istopo es 95,72% y su
masa atmica es 114,9041 uma. La masa atmica del segundo istopo es 112,9043 uma. Cul es la masa atmica media del elemento?
Indique clculo de justificacin:
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11. La plata tiene una masa atmica media de 107,87 uma. Si 48,18% de Ag existe como Ag-109 (108,9047 uma), cul es la identidad y la masa atmica del otro istopo?
12. El litio tiene dos istopos estables con las masas de 6.01512 uma y 7.01600 uma.
La masa molar media del Li es 6.941 uma. Cul es el porcentaje de abundancia de cada istopo?
13. El oxgeno tiene dos istopos: O-16 y O-17. Calcula el porcentaje de cada uno de
ellos sabiendo que la masa atmica del oxgeno es 15, 9994 uma. Datos: masa de O-16 = 15,9949 uma; masa de O-17 = 16,9991 uma.
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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14. Para determinar la masa atmica de cada uno de los istopos del silicio que integran una mezcla, se analiz sta en un espectrmetro de masas. Con la informacin de la tabla siguiente, calcule el porcentaje de abundancia de los istopos 28Si y 29Si. Considere que la masa atmica relativa promedio del silicio es de 28.086 [uma].
Istopo [%] de abundancia Masa atmica [uma]
28Si A 27,9769
29Si B 28.9765
30Si 3,09 29,9738
15. Qu elemento gaseoso abarca sobre tres cuartos de la atmsfera de la tierra? 16. Identifique el metal alcalinotrreo situado en el cuarto perodo. (Use una tabla
peridica). 17. Qu halgeno est situado en el cuarto perodo? (Use una tabla peridica).
18. Cul de los siguientes grupos se compone completamente de no metales?
Yodo, indio y xenn; aluminio, silicio y nen; azufre, fsforo y bromo; galio, argn, y oxgeno.
19. Cul de los siguientes grupos se compone completamente de metaloides?
B, As, y Sb; Silicio, P, y Ge; As, Ge, y Pb; In, Sn, y Ge 20. Identifique en la Tabla Peridica:
a) tres elementos alcalinos b) tres elementos alcalinotrreos c) cinco metales de transicin d) tres halgenos d) tres calcgenos e) tres gases nobles f) cinco no metales g) cinco metales f) cinco metaloides.
Indique clculo de justificacin:
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RESPUESTAS 1. Respuesta: 1/12 de la masa de un tomo de carbono-12.
2. Respuesta: 8 protones, 10 neutrones, 8 electrones
3. Respuesta: 5928 Ni
4. Respuesta: Ge
5. Respuesta: 32
6 Respuesta: 6329Cu y 6430Zn
7. Respuesta: 81
8. Respuesta: 4822Ti y 5022Ti
9. Smbolo 115B 54 2
26Fe+
3115P3- 19679Au 22286Rn
Protones 5 26 15 79 86 Neutrones 6 28 16 117 136 Electrones 5 24 18 79 86 Carga neta 0 +2 -3 0 0
10. Respuesta: 114,8 uma
11. Respuesta: Ag-107; 106,9 uma
12. Respuesta: 7,49% Li-6 y 92,51% Li-7
13. Respuesta: O-16 hay 99,55% y de O-17 hay 0,45%
14. Respuesta: A = 92.1684 [%] B = 4.7416 [%]
15. Respuesta: El nitrgeno, el cual es un elemento qumico, de nmero atmico 7,
smbolo N y que en condiciones normales forma un gas diatmico
(nitrgeno diatmico o molecular) que constituye del orden del 78%
del aire atmosfrico.
16. Respuesta: Ca
17. Respuesta: Br
18. Respuesta: azufre, fsforo y bromo
19. Respuesta: B, As, y Sb
20. Respuesta: a) tres elementos alcalinos Li, Na y K b) tres elementos alcalinotrreos Be, Mg y Ca c) cinco metales de transicin Ti, V, Cr, Mn y Fe d) tres halgenos F, Cl, y Br
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d) tres calcgenos O, S y Se e) tres gases nobles He, Ne y Ar f) cinco no metales O, S, C, N y P g) cinco metales Li, Cu, Na, K y Mg f) cinco metaloides B, Si, Ge, As y Sb
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GUIA N 3
UNIDAD N 2
ESTRUCTURA ELECTRNICA DE LOS TOMOS
Objetivos especficos de la Unidad 2
1. Espectro de radiacin electromagntica. Naturaleza ondulatoria
2. Energa cuantizada. Efecto fotoelctrico y fotones. Naturaleza dual de la luz
3. Espectro de emisin del tomo de H. Modelo de Bohr
4. Comportamiento ondulatorio de la materia. Principio de incerteza
5. Mecnica cuntica, orbitales atmicos. Nmeros cunticos
6. Representacin de orbitales. Espin electrnico. Principio de exclusin de Pauli.
7. Configuraciones electrnicas.
8. Sistema peridico. Grupos y periodos. Propiedades peridicas.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA: 1. Captulo 6. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.
Prentice Hall. 9 Edicin, 2004. 2. Captulo 7. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002.
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Calcule la longitud de onda () y la energa (E) que corresponde a la transicin del electrn desde el estado n = 3 hasta el estado fundamental en el tomo de hidrgeno. Se trata de luz absorbida o emitida?
Desarrollo: El cambio de energa, y por tanto, la energa del fotn emitido se obtiene con la ecuacin:
2f
2i
H n1
n1 R E =
Recordemos que en el estado fundamental n = 1.
ni = 3, nf = 1
2218-
11
31 J 2,18x10 E =
98 - J 2,18x10 E 18-=
E = 1,94 x 10-18 J
El signo negativo indica que esta energa se asocia a un proceso de emisin. Para calcular la longitud de onda se omite el signo menos de E porque la longitud de onda del fotn debe ser positiva.
Como:
E = h x Ecuacin 1
Despejando la frecuencia de la ecuacin 1 tendramos:
h
E = Ecuacin 2
Adems sabemos que la frecuencia es tambin:
c = Ecuacin 3
Por lo tanto, reemplazando la frecuencia en la ecuacin 2 con la ecuacin 3 tendramos:
c
h E = Ecuacin 4
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Por ltimo despejando la longitud de onda en la ecuacin 4, sta se calcula con la ecuacin 5:
Ehc x
= Ecuacin 5
J10 x 1,94
Js) (6,63x10 x )sm (3,00x10
18-
34-8
=
= 1,03 x 10-7 m
2. a) Escriba la configuracin electrnica para el flor, Z = 9
b) Escriba los cuatro nmeros cunticos para cada uno de estos electrones en su estado fundamental.
Desarrollo: a) i) El flor tiene Z = 9.
ii) Como el flor no est ionizado tiene 9 electrones.
iii) Con dos electrones se completa el primer nivel (1s2)
iv) Quedan 7 electrones para llenar el orbital 2s y llenar parcialmente los orbitales
2p.
Por lo tanto la configuracin electrnica de F es:
1s2 2s2 2p5
b)
i) Se comienza por n = 1, as que l = 0, un subnivel que corresponde a un orbital
1s. Este orbital puede acomodar un total de dos electrones. ii) En seguida, n = 2, y l puede ser 0 o bien 1. iii) El subnivel l = 0 tiene un orbital 2s, capaz de acomodar dos electrones. iv) Los cinco electrones restantes se acomodan en el subnivel l = 1, que tiene tres
orbitales 2p. v) El Diagrama orbital es:
1s2 2s2 2p5
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Los resultados de los nmeros cunticos se resumen en la tabla siguiente:
Electrn n l ml ms 1 1 0 0 + 2 1 0 0 - 3 2 0 0 + 4 2 0 0 - 5 2 1 -1 + 6 2 1 0 + 7 2 1 +1 + 8 2 1 -1 - 9 2 1 0 -
1s
2s
2px, 2py, 2pz
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EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Calcula la longitud de onda, la frecuencia y el nmero de ondas de una radiacin
cuyos cuantos tienen una energa de 310-10 J. A qu zona del espectro electromagntico pertenece esta radiacin?
2. Si cada tomo de un mol de tomos emite un fotn con una longitud de onda de
4,15x103 A, cunta energa se pierde? Expresa la respuesta en kJ/mol. 3. Calcula la longitud de onda correspondiente a la 2 lnea de la serie de Balmer del
espectro de hidrgeno. 4. Calcula la longitud de onda que corresponde a un 1 neutrn emitido en la fisin del
uranio en una pila atmica, con una energa de 8,0 x 1021 J.
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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5. Cul es la frecuencia (Hz) de la lnea del espectro de hidrgeno que corresponde a la transicin de n = 6 a n = 2?
6. Para ionizar el tomo de sodio se necesitan 118 kcal/mol. Si esta energa es de
procedencia luminosa, cul ser la frecuencia ms baja del haz luminoso capaz de efectuar la ionizacin? y la longitud de onda?
7. Para un tomo de hidrgeno, cul de las siguientes transiciones electrnicas
requiere absorber una energa ms alta para producirse? Justifique su eleccin. a) n = 4 a n = 7; b) n = 6 a n = 7; c) n = 4 a n = 6; d) n = 3 a n = 6 y e) n = 2 a n = 3.
8. La luz UV que broncea la piel cae en la regin de 320 a 400 nm. Calcule la energa
total (en joules) que absorbe una persona expuesta a esta radiacin durante 2,0 horas, dado que en un intervalo de 80 nm (320 a 400 nm) chocan un total de 2,0 x 1016 fotones en la superficie de la Tierra por centmetro cuadrado por segundo y el rea corporal expuesta es 0.45 m2. Suponga que el cuerpo absorbe slo la mitad de la radiacin y refleja el resto. (Sugerencia: utilice una longitud de onda promedio de 360 nm para calcular la energa de un fotn).
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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9. Cul de las posibles combinaciones de los nmeros cunticos son incorrectas? Justifique su eleccin.
a) El orbital 3s tiene los nmeros cunticos n = 3, l = 0, ml = 1. b) El orbital 2s tiene los nmeros cunticos n = 2, l = 0 y ml = 0. c) La combinacin de nmeros cunticos n = 4, l = 3 y ml = 3. d) La combinacin de nmeros cunticos n = 7, l = 7 y ml = 7. e) La combinacin de nmeros cunticos n = 3, l = 1 y ml = 0.
10. Cules de las siguientes combinaciones de nmeros cunticos son correctas? De
el nombre de los orbitales que representan.
a) (4, 4, -1, ) b) (3, 2, 1, ) c) (3, -2, 1,- ) d) (2, 1, -1,- )
11. Justifica el orden de los siguientes tomos (Ba, Cs, Cl, Ag, I, He) segn su radio
atmico, su energa de ionizacin y su afinidad electrnica. 12. a) Indique razonadamente los nmeros cunticos para los electrones 3p del cloro
(Z = 17) en su estado fundamental. b) En el apartado anterior, indique razonadamente los nmeros cunticos que
corresponden a los electrones desapareados que haya. c) Indica razonadamente, de acuerdo con los apartados anteriores los nmeros
cunticos del ltimo electrn que completa la configuracin electrnica del ion cloruro (Cl) en su estado fundamental.
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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13. La funcin trabajo (W) para el Niquel metlico es 8,05x10-19J Cul es el valor de la longitud de onda umbral para este elemento?
14. Calcular la funcin trabajo para el Rb si su longitud de onda umbral es de 574 nm. Si el Rubidio se irradia con luz de 420 nm. Cul es la energa cintica de los
electrones emitidos? 15. El potasio, la plata y el tungsteno tienen funciones de trabajo (W) de 2,23 eV, 4,74
eV y 4,58 eV respectivamente. Si luz de 410 nm incide sobre cada uno de estos metales, determine cul(es) metal(es) experimentan efecto fotoelctrico y cul sera la energa cintica mxima que alcanzaran los electrones liberados en cada caso.
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
Indique clculo de justificacin:
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16. Un metal tiene una longitud de onda umbral 8000 Cul ser la velocidad de los electrones emitidos si se ilumina con luz 5000 ?
17. Utilizando diagrama de orbitales, determine el nmero de electrones no apareado
que hay en cada uno de los tomos siguientes: a) Ge b) In c) Ni d) Kr e) Br
18. Suponiendo que Superman tuviera una masa de 91 kg, cul es la longitud de onda
asociada con l si se mueve a una velocidad igual a la quinta parte de la velocidad de la luz? (J = kgm2/s2)
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique clculo de justificacin
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19. Calcula en joule, J, la diferencia de energas entre las rbitas 1s y 2p del tomo de cobre, sabiendo que la longitud de onda de la radiacin emitida cundo el electrn salta entre estos niveles es = 1,54 A.
20. Escriba la configuracin electrnica del estado fundamental de los tomos e iones
siguientes: N3-, Mg2+, Cl, K+ y Fe. Cules de ellos son isoelectrnicos? Hay algn caso en el que existan electrones desapareados?
DATOS IMPORTANTES: h = 6,63 x 10-34 J.s; c = 3,00 x 108 m/s; 1 nm = 1 x 10-9m; RH = 2,18 x 10-18 J; 1 eV = 1,6 x 10-19 J
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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RESPUESTAS
1. Respuesta: = 6,62 x 10-16 m; = 4,53 x 1023 s-1; 1/ = 1,51 x 1015 cm-1.
La radiacin es rayos gamma
2. Respuesta: 2,82 x 102 kJ/mol
3. Respuesta: 4,86 x 10-7m
4. Respuesta: 1,3 x 10-10 m
5. Respuesta: 7,31 x 1014 s-1
6. Respuesta: = 1,24 x 1015 s-1; = 2,42 x 10-7 m
7. Respuesta: n = 2 a n = 3, ya que la energa es la mayor, 3,0 x 10-19 J.
8. Respuesta: 1,8 x 105 J
9. Respuesta: a) Incorrecta, porque l = 0 ml slo puede ser 0, orbital s.
d) Incorrecta. No existe el nmero cuntico l = 7 ni ml = 7
10. Respuesta: Correcta la b) representa el orbital 3d
Correcta la d) representa el orbital 2p
11. Respuesta: Radio: He < Cl < I < Ag < Ba < Cs; Energa de ionizacin: Cs <
Ba< Ag < I < Cl < He; Afinidad electrnica: (es menor cuanto ms
negativa, es decir cuanto ms energa se desprenda al capturar un
e ) Cl< I < Ag < Cs < Ba < He. As, el cloro es el elemento de los
descritos que ms energa desprende al capturar el e por ser
mayor su Z* y menor su tamao. En el caso del Ba y el He la
afinidad electrnica ser positiva, y aunque en teora el He debera
ser el elemento al que cuesta ms introducir un e, tambin es cierto
que los metales alcalino-trreos tienen afinidades electrnicas
positivas por tener el nivel s completo.
12. Respuesta: a) (3p5): (3,1,-1,+); (3,1,0,+); (3,1,1,+); (3,1,-1,-); (3,1,0,-)
b) (3,1,1,+)
c) (3,1,1,-)
13. Respuesta: o = 2,47x10-7
14. Respuesta: W = 3,47x10-19J Ec = 1,27 x10-19J
15. Respuesta: Slo el potasio Ec=1,28x10-19 J
16. Respuesta: v = 5,722x105 m/s
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17. Respuesta:
18. Respuesta: = 1,2 x 10-43 m
19. Respuesta: E = 1,29 x 1015J
20. Respuesta: N3: 1s2 2s2 2p6 es isoelectrnico con Mg2+;
Cl: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 es isoelectrnico con K+.
Fe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 tiene electrones desapareados en
los orbitales 3d.
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GUIA N 4
UNIDAD N 3
ENLACE, GEOMETRA MOLECULAR E INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Objetivos especficos de la Unidad 3
1. Enlaces qumicos. Smbolos de Lewis y Regla de octeto.
2. Enlaces inicos. Iones y compuestos inicos. Prediccin de cargas inicas.
3. Enlaces covalentes. Estructuras de Lewis. Enlaces mltiples.
4. Polaridad de los enlaces y electronegatividad.
5. Geometra molecular
6. Polaridad Molecular
7. Interacciones Intermoleculares: interacciones inicas, dipolo-dipolo, dipolo inducido
dipolo inducido, uniones por puente de hidrgeno.
8. Relacin entre tipo de enlace y propiedades fsicas.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 8 y 9. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 7 y 8. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.
Prentice Hall. 9 Edicin, 2004.
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EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. a) Escriba la estructura de Lewis del in perclorato, ClO4 b) Calcule las cargas formales c) Cul es la estructura ms razonable de acuerdo a las cargas formales que presenta?
Desarrollo:
a) Como sabemos:
El O tiene Z = 8, por lo cual su configuracin electrnica es: 1s22s22p4 y los
electrones del ltimo nivel o los de valencia sern 6; El Cl tiene Z = 17, por lo
cual su configuracin electrnica es: 1s22s22p63s23p5 y los electrones del ltimo
nivel o los de valencia sern 7, adems la estructura tiene un electrn ms.
Por lo tanto, los electrones de valencia totales de la estructura del perclorato,
ClO4-, ser: (O) 6 x 4 + (Cl) 7 x 1 + 1 electrn ms = 32 electrones, lo que esta
de acuerdo a la siguiente estructura de Lewis:
b)
enlace de enlazados no libre tomo el en Lewis de estructuraelectrones de
21 electrones de valencia de electrones una en tomo un
total Nmero Nmero de total nmero de Formal aargC=
CF (Cl) = 7 - 0 - 8/2 = +3
CF(O) = 6 6 - 2/2 = -1 (4)
Desde un punto de vista electrosttico, los sistemas que presentan una gran
separacin de cargas elctricas son poco estables. En general, por tanto, se
prefieren estructuras de Lewis en las que los tomos tengan cargas formales 0 o
a lo sumo 1. Por tanto esta estructura ser poco probable.
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c) Al adecuarla para llegar a distribuciones electrnicas ms razonables de la
estructura se debe considerar:
i) El Cl pertenece al 3er periodo y por tanto puede ampliar el octeto, por lo
tanto, puede alojar ms de 8 electrones. Uno de los tomos de O
perifricos puede ceder un par de electrones, que contribuyen a un doble
enlace:
Podemos recalcular las cargas formales:
CF (Cl) = 7 0 - 10/2 = +2
CF(O) = 6 6 - 2/2 = -1 (3)
CF (O) = 6 4 - 4/2 = 0
ii) Esta distribucin electrnica todava presenta una elevada separacin de
cargas y por tanto cabe esperar que sea poco estable.
El proceso de ceder electrones desde los O perifricos hacia el Cl para
formar nuevos enlaces puede continuar:
Carga Formal de estructura III:
CF(Cl) = 7 0 - 12/2 = +1
CF(O) = 6 6 - 2/2 = -1 (2)
CF(O) = 6 4 - 4/2 = 0 (2)
Carga Formal de estructura IV:
CF(Cl) = 7 0 -14/2 = 0
CF(O) = 6 6 - 2/2 = -1
CF(O) = 6 4 - 4/2 = 0 (3)
Carga Formal de estructura V:
CF(Cl) = 7 0 - 16/2 = -1
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CF(O) = 6 4 - 4/2 = 0 (4)
iii) Las estructuras (III), (IV) y (V) son correctas desde el punto de vista de una
distribucin electrnica adecuada. La decisin sobre cual es la ms
representativa no es fcil. Podemos recurrir al siguiente argumento
electrosttico: en una esfera conductora, las cargas elctricas se sitan en
la superficie. Segn este argumento aquella distribucin que coloque las
cargas formales negativa sobre los tomos perifricos (la nmero IV)
podemos pensar que ser la ms estable.
iv) No se puede olvidar que cada una de las estructuras anteriormente
descritas (II), (III), (IV) y (V) presentan estructuras resonantes. Por ejemplo,
para la (IV) tenemos las estructuras siguientes:
2. Indicar la polarizacin de los enlaces en la molcula de metano, CH4, mediante el
uso de flechas que indique el desplazamiento de la densidad electrnica.
El enlace carbono hidrgeno est polarizado, con una densidad de carga negativa
sobre el tomo de carbono y una densidad de carga positiva sobre el tomo de
hidrgeno, debido a la diferencia entre la electronegatividad del carbono e
hidrgeno. La electronegatividad del C es 2,5 y la del H es 2,1; la diferencia es 0,4.
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EJERCICIOS PROPUESTOS 1. a) Escriba la estructura electrnica de los tomos de los elementos cuyos nmeros
atmicos son 11, 13 y 16. b) Indique, justificando la respuesta, el elemento de mayor carcter metlico. c) En qu grupo y perodo del sistema peridico est situado cada elemento?
2. Dados los elementos A, B, y C de nmeros atmicos 9, 19 y 35, respectivamente:
a) Escriba la estructura electrnica de esos elementos. b) Determine el grupo y perodo a los que pertenecen. c) Indique cual es el ms electronegativo.
3. Dados los siguientes compuestos: CaF2, CO2, H2O. Indique el tipo de enlace predominante en cada uno de ellos. 4. Explique, en funcin del tipo de enlace que presentan, las afirmaciones siguientes:
a) El cloruro de sodio es soluble en agua. b) El hierro es conductor de la electricidad.
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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5. Comente, razonadamente, la conductividad elctrica de los siguientes sistemas:
a) Un hilo de cobre. b) Un cristal de Cu(NO3)2 . c) Una disolucin de Cu(NO3)2 .
6. Defina los conceptos, de los valores y estructura para los elementos siguientes: Mg
(Z = 12), Cl (Z = 17), Al (Z = 13) y O (Z = 8).
a) Capa de Valencia b) Electrones de Valencia c) Valencia d) Estructura de Lewis
7. A partir de las configuraciones electrnicas de los tomos correspondientes, de las
estructuras de Lewis de las especies qumicas: NF3, NO2- y NO3-. 8. Escribir las frmulas de Lewis para las molculas: Cloruro de sodio, NaCl; catin
amonio, NH4 + y Amonaco, NH3.
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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9. a) Escriba las estructuras contribuyentes del ion SCN-. b) Cul de ellas es ms estable y porqu? 10. a) Escriba la estructura de Lewis del in nitrato, NO3- b) Calcule las cargas formales c) Presenta estructuras resonantes, si es afirmativo, escriba los hbridos
resonantes del in? 11. a) Escriba la estructura de Lewis y, b) Calcule la carga formal de las molculas siguientes:
i) PCl3; ii) ICl4-; iii) ClF3; iv) OSF4
12. Indicar la polarizacin de los enlaces en H2O, SO y IBr mediante el uso de flechas
que sealen el desplazamiento de la densidad electrnica.
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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13. Indique si las siguientes propiedades del amonaco son ciertas o falsas, razonando la respuesta en cada caso:
a) Es mal disolvente de compuestos inicos. b) La molcula de amonaco es polar.
14. Responda de modo razonado a las siguientes preguntas:
a) Qu compuesto ser ms soluble en agua: xido de calcio o yoduro de cesio? b) Quin tendr un punto de fusin ms elevado: Bromuro de potasio o fluoruro de
sodio? c) Justifique por qu, en condiciones estndar, el agua es un lquido y el sulfuro de
hidrgeno es un gas.
15. Para la molcula de BF3 indique:
a) Geometra molecular b) Polaridad de la molcula
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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16. Qu clases de fuerzas intermoleculares existen entre las molculas de los pares siguientes?
a) Amonaco y agua. b) Dixido de carbono y cloruro de telurio (IV). c) Nitrgeno gaseoso y bromuro de fsforo (V). d) Ion carbonato y ozono.
17. Con base en la geometra molecular y los tipos de enlace, determine cules de las
molculas siguientes son polares: NH3, CH4, H2O, CH2Cl2, CCl4, CaCl2
18. Explicar en trminos de fuerzas intermoleculares por qu:
a) El HF tiene mayor temperatura de ebullicin que el HBr. b) Las molculas simtricas suelen hervir a temperaturas ms bajas que las no
simtricas de masa molar similar. c) Un cubito de hielo flota en un vaso de H2O.
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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19. Para las siguientes molculas PbO32; XeCl5+ y XeCl2, determine:
a) La estructura de Lewis b) La geometra molecular del tomo central.
20. Con base en la molcula hipottica siguiente:
Determine la geometra molecular con respecto a los tomos de C, Si, Te, Cl y N.
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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21. Seale seis propiedades que son afectadas por las interacciones intermoleculares y cinco factores que influyen en las fuerzas intermoleculares
22. Clasifique las siguientes fuerzas intermoleculares atractivas en trminos de fuerzas
in-dipolo o fuerzas entre molculas covalentes a) dipolo-dipolo
b) in-dipolo permanente c) dipolo-dipolo inducido d) in-dipolo inducido e) dispersin o fuerzas de London f ) puente de hidrgeno
23. Seale el tipo de interacciones intermoleculares que presentan cada uno de los
pares de molculas que se indican a continuacin
a) NaCl en H20 b) K+ en SF6 c) Cmo se ve influenciada la solubilidad en cada par de molculas?
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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24. Dibuje las estructuras de Lewis para el cis-1,2-dicloroeteno y el trans-1,2-dicloroeteno
a) Seale si el momento dipolar es igual o diferente a cero en ambas molculas b) Seale el tipo de interaccin intermolecular en ambas molculas c) Cul ismero presenta mayor punto de ebullicin? d) ambas presentan la misma solubilidad en el mismo tipo de solvente?
25. En la siguiente tabla se listan molculas orgnicas que presentan masas molares
similares con sus respectivos valores de momento dipolar
Molcula orgnica Masa Molar (g/mol) Momento dipolar (Debye) Propano 44 0,1 Dietil ter 46 1,3 Acetaldehdo 44 2,7 Acetonitrilo 41 3,9
a) Dibuje las estructuras de Lewis para cada molcula y seale que tipo de
interacciones intermoleculares presenta cada una de ellas b) Cul molcula presenta la mayor fuerza de atraccin? c) Ordene las molculas desde mayor a menor punto de ebullicin?
Indique justificacin:
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26. Explique qu tipo de interacciones moleculares permiten que sea posible licuar el N2 y el O2.
27. En la siguiente tabla se listan los puntos de fusin y de ebullicin de los gases
nobles, en trminos de interacciones intermoleculares explique las diferencias en estas propiedades
Gas noble Punto de fusin C Punto de Ebullicin C He -270 -269 Ne -249 -246 Ar -189 -186 Kr -159 -153 Xe -112 -108
28. En la siguiente tabla se listan los puntos de fusin y de ebullicin de los halogenos,
en trminos de interacciones intermoleculares explique las diferencias encontradas en estas dos propiedades Halgeno Punto de Fusin C Punto de Ebullicin C F2 -220 -188 Cl2 -101 -34 Br2 -7 59 I2 114 184
Indique justificacin:
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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29. En los hidrocarburos alifticos lineales se presenta el siguiente comportamiento de punto de ebullicin en funcin del nmero de tomos de carbono (nmero de electrones). Al respecto seale que tipo de fuerzas estn involucradas en estas propiedades
30. En el siguiente grfico de temperatura de ebullicin versus perodo, para diferentes
hidruros moleculares
Variacin de los puntos de ebullicin de hidruros moleculares
Indique justificacin:
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Al respecto:
a) Qu especie se encuentra en estado gaseoso a temperatura ambiente? b) Qu tipo de interacciones estn presentes en estas molculas? c) Por qu los compuestos formados por los elementos del grupo VI presentan mayor
punto de ebullicin que los compuestos formados por los elementos del grupo VII? d) En el caso de hidruros formados por los tomos de N, O y F presentan anomalas
con respecto a los puntos de ebullicin. Qu tipos de interacciones producen esta anomala?.
31. Las cargas explosivas que contienen TNT (trinitrotolueno) no explotan por
tratamiento mecnico, pero lo hacen violentamente cuando se hacen detonar. El tipo ms frecuente de detonador es una cpsula de percusin que contiene Fulminato de mercurio, Hg(CNO)2, que explota cuando se golpea. El in fulminato (CON)- es isoelectrnico e isoestructural con el in azida (N3)-. La excepcional semejanza que existe entre el in fulminato y el in azida tiene relacin con la naturaleza explosiva del fulminato de mercurio y de las azidas de metales pesados, que tambin son explosivos por choque como el azida de plomo, Pb(N3)2, al respecto:
a) dibuje las estructuras de lewis de ambos detonantes b) en caso de presentar ms de una estructura, seale cual es la ms estable en
ambos detonantes.
Indique justificacin:
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32. Existe una gran cantidad de especies que se comportan como cidos y bases segn la teora de Lewis. Una base de Lewis es una especia que puede donar electrones. Cul de las siguientes especies debe exhibir la menor capacidad como base de Lewis?
a) PCl3 b) CN- c) I- d) I+ e) SCl2
33. Una especie aceptora de electrones se llama cido de Lewis, Cul de las siguientes especies no debera considerarse como un cido de Lewis?
a) AlBr3 b) Ag+ c) SO3 d) BH4
- e) SiCl4
Indique justificacin:
Indique justificacin:
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RESPUESTAS
1. Respuesta: a) Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
b) El elemento de mayor carcter metlico es el Na, porque tiene
una gran tendencia a perder el electrn que tiene en su ltimo
nivel, para alcanzar la configuracin estable del gas noble del
perodo anterior.
c) Na: grupo I A, perodo 3; Al: grupo III A, perodo 3; S: grupo VI
A, perodo 3.
2. Respuesta: a) A: 1s2 2s2 2p5
B: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
b) A: grupo VII A, perodo 2; B: grupo I A, perodo 4; C: grupo VII A,
perodo 4.
c) La tendencia es mayor en A que en C, porque es ms pequeo
y el ncleo atrae con mayor fuerza al electrn que necesita
captar.
3. Respuesta: CaF2: Inico, Diferencia de Electronegatividad (EN ) = 3;
CO2: covalente, EN = 1 y H2O covalente, EN = 1,4.
4. Respuesta: a) Los compuestos inicos son solubles en disolventes polares
como el agua.
b) Las sustancias metlicas conducen la corriente elctrica
gracias a la movilidad de la nube de electrones.
5. Respuesta: a) Conduce la corriente elctrica en estado slido y fundido
gracias a la movilidad de la nube electrnica.
b) No conduce la corriente elctrica porque los iones estn
ocupando posiciones fijas y no tienen libertad de
movimiento.
c) Al disolverse el cristal, los iones tienen libertad de
movimiento y pueden conducir la corriente elctrica.
6. Respuesta: a) Representacin del ltimo nivel de energa de la
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configuracin electrnica de un elemento.
b) Electrones que se encuentran en la Capa de Valencia.
c) Nmero de electrones encontrados en el nivel ms externo
de un tomo (ltimo nivel de energa). (Tabla N 1).
Este valor representa por lo tanto, la capacidad de un
tomo individual para combinarse con otros tomos. El
valor expresa el nmero de electrones que un tomo puede
dar a o aceptar de otro tomo. (Tabla N 1).
d) Estructura de Lewis es la representacin grfica del smbolo
del elemento con los electrones de valencia alrededor del
smbolo, empleando puntos o asteriscos. (Tabla N 2).
Tabla N1 Elemento
Capa de Valencia
Electrones de Valencia
Valencia
Mg
3s2
2
+2
Cl
3s2 3p5
7
-1
Al
3s2 3p1
3
+3
O
2s2 2p4
6
-2
Tabla N2
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7. Respuestas: N: 1s2 2s2 2p3
O: 1s2 2s2 2p4 F: 1s2 2s2 2p5
8. Respuesta:
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9. Respuesta: a)
b) La estructura (III) es la ms inestable puesto que representa
la molcula con una gran separacin de cargas formales.
Las estructuras de ms peso en el hbrido de resonancia
sern la (I) y (II). De entre ellas podemos decir que la que
contribuir de forma ms eficaz es la (II) puesto que sita la
carga formal -1 sobre el tomo ms electronegativo mientras
que la (I) lo sita sobre el S. Por tanto el peso relativo de
cada una de estas estructuras en el hbrido de resonancia
sera el siguiente: (II) > (I) >>> (III).
10. Respuesta: a)
b) las cargas formales:
CF(N) = 5 0 - 8/2 = 1; CF(O) = 6 4 - 4/2 = 0 (1)
CF (O) = 6 6 - 2/2 = -1 (2)
c) Si presenta resonancia. En este caso podemos imaginar 3
estructuras resonantes:
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11. Respuesta: i) a)
b) CF (P) = 5 - 2 - 6/2 = 0
CF (F) = 7 - 6 - 2/2 = 0 (3)
ii) a)
b) CF (I) = 7 4 - 8/2 = -1
CF (Cl) = 7 6 - 2/2 = 0 (3)
iii)
a)
b) CF(Cl) = 7 - 4 - 6/2 = 0
CF(F) = 7 - 6 - 2/2 = 0 (3)
iv) a)
b) Como tomo central colocamos al S.
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CF(O) = 6 6 - 2/2 = -1
CF(S) = 6 0 -10/2 = 1
CF (F) = 7 6 - 2/2 = 0 (4)
Aunque en este caso hay otra distribucin posible que
no sita cargas formales sobre ningn tomo y que por
lo anteriormente expuesto ser la ms probable:
y las cargas formales son:
CF(O) = 6 4 - 4/2 = 0
CF(S) = 6 0 - 12/2 = 0
CF(F) = 7 6 - 2/2 = 0 (4)
12. Respuesta: H2O: La densidad electrnica est desplazada hacia el tomo de
oxgeno (E.N. O = 3,5); (E.N. H = 2,1); diferencia 1,4.
SO: La densidad electrnica est desplazada hacia el tomo de
oxgeno (E.N. O = 3,5); (E.N. S = 2,5); la diferencia es 1.
IBr: La densidad electrnica est desplazada hacia el tomo de
bromo, (E.N. Br = 2,8); (E.N. I = 2,5); la diferencia es 0,3.
13. Respuesta: a) y b) Para que un disolvente sea adecuado para los compuestos
inicos, debe tener sus molculas polarizadas. Si tenemos en
cuenta las electronegatividades del N (3,0) y del H (2,1) sus enlaces
estarn polarizados con un exceso de carga ms cerca del N que
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del H; de esa forma, y dado que, adems el N tiene un par de
electrones desapareados, la molcula en su conjunto presentar
una cierta carga negativa en el vrtice del tetraedro, y un exceso de
carga positiva en la cara tetradrica en la que se sitan los H, por
ello, s disolver a los compuestos inicos, aunque menos que el
agua.
14. Respuesta: a) La proporcin de carcter inico en un enlace entre dos tomos
es tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia de
electronegatividades entre los tomos enlazados, y sabemos
que esta propiedad aumenta en la Tabla peridica de abajo a
arriba en los grupos, y de izquierda a derecha en las periodos.
La solubilidad en agua es una propiedad que es mucho ms
notable cuanto mayor sea el carcter inico del enlace. En este
caso el yoduro de Cesio tiene una proporcin de carcter inico
mayor que el xido de calcio, por lo que ser ms soluble en
agua.
b) El punto o temperatura de fusin de un determinado compuesto
es tanto mayor cuanto mayor sea el carcter inico del enlace
que los une. En el caso de los dos compuestos que nos dan, la
mayor diferencia de electronegatividades se da en el caso del
Fluoruro de sodio, por lo que ser ste el que tiene un punto de
fusin ms elevado.
c) En los dos compuestos que nos dan, la fuerza intermolecular, es
de tipo puente de hidrgeno, estar ms polarizado en el caso
del enlace O H que en el S H, ya que la diferencia de
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electronegatividades entre O e H es mayor que en el caso del S
y el H.
Debido a ello, aparecen fuerzas intermoleculares por puente de
hidrgeno entre un tomo de O de una molcula de agua y un H
de una molcula vecina, mientras que esta fuerza por puente de
hidrgeno no aparece en el caso del H2S.
Como consecuencia de ello, las agrupaciones moleculares en
el caso del agua son mayores que en el sulfuro de hidrgeno
debido a la existencia de enlaces por puente de Hidrgeno, lo
que hacen que el estado fsico del agua sea lquido, mientras
que el sulfuro de hidrgeno es un gas en condiciones estndar.
15. Respuesta: a) En este caso estamos ante una excepcin a la regla del octeto.
El boro tiene 3 pares de electrones compartidos. La forma de
disponer esos tres pares de electrones lo mas lejos posible es
hacia los vrtices de un triangulo equiltero. Las tres uniones
quedan en un plano. Esa geometra se denomina PLANA
TRIGONAL y los ngulos entre los enlaces son de 120.
b) Los tres momentos dipolares de las uniones boro flor son
iguales en mdulo, pero al estar dispuestos en el espacio en
forma simtrica (existe un centro de simetra), su suma es igual
a cero. Es una molcula NO POLAR.
16. Respuesta: a) Dipolo-dipolo y puentes de hidrgeno
b) Dipolo-dipolo inducido
c) Dipolo-dipolo inducido
d) Ion-dipolo inducido
17. Respuesta: NH3, H2O, CH2Cl2 18. Respuesta: a) El F forma puentes de hidrgeno (pequeo tamao y alta
electronegatividad).
b) Las molculas no simtricas que son polares tienen la
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capacidad de establecer interacciones intermoleculares de tipo
dipolo-dipolo que son ms fuertes que las de dispersin que
presentan las molculas simtricas, ya que son apolares.
c) La densidad del agua en estado slido es menor que en
estado lquido, debido a que al estar sus molculas ms
ordenadas producto de su cercana, esto facilita que se
intensifiquen las interacciones intermoleculares.
19. Respuesta: a)
b) Plana trigonal; Piramidal cuadrada y Lineal. 20. Respuesta C: Plana trigonal Si: Tetradrica Te: Angular Cl: Piramidal trigonal N: Piramidal trigonal 21. Respuesta Punto de fusin, punto de ebullicin, presin de vapor, solubilidad,
densidad, viscosidad. Distribucin de la densidad electrnica, electronegatividad de los tomos, forma de las molculas, tamao de las molculas
22. Respuesta a) fuerza entre molculas covalentes b) fuerza entre iones y dipolos (covalentes) c) fuerza entre molculas covalentes d) fuerza entre iones y dipolos (covalentes) e) fuerza entre molculas covalentes f) fuerza entre molculas covalentes 23. Respuesta a) on dipolo permanente b) on dipolo inducido c) la solubilidad de NaCl en H2O es mayor debido a que la
molcula de gua presenta momento dipolar distinto de cero a diferencia del SF6 que presenta momento dipolar resultante 0
24. Respuesta a) El ismero Cis presenta momento dipolar resultante distinto de
cero, en cambio el momento dipolar resultante del ismero Trans es = 0
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b) En el caso del ismero Cis presenta interaccin dipolo-dipolo c) Ismero Cis presenta mayor punto de ebullicin d) Depende exclusivamente del tipo de solvente, en solvente polar el ismero Cis mayor solubilidad, en solvente apolar ismero Trans mayor solubilidad.
25. Respuesta a) el compuesto que presenta mayor fuerza de atraccin es el que
presenta mayor polaridad, por lo tanto el acetonitrilo presenta mayor fuerza de atraccin c) mayor polaridad, mayor fuerza de atraccin, mayor punto de ebullicin, esto implica que el orden de mayor a menor punto de ebullicin es el siguiente: Acetonitrilo, acetaldehdo, dietil ter, propano
26. Respuesta Debido a interacciones de tipo London 27. Respuesta Interacciones de tipo London, a mayor Masa Molar, mayor es la
fuerza de atraccin y mayor ser el punto de fusin y de ebullicin en molculas similares
28. Respuesta Se deben a interacciones de tipo London. Son atracciones que se
dan entre cualquier tipo de molculas debido a los dipolos instantneos que se forman producidos por las fluctuaciones en la densidad electrnica que rodea a los tomos. Las fuerzas de London dependen de la forma de la molcula. Para molculas de forma semejante, crecen con la masa molecular y con la polarizabilidad ya que esos dos factores facilitan la fluctuacin de los electrones
29. Respuesta En hidrocarburos alifticos se presentan Fuerzas de dispersin o
London, y estas fuerzas se vem influenciadas por la forma de la molcula. A mayor superfcie, mayor interaccin de London, de esta manera los hidrocarburos lineales presenta mayor interaccin que las molculas ramificadas
30. Respuesta a) agua
b) en La mayora de estos compuestos existen interacciones del tipo dipolo-dipolo, pero en el caso de ls molculas formadas por elementos del perodo 2 (N, O y F) adems presentan interacciones por puente de hidrogeno c) se deben a que estas molculas presentan interacciones de puente de hidrgeno
31. Respuesta Tres estructuras resonantes 32. Respuesta d) I+ 33. Respuesta d) BH4-
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GUIA N 5
UNIDAD N 4
ESTEQUIOMETRA
Objetivos especficos de la Unidad 4
1. Ecuaciones qumicas: Escritura y balanceo de ecuaciones
2. Pesos atmicos y moleculares. Escala de masas atmicas
3. El mol y nmero de Avogadro
4. Masas molares. Frmulas moleculares y empricas
5. Clculos con frmulas qumicas y ecuaciones
6. Reactivo limitante, rendimiento de una reaccin.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOS CASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Captulo 3. Qumica. R. Chang McGraw Hill. 7 Edicin, 2002. 2. Captulo 3. Qumica. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.
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Prentice Hall. 9 Edicin, 2004.
EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. El mentol, la sustancia que podemos oler en las pastillas mentoladas para la tos, se compone de C, H y O. Una muestra de 0,1005 g de mentol se quema, produciendo 0,2829 g de CO2 y 0,1159 g de H2O. Determine la frmula emprica del mentol. Si el compuesto tiene una masa molar de 156 g/mol, qu frmula molecular tiene?
CxHyOz + O2 CO2 + H2O
0,1005 g 0,2829 g 0,1159 g
M H = 1,01 g/mol A. Masas molares de CO
2 y H2O: M C = 12,01 g/mol M O = 16,00 g/mol M CO
2 = 44,01 g/mol M H
2O = 18,02 g/mol
B. Moles y masa de carbono: Sabiendo que: n = m / M
3
2 10 428,6/ 01,44 2829,0 == xmolggCOn mol
=
22
3-
CO mol 1C mol 1CO de moles 10 x 6,428 x 6,428 x 10-3 moles de C
n de Carbono = 6,428 x 10-3 moles de C
m de Carbono = 6,428 x 10-3
moles de C
C mol 1
01,12 gx
m de Carbono = 0,07720 g
C. Moles y masa de hidrgeno:
mol 10 x 6,432g/mol 18,02
g 0,1159OH 3-2 ==n
=
OH mol 1H mol 2OH de moles 10x 6,4322
23- x 0,01286 moles de H
n de Hidrgeno = 0,01286 moles de H
m de Hidrgeno = 0,01286 moles de H
H mol 1
01,1 gx = 0,01299 g
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m de Hidrgeno = 0,01299 g
D. Moles y masa de Oxgeno
m total = m O + m C + m H m O = m total (m C + m H) m O = 0,1005 g (0,07720 g + 0,01299 g) m O = 0,0103 g
molggOn
/ 6,001 ,01030 =
n de Oxgeno = 6,44 x 10-4 moles de O
E. Determinacin de Frmula emprica:
n de Carbono = 6,428 x 10-3 moles de C
n de Hidrgeno = 0,01286 moles de H
n de Oxgeno = 6,44 x 10-4 moles de O Una vez determinado el nmero de moles, se divide por el menor de ellos para transformarlos en nmeros enteros.
20 19,97 O de moles 1044,6
H de moles 0,01286Oxgeno den
Hidrgeno den 4 == x
10 9,98 O de moles 1044,6C de moles10 x 6,428
Oxgeno den Carbono den
4
-3
==x
1 O de moles 1044,6O de moles 1044,6
Oxgeno den Oxgeno den
4
4
==
xx
Frmula emprica = C10
H20
O
F. Determinacin de Frmula molecular:
Ahora se determina el nmero de unidades (C
10H
20O) presentes en la frmula
molecular.
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Masa de la frmula emprica = (12,01 g / mol x 10) + (1,01 g / mol x 20) + (16,00
g / mol x 1)
Masa de la frmula emprica = 156 g / mol
Masa molar = 156 g/mol
1mol / g 156
mol / g 156 emprica frmula la de Masa
molar Masa==
Frmula molecular = C10
H20
O 2. En la reaccin de obtencin de fosfina, a partir de fosfuro de calcio, en presencia
de agua, segn la siguiente ecuacin no balanceada:
Se hacen reaccionar 461 g de fosfuro de calcio, Ca3P2, en presencia de 360 g de agua. Segn estos datos, calcule: a) La masa de fosfina, PH3, obtenida. b) La cantidad de materia de hidrxido de calcio, Ca(OH)2, obtenida. c) Si el rendimiento de la reaccin es de 72%, calcule la masa de fosfina, PH3,
realmente obtenida. a) Clculo de la masa de fosfina, PH3, obtenida: .
Lo primero que debemos hacer siempre cuando hay una ecuacin qumica es balancear la ecuacin. La ecuacin correctamente balanceada es:
Una vez balanceada correctamente nuestra ecuacin, calculamos la masas molares de reactantes y productos involucrados en la reaccin. Las masas molares de los reactantes y productos involucrados siempre son datos, en caso contrario, deben ser determinadas previamente antes de cualquier clculo estequiomtrico. Masa molar fosfuro de calcio, Ca3P2 = 182 g/mol Masa molar agua, H2O = 18 g/mol Masa molar fosfina, PH3 = 34 g/mol
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Masa molar hidrxido de calcio, Ca(OH)2 = 74 g/mol Ahora determinaremos el reactivo limitante de la reaccin. Para este efecto, vamos a calcular la cantidad de materia, moles, de cada reactante involucrado en la reaccin.
g 182mol 1 x g 461 PCa n 23 =
n Ca3P2 = 2,53 mol Anlogamente para el agua:
Segn, los coeficientes estequiomtricos de la reaccin, nos indican que:
23
2232 PCa mol 1
OH mol 6 x PCa mol 53,2 OnH =
n H2O= 15,2 moles Inicialmente se tienen 20 moles de agua y solamente reaccionan 15,2 moles para consumir los 2,53 moles de fosfuro de calcio disponible. Luego, el limitante de la reaccin es el fosfuro de calcio. Por lo tanto, el fosfuro de calcio ser nuestra base de clculo. Ahora hay que calcular la masa de fosfina, PH3, obtenida: Basndose en los coeficientes estequiomtricos de la reaccin, podemos decir que:
23
3233 PCa mol 1
PH mol 2 x PCa mol 53,2 PH n =
n PH3 = 5,06 mol La masa terica de la fosfina:
mol 1 g 34 x PCa mol 06,5 PH m 233 =
m PH3 = 172 g La cantidad de fosfina obtenida es 172 g, si la reaccin tuviese un 100% de rendimiento. Por esta razn, se llama rendimiento terico. .
b) Clculo de la cantidad de materia de hidrxido de calcio, Ca(OH)2, obtenida.
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El primer paso a seguir es calcular la cantidad de materia terica de hidrxido de calcio. Para lograr este objetivo debemos considerar los coeficientes estequiomtricos de la reaccin:
23
2232 PCa mol 1
)H(O aC olm 3 x PCa mol 53,2 )Ha(OC n =
n Ca(OH)2 = 7,59 mol La cantidad de hidrxido de calcio, Ca(OH)2, obtenida si hubiese un 100 % de reaccin es 7,59 mol.
c) Clculo de la masa de fosfina, PH3, realmente obtenida, si el rendimiento de la reaccin es de 72 %. Rendimiento en porcentaje, se puede expresar de la siguiente manera:
Para nuestro caso,
Recordemos que la cantidad de fosfina obtenida es 172 g. Entonces:
001 72 x g 172 PH m 3 =
m PH3 = 124 g La masa de fosfina obtenida, PH3, para un rendimiento del 72 % es 124 g.
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EJERCICIOS PROPUESTOS 1. En los prospectos de varios medicamentos se informa que una cantidad de diversos
compuestos (por comprimido, sobre o cucharada) equivale a cierta cantidad de calcio, segn se indica entre parntesis. Verificar las citadas equivalencias: a) Medicamento A: 1250 mg carbonato clcico (500 mg Ca). b) Medicamento B: 1260 mg carbonato clcico (500 mg Ca). c) Medicamento C: 2500 mg carbonato clcico (1000 mg 25 mmol Ca). d) Medicamento D: 3,30 mg fosfato clcico (1,2 g Ca). e) Medicamento E: 1 cucharada (=15 mL) de disolucin en la que por 100 mL hay
1671 mg de fosfato clcico (100 mg Ca). f) Medicamento F: 1 cucharada (=15 mL) de disolucin en la que por 100 mL hay
2088 mg de fosfato clcico (125 mg Ca). g) Medicamento G: 3750 mg pidolato clcico, Ca(C5H6O3N)2, (500 mg Ca).
2. La densidad del hierro es 7,87 g/cm3. Calcule el nmero de los tomos del hierro
presentes en un cubo que tenga un borde de 3,00 centmetros. 3. Una gota de agua a 4,00C cuyo volumen es de 0,0500 cm3, cuntas molculas de
agua contiene? 4. El cianuro de hidrgeno, HCN, es un lquido incoloro, voltil, con el olor de ciertos
huesos de frutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamente venenoso. Cuntas molculas hay en 56 mg de HCN, la dosis txica promedio?
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5. Cuntos moles de sulfuro de sodio, Na2S corresponden a 2,709 x 1024 molculas
de Na2S y a cuntos moles de sodio?
6. El prospecto de un medicamento indica, en una versin A, que cada comprimido
contiene 256,30 mg de sulfato ferroso sesquihidratado, FeSO41,5H2O, equivalente a 80 mg de hierro. En otra versin B de ese mismo medicamento, se indica que el contenido de dicha sal, por comprimido, es de 270 mg, tambin equivalente a 80 mg de hierro. Raznese cul de los dos prospectos indica la equivalencia correcta.
7. La hemoglobina, una protena que se encuentra en los eritrocitos transporta el O2 de
los pulmones hasta las clulas de los tejidos. El hierro (como in Fe2+) es el 0,33% de la masa de la hemoglobina. Si la masa molar de la hemoglobina es 6,8 x 104 g/mol. Cuntos moles de iones Fe2+ hay en un mol de la molcula?
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8. Determinar la frmula emprica de los minerales que tienen la siguiente composicin:
a) Na 12,1%; Al 14,19%; Si 22,14%; O 42,09%; H2O 9,48%. b) ZnSO4 56,14%; H2O 43,86%
9. Una muestra de 1,367 g de un compuesto orgnico se quem en corriente de aire y dio 3,002 g de CO2 y 1,640 g de H2O. Si el compuesto slo contena C, H y O: a) Cul es su frmula emprica? b) Si su masa molar determinada experimentalmente es 60 g/mol. Cul es su
frmula molecular? 10. El anlisis de una muestra de cido ascrbico (vitamina C) cuya masa es 1,274 g dio
la siguiente composicin: C 0,521 g; H 0,058 g y el resto es oxgeno. Determinar la frmula molecular de la vitamina C si se conoce que su masa molar es de 176g/mol.
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11. Una muestra de 7,61 g de cido p-aminobenzoico (compuesto utilizado en los cosmticos con filtros solares) se quem en corriente de oxgeno y se obtuvo 17,1 g de CO2, 3,50 g de H2O y 0,777 g de N2. El compuesto contiene carbono, hidrgeno, nitrgeno y oxgeno.
a) Cuntos moles de tomos de carbono, hidrgeno y nitrgeno contena la
muestra? b) Qu masa de C, H y N contena la muestra? c) Basado en la masa de la muestra original, qu masa de oxgeno contena la
muestra? d) Cul es la frmula emprica del cido p-aminobenzoico?
12. El prospecto de un medicamento indica que cada comprimido contiene 525 mg de
sulfato ferroso, equivalente a 105 mg de hierro elemento. Asumiendo que el sulfato ferroso tiene cierto grado de hidratacin, determine la frmula de la sal correspondiente.
13. Equilibrar las siguientes ecuaciones qumicas:
a) _ Fe + _ O2
_ FeO
b) _ Fe + _ O2
_ Fe2O3
c) _ Cu + _ O2
_ Cu2O
d) _ S + _ O2
_ SO2
e) _ Cl2 + _ O2
_ Cl2O5
f) _ Mn + _ O2 _ MnO3
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g) _ I2 + _ O2
_ I2O7
h) _ FeO + _ H2O
_ Fe(OH)2
i) _ Fe2O3 + _ H2O
_ Fe(OH)3
j) _ Li2O + _ H2O
_ LiOH
k) _ Cl2O + _ H2O
_ HClO
l) _ Cl2O3 + _ H2O
_ HClO2
ll) _ Cl2O5 + _ H2O
_ HClO3
m) _ Cl2O7 + _ H2O
_ HClO4
n) _ SO2 + _ H2O
_ H2SO3
o) _ SO3 + _ H2O
_ H2SO4
p) _ HClO3 + _ NaOH
_ NaClO3 + _ H2O
q) _ HNO3 + _ Ca(OH)2
_ Ca(NO3)2 + _ H2O
r) _ H2CO3 + _ NaOH
_ Na2CO3 + _ H2O
14. El fluoruro de hidrgeno se fabrica para la produccin de freones, segn la siguiente
reaccin (no balanceada):
CaF2 (s) + H2SO4 (ac) CaSO4 (s) + HF (g) Si reaccionan 1 kg de fluorita de 70% de pureza en fluoruro de calcio, con 2 litros de
solucin de cido sulfrico al 50% en masa de densidad 1,5 g/mL, calcular: a) el reactivo limitante b) el reactivo en exceso y qu cantidad queda sin reaccionar c) la masa de fluoruro de hidrgeno formado d) el nmero de moles de la sal que se obtiene como producto.
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15. Bajo ciertas condiciones la reaccin de formacin de amonaco a partir de nitrgeno
e hidrogeno tiene un rendimiento de 38.2%. Cuntos gramos de NH3 deben reaccionar con un exceso de de oxgeno para producir 17,5 g de NO?
4 NH3(g) + 5 O2(g) 4 NO(g) + 6 H2O(g)
16. El trixido de azufre se obtiene de la reaccin del dixido de azufre y oxgeno.
Cuntos gramos de SO3 pueden producirse de la reaccin de 3,00 g SO2 con 2,02 g de O2?
2 SO2 (g) + O2 (g) 2 SO3 (g) 17. El magnesio reacciona con el yodo gaseoso a altas temperaturas para producir
yoduro de magnesio. Qu masa de MgI2 puede ser producida a partir de la reaccin de 4,44 g Mg y 13,4 de I2?
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18. La reaccin de 10,0 H2(g) con 10,0 g de O2(g) dan 8,43 g de H2O(g). Cul es el
porcentaje de rendimiento de de esta reaccin?
19. El vidrio comn se obtiene fundiendo en hornos una mezcla molida de arena de cuarzo (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y carbonato de calcio (CaCO3) a 1500 -1600C:
Na2CO3
CaCO3
Na2O + CO2 (g)
CaO + CO2 (g)calor
El Na2O y el CaO reaccionan con el SiO2 obtenindose:
Na2O + CaO + 6SiO2calor Na2O
. CaO . 6SiO2vidrio
Calcular cuntos gramos de SiO2, Na2CO3 y CaCO3 se necesitan para obtener 1 kg de vidrio.
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20. Una muestra de 10,50 g de una mezcla de carbonato de calcio (CaCO3) y sulfato de calcio se calent para descomponer el carbonato, de acuerdo a la ecuacin siguiente:
Memory Low!
CO2+CaOCaCO3
El CO2 gaseoso escap y el CaSO4 no se descompone por el calentamiento. La masa final de la muestra es 7,64 g Qu porcentaje de la mezcla original es CaCO3?
21. Una mezcla de clorato y perclorato de potasio de masa 4,0 g se descompone por
calentamiento formandos 2,40 g de cloruro de potasio y oxgeno en ambas reacciones. Las ecuaciones involucradas (sin balancear) en esta reaccin de descomposicin son las siguientes
KClO3 KCl + O2
KClO4 KCl + O2
a) Balancee las ecuacines
b) Calcule los moles totales de KCl obtenidos
c) Calcule la masa de cada uno de los reactantes en la mezcla
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22. Una mezcla de 0,156g compuesta por alumino y zinc se trata con un exceso de H2SO4, formandos en ambas reacciones 0,114 L de hidrgeno gaseoso a una temperatura de 27C y a una presin de 725 mm Hg. Las reacciones involucradas son las siguientes
Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2
Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2
a) Balancee las ecuaciones qumicas b) Calcule la cantidad de moles totales