QUÍMICA (clik aquí)

QUIMICA
CICLO DE
NIVELACIÓN
PRESENTACIÓN GENERAL DE LA MATERIA
Durante el estudio de esta materia, tomará contacto con las herramientas básicas que se
necesitan para comprender los desafíos que le aguardan dentro de esta disciplina durante el
cursado de la carrera que haya elegido.
Los objetivos principales son:
• Adquirir el lenguaje químico y lo utilice para comunicar a sus pares ideas y
cuestionamientos.
• Leer comprensivamente la simbología química y emplearla para analizar reacciones
químicas y comportamiento de diferentes compuestos químicos.
• Resolver las situaciones problemáticas que constituyen esta disciplina a través de un
razonamiento lógico.
Con el fin de orientar en esta primera etapa, este módulo está estructurado de tal manera
que, a través de la lectura del material teórico incluido en la bibliografía, u otro que
encuentre a su disposición; pueda ejercitarse y de esa manera adquirir destreza en la
resolución de problemas en el área química.
La materia está organizada en cinco unidades, cada una de ellas le presenta al estudiante la
siguiente información:
•
•
•
•
•
Contenido de la unidad: al leerlo, podrá profundizarlos a través del material que se
haya procurado.
Ejercicios resueltos: la idea es que al detenerse a analizar cuáles son los pasos
empleados para resolver los problemas, pueda orientarse y estructurar su propio
pensamiento.
Ejercicios a resolver: una vez que observe como se resuelven las situaciones
problemáticas, tiene en este punto la posibilidad de ensayar sus destrezas y evaluar
si el contenido ha sido realmente aprendido, o deberá ser reforzado.
Bibliografía: al final de cada unidad encontrará una serie de libros sugeridos par
complementar el estudio y auxiliar sus dudas.
Evaluación final: al término de las unidades se ofrecen dos evaluaciones finales
para que tome contacto con las estructuras evaluativas que finalmente deberá
responder en el examen final para aprobar la materia.
UNIDAD N°° 1
MATERIA Y ENERGÍA
Contenidos: Materia y energía. Ley de conservación de la materia y de la energía.
Propiedades físicas y químicas de la materia. Transformaciones de la materia. Sustancias y
mezclas. Propiedades de las sustancias. Notación científica. Cifras significativas. Átomos y
moléculas. Elementos y sistema periódico. Sustancias simples y compuestas. Sistemas
materiales: clasificación. Fases de un sistema. Componentes de un sistema material.
Composición porcentual de los sistemas materiales. Composición porcentual de
disoluciones. Separación de los componentes de un sistema.
Objetivos específicos de la unidad:
•
•
•
•
•
•
Comprender la composición material y energética del universo
Comprender y expresar correctamente un resultado utilizando notación científica y
cifras significativas.
Diferenciar entre sistemas materiales heterogéneos y homogéneos
Identificar las fases de un sistema heterogéneo
Seleccionar el mejor método de separación de fases y componentes de las
sustancias.
Transmitir lo composición y cantidad de componentes de un sistema a través de su
composición porcentual.
PROBLEMAS DE APLICACIÓN:
A continuación se presentan algunos ejercicios tipo y los pasos a seguir para resolverlos
de manera tal que el alumno pueda guiarse para su resolución.
Ejercicio 1
Clasifique los siguientes sistemas homogéneos en soluciones y sustancias puras:
a) Hierro
d) Agua de mar filtrada
b) Etanol
e) Nafta
c) Aire
f) Oxígeno
Resolución
Para resolver este ejercicio es necesario repasar las definiciones de solución y sustancia
pura. Recordemos que una solución es un sistema homogéneo con dos o más componentes
que puede fraccionarse y sustancia pura es un sistema homogéneo que no puede
fraccionarse porque sólo contiene un componente.
a) Hierro: se trata de una sustancia pura compuesta sólo por el componente hierro.
b) Etanol: se trata de una sustancia pura compuesta sólo por el componente etanol.
c) Aire: se trata de una solución fraccionable en sus componentes. Las sustancias puras
que componen el aire son oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, argón y otros gases
en menor proporción. Recordemos que los gases son solubles en todas proporciones por
ello, este sistema es homogéneo.
d) Agua de mar filtrada: se trata de una solución fraccionable en sus componentes. Las
sustancias puras que componen mayoritariamente el agua de mar son el agua pura y el
cloruro de sodio que se haya disuelto; además de otras sales en menor proporción que
también se encuentran disueltas. El hecho de que se halle filtrada significa que este
sistema no posee partículas sólidas en suspención. Es decir los componentes que no
sean agua pura se hayan disueltos, por ello se trata de un sistema homogéneo.
e) Nafta: se trata de una solución fraccionable en sus componentes. Las sustancias puras
que componen la nafta son hidrocarburos derivados del petróleo que pertenecen a la
familia de las cadenas compuestas por carbono e hidrógeno. La nafta posee distintas
proporciones de cadenas de 5, 6, 7, y 8 carbonos, cada una de las cuales es una
sustancia pura. Todos los hidrocarburos son solubles entre sí por lo tanto se trata de un
sistema homogéneo.
Ejercicio 2
Cuáles de las siguientes entidades son elementos, cuáles moléculas pero no compuestos,
cuáles son compuestos pero no moléculas y cuáles son compuestos u moléculas?
a) SO2
d) N2O5
g) O3
j) S
b) S8
e) O
h) CH4
k) P4
Resolución
Para resolver este ejercicio es necesario repasar las definiciones de elemento, molécula y
compuesto. Recordemos que un elemento es una sustancia que no puede separarse en
sustancias más simples por métodos químicos. Los elementos se representan por símbolos
que son combinaciones de letras. Por otro lado, un compuesto es una sustancia pura que
está formado por distintos elementos unidos químicamente. Finalmente, las moléculas están
constituidas por átomos y representan las unidades más pequeñas de una sustancia pura.
a) SO2 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por los
elementos azufre (S) y oxígeno (O). Esto significa que se trata de un compuesto y es
una molécula de dióxido de azufre.
b) S8 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un
sólo elemente, el azufre (S). Esto significa que se trata de una sustancia pura simple y es
una molécula del elemento azufre.
c) N2O5 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por los
elementos nitrógeno (N) y oxígeno (O). Esto significa que se trata de una sustancia pura
compuesta y es una molécula de pentóxido de dinitrógeno.
d) O Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo
elemento, el oxígeno (O). Como sabemos, el elemento oxígeno posee dos átomos de
este elemento. Esto significa que se trata de un elemento que no es una molécula.
e) O3 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un
sólo elemento, el oxígeno (O). Se trata de una sustancia pura simple y es una molécula
de ozono.
f) CH4 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por los
elementos carbono (C) y el elemento hidrógeno (H). Esto significa que se trata de una
sustancia pura compuesta y es una molécula de metano.
g) S Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo
elemento, el azufre (S). Como sabemos, el elemento azufre posee ocho átomos de este
elemento (ver apartado b). Esto significa que se trata de un elemento que no es una
molécula.
h) P4 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un
sólo elemente, el fósforo (P). Esto significa que se trata de una sustancia simple y es
una molécula del elemento azufre.
Ejercicio 3
A 300 g de una mezcla formada por hierro y arena, cuyas proporciones eran 60 % P/P y 40
% P/P, respectivamente, se agregaron 135 g de cobre y 2,77 g de aluminio. Cuál será la
concentración final de cada uno de los componentes de la nueva mezcla?
Resolución
Para poder realizar el cálculo de porcentajes en peso de cada uno de los componentes de la
nueva mezcla, primero debo conocer la masa total de la mezcla. Recordemos que el
porcentaje en peso son los gramos de un componente que están presentes por cada 100 g de
mezcla (página 57).
Masa total de la mezcla = masa de hierro + masa de arena + masa de cobre + masa de
aluminio
Masa de hierro: 100 g de mezcla ---------- 60 g de hierro
300 g de mezcla ----------- x = 180 g de hierro
Masa de arena: 100 g de mezcla ----------- 40 g de arena
300 g de mezcla ----------- x = 120 g de arena
Masa de cobre: 135 g
Masa de aluminio: 2,77 g
Masa total de la mezcla = 437.77 g
Porcentaje P/P: 437,77 g de mezcla -------- 180 g de hierro
100 g de mezcla --------- x = 41,11 % P/P de hierro
437,77 g de mezcla --------- 120 g de arena
100 g de mezcla --------- x = 27,41 % P/P de arena
437,77 g de mezcla --------- 135 g de cobre
100 g de mezcla --------- x = 30,83 % P/P de cobre
437,77 g de mezcla --------- 2,77 g de aluminio
100 g de mezcla --------- x = 0,63 % P/P de aluminio
EJERCICIOS A RESOLVER
1-En base a las modificaciones que sufren los siguientes sistemas, clasifique estos cambios
como físicos o químicos.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
Oxidación de una varilla de hierro
Congelamiento de una masa de agua
Corte de una lámina de vidrio
Cocción de un alimento
Digestión de los alimentos
Secado de una placa de Cemento
Soplado de una burbuja de jabón
Desprendimiento de vapor de un radiador
Prensado de uvas para producir jugo
Fermentación del jugo de uvas para producir vino.
2-Demuestre cuando una propiedad es intensiva o extensiva empleando métodos gráficos.
Para logarlo:
a) Calcule la masa de diferentes cubos de plata conociendo la relación masa/volumen
(densidad).
Densidad de la plata a 20 °C= 10,5 g/cm3.
b) Grafique la densidad (en ordenadas) en función de la masa (en abcisas). Para mayor
precisión es aconsejable utilizar papel milimetrado.
c) Grafique el volumen en función de la masa utilizando papel milimetrado
d) ¿Qué conclusiones extrae de los gráficos? ¿Qué tipo de propiedad son la densidad y
el volumen?
3-Se desea hallar el volumen exacto de cierto recipiente. Vacío, el mismo pesa 13,724 g. y
cuando está lleno de agua, el peso total es de 27,937 g. Tomando como densidad del agua el
valor de 0,997 g/ml, calcule el volumen del recipiente.
4-Indique si los siguientes sistemas son homogéneos o heterogéneos:
a) Agua y aceite
b) Agua con hielo.
c) Sal común
d) Agua con sal diluida.
e) Tinta disuelta en alcohol
f) Agua y arena
g) Varios trozos de hielo
5- En los sistemas heterogéneos anteriores indique cuales son sus fases.
6-Se agita carbón en polvo en una solución de sal común (NaCl). El carbón en polvo es
insoluble. Señalar:
a) El sistema es heterogéneo u homogéneo
b) ¿Qué procedimiento emplearía para separar la sal. El agua y el polvo de carbón?
c) ¿Cuántas y cuáles son sus fases?
7-¿Cuáles de estás afirmaciones son correctas y cuáles no?
a) Un sistema con un solo componente debe ser homogéneo
b) Un sistema con dos componentes gaseosos debe ser homogéneo
c) Un sistema con dos componentes líquidos debe ser homogéneo
d) Un sistema con varios componentes distintos debe ser heterogéneo
e) El agua está formada por el elemento oxígeno y por elemento hidrógeno
f) Por descomposición del agua se obtiene el elemento oxígeno y la sustancia hidrógeno
g) Cuando el elemento oxígeno reacciona con el elemento hierro, se obtiene un óxido de
hierro
h) Si se calienta una determinada cantidad de un líquido su volumen aumenta y en
consecuencia aumenta su masa.
8- El volumen del plasma sanguíneo de un adulto es de unos 3,1 l. Su densidad es de
1,020g/ml. ¿Alrededor de cuántos gramos de plasma sanguíneo hay en su cuerpo?
9- El calor específico del platino sólido es 0,133 J/g.◦C. Calcule la variación de temperatura
en ◦C de una muestra de 25 g de Pt que absorbe 75 J de calor.
10- ¿Cuáles de las siguientes entidades son elementos, cuáles moléculas pero no
compuestos, cuáles son compuestos pero no moléculas y cuáles son compuestos y
moléculas?
a) SO2
b) S8
c) N2O5
d) O
e) O3
f) CH4
g) S
h) P4
11- ¿Cuántos gramos de una solución de HCl al 37,9% P/P contendrán 5g de ácido puro?
12- ¿Qué peso de NH4Cl se necesita para preparar 500 ml de una solución que contenga 70
mg de NH4Cl por ml?
13- La sal cloruro de potasio (KCl) tiene una solubilidad en agua a 30 ◦C de 37 %P/P.
Calcular:
a) La masa de cloruro de potasio disuelta en 18,4 g de agua
b) La masa de agua necesaria para disolver 18,4 g de cloruro de potasio a esa temperatura.
14- A 300 g de una mezcla formada por hierro y arena, cuyas proporciones eran de60 %
P/P y 40% P/P respectivamente, se agregaron 135 g de cobre y 2,77 g de aluminio. ¿Cuál
será la concentración final de cada uno de los componentes en la nueva mezcla?
15- Una excelente solución desengrasante se prepara a partir de una mezcla formada por
tetracloruro de carbono: 80% V/V, ligroína: 16% V/V y alcohol amílico: 4% V/V.
¿Cuántos ml de cada solución deben mezclarse para preparar 75 ml de una solución que los
contenga a todos?
16- Se tiene una solución acuosa formada por 10 g del azúcar sacarosa (C12H22O11)
disueltos en 250 ml de disolución. Exprese su concentración en:
a) % P/V
b) g de sacarosa /1000 ml de solución
c) moles de sacarosa /1000 ml de solución
17-Se tiene una solución acuosa formada por 2 moles de KNO3 disueltos en 500 ml de
solución acuosa, ¿cuál será su concentración en % P/V?
18- Se desean preparar 200 ml de una solución acuosa de HCl al 10% P/P, la cual deberá
tener una densidad de 1,02 g/ml
a) ¿Cuál es el peso de soluto que se necesita?
b) ¿Cuál será la concentración de la solución en % P/V?
19- ¿Hasta qué volumen se deben diluir 100 ml de una solución de KCl al 35% P/V para
obtener una solución al 0,35% P/V?
20- Se dispone de 80 ml de una solución de KOH al 30% P/V, a la cual se le agregan 40 ml
de agua ¿Cuál es la concentración en % P/V de la nueva solución?
BIBLIOGRAFÍA
-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas
materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana.
Buenos Aires, Argentina.
-Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M.
Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina.
-Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición.
-Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc
Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España.
-Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill,
Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España.
-Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina
UNIDAD N°° 2
COMPOSICIÓN ATÓMICA Y MOLECULAR DE LA
MATERIA
Contenidos: La discontinuidad de la materia. Átomos. Componentes de un átomo. Número
atómico. Número másico. Isótopos. Moléculas. Atomicidad. Iones.
Objetivos específicos de la unidad:
•
•
•
•
•
•
Identificar las partículas básicas que componen la estructura atómica
Reconocer las características principales de cada una de ellas, así como también su
ubicación en el átomo.
Comprender la información brindada por los números másico y atómico.
Identificar y diferenciar cationes, aniones e isótopos.
Interpretar y manipular fórmulas químicas.
Identificar la cantidad y el tipo de componentes en una molécula leyendo su fórmula
química.
PROBLEMAS RESUELTOS:
Ejercicio 1: El isótopo de sodio 11Na24 se usa como trazador radioactivo en química y
biomedicina. Diga cuántos:
A - Protones tiene el núcleo.
B - Neutrones tiene el núcleo.
C - Electrones hay en un átomo de sodio 24.
D - Electrones y protones hay en un ión Na+.
Resolución
Para calcular la cantidad de cada partícula subatómica debemos recordar que para los
átomos neutros, el número de protones que hay en el núcleo es igual al número de
electrones que hay fuera del núcleo. Por otro lado, el número indicado como subíndice
delante del símbolo químico representa el número atómico, es decir, la cantidad de protones
presentes en el núcleo y finalmente, el número representado como superíndice del símbolo
químico es el número másico, es decir, la suma de protones y neutrones en el núcleo. En el
caso de los iones, recordemos que el sodio forma un catión por pérdida de un electrón.
a)
b)
c)
d)
Protones en el núcleo = 11 (número atómico)
Neutrones en el núcleo = 13 (24 - 11) (número másico - número atómico)
Electrones en un átomo = 11
Electrones en el Na+ = 10 (11-1)
Protones en el Na+ = 11
Ejercicio 2: En la siguiente tabla se indica el número de electrones, protones y neutrones
en los átomos o iones de varios elementos.
a)
b)
c)
d)
Cuáles de las especies son neutras?
Cuáles están cargadas negativamente?
Cuáles tienen carga positiva?
Cuáles son los símbolos convencionales para todas las especies?
Átomos o iones de
elementos
Símbolo
Número
de
electrones
Número de protones
Número
de
neutrones
A
B
C
D
E
F
G
B
5
N-3
10
K+1
18
Zn+2
28
Br-1
36
B
5
F
9
5
5
7
7
19
20
30
36
35
46
5
6
9
10
Resolución
Para deducir si se trata de átomos neutro o iones debemos recordar que en los átomos
neutros el número de protones que hay en el núcleo es igual al número de electrones que
hay fuera del núcleo. Para el caso de los iones, el número de electrones y protones en el
átomo varía según se trate de aniones o cationes, respectivamente. Si el átomo cede
electrones se transforma en un catión, cargado positivamente; si por el contrario, gana
electrones se convierte en un anión, cargado negativamente.
a)
b)
c)
d)
Átomos neutros: especies A, F y G.
Aniones (especies negativas: especies B y E.
Cationes (especies positivas): especies C, y D.
Los símbolos se incluyen en la tabla. Para deducir los símbolos químicos se debe
emplear la Tabla Periódica, buscando en ella el símbolo que se corresponde a cada
número atómico.
Ejercicio 3:
PROBLEMA Nº 91: Indique el número de protones y de electrones en cada uno de los
siguientes iones presentes en los compuestos iónicos: Na+ , Ca2+ , Al3+ , Fe2+ , I- , S2- , O2- ,
N3Los átomos neutros poseen la misma cantidad de electrones fuera del núcleo que protones
dentro de él.
Los iones son especies con carga definida, pero siempre se producen por pérdida o
ganancia de electrones, la cantidad de protones permanece constante.
Utilizando la tabla periódica puede conocerse estas cantidades considerando el número
atómico.
El átomo de sodio tiene número atómico igual a 11 significa que posee 11 protones y si
fuese neutro 11 electrones. El ión sodio posee una carga positiva, significa que el átomo
neutro perdió un electrón.
Entonces
Na+
Ca2+
Al3+
Fe2+
IFS2O2N3-
= 11 protones y 10 electrones.
= 20 protones y 18 electrones.
= 13 protones y 10 electrones.
= 26 protones y 24 electrones.
= 53 protones y 54 electrones.
= 9 protones y 10 electrones.
= 16 protones y 18 electrones.
= 8 protones y 10 electrones.
= 7 protones y 10 electrones.
EJERCICIOS A RESOLVER
1-Para cada una de las siguientes especies químicas, determine el número de protones y el
número de neutrones en el núcleo:
He: A 3, Z 2
Mg: A 24, Z 12
Ti: A 48, Z 22
Br: A 79, Z 35
Pt: A 195, Z 78
2-El isótopo de Na A 24, Z 11 se usa como trazador radioactivo en química y biomedicina.
Diga cuántos:
a) protones tiene el núcleo
b) Neutrones tiene el núcleo
c) Electrones hay en un átomo de sodio-24
d) electrones y protones hay en un ión Na+
3-Un compuesto radioactivo presente en los residuos nucleares, es el isótopo del plutonio,
Pu-239.
a) Cuántos protones y neutrones hay en un átomo de este isótopo
b) Cuál es la diferencia de éste con un átomo de plutonio normal
4-Dé un par de ejemplos de los siguientes enunciados:
a) Una molécula biatómica formada por átomos del mismo elemento
b) Una molécula biatómica formada por átomos de distintos elementos
c) Una molécula poliatómica formada por átomos del mismo elemento
d) Una molécula poliatómica formada por átomos de diferentes elementos.
5-Indique el número de protones y de electrones en cada uno de los siguientes iones
presentes en los compuestos iónicos:
Na+, Ca2+, Al3+, Fe2+, I-, F-, S2-, O2-, N36-En la siguiente tabla se indica el número de electrones, protones y neutrones en los
átomos o iones de varios elementos.
a) ¿Cuáles de las especies son neutras?
b) ¿Cuáles están cargadas negativamente?
c) ¿Cuáles tienen carga negativa?
d) ¿Cuáles son los símbolos convencionales de todas las especies?
ÁTOMOS O IONES
DE ELEMENTOS
Número de electrones
Número de protones
Número de neutrones
A
B
C
D
E
F
G
5
5
5
1O
7
7
18
19
20
28
30
36
36
35
46
5
5
6
9
9
10
BIBLIOGRAFÍA
-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas
materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana.
Buenos Aires, Argentina.
-Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M.
Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina.
-Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición.
-Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc
Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España.
-Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill,
Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España.
-Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina.
UNIDAD N°° 3
MASA ATÓMICA
Contenidos: Masa de los átomos: la escala del carbono-12. Masas atómicas y abundancia
isotópicas. Número de Avogadro. Mol. Masas molares. Conversiones mol-gramo. Volumen
molar.
Objetivos específicos de la unidad:
•
•
•
•
Comprender la metodología utilizada para el cálculo de las masas atómica, basada
en la abundancia isotópica.
Aplicar el concepto del número de Abogador para calcular cantidades atómicas y
moleculares.
Distinguir la diferencia entre Unidad de masa atómica (u.m.a.) y gramo.
Resolver problemas de aplicación.
Ejercicio 1:
La densidad del alcohol etílico, C2H6O A 25º rd fr 0,785 g/ml. Calcule:
a) El peso molecular del C2H6O.
b) El número de moles que habrá en 252 ml de C2H6O.
c) La masa de 1,62 moles de C2H6O.
a) El peso molecular del alcohol es la suma de los pesos atómicos relativos de los
átomos presentes en la molécula: 2 átomos de C: 2 x 12 = 24
6 átomos de H: 6 x 1 = 6
1 átomo de O: 1 x 16 = 16
El peso molecular del alcohol etílico es: 24 + 6 + 16 = 46 u. m.a.
b) Un mol de alcohol tiene una masa de 46 g. Para calcular cuantos moles hay en 252
ml de alcohol se utiliza la densidad:
En
Si
1 ml (tiene una masa de)------0,785 g
252 ml x 0,785 g
252 ml----------------------------x =
1 mol
= 197,82 g
46 g-------------------------1 mol
197,82 g x 1 mol
197,82 g-------------------x =
= 4,3 moles
46 g
c) La masa de 1,62 moles de alcohol será:
Si 1 mol--------------------46 g
1, 62moles x 46 g
1, 62moles--------------x =
= 74,52 g
1 mol
Ejercicio 2
Se tienen 0,8 moles de SO2:
a) Cuál es la masa en g?
b) Cuantos g de azufre y de O hay?
c) Cuántas moléculas de SO2 hay?
d) Cuántos átomos de S y de O hay?
e) Qué volumen ocuparán estos 0,8 moles en CN de presión y temperatura?
Resolución:
Para responder a las preguntas de este ejercicio, debemos recordar la definición de masa
molar. Un mol de cualquier sustancia es la suma de los pesos atómicos de la fórmula que
representa a la sustancia en cuestión. Por otro lado, también debemos tener presente que un
mol es equivalente a un número de Avogadro de unidades. Finalmente, repasemos el
concepto de volumen molar. Cuando la masa corresponde a un mol de gas y las condiciones
en las cuales se determina su densidad son 1 atm y 0 °C (condiciones normales), el
volumen que ocupa ese mol es una cantidad constante de 22,4 L.
a) 1 mol de SO2 = 32 g + 2.(16g) = 64 g
1 mol de SO2 ------------ 64 g
0,8 moles de SO2 ------- x = 51,2 g de SO2
b) 1 mol de SO2 ------------ 32 g de S
0,8 moles de SO2 ------- x = 25,6 g de S
1 mol de SO2 ------------ 32 g de O
0,8 moles de SO2 ------- x = 25,6 g de O
c) 1 mol de SO2 ------------ 6,02 x 1023 moléculas de SO2
0,8 moles de SO2 ------ x = 4,82 x 1023 molléculas de SO2
d) 1 mol de SO2 --------------- 6,02 x 1023 átomos de S
0,8 moles de SO2 ------ x = 4,82 x 1023 átomos de S
1 mol de SO2 --------------- 2 . 6,02 x 1023 átomos de O
0,8 moles de SO2 ------ x = 9,63 x 1023 átomos de O
e) 1 mol de SO2 ---------------- 22,4 L de gas SO2
0,8 moles de SO2 ---------- x = 17,92 L de gas SO2
Ejercicio 3
Determina qué cantidad de fósforo en g está contenida en 5,0 g del compuesto cuya fórmula
es CaCO3. 3Ca3(PO4)2.
Resolución:
La fómula molecular del compuesto que contiene el elemento fósforo nos indica la
proporción relativa en la que se encuentra la masa del fósforo respecto de la masa total del
compuesto.
En 1 mol del compuesto CaCO3. 3Ca3(PO4)2 están presentes 2 moles de átomos de fósforo.
Se puede convertir esta relación en moles a una relación en gramos:
1 mol de CaCO3. 3Ca3(PO4)2 = 10 x (40g) + 12g + 27 x (16 g) + 6 x (31g) = 1030 g
calcio
carbono oxígeno fósforo
1030 g de CaCO3. 3Ca3(PO4)2 -------------------- 186 g de P
5 g de CaCO3. 3Ca3(PO4)2 ----------------------- x = 0,903 g de P
EJERCICIOS A RESOLVER
1-Determine los pesos moleculares relativos o los pesos fórmula de los siguientes
compuestos:
a) H2SO4
b) FePO4
c) Mn(ClO)2
d) PbS2
e) Al2(SO4)3
f) CuSO4.5H2O
g) H2O
h) H3PO4
2- Calcule:
a) El peso molecular relativo (peso fórmula, porque son compuestos iónicos) de las
siguientes sustancias.
b) Cuánto pesa, en g. un mol de las mismas.
a) Au(NO3)3
b) Ca(HCO3)2
c) Na2SO4
d) Fe3(PO4)2
3-Se tienen 60 g de Ca cuyo peso atómico es 40 uma, calcule:
a) Cuánto pesa un mol de átomo de calcio
b) cuántos moles de átomos de Ca hay en 60 g
c) Cuántos átomos de Ca hay en 60g
d) Cuál es l atomcidad del Ca
4- Cuál de las siguientes muestras está gormada por el mayor número de átomos
a) 10 moles de He
b) 3 moles de NH3
c) 1,8 moles de S8
d) 2,5 moles de CH4
e) 4 moles de SO2
f) 0,75 moles de H3PO4
5- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:
a) masa iguales de dos elementos A y B contienen el mismo número de moléculas
b) Masas iguales de dos elementos contienen el mismo número de átomos.
c) En 5 g de KCl hay masas iguales de K y de Cl
d) En 5g de KCl hay igual número de iones de K y de Cl
e) En 36 g de agua hay 4 átomos de H.
6- Los cianuros son compuestos que contienen el anión CN-. La mayoría de los cianuros
son compuestos venenosos letales. Por ejemplo, la ingestión de una cantidad tan pequeña
como 1x 10-3 g de cianuro de potasio (KCN) puede ser fatal.
a) ¿Cuántos iones de cianuro están contenidos en esta cantidad de sal?
b) ¿Cuántos iones potasio están contenidos en esa cantidad de sal?
c) ¿Cuál será el número de iones?
7- En una muestra de Ca(NO3)2 que pesa 82 g calcule la cantidad de:
a) moles
b) unidades fórmula
c) átomos de N
d) gramos de Ca
8- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando su respuesta.
a) 10 g de O2 tienen mayor número de moléculas que 10 g de N2
b) iguales pesos de NO y NO2 contienen iguales número de átomos.
c) En una masa cualquiera de FeS hay iguales masas de Fe y S.
d) El número de átomos de Cl en 10 g de Cl2 es igual al número de moléculas que hay en
20 g.
e) Iguales pesos de NO2 y N2O4 contienen:
1-igual número de moléculas.
2-Igual número de átomos de N.
f) La masa de una molécula de O2 es igual a la masa de 16molécuulas de H2
g) Un peso determinado de SO2 contiene:
1-Iguales pesos de S y O
2-Igual número de átomos de S y O
h) En 200 g de CaCO3 hay 6 moles de átomos de O, 2 moles de átomos de C y 2 moles de
átomos de Ca.
i) En 1g de H2, hay 6,02x 1023 átomos de H
j) Una molécula de agua contiene 2 moles de átomo de H.
k) Un mol de cualquier gas contiene el mismo número de átomos.
9- La fórmula de la morfina, un narcótico analgésico es C17H19NO3.
a) ¿Cuántos átomos de nitrógeno hay en la molécula?
b) ¿Qué elemento es el que menos contribuye al peso molecular?
c) ¿Cuántos átomos de carbono hay en 10 mg de una dosis normal?
10- La hormona adrenalina tiene la siguiente fórmula condensada: C9H13NO3.
a) ¿Cuál es el peso molecular de la adrenalina?
b) ¿Qué porcentaje de átomos de la adrenalina corresponden a C?
c) La concentración normal en el plasma sanguíneo es d e 6x 10-8 g/l. ¿Cuántas moléculas
de adrenalina hay en un litro de plasma?
11- Si se considera que el peso atómico del N es de 14 uma; el del O 16 uma y el del Ca 40
uma. Determine en 82 g de Ca(NO3)2.
a) ¿Cuántos moles del compuesto hay?
b) ¿Cuántas moléculas hay?
c) ¿Cuántos iones de Ca hay?
d)¿Cuántos g de N hay?
12- Diga cuántos grs. de cada una de las siguientes sustancias están contenidas en los
volúmenes que se indican a 0◦C y 1 atm de presión.
a) 48,6 l de N2
b) 200 ml de H2
c) 2 l de CH4
d) 50 ml de CH3I
13- Determine qué cantidad de fósforo en gr. Está contenida en 50 gr. Del compuesto cuya
fórmula es: CaC3.3 Ca3(PO4)2
14-El peso atómico del molibdeno es de 95,94 uma. Calcule:
a) La masa en gr.de un átomo de molibdeno
b) El número de átomos que hay en un mg. de molibdeno
15- Ordene a los apartados en orden creciente de masa:
a) Una molécula de Cl2
b) 1 x 10-23 moles de átomos de Cl
c) 1 x 10-23 g. de Cl
d) Un átomo de Cl
BIBLIOGRAFÍA
-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas
materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana.
Buenos Aires, Argentina.
-Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M.
Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina.
-Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición.
-Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc
Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España.
-Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill,
Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España.
-Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina
UNIDAD N°° 4
¿CÓMO NOMBRO A LAS MOLÉCULAS?
Contenidos: Fórmulas químicas: empíricas y moleculares. Números de oxidación.
Composición porcentual de un compuesto a partir de la fórmula. Fórmulas de compuestos
iónicos. Nombre de los compuestos: nomenclatura química. Reglas de la nomenclatura
Objetivos específicos de la unidad:
•
•
•
•
•
Reconocer el estado de oxidación de los elementos químicos que componen una
fórmula química.
Diferenciar fórmulas químicas de fórmulas moleculares
Ser capaz de calcular l contenido porcentual de los elementos en una molécula.
Poder nombrar los deferentes compuestos y moléculas utilizando la nomenclatura
internacional y la nomenclatura según IUPAQ.
Lograr estructurar una molécula o compuesto leyendo el nombre de la mismas.
Ejercicio 1
Determine el estado de oxidación del:
1) Manganeso en: a) MnO, b) Mn2(SO4)3, c) MnO2, d) K2MnO4 y e) NaMnO4
2) Nitrógeno en: a) NH4Cl, b) N2, c) N2O, d) NO, e) KNO2, f) NO2 y g) NaNO3
3) Azufre en: a) ZnS. H2O, b) NaHS, c) S8, d) SO2, e) SH2, f) SO3 g) Na2SO3 y h) CaSO4.
Resolución:
Para determinar el estado de oxidación de un elemento dentro de un compuesto químico
hay que tener en cuenta ciertas reglas:
El oxígeno tiene estado de oxidación -2, excepto en peróxidos y superóxidos.
El hidrógeno tiene estado de oxidación +1, excepto en haluros metálicos.
Los metales tienen estados de oxidación siempre positivos.
Los no metales pueden presentar estados de oxidación positivos y negativos.
Los elementos tienen estado de oxidación cero.
La suma algebraica de los estados de oxidación dentro de una molécula neutra es cero.
1) Estados de oxidación del manganeso Mn
a) MnO
0 = x + (-2) x es el estado de oxidación desconocido, despejando
x=+2
b) Mn2(SO4)3 0 = 2x + 3(+6) + 12(-2) despejando
x = +3
c) MnO2
0 = x + 2(-2) despejando
x = +4
d) K2MnO4
0 = 2(+1) + x + 4(-2) despejando
x = +6
e) NaMnO4 0 = +1 + x + 4(-2)
x = +7
2) Estados de oxidación del nitrógeno N
a) NH4Cl
b) N2
c) N2O
d) NO
e) KNO2
f) NO2
g) NaNO3
0 = x + 4(+1) + (-1) despejando
x = +3
x = 0 ya que se trata del elemento nitrógeno
0 = 2x + (-2) despejando
x = +1
0 = x + (-2) despejando
x = +2
0 = (+1) + x + 2(-2) despejando
x = +3
0 = x + 2(-2) despejando
x = +4
0 = (+1) + x + 3(-2) despejando
x =+5
3) Estados de oxidación del azufre S
a) ZnS. H2O 0 = (+2) + x despejando
x = -2
b) NaHS
0 = (+1) + (+1) + x despejando
x = -2
c) S8
x = 0 ya que se trata del elemento azufre
d) SO2
0 = x + 2(-2) despejando
x = +4
e) SH2
0 = x + 2(+1) despejando
x = -2
f) SO3
0 = x + 3(-2) despejando
x = +6
g) Na2SO3
0 = 2(+1) + x + 3(-2) despejando
x = +4
h) CaSO4
0 = (+2) + x + 4(-2) despejando
x = +6
Ejercicio 2
Escriba un conjunto de reacciones que representan la formación de:
a) Sulfato ácido de sodio, a partir de azufre, oxígeno, sodio y agua.
b) Fosfato de litio, a partir de fósforo, oxígeno, litio y agua.
c) Carbonato amonio, a partir de carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y agua.
Resolución:
Para obtener las ecuaciones de formación de estos compuestos que son sales, debemos
recordar la formación de sales. Las oxisales se obtienen a partir de la reacción entre
oxoácidos e hidróxidos. Los oxoácidos los obtenemos a partir de óxidos ácidos y agua y los
hidróxidos a partir de óxidos básicos y agua. Finalmente, los óxidos ácidos los obtenemos
de la reacción entre no metales y oxígeno mientras que los óxidos básicos los obtenemos de
la reacción entre metales y oxígeno.
a) Sulfato → ácido sulfúrico → óxido sulfúrico → S+6 (terminación ATO)
S + O2 → S2O6 SO3
SO3 + H2O → H2SO4 ácido sulfúrico
Sodio → hidróxido de sodio → óxido de sodio → Na+1
Na + O2 → Na2O
Na2O + H2O → Na (OH) hidróxido de sodio
NaOH + H2SO4 →
NaHSO4
Sulfato ácido de sodio
+ H2O
b) Fosfato → ácido fosfórico → óxido fosfórico → P+5 (terminación ATO)
P + O2 → P2O5
P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 H3PO4 ácido fosfórico (si no se aclara se entiende que se
trata del
ácido ortofosfórico)
+1
Litio → hidróxido de litio → óxido de litio → Li
Li + O2 → Li2O
Li2O + H2O → Li (OH) hidróxido de sodio
LiOH + H3PO4 →
Li3PO4
+ H2O
Fosfato de litio
c) Nitrato → ácido nítrico → óxido nítrico → N+5 (terminación ATO)
N2 + O2 → N2O5
N2O5 + H2O → H2N2O6 HNO3 ácido nítrico
Amonio → hidróxido de amonio → amoníaco → N+3 (nitruro de hidrógeno)
N2 + H2 → NH3
NH3 + H2O → NH4(OH) hidróxido de amonio
HNO3 + NH4(OH) →
NH4NO3
nitrato de amonio
+ H2O
Ejercicio 3
El análisis de la molécula de clorofila muestra que contienen 2,68% de Mg.
a) Cuántos átomos de magnesio habrá en 1,0 g de clorofila?
b) Si cada molécula de clorofila contienen un átomo de magnesio. ¿Cuál será el peso
molecular de la clorofila?
Resolución:
a) El dato de 2,68% de Mg en la clorofila, se interpreta que en 100,0 g de clorofila existen
2,68 g de Mg. Para calcular los g de magnesio en 1,0 g de clorofila se utiliza este dato:
En 100,0 g de clorofila--------------------- 2,68 g Mg
1,0 g x 2,68 g
en 1,0 g de clorofila-----------------------x=
= 0,0268 g
100,0 g
Este peso de Mg debe utilizarse para calcular cuantos átomos utilizando el peso de un mol
de átomos (6,02 x 1023 átomos) de Mg obtenido de la tabla peródica:
24,31 g ------------------6,02 x 1023 átomos
0,0268 g x 6,02 x 1023 átomos
0,0268 g --------------x=
24,31 g
= 6,64 x1020 átomos
b) Sabiendo que existe en la molécula de clorofila 1 átomo de magnesio, entonces en un
mol de clorofila habrá un mol de Mg. Se sabe también que en 2, 68 % del peso
corresponde a Mg en la clorofila, por lo tanto calculando el 100% se obtendrá el peso
molecular de la clorofila:
2,68%------------------------24,31 uma
100% x 24,31 uma
100%----------------------x =
2,68%
= 907,1 uma
EJERCICIOS A RESOLVER
1-Escriba las fórmulas de los compuestos que se formarán al combinarse cada uno de los
siguientes elementos con hidrógeno:
a) Na
b) O
c) N
d) F
e) I
f) Ca
2-Se tienen dos minerales de cobre cuyas fórmulas simplificadas son Cu5FeS4 y Cu2S.
¿Cuál de los dos tiene mayor proporción en masa de cobre?
3-Calcule el número de oxidación del fósforo en los siguientes iones:
a) PH-2
b) H2PO-4
c) H2PO-3
d) PO4 -3
e) HPO3 -2
4-Escriba y balancee las reacciones de formación de los siguientes óxidos:
a) Pentóxido de difósforo.
b) Dióxido de carbono.
c) Óxido de calcio.
d) trióxido de azufre
e) óxido de cobre (I)
f) pentóxido de dinitrógeno.
5- Escriba y balancee la reacciones de formación de las siguientes bases, partiendo de la
reacción con agua de los respectivos óxidos básicos:
a) hidróxido de cinc
b) hidróxido de sodio
c) hidróxido de cobre (II)
d) ácido hipocloroso
e) ácido fosfórico (ortofosforoso)
f) ácido carbónico
g) ácido crómico
6- A partir de la reacción de neutralización, plantee las ecuaciones químicas para la
formación de las siguientes sales:
a) cloruro de calcio
b) nitrito de bario
c) sulfato de bario
d) perclorato de cobre (II)
e) nitrato de hierro (III)
f) sulfito ácido de sodio
g) sulfuro de mercurio
h) sulfato de plomo (IV)
i) carbonato de aluminio
j) fosfato de potasio
7- La fórmula del arseniato de potasio es K3AsO4 y la del dicromato de potasio es K2Cr2O7
a) Calcule el número de oxidación de cada elemento en los compuestos mencionados
b) A partir de los compuestos, escriba la fórmula de:
• Arseniato de calcio
• Arseniato de hierro (III)
• Arseniato de plomo (IV)
• Dicromato de bario
• Dicromato de oro (III)
• Dicromato de estaño (IV)
8- a) Calcule el porcentaje de cobre en cada uno de los siguientes minerales:
1. Cuprita Cu2O
2. Malaquita [CuCO3. Cu(OH)2]
3. Pirita [CuFeS2 ]
b)¿Cuántas toneladas de cuprita se necesitan para obtener 500 toneladas de
suponiendo que el método tiene un rendimiento del 100%?
cobre
9- Una muestra de 10g de un mineral contiene 2,8 g de HgS. ¿Cuál es el porcentaje de
mercurio en el mineral?
10- ¿Cuál de las siguientes sustancias contiene la mayor cantidad en masa de cloro?
a) 5g de KCl
b) 60g de NaClO3
c) 0,1 mol de KCl
d) 30g de MgCl2
11- Uno de los primeros métodos que se emplearon par la determinación del peso
molecular de proteínas se basaba en análisis químicos. Así, se encontró que la hemoglobina
contenía 0,335% de hierro. Si la molécula de hemoglobina contiene un átomo de hierro.
¿Cuál es su peso molecular?
12-Si se disuelven 54g de CaCl2 en agua para preparar 250 ml de disolución:
a) ¿Cuál será la concentración de la disolución en % P/V?
b) ¿Cuál será la concentración de la disolución en g/100 ml de disolución?
c) ¿Cuál será la concentración de la disolución en g/l?
d) ¿Cuál será la concentración de la disolución en moles/litro de disolución?
13- La sal de ajo contiene cloruro de sodio y ajo disecado. El análisis de una muestra de
3,5g de sal de ajo reveló que contenía 1,15g de ión cloruro (Cl-)
a) ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio hay en la muestra?
b) ¿Cuál es el porcentaje en peso de NaCl en esa muestra de sal de ajo?
14-Nombre los siguientes compuestos:
a) HBr (gas)
b) HBr (en agua)
c) KH2PO4
d) Li2CO3
e) NH4NO2
f) Al(OH)3
g) NaClO
15- Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos:
a) nitrito de cobre (II)
b) sulfuro de potasio
c) sulfuro ácido de calcio
d) fosfato de magnesio
e) fosfato ácido de bario
f) heptafluoruro de yodo
g) cromato de hierro (III)
h) cloruro de litio monohidratado
i) carbonato ácido de hierro (II)
BIBLIOGRAFÍA
-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas
materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana.
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-Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc
Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España.
-Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill,
Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España.
-Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina.
UNIDAD N°° 5
LOS ELEMENTOS QUÍMICOS REACCIONAN
Contenidos: Reacciones químicas: tipos de reacciones. Reacciones de formación de
diferentes compuestos. Escritura y ajuste de las reacciones químicas. Relaciones de masa en
las reacciones. Reactivo limitante y rendimiento teórico.
Objetivos específicos de la unidad:
•
•
•
•
Identificar los diferentes tipos de reaccione químicas.
Desarrollar un a reacción química a partir de sus productos.
Balancear una ecuación química teniendo en cuenta el principio de conservación de
la materia, a través de los coeficientes estequiométricos.
Resolver problemas de aplicación teniendo en cuenta los conceptos de reactivo
limitante y rendimiento teórico.
Ejercicio 1
Un tanque contiene 70,0 kg de amoníaco gaseoso, el cual será utilizado para producir un
fertilizante. Si para su obtención se partió de la siguiente reacción:
AlN (s) + H2O (l) → NH3 (g) + Al(OH)3 (ac)
a) Qué masa de AlN se empleó?
b) Qué volumen ocuparán los 70,0 kg de NH3 a 273 K y 1 atm de presión?
c) Cuántos moles de Al(OH)3 se forman?
Resolución:
Los cálculos a realizar están basados en las cantidades reaccionantes de AlN y H2O,
significa que la ecuación debe estar balanceada de acuerdo a la ley de conservación de la
materia. Se puede calcular las masas reactivos y productos en la reacción teniendo en
cuenta los moles de los mismos y utilizando la tabla períodica para obtener el pesos
atómicos.
AlN (s) + 3 H2O (l) → NH3 (g) + Al(OH)3 (ac)
1mol
3 moles
1mol
1mol
41 g
54 g
17 g
78g
a) Para obtener 17g NH3---------------(reaccionan) 41 g AlN
70.000 g x 41 g
Para obtener 70000g NH3-----------x=
= 168.824 g = 168,824 kg de AlN
17 g
b) 1 mol de un gas a 273K y 1 atm ocupa 22,4litros. Significa que 17g de NH3 (1 mol)
ocupará este volúmen.
Si 17g NH3---------------------22,4 l
70000 g x 22,4 l
70000g---------------------------x=
17 g
= 92.235 l = 9,2 x 104 litros de NH3
c) Por cada mol de NH3 (17 g) también se forman 1 mol de Al(OH)3, entonces al formarse
70000 g de NH3:
Al formarse 17 g NH3----------------se forma 1 mol Al(OH)3
70.000 g x 1 mol
Al formarse 70.000 g NH3---------x=
= 4.118 moles = 4,11x103
moles
17 g
Ejercicio 2
Se parte de 20,0 g de hierro (pureza: 60%) y de 30,0 g de ácido sulfúrico (pureza: 80%)
para obtener sulfato de hierro (II) e hidrógeno gaseoso.
a) Escriba la ecuación balanceada.
b) Qué masas de hierro y de ácido sulfúrico reaccionan?
c) Qué reactivo está en exceso y en qué cantidad de moles?
d) Qué volumen de hidrógeno se obtiene en CN de presión y temperatura?
e) Qué volumen de hidrógeno se obtiene si el rendimiento de la reacción es del 80%?
Resolución:
a) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
Para el resto de los puntos a resolver se deben considerar las cantidades de reactivos y
productos en la reacción:
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
1mol 1 mol
1 mol
1 mol
55,8g 98 g
151,8 g 2 g
b) Se cuenta con 20,0 g de hierro impuro se cuenta con el 60% de dicha masa de hierro
entonces:
100%---------------20,0 g
60%----------------x= 12 g es hierro puro que reacciona
Se cuenta con 30,0 g de ácido impuro donde el 80% es ácido:
100%---------------30,0 g
80%----------------x= 24 g de ácido puro que reacciona
c) Las cantidades de hierro y ácido con que se cuentan son 12 g y 24 g respectivamente, sin
embargo no se sabe si son las cantidades justas reaccionantes, puede ser que alguno de los
reactivos se consuma completamente quedando el otro en exceso. Para obtenerlo se deben
relacionar las cantidades justas reaccionantes, es decir las cantidades que se deducen de la
ecuación balanceada:
55,8 g de Fe(reacciona con)------------98 g de ácido
12 g x 98 g
12 g de Fe (reaccionará con)----------x=
x = 21,1g
55,8 g
Se cuenta con 24 g de ácido y sólo reaccionan 21,1 g significa que es el reactivo en exceso.
Queda sin reaccionar: 24 g - 21,1 g = 2,9 g
d) El hidrógeno es un gas y en condiciones normales 1 mol ocupa 22,4 l.
Si 55,8 g de Fe (produce)------------- 22,4 l de H2
12 g x 22,4 l
12 g de Fe (producirá)---------------x =
= 4,81 l de H2
55,8 g
e) 4,81 litros de hidrógeno se obtienen cuando los 12 g de hierro (reactivo limitante)
reaccionan, pero este punto plantea que la reacción no se produce en un 100% sinó en un
80%. Entonces:
100%--------------4,81 litros
80%------------x= 3,85 litros
Ejercicio 3
La fórmula de un cloruro de bario hidratado es BaCl2.xH2O. Si 1,936 g del compuesto dan
1,864 g de BaSO4 anhidro después de tratarlo con ácido sulfúrico, calcule el valor de x.
Resolución:
Para calcular cuántas moléculas de agua están presentes en el cloruro de bario hidratado es
necesario saber cuántos gramos del total corresponden a masa del agua. Para conocer este
valor se puede utilizar la relación de masa que se deduce de la ecuación química para la
reacción del cloruro de bario con el ácido sulfúrico para dar sulfato de bario:
BaCl2
1 mol
208 g
+
H2SO4
1 mol
98 g
→
BaSO4
1 mol
233 g
+
2 HCl
2 moles
73 g
233 g de BaSO4 anhidro -------------- 208 g de BaCl2 puro
1,864 g de BaSO4 anhidro ----------- x = 1,664 g de BaCl2 puro
Si el cloruro de bario fuera anhidro la cantidad necesaria para producir la masa de 1,864 g
de sulfato de bario debería ser la calculada por la relación molar de la ecuación anterior
(1,664 g). El dato del problema nos indica una cantidad de masa mayor (1,936 g), el
excedente se calcula por la diferencia entre ambas cantidades y representa la masa de agua
presente en el compuesto.
Masa de agua = 1,936 g - 1,664 g = 0,272 g de agua
Para calcular el coeficiente de la fórmula para el cloruro de bario hidratado, hay que tener
en cuenta la relación de masa presente para deducir la masa de agua en un mol de cloruro
de bario:
1,664 g de BaCl2 ----------- 0,272 g de H2O
208 g de BaCl2 -------------- x = 34 g de H2O
Ahora podemos convertir la masa de agua presente en un mol de cloruro de bario a moles:
18 g de H2O ---------- 1 mol de H2O
34 g de H2O ----------- x ≈ 2 moles de H2O
Este resultado indica que el grado de hidratación es 2, por lo tanto la fórmula molecular del
compuesto hidratado es BaCl2.2H2O.
EJERCICIOS A RESOLVER
1.-Dada la siguiente ecuación que debe balancear:
N2 (g) + H2 (g)
NH3 (g)
Diga cuál de las siguientes afirmaciones son correctas:
a) 1molécula de N2 reacciona con 3 moles de H2 para formar 2 moléculas de NH3
b) 2 átomos de N reaccionan con 6 átomos de H para formar 2 moléculas de NH3
c) 1 mol de N2 reacciona con 3 moles de H2 para formar 2 moles de NH3
d) 28g de N2 reacciona con 6g de H2 para formar 34g de NH3
e) En condiciones normales de presión y temperatura reaccionan 22,4l de N2 con 22,4l
de H2 para formar 22,4l de NH3
2-Escriba la reacción ajustada para:
a) La reacción de magnesio con nitrógeno (III)
b) La reacción del óxido de cobre (I) con oxígeno para dar óxido de cobre (II)
c) La combustión (reacción con O2) del alcohol alcohol metílico (CH3OH), para dar
dióxido de carbono y agua.
d) La descomposición de la azida sódica o nitruro de sadio (Na3N), en sus elementos.
3- En la fermentación de la glucosa (C6H12O6), se produce alcohol etílico (C2H5OH), tal
como la indica la ecuación:
C6H12O6
C2H5OH + CO2
¿Cuántos g de alcohol se formarán por fermentación de 900 kg de glucosa?
4- El titanio es utilizado en la industria y puede ser obtenido a partir de la reacción del
tetracloruro de titanio (TiCl4) el que a su vez se obtiene a partir del óxido del titanio según
la siguiente reacción:
TiO2 (s) + C (s) + Cl2 (g)
TiCl4 (g) + CO2 (g) + CO (g)
Un recipiente de reacción contiene 4,15g de óxido de titanio, 5,67g de C y 6,78gde cloro.
Calcule:
a) ¿Cuántos g de TiCl4 se obtienen suponiendo que la reacción tenga un rendimiento
del 75%?
b) ¿Qué reactivos quedan en exceso y en qué cantidad en g?
5- a)calcule el peso y el volumen de O2 que se obtiene en CN de presión y temperatura al
calcinar 108,3g de óxido de mercurio(II), según la siguiente reacción:
HgO
Hg + O2
b)determine cuántos gramos de HgO son necesarios para obtener 22,4l de O2 en esas
condiciones.
6- En la fotosíntesis el CO2 se convierte en compuestos orgánicos y oxígeno, según l
ecuación:
CO2 + H2O
C6H12O6 + O2
Calcule:
a) Los g de oxígeno que se producen en la fotosíntesis de 50g de CO2
b) Los moles de oxígeno que se producen en la fotosíntesis de 100l de CO2, en CNTP
c) Los litros de oxígeno medidos en CN, producidos a partir de la fotosíntesis de 100g
de CO2
7- ¿Cuántos ml de una solución que contiene 40g de CaCl2 por litro se necesitarán para
reaccionar con 0,642g de Na2CO3 puro? Plantee la ecuación correspondiente, balancéela y
luego realice los cálculos estequiométricos.
8- Las máscaras para producir oxígeno en situaciones de emergencia contienen superóxido
de potasio (KO2), que reacciona con el CO2 y el H2O del aire exhalado para producir
oxígeno, según la reacción no balanceada:
KO2 (s) + H2O (g) + CO2 (g)
KHCO3 + O2 (g)
Si una persona que tiene una de estas máscaras exhala 0.702g de CO2/minuto ¿Cuántos g
de KO2 consume en cinco minutos?
9- ¿Cuántos gramos de óxido de calcio y qué volumen de dióxido de carbono en CNTP,
pueden obtenerse por calentamiento de 500gde una muestra de carbonatote calcio de 85%
de pureza?
10- De acuerdo a la siguiente reacción no balanceada:
NH3 (g) + H2SO4 (ac)
(NH4)2SO4 (s)
Si se utilizaron 9500m3 de amoníaco, en CNTP, calcule:
a) Si la reacción fuera total, la masa de sulfato de amoníaco que se debería obtener a
partir del volumen de NH3 que reaccionó
b) El rendimiento de la reacción si se obtienen 27,216 toneladas de (NH4)2SO4 para
usar como fertilizante
c) El número de moléculas de ácido sulfúrico que se consumieron en la reacción de
acuerdo al punto (a)
BIBLIOGRAFÍA
-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas
materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana.
Buenos Aires, Argentina.
-Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M.
Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina.
-Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición.
-Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc
Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España.
-Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill,
Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España.
-Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina.
MODELO DE EXAMEN DE QUIMICA – CICLO DE NIVELACION
Instrucciones:
Lee atentamente los enunciados. Debes responder completando las líneas punteadas
en la hoja de examen. Cuando se te solicite señalar la/las opción/es correcta/s o
responder verdadero o falso, hazlo simplemente marcando a la izquierda de la pagina
con X, V o F respectivamente. Debes adjuntar las hojas de cálculo. Puedes usar tabla
periódica y calculadora. Todas las preguntas tienen el mismo valor. La aprobación
será con el 50% de las respuestas correctas.
1) Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a las siguientes reacciones y el
nombre de los productos formados.
I)
Ácido hipocloroso + Hidróxido de Sodio
------------------------------------------------------------------------II)
Hidróxido de Calcio + Ácido carbónico
------------------------------------------------------------------------2) a) Clasifique los siguientes óxidos y escriba la ecuación de su reacción con agua:
I.
óxido nitroso
_________________________________
II.
óxido férrico
III.
óxido carbónico ________________________________
IV.
óxido hipobromoso ______________________________
_________________________________
b) Nombre los productos de la reacción. ¿Estos serian compuestos ternarios?
I.
III.
II.
IV.
3)
Escriba la ecuación de obtención de las siguientes sales (a partir del ácido y la
base correspondiente):
Sulfato ácido de magnesio ________________________________________________
Fosfato diácido de Potasio
________________________________________________
4) Si se produce la reacción entre sodio y oxígeno. ¿Cuántos gramos de oxígeno y de sodio
serán necesarios para obtener 100,0 g del producto de la reacción?
5) Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción.
Ácido sulfúrico + hidróxido de sodio --------> sulfato de sodio + agua
------------------------------------------------------------------------------------¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio y de ácido sulfúrico son necesarios para obtener
213,0 g de sal?
6) Dada la siguiente reacción, diga si las siguientes afirmaciones son V (verdaderas) o F
(falsas):
Ácido carbónico + hidróxido de sodio -----> carbonato de sodio + agua.
I)
6,20 g de ácido carbónico con 4,40 g de hidróxido de sodio producen 10,6 g de
carbonato de sodio.
II)
6,20 g de ácido carbónico con 40,0 g de hidróxido de sodio producen 106,0g de
carbonato de sodio.
7) Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción:
ácido fosfórico + hidróxido de sodio ------> fosfato diácido de sodio + ………….
-------------------------------------------------------------------------------------Se mezclan para que reaccionen 150,0 g de ácido fosfórico y 100,0 g de hidróxido de sodio:
a) ¿Cuántos moles y cuántos gramos de sal se obtienen?
b) ¿Queda algo sin reaccionar? ¿Qué y cuántas moléculas?
c) ¿Cuántos moles y cuántos gramos de agua se obtienen?
8) Dada la siguiente reacción, indique V (verdadero) o F (falso):
ácido bromhídrico +hidróxido de sodio == bromuro de sodio + agua.
a) 8,10g de ácido con cantidad suficiente de hidróxido producen 12,1g de NaBr.
b) 8,10g de ácido con 4,40g de hidróxido producen 12,1g de bromuro de sodio.
c) 81,0g de ácido con 40,0g de hidróxido producen 103,0g de bromuro de sodio.
d) 41,0g de ácido con 40,0g de hidróxido producen 103,0g de bromuro de sodio.
e) 81,0g de ácido con 40,0g de hidróxido producen 121,0g de bromuro de sodio.
9) El peso atómico del sodio, que figura en las tablas, es: (marque la opción correcta)
a) la suma de protones más neutrones
b) el número de electrones
c) el promedio del número de protones y neutrones
d) la masa del isótopo más abundante
e) el promedio ponderal de las masas relativas de todos sus isótopos
10)De las siguientes opciones marque la que corresponde a la menor masa de cloro:
a) Una molécula de cloro.
b) 1,0 x 10-23 moles de átomos de cloro.
c) 1,0 x 10-23 g de cloro.
d) Un átomo de cloro.
MODELO DE EXAMEN DE QUIMICA – CICLO DE NIVELACION
Instrucciones:
Lee atentamente los enunciados. Debes responder completando las líneas punteadas
en la hoja de examen. Cuando se te solicite señalar la/las opción/es correcta/s o
responder verdadero o falso, hazlo simplemente marcando a la izquierda de la pagina
con X, V o F respectivamente. Debes adjuntar las hojas de cálculo. Puedes usar tabla
periódica y calculadora. Todas las preguntas tienen el mismo valor. La aprobación
será con el 50% de las respuestas correctas.
1-Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos:
Nombre
Fórmula
Nombre
Óxido férrico
Monóxido de dicloro
Óxido de Hierro (II)
Óxido plumboso
2-a) Clasifique los siguientes óxidos (ácidos o básicos)
b) Escriba su reacción con agua
c) Nombre los productos de reacción
Clasificación Ecuación química
Óxido perclórico
Óxido de calcio
Fórmula
Nombre
3-Complete el siguiente cuadro
Nombre Símbolo Metal o Nombre del óxido con Fórmula del compuesto
no metal
el mayor número de ternario al sumarle agua
oxidación
nitrógeno
hierro
S
Ca
4-Escriba las fórmulas de las siguientes sales
Nombre
Fórmula
Nombre
Nitrito de potasio
Bromuro de sodio
Fórmula
5-Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a las siguientes reacciones y el
nombre de los productos formados.
a) hidróxido de amonio + ácido sulfúrico
b)ácido fosfórico + hidróxido de aluminio
6-a) Calcule la cantidad que se necesitaría de hidróxido de sodio para que reaccionen
completamente con 25g de ácido clorhídrico.
b) ¿Cuántos gramos de ácido y de hidróxido se necesitarían para formar 100g de
cloruro de sodio.
7-a) Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción:
Óxido de calcio + ……………………..
hidróxido de calcio
b)¿Cuántos gramos del producto se obtienen si reaccionan 28g de óxido de calcio con
cantidad suficiente del otro reactivo?
8- Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción:
Ácido nitroso + hidróxido de calcio
……………… + …………….
a)¿Cuántos moles y cuántos gramos de sal se obtienen?
b)¿Queda algo sin reaccionar? ¿Qué y cuántas moléculas?
9-Dada la siguiente reacción, diga si las afirmaciones son V (verdaderas) o F (falsas).
Ácido hipocloroso + hidróxido de sodio
hipoclorito de sodio + agua
I)
II)
8,5g de ácido con cantidad suficiente de hidróxido producen 10,6g de la
sal
8,5g de ácido con 6,2g de hidróxido producen 12,5g de la sal.
10-Los átomos son eléctricamente neutros, por lo tanto deben mantener igual número
de: (marque la opción correcta)
a) protones y cationes
b) protones y neutrones
c) electrones y neutrones
d) electrones y protones
e) aniones y cationes