AUTOEVALUACIÓN 1º PARCIAL

CONCEPTOS FUNDAMENTALES Mg. Sc. Ing. Leonardo G. Coronel R.

CÓMO RESOLVER PROBLEMAS EN QUÍMICA GENERAL AUTOEVALUACIÓN 1

AUTOEVALUACIÓN I

A -1 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Magnitud Unidad Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Temperatura kelvin K Cantidad de materia mol mol Corriente eléctrica amperio A Intensidad luminosa candela cd

A – 2 UNIDADES DERIVADAS S.I.

A – 3 FACTORES DE CONVERSIÓN DE UNIDADES

MÉTRICAS INGLESAS

Longitud 1 km = 103 m 1 cm = 10 mm

1 cm = 108 oA

1 dm = 10 cm

1 pie = 12 pulg 1 yarda = 3 pies 1 milla = 1609 m

1 milla = 5280 pies

Volumen 1 m3 = 103

1 = 103 cm3

1 ml = 1 cm3

1 gal = 4 qt 1 qt = 57.75 pulg3

Masa 1 kg = 103 g 1 g = 103 mg 1 t = 103 kg

t = tonelada métrica

1 lb = 16 onzas 1 t corta = 2000 lb

t corta = tonelada corta

Magnitud Definición de la magnitud

Unidad SI

Área L2 m2 Volumen L3 m3 Densidad M/V kg/m3 Velocidad d/t m/s Aceleración v/t m/s2 Fuerza ma Kg.m/s2 = N Presión F/A N/m2 = Pascal Energía F∗d Nm = Joule



A - 4 EQUIVALENCIAS ENTRE UNIDADES DEL SISTEMA MÉTRICO E INGLÉS

Longitud

1 pulg = 2.54 cm 1 pie = 30.48 cm 1 milla = 1.609 km

Volumen

1 gal = 3.785 litros 1 pie3 = 28.32 litros

Masa

1 lb = 453.6 g 1 t = 1.102 t corta

Energía

1 J = 107 ergs = 0.239 cal 1 cal = 4.184 J 1 Btu = 252 cal 1 eV = 1.602∗10-19 J 1 kW-h = 3.600∗106 J

Potencia

1 w = 1 j/s 1 hp = 746 W = 550 ft∗lb/s 1Btu/h = 0.293 W 1 cv = 735 W

A-5 PREFIJOS DE USO COMÚN EN LOS SISTEMA MÉTRICO Y SISTEMA INTERNACIONAL

1

A – 6 NÚMERO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS El número de cifras significativas se refiere al número de dígitos informados para dar el valor de una magnitud medida o calculada, indicando la precisión del valor. Así, hay tres cifras significativas en 9.12 cm, mientras que 9.123 cm tiene cuatro. Para contar el número de cifras significativas en una magnitud medida dada, observe las reglas siguientes: 1. Todos los dígitos son significativos, excepto los ceros al principio del número y posiblemente los ceros terminales (uno o mas ceros al final de un número). Así 9.12 cm, 0.912 cm y 0.00912 cm, todos ellos tienen 3 cifras signidficativas. 2. Los ceros terminales, finalizando a la derecha del punto decimal, son significativos. Cada uno de los tres números siguientes tienen tres cifras significativas: 9.00 cm, 9.10 cm, 90.0 cm. 3. Los ceros terminales en un número, sin un punto decimal explícito pueden ser o no significativos. Si alguien da una medición como 900 cm, usted no puede saber si se pretenden expresar una, dos o tres cifras significativas. Si la persona escribe 900. cm (note el punto decimal) los ceros son significativos En forma más general, usted puede eliminar cualquier incertidumbre en esos casos, expresando la medición en notación científica. A – 7 NOTACIÓN CIENTÍFICA La notación científica se emplea cuando se trabaja con números muy grandes o muy pequeños. Por ejemplo la masa de un átomo de oro es aproximadamente:

1 En este texto usaremos el símbolo de tonelada métrica = [t] y el litro = [ ]

PREFIJO ABREVIATURA SIGNIFICADO Giga G 109 Mega M 106 Kilo K 103 deci d 10−1 centi c 10−2 mili m 10−3 micro µ 10−6 nano n 10−9 pico p 10−12



0.000 000 000 000 000 000 000 327 gramos Éste número extremadamente pequeño se puede escribir en notación científica: 3.27 ∗ 10-22 gramos Al escribir números pequeños o grandes, no es conveniente escribir todos los ceros, por ejemplo

5 600 000 = 5.60 ∗ 106 0.000 35 = 3.50 ∗ 10-4

Cada número tiene 3 cifras significativas Redondeo de datos El resultado de redondear un número como 22.8 en unidades es 23, pues 22.8 está más próximo de 23 que de 22. Análogamente, 22.8146 se redondea en centésimas (o sea con dos decimales a 22.81 porque 22.8146 está mas cerca de 72.81 que de 22.82. Al redondear 22.465 en centésimas nos hallamos en un dilema, ya que está equidistante de 22.46 y de 22.47. En tales casos se procede a redondear al entero par que preceda al 5. Así pues 22.465 se redondea a 22.46; 253.575 se redondea a 253.58.

A − 8 ALGUNAS FÓRMULAS DE FIGURAS PLANAS Y CUERPOS SÓLIDOS

Cuadrado

Área: A = a2

Perímetro:

P = 4.a

Rectángulo Área: A = a.b

Perímetro:

P = 2 ( a + b)

Trapecio

Área:

A = (2

a b+).h

Perímetro: P = a + b + c + d

Área:

A = .2

b h

Perímetro: P = a + b + c

Círculo

Área: A = π. R2

R = D/2 Perímetro: P = 2 π R

Área: A = 6 a2

Volumen: V = a3

Prisma recto

Área: A =2( ab + ac + bc )

Volumen: V = abc

Cilindro

Área: Al = 2 π r h At = 2 π r ( r + h)

Volumen: V = π r2 h

Cono recto

Area: Al = π r g At = π r ( r + g )

Volumen:

V = 3π

r2 h

Área: A = 4π r2

Volumen:

V = 43

π r3

a

h

b

c d h a

b

ch

R a

a a

a

b

c

r

h

r

g

r

h



A−9 DENSIDAD

PARA UNA SUSTANCIA

PARA MEZCLAS SÓLIDAS Y MEZCLAS LÍQUIDAS

mV

ρ = 1 2 3

1 2 3

.......M

m m mV V V

ρ+ +

=+ +

DENSIDAD RELATIVA O PESO ESPECÍFICO RELATIVO

2

xrel rel

H O

Peρρ γρ

= = =

ρ = densidad m = masa

V = volumen ρrel = densidad relativa

A−10 DENSIDAD DE ALGUNAS SUSTANCIAS COMUNES

A−11 TEMPERATURA

5[ 32]

9C F° = ° −

K = °C + 273

R = °F + 460

º º 32 273 4925 9 5 9C F K R− − −

= = =

A−12 ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

A = Z + n Z = #p+

Peso atómico

A = número de masa Z = número atómico

P+ = protones n0 = neutrones e− = electrones

1 at –g = 6.023∗1023 átomos

1mol = 6.023∗1023 moléculas

Sustancia Densidad (g/cm3)

Sustancia Densidad (g/cm3)

H2 8.0∗10−5 Aluminio 2.10 CO2 1.9∗10−3 Hierro 7.86 C2H5OH 0.789 Cobre 8.96 H2O 1.00 Plomo 11.32 Mg 1.74 Mercurio 13.60 Sal de mesa 2.16 Plata 10.5 Arena 2.32 Oro 19.3 Estaño 7.3 Osmio 22.5

MOL MOLECULA

ATOMO - GRAMO ATOMO

Miligramo Gramo

Kilogramo Libra



AUTOEVALUACIÓN 1 (Tiempo: 90 minutos) 1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) Al cambio de estado líquido − sólido se denomina: i) sublimación ii) evaporación iii) fusión iv) ninguno

b) El cobre, estaño y hierro fueron descubiertos por el hombre en el siglo…. i) I después de Cristo ii) V después de Cristo iii) X después de Cristo iv) ninguno

c) La idea de la piedra filosofal fue iniciativa de: i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno

d) Una molécula de agua tiene: i) 2 g de H ii) 2 moles de H iii) 1 at – g de O iv) Ninguno

e) El movimiento molecular vibracional es nulo en el estado i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno

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

g) 1 mol de agua oxigenada tiene i) 1 at – g de H ii) 2 at – g de H iii) 3 at – g de H iv) ninguno

h) Un ejemplo de sustancia pura es: i) agua potable ii) alcohol etílico iii) agua mineral iv) aire puro

i) Si las dimensiones de un cilindro son: h = 6 mm, r = 2 mm, su volumen es: i) 24.34 mm3 ii) 30.08 mm2 iii) 75.40 mm iv) ninguno

j) Sólo existe intercambio de energía con el medio ambiente, es un sistema i) sistema cerrado ii) sistema abierto iii) sistema aislado iv) ninguno

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos)

a) ácido perclórico

b) sulfato férrico c) anhídrido mangánico d) Fosfito de calcio

e) nitrito de potasio

f) cromato de

potasio

g) ácido fosfórico h) peróxido de sodio

i) Hipoclorito de

sodio

j) Nitrato de plata a) K2MnO4

…………………………….

b) Mn3O4

…………………………….

c) KHSO3

…………………………….

d) N2O4

…………………………….

e) Ca(OH)2

…………………………….

3. (20 puntos) Para festejar la llegada de la primavera, un grupo de estudiantes organiza una recepción social, donde deciden servirse “cuba libre” (mezcla de ron y coca-cola). Si el gusto alcohólico es de 22.50% en V/V. El ron tiene una concentración del 49.5% en volumen de alcohol, el número de estudiantes es de 66 y cada uno toma 10 vasos de 50 ml, a) ¿Cuántas botellas de ron de 750 ml se deben comprar?, b) Si cada ron tiene un costo de bs 65 y la botella de dos litros de coca cola bs 5.5. ¿Cuál será el costo total de la bebida?, c) ¿Cuántos bs tendrán que aportar cada estudiante? 4. (20 puntos) Se conoce que en la península escandinava los pobladores utilizan una escala absoluta “L” que marca 700 E en el punto de ebullición del agua, a) ¿cuánto marca esta escala en el punto de congelación del agua?, b) ¿qué valor registraría esta escala la temperatura del cuerpo humano que es 100 °F?, c) ¿A que temperatura tendrán los mismos valores numéricos esta escala absoluta con la escala kelvin? 5. (20 puntos) A 1 litro de una solución de ácido nítrico del 61.27% en masa y densidad relativa de 1.38, se añadieron 600 mililitros de agua. Determinar: a) el número de moles de agua en la mezcla obtenida, b) el número de átomo gramo de nitrógeno, c) el número de átomos de hidrógeno en la mezcla obtenida.



AUTOEVALUACIÓN 2 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) átomos con el mismo número de neutrones pero diferente Z y diferente A son los: i) isótopos ii) isótonos iii) isóbaros iv) ninguno

b) Si la densidad de una sustancia es 0.075 lb/pulg3, su densidad relativa es: i) 0.035 ii) 34.02 iii) 2.076 iv) ninguno

c) 0.025 lb – mol de ácido perclórico contiene a ………… de oxígeno i) 45.36 at – g ii) 11.34 at – g iii) 2.835 at – g iv) ninguno

d) El movimiento traslacional de los átomos y/o moléculas es nulo en el estado: i) gaseoso ii) líquido iii) sólido iv) Ninguno

e) ¿Cuántos moles de H2O tiene 2 moles de CaCl2∗2H2O? i) 2 moles ii) 4 moles iii) 1 mol iv) ninguno

f) La combinación de un no metal y oxígeno es un fenómeno i) físico ii) químico iii) físico y químico iv) ninguno

g) Un sistema………… es aquel que intercambia energía y materia con el medio ambiente. i) aislado ii) abierto iii) cerrado iv) ninguno

h) ¼ mm3 de oro tiene una masa de………..(densidad relativa Au = 19.3) i) 0.25 mg Au ii) 4.825 mg Au iii) 19.3 mg Au iv) ninguno

i) 656 R es equivalente a i) 364.00 K ii) 330.36 K iii) − 56.88 F iv) ninguno

j) Un ejemplo de propiedad intensiva es: i) el volumen ii) el peso iii) la densidad relativa iv) ninguno


a) peróxido de litio

b) hidruro de Pb c) carbonato de calcio d) agua oxigenada

e) dicromato de Na

f) acetileno g) metano h) sulfuro férrico

i) óxido doble de Cr

j) ácido yódico a) MnO

…………………………….

b) NH3

…………………………….

c) Cr2(SO4)3

…………………………….

d) COOH−COOH

…………………………….

e) SnCl4

…………………………….

3. (20 puntos) Un proceso de recubrimiento electrolítico con cinc produce un recubrimiento con un espesor de 2 millonésimas de pulgada sobre una superficie de acero, a) ¿cuántos pies cuadrados podrán cubrirse con 1 libra de cinc cuya densidad es de 7140 kg/m3?, b) Si en el mismo proceso se requiere recubrir 1 metro cuadrado con el mismo espesor, ¿qué cantidad de cinc en miligramos serán necesarios?, c) Si se desea galvanizar un objeto de forma cúbica de 1 dm de lado, ¿Cuántas libras de cinc se requiere? 4. (20 puntos) Cierta moneda de oro de 18 quilates, está formada por masas iguales de plata y un metal “X”, cuyas dimensiones son: 30 mm de diámetro y 2.0 mm de espesor. Si la densidad relativa del Au es 19.3, de la plata es 10.5 y de la aleación es 15.47, determinar: a) La densidad relativa del metal desconocido, b) Si se dispone de 2 libras de plata. ¿Qué cantidad de oro y del metal desconocido se necesita para la producción de monedas de oro de las características mencionadas? c) ¿Cuántas monedas se produce a partir de 10 lb de aleación de dichas características? 5. (20 puntos) He aquí una antigua cuestión teológica; ¿Cuántos ángeles pueden situarse sobre la punta de alfiler de oro? Admitir que cada ángel necesita como mínimo un átomo para colocarse. El diámetro de la punta de un alfiler es de unos 0.001 cm. Con estos datos y realizando las simplificaciones que se estimen convenientes, ¿Cuántos ángeles pueden apoyarse en la punta del alfiler supuesto? (ρAu = 19.3 g/cm3 y el peso atómico del oro es 197 u. m. a.)



AUTOEVALUACIÓN 3 (Tiempo: 90 minutos) 1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) El cambio de estado: sólido ⇒ gas corresponde a un proceso de: i) fusión ii) evaporación iii) condensación iv) sublimación

b) una de las propiedades intensivas de los metales es: i) el peso ii) el brillo iii) la conductividad eléctrica iv) volumen

c) La masa de un electrón es mayor que la partícula llamada: i) neutrón ii) protón iii) átomo iv) ninguno

d) La valencia del nitrógeno en el amoniaco es: i) + 3 ii) − 1 iii) − 3 iv) + 1

e) Si la sección transversal de un cilindro es de 12 pulg2, y su altura es de 0.5 pies, entonces su volumen es: i) 1179.88 cm3 ii) 1114.46 cm3 iii) 1122.90 cm3 iv) ninguno

f) El movimiento traslacional de los átomos o moléculas se produce con más intensidad en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) plasmático

g) 1 molécula de permanganato de litio tiene: i) 1 at – g de Li ii) 2 at – g de Li iii) 3 at – g de Li iv) ninguno

h) Un ejemplo de mezcla homogénea es: i) agua y aceite ii) el humo iii) el aire iv) ninguno

i) Si el volumen de un perdigón es de 29 mm3, su radio es i) 1.906 mm ii) 3.455 mm iii) 2.411 mm iv) ninguno

j) El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica de los elementos, entonces posee: i) 1 protón ii) 2 protones iii) 0 protones iv) ninguno


a) cloruro ferroso

b) anhídrido bórico c) ácido permangánico d) hidróxido crómico

e) óxido mangánico

f) ácido sulfhídrico g) alcohol etílico h) peróxido de nitrógeno

i) acetileno

j) fosfato férrico a) BeO

…………………………….

b) HI

…………………………….

c) NO

…………………………….

d) HNO2

…………………………….

e) CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH

…………………………….

3. (20 puntos) Los artesanos para hacer trofeos utilizan una aleación de Peltre, constituida por Estaño y Plomo, si al fabricar un trofeo utilizan un volumen de estaño igual a cuatro quintas partes y el plomo ocupa la quinta parte del volumen total, calcular: a) La densidad de la aleación de Peltre. b) El porcentaje en masa que tiene cada uno de los componentes. Las densidades del Estaño y el Plomo son 7.31 g/cm3 y 11.34 g/cm3 respectivamente. 4. (20 puntos) Se solicitó 42 t de guano fertilizante. Al realizar el análisis se encontró que contenía 9.0% de nitrógeno, 6.0% de fósforo y 2.0% de potasio. Suponiendo que todo el fósforo está en forma de fosfato de calcio Ca3(PO4)2, y no hay otras fuentes de calcio. Calcular: a) el porcentaje de calcio en el guano, b) el número de átomos de calcio, c) el número de moles de fosfato de calcio. (Ca = 40, P = 31, O = 16) 5 (20 puntos) Si se diluye una muestra de sangre humana a 200 veces su volumen inicial y se examina microscópicamente en una capa de 0.10 mm de espesor, se encuentra un promedio de 30 glóbulos rojos en cada cuadrado de 100 por 100 micrones. a) ¿Cuántos glóbulos rojos hay en un milímetro cúbico de sangre? b) Los glóbulos rojos tienen una vida media de un mes y el volumen de sangre de un adulto es de 5 litros. ¿Cuántos glóbulos rojos se generan por segundo en el hombre adulto?



AUTOEVALUACIÓN 4 (Tiempo: 90 minutos) 1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) El movimiento traslacional de los átomos o moléculas se produce con menos intensidad en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso v) plasmático

b) ¿Cuántos neutrones tiene el ión ferroso si el

átomo neutro de este elemento es: 5626Fe ?

i) 2 ii) 28 iii) 32 iv)ninguno

c) La teoría del flogisto fue una idea propuesta por: i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno

d) La nevada es un fenómeno físico producido por un efecto denominado: i) sublimación inversa ii) condensación iii) solidificación iv) congelación

e) La fórmula condensada del acetileno es: i) CH ii) C2H2 iii) CH – CH iv) H – C – C – H

f) 5 moles de anhídrido hiposulfuroso contiene: i) 1 at-g de hidrógeno ii) 5 at-g de azufre iii) 10 at – g de oxígeno iv) ninguno

g) El número de oxidación del calcio en el compuesto denominado cloruro de calcio dihidratado es: i) 1 ii) 2 iii) 3 iv) ninguno

h) Las partículas : 3015 A , 28

13 B y 2611C son

conocidos como: i) isótopos ii) isóbaros iii) isótonos iv) ninguno

i) si el volumen de una esfera es de 340 mm3, su diámetro es: i) 0.402 cm iii) 0.866 cm ii) 0.319 cm iv) ninguno

j) La química es una ………. que estudia las propiedades, composición y transformación de ………………. i) asignatura; los átomos ii) ciencia – la materia iii) materia – los compuestos iv) ninguno


a) óxido crómico

b) nitrito cobáltico c) ácido yodhídrico d) bisulfito de calcio

e) anhídrido clórico

f) benceno g) cloruro de litio h) etileno

i) fenol

j) ácido acético a) ZnS

…………………………….

b) NaHCO3

…………………………….

c) Ca(ClO)2

…………………………….

d) H2C2O4

…………………………….

e) CH2OH – CHOH – CH2OH

…………………………….

3. (20 puntos) Se descubrió tres isótopos de un elemento en la naturaleza cuyas características son las

siguientes: ( 2814A ), ( 29

14B ) y ( 3014C ) y cuyas abundancias son respectivamente: 92.21%, 4.70% y

3.09%, La masa del protón es 1.0072765 [uma] y la masa del neutrón es 1.00866 [uma]. Determinar el peso atómico de este elemento. 4. (20 puntos) Se determino experimentalmente que la densidad absoluta de una mezcla de petróleo crudo con un glicol es de 0.900 kg/m3, si consideramos que en la mezcla ambas masas son idénticas, determinar a) la gravedad especifica del glicol, b) la densidad relativa del petróleo crudo. Considerar para los cálculos que el volumen del petróleo crudo ocupa el 48% del volumen de la mezcla. 5. (20 puntos) Una muestra de 100 gramos de tetraborato de sodio decahidratado, se introduce en un matraz que contiene medio litro de agua, Si la muestra se disuelve formándose una mezcla homogénea calcular: a) el porcentaje de tetraborato de sodio, b) el número de moles de agua, c) el número de átomo – gramos de boro, d) el número de átomos de hidrógeno, e) el número de moléculas de tetraborato de sodio.



AUTOEVALUACIÓN 5 (Tiempo: 90 minutos) 1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) 1 mol de ácido nítrico contiene: i) 1 át – g de O ii) 1 át – g de H iii) 3 át – g de N iv) ninguno

b) 10 millonésimas de pulgada son equivalentes a: i) 0.254 mm ii) 0.254 km iii) 0.254 µm iv) 2.54 nm

c) La siguiente sustancia es altamente reactiva: i) Helio ii) Oro iii) Sodio iv) ninguno

d) Un ejemplo de mezcla heterogénea es: i) un anillo de oro ii) agua y aceite iii) el humo iv) ninguno

e) Una de las propiedades intensivas de la materia es: i) el peso ii) volumen iii) la dureza iv) ninguno

f) El etanol congela a −117 °C a una atmósfera de presión, en la escala Rankine congela a: i) 281.4 R ii) 117.7 R iii) 431.5 R iv) ninguno

g) La densidad relativa de un cubo metálico cuya arista mide 4 cm y tiene una masa de 172.8 g es: i) 7.56 ii) 2.7 iii) 11.3 iv) ninguno

h) El grado de cohesión está referida a …………. Molecular. i) fuerzas de atracción ii) fuerzas de repulsión iii) ordenamiento iv) ninguno

i) Cuando un sistema intercambia energía pero no materia con el entorno se llama: i) sistema abierto ii) sistema cerrado iii) sistema aislado iv) ninguno

j) Si el área de un cilindro es 150 mm2 y su altura es de 30 mm, entonces su volumen es: i) 0.3356 pulg3 ii) 0.2746 pulg3 iii) 0.5008 pulg3 iv) ninguno


a) cromato de K

b) hidruro de cobre c) óxido doble de uranio d) yodato de litio

e) sulfuro de sodio

f) potasa caustica g) glicerina h) sulfonitrato férrico

i) metanol

j) amoniaco a) C2H2

…………………………….

b) K2Cr2O7

…………………………….

c) H2SO2

…………………………….

d) CH3−CO−CH3

…………………………….

e) CH3COOH

…………………………….

3. (20 puntos) Determinar la masa de una esfera hueca de aluminio sabiendo que el volumen interior de la esfera contiene 0.0578 pies cúbicos de agua y que el espesor de la esfera hueca es de 1 cm, siendo la densidad relativa del aluminio 2.7 4. (20 puntos) Un experimentador vertió 200 ml de agua a una probeta de 1 litro de capacidad. Luego añadió “V” cm3 de una solución de ácido sulfúrico, resultando una densidad de 1.28 g/ml. Al adicionar otros “V” cm3 de solución de ácido sulfúrico a la anterior mezcla, resulta que la densidad es de 1.41 g/ml. Considerando volúmenes aditivos determine a partir de estos datos la densidad de la solución de ácido sulfúrico. 5. (20 puntos) Se añade ½ libra de una solución de ácido nítrico del 50.71% en p/p de HNO3, a un recipiente que contiene 0.75 dm3 de agua, determinar: a) el número de moles de agua en la mezcla, b) el número de at – g de nitrógeno, c) el número de átomos de oxígeno, d) el número de moléculas de HNO3.



AUTOEVALUACIÓN 6 (Tiempo: 90 minutos) 1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) La destilación del petróleo en otras fracciones es un fenómeno: i) físico ii) químico iii) físico - químico iv) natural

b) Una moneda de níquel tiene un diámetro de 34 mm su área es: i) 90.79 mm2 ii) 0.90 cm2 iii) 9.08 cm2 iv) ninguno

c) El aceite es más viscoso que el agua, está propiedad es: i) química ii) extensiva iii) intensiva iv) ninguno

d) El estado de oxidación del manganeso en el compuesto óxido mangánico es: i) 1 ii) 2 iii) 3 iv) ninguno

e) ¿A cuantos grados Fahrenheit equivale −40 °C? i) −40° ii) – 28.5° iii) −33.3° iv) ninguno

f) 1 mol de carbonato férrico está compuesta por: i) 3 at – g de Fe ii) 2 at – g de Fe iii) 1 at – g de Fe iv) ninguno

g) Expresar en nanómetros 1.25∗103 Angstroms: i) 1.25 nm ii) 125 nm iii) 1250 nm iv) ninguno

h) El mercurio líquido es: i) un compuesto puro ii) una sustancia pura iii) una sustancia volátil iv) ninguno

i) Un recipiente contiene 600 ml de agua. Si se disminuye en un 30% V/V de agua, el contenido es: i) 180 ml ii) 420 ml iii) 300 ml iv) ninguno

j) En un proceso químico existe intercambio de energía y de materia, por tanto es un sistema: i) abierto ii) aislado iii) cerrado iv) ninguno


a) óxido nitroso

b) anhídrido fosforoso

c) peróxido de calcio

d) bisulfato de aluminio

e) ácido mangánico

f) yoduro de bario

g) propileno

h) 2-metilbutano

i) ciclopentano

j) naftaleno

a) H2C2O4

b) CaCl2

c) NH3

d) H3BO3

e) H2SO3

3. (20 puntos) Un artesano dispone de monedas de oro-cobre de 18 quilates, si las monedas tienen 30 mm de diámetro y 2.5 mm de espesor. a) ¿Cuál es el peso específico relativo de la aleación? b) ¿Cuántas monedas deberá fundir para producir anillos de oro de 18 quilates para 30 estudiantes de una promoción cuyas características son: diámetro externo: 20.5 mm, diámetro interno: 19 mm, y espesor 4.5 mm. (Las densidades relativas del oro y cobre son 19.3 y 8.9 respectivamente). 4. (20 puntos) Una nueva escala termométrica absoluta “A” marca par el punto de ebullición del agua 333 A. Si el alcohol etílico hierve a 176 °F. Determinar la temperatura de ebullición del alcohol etílico en dicha escala, b) ¿A que temperatura será numéricamente igual pero de signo contrario esta nueva escala A respecto a la escala Celsius? 5. (20 puntos) 5. (20 puntos) El vinagre contiene 5.0% en masa de ácido acético CH3COOH. a) ¿Cuántas libras de ácido acético contiene 24.0 g de vinagre?, b) ¿Cuántos kilomoles de ácido acético están presentes en 24 g de vinagre? (C = 12, H = 1, O = 16)




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) Las moléculas están libres de fuerzas cohesivas en el estado i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno

b) La alta conductividad eléctrica que posee el cobre es una propiedad………. i) química ii) extensiva iii) intensiva iv) ninguno

c) Un estudiante observa un vaso que contiene agua y aceite y concluye que se trata de: i) mezcla homogénea ii) mezcla heterogénea iii) ambas anteriores iv) ninguno

d) si el perímetro de un objeto circular es de 1∗105 micrones, su radio es: i) 314.6 cm ii) 3146 cm iii) 31460 cm iv) ninguno

e) Un recipiente esférico de 12 pulgadas de diámetro interno contiene agua oxigenada hasta la mitad de su capacidad, por tanto contiene: i) 120.78 mol de H2O ii) 101.46 mol de H2O iii) 67.92 mol de H2O iv) ninguno

f) Un átomo neutro de sodio posee 11 electrones, y un número de masa de 23, por tanto en 20 átomos neutros de sodio hay i) 240 neutrones ii) 23 neutrones iii 0 neutrones iv) ninguno

g) Las partículas: xa M , y

a M y za M forman un

conjunto que integran a los: i) isótopos ii) isóbaros iii) isótonos iv) ninguno

h) ¿Cuántos átomos de Pb contiene a 15 moléculas de nitrato de plúmbico? i) 1.5∗1025 átomos ii) 15 átomos iii) 60 átomos iv) ninguno

i) El óxido de sodio al reaccionar con agua forma una solución denominada: i) peróxido de sodio ii) hidruro de sodio iii) hidróxido de sodio iv) ninguno

j) Existe mayor distanciamiento molecular en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno


a) sal común

b) cal viva c) hidróxido estánico d) óxido mercuroso

e) cloruro cromico

f) fosfato de Na g) ácido bórico h) hipoclorito de calcio

i) ciclohexano

j) etino a) CH3COOH

…………………………….

b) C10H14

…………………………….

c) C3H6

…………………………….

d) SiH4

…………………………….

e) CH3 – CH2OH

…………………………….

3. (20 puntos) Se determino experimentalmente que la densidad absoluta de una mezcla de petróleo crudo con un glicol es de 0.900 kg/m3, si consideramos que en la mezcla ambas masas son idénticas, determinar a) la gravedad especifica del glicol, b) la densidad relativa del petróleo crudo. Considerar para los cálculos que el volumen del petróleo crudo ocupa el 48% del volumen de la mezcla. 4. (20 puntos) A una probeta se llena con 25 cm3 de agua pura hasta la tercera parte. Si llenamos completamente dicha probeta con una solución de hidróxido de sodio del 50% en p/p y una densidad relativa de 1.19, determinar en la solución resultante: a) el número de moles de agua, b) el número de moléculas de hidróxido de sodio, c) el número de átomo-gramos de sodio, d) el número de átomos de oxígeno. 5. (20 puntos) La temperatura en la escala Fahrenheit = m(temperatura en una nueva escala L) + n, es decir, °F = mL + n, siendo m y n constantes. A la presión de 1 atm, la temperatura de ebullición del agua es 212 °F en la escala Fahrenheit, o bien 80 °L en la nueva escala, y el punto de congelación del agua es 32 °F, o bien −80 °L. a) ¿Cuáles son lo valores de m y n?, b) ¿Cuál es el cero absoluto en la escala L?



SOLUCIÓN AUTOEVALUACIÓN 1 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) Al cambio de estado líquido − sólido se denomina: i) sublimación ii) evaporación iii) fusión iv) ninguno Recordemos las definiciones de estas propiedades físicas: Sublimación.- es el cambio físico del estado sólido al estado gaseoso, recuerde las bolitas de naftalina (naftaleno). Evaporación.- Es el cambio del estado líquido al gaseoso a cualquier temperatura, por ejemplo al regar agua en un patio, ésta se seca en poco tiempo, es decir se evapora por ejemplo a 15 °C o cuando secamos ropa en tiempo de invierno a 2 °C, el agua también se evapora. Fusión.- Es un término que se puede recordar a partir de la palabra fundir que significa cambio del estado sólido al estado líquido. En conclusión la respuesta es ninguno, ya que al cambio del estado líquido a sólido se denomina solidificación o congelación.

Rpta.- (iv) b).- El cobre, estaño y hierro fueron descubiertos por el hombre en el siglo…. i) I después de Cristo ii) V después de Cristo iii) X después de Cristo iv) ninguno La respuesta es ninguno, ya que el cobre, estaño y el hierro, según la historia fueron descubiertos muchos miles de años antes de cristo, en la era prehistórica.

Rpta.- (iv) c) La idea de la piedra filosofal fue iniciativa de: i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno Lavoissier fue quien usando una balanza propuso su Ley denominada “Ley de la conservación de la materia” Los alquimistas, allá por la edad media tuvieron entre otras ideas “la eterna juventud” hallando el elixir de la vida, convertir metales como el plomo u otros a oro, así como la idea de la piedra filosofal. George Sthal tuvo la idea de la famosa teoría del flogisto el cual consistía en hacer reaccionar una sustancia con oxígeno y cuyos productos eran flogisto + cenizas, llamó flogisto al gas desprendido en estas reacciones

Rpta.- (ii) d) Una molécula de agua tiene: i) 2 g de H ii) 2 moles de H iii) 1 at – g de O iv) Ninguno Recordemos que la fórmula molecular representa una molécula de sustancia, en este caso una molécula de agua es:

H2O Y una molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, además que una molécula de agua tiene una masa extremadamente pequeña y que no guarda relación con los otros incisos.

Rpta.- (iv)

e) El movimiento molecular vibracional es nulo en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno



Al estudiar el movimiento molecular, coincidimos en que existen 3 formas de movimiento molecular

a) movimiento trasnacional b) movimiento rotacional c) movimiento vibracional

En el estado sólido existe movimiento vibracional, en el estado líquido existen las tres formas de movimiento y obviamente en el estado gaseoso también existen las tres formas de movimiento molecular, por tanto la respuesta es ninguno

Rpta.- (iv) f) La mezcla de dos sustancias miscibles es un fenómeno: i) físico ii) químico iii) ambos anteriores iv) ninguno Miscibilidad quiere decir que dos sustancias pueden mezclarse y formar un sistema homogéneo, por ejemplo el aceite y el agua no pueden mezclarse, éstas se separan en dos fases líquidas, el agua por poseer mayor densidad que el aceite forma la fase inferior, en cambio el aceite que es más liviano que el agua se separa a la parte superior, por tanto se trata de un fenómeno físico

Rpta.- (i) g) 1 mol de agua oxigenada tiene i) 1 at – g de H ii) 2 at – g de H iii) 3 at – g de H iv) ninguno La fórmula del agua oxigenada es: H2O2 el cual posee 2 at – g de H Recuerde la relación mol – átomo gramo 1 mol de fosfato de calcio Ca3(PO4)2 tiene: 3 at – g de Calcio, 2 at – g de fósforo y 8 at – g de Oxígeno.

Rpta.- (ii) h) Un ejemplo de sustancia pura es: i) agua potable ii) alcohol etílico iii) agua mineral iv) aire puro Una sustancia pura es un compuesto o un elemento de composición fija, esto significa que las sustancias puras están estrictamente representadas por símbolos o fórmulas químicas, por tanto: El agua potable es una mezcla homogénea de H2O y otras sustancias como ser cloruros sulfatos, etc. El alcohol etílico puede representarse con una fórmula química C2H5OH, por tanto se trata de una sustancia pura. El agua mineral está compuesta por muchas sustancias puras. Lea la etiqueta de cualquier embotelladora de agua mineral, allí encontrará una composición de sustancias. El aire puro es una mezcla formada por 21% en oxígeno y 79% en nitrógeno V/V, además no posee fórmula química como tal

Rpta.- (ii) i) Si las dimensiones de un cilindro son: h = 6 mm, r = 2 mm, su volumen es:

i) 24.34 mm3 ii) 30.08 mm2 iii) 7.639 mm iv) ninguno

La fórmula de este cuerpo geométrico está dada por:

2V r hπ=

( )2 32 6 7.639V mm mm mmπ= ∗ ∗ =

r = 2 mm

h = 6 mm



La respuesta es ninguno, puesto que el volumen del cilindro es 7.639 mm3

Rpta.- (iv) j) Sólo existe intercambio de energía con el medio ambiente y no de materia, es un sistema: i) sistema cerrado ii) sistema abierto iii) sistema aislado iv) ninguno Un sistema cerrado es aquel sistema donde hay intercambio de energía pero no de materia con el medio ambiente. Un sistema abierto es aquel sistema donde hay intercambio de materia y energía con el medio ambiente En un sistema aislado no existe intercambio de materia ni de energía, con el medio ambiente.

Rpta.- (i) 2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) ácido perclórico: (Cl +1, +3, + 5, + 7), el prefijo per significa mayor valencia, es decir (7), por tanto: Un ácido se forma a partir de la reacción de un anhídrido y agua, los anhídridos de la familia del cloro no forman ácidos polihidratados por lo que el ácido perclórico es:

Cl2O7 + H2O → H2Cl2O8 → HClO4 Anhídrido perclórico ácido perclórico b) sulfato férrico: Considerando la regla, radical + catión → sal neutra: El radical sulfato puede escribirse a partir del ácido sulfúrico cuya fórmula es: H2SO4, y según la regla que recordamos de la secundaria, “eliminando hidrógenos” se tiene SO4

=, por tanto:

Fe+3 + SO4= → Fe2(SO4)3

Catión férrico radical sulfato sulfato férrico c) anhídrido mangánico: Un anhídrido es la combinación de no metal y oxígeno, El manganeso tiene valencias de: +2, +3, +4, +6 y +7, por tanto combinando el manganeso cuya valencia es +6 y el oxígeno, resulta que la fórmula del anhídrido mangánico es:

Mn2O6 → MnO3 d) Fosfito de calcio: El caso fosfito es una Caso muy especial, ya que se desvía de la regla general para escribir radicales, recordemos que el ácido fosforoso que forma ácido polihidratado se deriva a partir de:

P2O3 + 3H2O → H6P2O6 → H3PO3 Anhídrido fosforoso ácido fosforoso o ácido ortofosforoso Resulta que el radical fosfito es HPO3

= ya que a pesar de su fórmula, el ácido fosforoso es una ácido dibásico, pues el tercer hidrógeno no reacciona con las bases y la estructura del radical fosfito es:

Por tanto siguiendo la regla para escribir sales se tiene:

Ca+2 + HPO3= → CaHPO3

Catión calcio radical fosfito fosfito de calcio

2 H PO O O

−⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦



e) nitrito de potasio: El radical nitrito se deriva del ácido nitroso, HNO2, por lo que el radical nitrito es: NO2

−, por tanto, siguiendo la regla se tiene:

K+1 + NO2− → KNO2

Catión potasio radical nitrito nitrito de potasio f) cromato de potasio: el radical cromato se deriva del ácido crómico, H2CrO4, por lo que el radical cromato es: CrO4

=, por tanto, siguiendo la regla se tiene:

K+1 + CrO4= → K2CrO4

Catión potasio radical cromato cromato de potasio g) ácido fosfórico: Recordemos que el grupo P, As, Sb y B siendo el Si un caso particular forman ácidos polihidratados, puesto que el fósforo tiene las valencias de +5 y ±3, la teminación “ico” nos dice mayor valencia, por tanto:

P2O5 + 3 H2O → H6P2O6 → H3PO4 Anhídrido fosfórico ácido fosfórico u ortofosfórico h) peróxido de sodio: La regla básica nos dice óxido + un átomo de oxígeno = peróxido, por tanto se tiene:

Na2O + O → Na2O2 Óxido de sodio + 1átomo de oxígeno peróxido de sodio i) Hipoclorito de sodio: Es una sal que se escribe de acuerdo a reglas conocidas en la cual el radical hipoclorito se deriva del ácido hipocloroso: HClO, cuyo radical es: ClO−, por tanto se tiene:

Na+1 + ClO− → NaClO Catión sodio radical hipoclorito hipoclorito de sodio j) Nitrato de plata: El radical nitrato se deriva del ácido nítrico: HNO3, el cual es NO3

−, por tanto se tiene:

Ag+1 + NO3− → AgNO3

Catión plata radical nitrato nitrato de plata Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) K2MnO4: Reconociendo la valencia del manganeso el cual es de +6, advierta que 2 + x – 8 = 0, x = 6, por tanto se trata del manganato de potasio b) Mn3O4: Este compuesto se llama óxido doble de manganeso u óxido manganoso – mangánico, ya que se deriva de la combinación de ambos:

MnO + Mn2O3 → Mn3O4 c) KHSO3: Resulta ser la combinación del catión potasio y el radical sulfito ácido.

K + HSO3 → KHSO3 Su nombre es sulfito ácido de potasio o bisulfito de potasio d) N2O4: La combinación del nitrógeno con valencia +4 con oxígeno sin simplificar, es conocida con el nombre de peróxido de nitrógeno. e) Ca(OH)2: La presencia del radical oxidrilo OH−, le da una propiedad básica a esta familia de compuestos conocida más como hidróxidos, por tanto el nombre de estos compuestos es hidróxido de calcio. Un resumen de estos compuestos se describe en la siguiente tabla:



a) ácido perclórico HClO4

b) sulfato férrico Fe2(SO4)3

c) anhídrido mangánico MnO3

d) Fosfito de calcio CaHPO3

e) nitrito de potasio KNO2

f) cromato de potasio K2CrO4

g) ácido fosfórico H3PO4

h) peróxido de sodio Na2O2

i) Hipoclorito de sodio NaClO

j) Nitrato de plata AgNO3

a) K2MnO4 manganato de potasio

b) Mn3O4 óxido doble de Mn

c) KHSO3 bisulfito de potasio

d) N2O4 Peróxido de nitrógeno

e) Ca(OH)2 hidróxido de calcio

3. (20 puntos) Para festejar la llegada de la primavera, un grupo de estudiantes organiza una recepción social, donde deciden servirse “cuba libre” (mezcla de ron y coca-cola). Si el gusto alcohólico es de 22.50% en V/V. El ron tiene una concentración del 49.5% en volumen de alcohol, el número de estudiantes es de 66 y cada uno toma 10 vasos de 50 ml, a) ¿Cuántas botellas de ron de 750 ml se deben comprar?, b) Si cada ron tiene un costo de bs 65 y la botella de dos litros de coca cola bs 5.5. ¿Cuál será el costo total de la bebida?, c) ¿Cuántos bs tendrán que aportar cada estudiante? Solución.- Se trata de un problema de factores de conversión, en la cual se deben ir deduciendo las equivalencias entre variables involucradas en el problema:

DATOS %V/V alcohol = 22.50% en el trago llamado “cuba libre”

1 botella de ron = 65 bs

%V/V alcohol en el ron = 47% 1 botella de coca cola = 5.50 bs. Número de estudiantes = 50

INCÓGNITAS 1 estudiante = 10 vasos 1 vaso = 50 ml ¿Cuál es el costo total de la bebida? 1 botella de ron = 750 ml del 47% V/V alcohol ¿Cuál es la cuota de cada estudiante? Comenzaremos determinando el volumen total de trago requerido para la fiesta a partir del número de estudiantes, el cálculo debe efectuarse siguiendo:

Número de estudiantes → número de vasos → volumen de trago a beber

10 50 det66 33000 det

1 1vasos ml rago

estudiantes ml ragoestudiante vaso

∗ ∗ =

Para calcular el volumen de ron del 49.5% V/V, se sigue el siguiente cálculo:

Volumen total de trago a beber → volumen de alcohol → volumen de ron → Número de botellas

22.5 100 133000 det 20

100 det 49.5 750mlalcohol mlderon botelladeron

ml rago botellasml rago mlalcohol mlderon

∗ ∗ ∗ =

El volumen de ron es: 20 ∗ 750 ml = 15000 ml El volumen de coca cola es: 33000 ml − 15000 ml = 18000 ml de cocacola El número de botellas es:

118000 9

2000botelladecocacola

ml botellasmldecocacola

∗ =

a) El costo total es: Precio del ron: 20 botellas ∗ 65 bs = 1300 bs Precio de la coca cola 9 botellas ∗ 5.50 bs = 49.50 bs

Costo total = 1300 bs + 49.50 bs = 1349.50 bs b) La cuota que debe dar cada estudiante es:

1349.5020.45

66bs

cuota bsestudiantes

= =

Rpta.- a) 1349.50 bs, b) 20.45 bs



4. (20 puntos) Se conoce que en la península escandinava los pobladores utilizan una escala absoluta “L” que marca 700 E en el punto de ebullición del agua, a) ¿cuánto marca esta escala en el punto de congelación del agua?, b) ¿qué valor registraría esta escala la temperatura del cuerpo humano que es 100 °F?, c) ¿A que temperatura tendrán los mismos valores numéricos esta escala absoluta con la escala kelvin? Solución.- Para la solución de estos problemas es preciso recordar la relación de temperaturas en las diferentes escalas, en este caso nos conviene comparar los termómetros en la escala “absoluta Kelvin” y en la escala “absoluta L”: Temperatura de ebullición del agua = 373 K y 700 L, el cero absoluto en ambas escalas es de O, ya que corresponden a una escala absoluta.

De acuerdo a un método desarrollado en clase o considerando los conocimientos de geometría analítica, se tiene:

700 0 0373 0 0

KE

− −=

− −

La relación matemática entre estas escalas es:

373700

E K= ∗

a) el punto de congelación del agua en la escala kelvin

es 273K, por tanto en la escala escandinava es: 373

273 145.47700

E = ∗ =

b) La temperatura del cuerpo humano normal es de 100 °F, que, convirtiendo a la escala Kelvin se tiene:

( ) ( )5 532 100 32 37.78

9 9C F° = ° − = − = ° ⇒ K = 273 + 37.78 = 310.78

373310.78 165.60

700E = ∗ =

c) De acuerdo a la condición de este inciso, se tiene:

273700

E K= (1)

E K= (2)

(2) en (1)

373700

K K= ∗

700 = 373 ¿?

Esta es una relación absurda, por lo tanto, no existen coincidencia de valores entre estas dos escalas, ya que se tratan de escalas absolutas.

Rpta.- a) 145.47 E, b) 165.60 E, c) No existe valores numéricos de coincidencia

5. (20 puntos) A 1 litro de una solución de ácido nítrico del 61.27% en masa y densidad relativa de 1.38, se añadieron 600 mililitros de agua. Determinar: a) el número de moles de agua en la mezcla obtenida, b) el número de átomo gramo de nitrógeno, c) el número de átomos de hidrógeno en la mezcla obtenido.

E K Temperatura de ebullición del agua

Temperatura de congelación del agua

Cero absoluto

700

x = ¿?

0

373

273

0



Solución.- En estos problemas lo que interesa es la cantidad de materia de las sustancias puras que se hallan en solución, por lo que nuestro planteamiento es el siguiente:

La masa de HNO3 es:

33

61.271.381 . 1000 . 845.53

1 100gHNOgsolución

sol mlsol gdeHNOmlsolución gsolución

= ∗ ∗ =

Pero en la solución de ácido nítrico también hay agua, que a continuación determinamos.

22

38.731.381 . 1000 . 534.47

1 100gH Ogsolución

sol mlsol gdeH Omlsolución gsolución

= ∗ ∗ =

Cuando se obtiene la nueva solución la masa total de agua es:

600 g + 534.47 g = 1134.47 g a) el número de moles de agua en la mezcla obtenida es:

22 2

2

11134.47 63.03

18moldeH O

gH O molH OgH O

∗ =

b) el número de átomos – gramo de nitrógeno se calcula a partir de la masa de ácido nítrico

33

3 3

1 1845.53 13.42

63 1molHNO at gN

gHNO at gdeNgHNO molHNO

−∗ ∗ = −

c) el número de átomos de hidrógeno en la mezcla obtenido se calcula a partir de las masas de agua y ácido nítrico:

2522

2 2

6.023 10 263.03 7.59 10

1 1moéculasdeH O átomosdeH

molH O átomosdeHmolH O moleculadeH O

∗∗ ∗ = ∗

23

243 33

3 3 3

1 6.023 10 1845.53 8.08 10

63 1 1molHNO moléculasdeHNO atomosdeH

gHNO atomosdeHgHNO molHNO moléculadeHNO

∗∗ ∗ ∗ = ∗

El número de átomos de hidrógeno en la mezcla es de:

(7.59∗1025 + 8.08∗1024) átomos de hidrógeno = 8.40∗1025 átomos de hidrógeno

Rpta.- a) 63.03 mol, b) 13.43 at – g N, c) 8.40∗1025 átomos de hidrógeno

600 ml de H2O = 600 g H2O ya que ρ = 1 g/ml

1 solución de ácido nítrico del 61.27% en p/p, ρrel = 1.38

Bureta

Matraz Erlenmeyer




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) átomos con el mismo número de neutrones pero diferente Z y diferente A son los: i) isótopos ii) isótonos iii) isóbaros iv) ninguno La respuesta correcta es el inciso (ii), ya que los isótonos son un conjunto de partículas que tienen diferente número de masa y diferente número atómico pero el mismo número de neutrones. Recordemos sin embargo que los isótopos son partículas que tienen el mismo número atómico pero

diferente número de masa, el ejemplo más conocido es: 126C , 13

6C y 146C .

Los isóbaros son partículas que tienen el mismo número de masa A pero diferente número atómico Z.,

por ejemplo: 5927Co , 59

28 Ni

Rpta.- (ii) b) Si la densidad de una sustancia es 0.075 lb/pulg3, su densidad relativa es: i) 0.075 ii) 34.02 iii) 2.076 iv) ninguno

Recordemos que la densidad relativa está definida de acuerdo con la ecuación: 2

x

H O

relρ

ρρ

= , por tanto:

( )( )

3

33 3

1 lg453.60.075 2.076 /

1lg 2.54

pulb gg cm

lbpu cm∗ ∗ =

La densidad relativa es: 3

3

2.0762.076

1.00

gcm

rel gcm

ρ = =

Rpta.- (iii) c) 0.025 lb – mol de ácido perclórico contiene a ………… de oxígeno i) 45.36 at – g ii) 11.34 at – g iii) 2.835 at – g iv) ninguno Recuerde el siguiente recurso didáctico: Convirtiendo lb – mol a mol:

453.60.025 11.34

1mol

lb mol mollb mol

− ∗ =−

Por tanto:

44

411.34 45.36

1at gO

molHClO at gOxígenomolHClO

−∗ = −

Rpta.- (i) d) El movimiento traslacional de los átomos y/o moléculas es nulo en el estado: i) gaseoso ii) líquido iii)sólido iv) Ninguno El movimiento traslacional es nulo en el estado sólido inclusive el movimiento rotacional, ya que por las fuerzas cohesivas moleculares hacen que el ordenamiento sea compacto y sólo exista movimiento vibracional en este estado.

Rpta.- (iii) e) ¿Cuántos moles de H2O tiene 2 moles de CaCl2∗2H2O? i) 2 moles ii) 4 moles iii) 1 mol iv) ninguno

22 2 2

2 2

22 4

1moldeH O

molesCaCl H O moldeH OmolCaCl H O

∗ =ii

Rpta.- (ii)

mol Molécula

Átomo – gramo Átomo



f) La combinación de un no metal y oxígeno es un fenómeno: i) físico ii) químico iii) físico y químico iv) ninguno La combinación es la unión química de dos o mas sustancias en proporciones fijas de masa, la combinación de dos sustancias están representadas por una fórmula química, tal es el caso de la combinación de carbón y oxígeno:

C + O2 → CO2 Por tanto al existir cambio profundo en ambas sustancias, se trata de un fenómeno químico

Rpta.- (ii) g) Un sistema………… es aquel que intercambia energía y materia con el medio ambiente. i) aislado ii) abierto iii) cerrado iv) ninguno Cuando un sistema presenta intercambio de energía y de materia con el medio ambiente, se trata de un sistema abierto.

Rpta.- (ii) h) ¼ mm3 de oro tiene una masa de………..(densidad relativa Au = 19.3) i) 0.25 mg Au ii) 4.825 mg Au iii) 19.3 mg Au iv) ninguno El volumen en cm3 es:

( )( )

3

3 4 33

10.25 2.5 10

10

cmmm cm

mm−∗ = ∗

La masa se determina a partir de la expresión: mV

ρ = ⇒ m Vρ= ∗

34 3 319.3 2.5 10 4.825 10g

cmm cm g− −= ∗ ∗ = ∗

3 10004.825 10 4.825

1mg

g mgAug

−∗ ∗ =

Rpta.- (ii) i) 656 R es equivalente a: i) 364.00 K ii) 330.36 K iii) − 56.88 ºF iv) ninguno Convirtiendo a la escala Kelvin:

273 0 0492 0 0

KR

− −=

− −

273 273

656 364492 492

K R= ∗ = ∗ =

Convirtiendo a la escala Fahrenheit:

R = °F + 460 ⇒ °F = R – 460 = 656.00 – 460 = 196 °F. Rpta.- (i)

j) Un ejemplo de propiedad intensiva es: i) el volumen ii) el peso iii) la densidad relativa iv) ninguno Recordemos que una propiedad intensiva es aquella que no depende de la cantidad de materia. El volumen depende de la cantidad de materia a mayor masa mayor volumen, el peso depende de la cantidad de materia a mayor masa mayor peso, la densidad relativa no depende de la cantidad de materia ya que a mayor o menor masa la densidad de una sustancia permanece constante.

Rpta.- (iii) 2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos)



a) peróxido de litio.- Recordemos que forman peróxidos2 las familias de los alcalinos y los alcalinos térreos SEGÚN LA REGLA:

Óxido + O → peróxido

Li2O + O → Li2O2 Óxido de litio 1 átomo de oxígeno Peróxido de litio b) hidruro de plomo.- El plomo tiene dos valencias, por tanto hay una incertidumbre para escribir la fórmula de este compuesto, sin embargo hay una regla que nos permite escribir ésta fórmula y se basa en la valencia 3, y dice si una sustancia tiene al menos una valencia de 3, ésta forma hidruros, por ejemplo el Hierro tiene 2 valencias +2 y +3, en este caso forma dos hidruros El FeH2 y el FeH3, hidruro ferroso e hidruro férrico respectivamente. Si una sustancia tiene valencia menores a 3, entonces forma un solo hidruro, por ejemplo el cobre tiene valencia de +1 y +2, por tanto forma hidruro de cobre con la valencia de +1, es decir, CuH, en el caso específico del hidruro de plomo, resulta que el plomo tiene valencias de +2 y +4, una de sus valencias es mayor a 3, por tanto el hidruro que se forma es uno sólo y con mayor valencia, es decir:

PbH4 c) carbonato de calcio.- Recordemos que el catión calcio es Ca+2, en cambio el radical carbonato, se deriva del ácido carbónico H2CO3, eliminando sus hidrógenos, se tiene: CO3

=. La fórmula es:

Ca+2 + CO3= → CaCO3

Catión calcio radical carbonato carbonato de calcio d) agua oxigenada.- La fórmula del agua oxigenada es H2O2 e) dicromato de sodio.- El catión sodio es Na+1, y ¿el radical dicromato?, si se tiene cierta incertidumbre, comencemos a recordar desde el anhídrido dicrómico Cr2O6, al reaccionar con una molécula de agua, se tiene:

Cr2O6 + H2O → H2Cr2O7 Ácido dicrómico El radical dicromato es: Cr2O7

=, por tanto:

Na+1 + Cr2O7= → Na2Cr2O7

Catión sodio Radical dicromato dicromato de sodio f) acetileno.- Se trata de un hidrocarburo correspondiente a la familia de los alquinos cuyo enlace es triple, se trata del etino, et = 2 átomos de C:

C ≡ C Completando hidrógenos:

CH ≡ CH Cuya fórmula global es:

C2H2 g) metano.- Se trata también de un hidrocarburo cuya fórmula es: CH4 h) sulfuro férrico.- Según la regla, recordamos que el catión férrico es Fe+3, y el radical sulfuro se deriva del ácido sulfhídrico: H2S → S=, por tanto:

Fe+3 + S= → Fe2S3 Catión férrico Radical sulfuro Sulfuro férrico

2 El caso del peróxido de hidrógeno H2O2 y del peróxido de nitrógeno N2O4, son casos particulares a esta regla.

FORMAN PERÓXIDOS



i) óxido doble de cromo.- Los óxido dobles se caracterizan según la regla: M3O4, por tanto su fórmula es: Cr3O4 j) ácido yódico.- Según la regla:

I2O5 + H2O → H2I2O6 → HIO3 Anhídrido yódico agua ácido yódico

Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) MnO.- Reconocemos la valencia del manganeso, + x – 2 = 0, x = 2, la valencia del Mn es +2. El manganeso tiene valencias de +7, +6,+4, +3, y +2, con la dos valencias menores forman óxidos, por lo tanto el compuesto se llama óxido manganoso b) NH3.- Se trata de una amina, más conocido como amoniaco c) Cr2(SO4)3.- Se trata de una sal neutra, combinación de catión crómico y radical sulfato, es decir se trata del sulfato crómico. d) COOH−COOH.- Es un compuesto orgánico oxigenado donde el grupo funcional R-COOH, nos dice que se trata la familia de los ácido carboxilicos, su nombre es ácido etanodioico o ácido oxálico. e) SnCl4.- Está claro que se trata de un cloruro, es el cloruro estánico Un resumen de estos compuestos se describe en la siguiente tabla:

a) peróxido de litio Li2O2

b) hidruro de plomo PbH4

c) carbonato de calcio CaCO3

d) agua oxigenada H2O2

e) dicromato de sodio Na2Cr2O7

f) acetileno C2H2

g) metano CH4

h) sulfuro férrico Fe2S3

i) óxido doble de cromo Cr3O4

j) ácido yódico HIO3

a) MnO óxido manganoso

b) NH3 amoniaco

c) Cr2(SO4)3 sulfato crómico

d) COOH−COOH ácido oxálico

e) SnCl4 Cloruro estánico

3. (20 puntos) Un proceso de recubrimiento electrolítico con cinc produce un recubrimiento con un espesor de 2 millonésimas de pulgada sobre una superficie de acero, a) ¿cuántos pies cuadrados podrán cubrirse con 1 libra de cinc cuya densidad es de 7140 kg/m3?, b) Si en el mismo proceso se requiere recubrir 1 metro cuadrado con el mismo espesor, ¿qué cantidad de cinc serán necesarios?, c) Si se desea galvanizar un objeto de forma cúbica de 1 dm de lado, ¿Cuántas libras de cinc se requiere? Solución.- Vamos a significar en principio 2 millonésimas de pulgada, el lector recuerda que 0.1 significa una décima, 0.01 una centésima, 0.001 una milésima, por lo tanto 1∗10−6 es una millonésima, así que: 2 millonésimas de pulgada es 2∗10−6 pulgadas. a) ¿cuántos pies cuadrados podrán cubrirse con 1 libra de cinc cuya densidad es de 7140 kg/m3? Pies cuadrados significa área o superficie, de un cuerpo geométrico ya que se tiene el espesor del recubrimiento y el volumen puede ser calculado a partir de la densidad y masa. Por definición:

V = A∗h (1) Es recomendable que si se tiene diferentes sistemas de unidades, será conveniente recurrir a uno de ellos, veamos las unidades en el sistema cgs.

Densidad del cinc: 3

331

7140 7.14 /1000

gcmKg

Zn m kgg cmρ = ∗ = , 1 lb Zn = 453.6 g Zn



De (1): V

Ae

= (2)

Determinación del volumen: De la ecuación: mV

ρ = , 3

3453.663.53

7.14 gcm

m gZnV cm

ρ= = =

El espesor en el sistema c.g.s: 6 62.542 20 lg 5.08 10

1 lgcm

pu cmpu

− −∗ ∗ = ∗

Reemplazando en (2) 3

7 26

63.531.25 10

5.08 10cm

A cmcm−= = ∗

∗

( )

27 2 2

2

11.25 10 13461.24

30.48

pieA cm pie

cm= ∗ ∗ =

b) Si en el mismo proceso se requiere recubrir 1 metro cuadrado con el mismo espesor, ¿qué cantidad de cinc en miligramos serán necesarios? Determinaremos el volumen requerido y con ello la masa de cinc necesario. De (1) V = A∗h

( )22 22

1001 10000

1

cmA m cm

m= ∗ = , h = 5.08∗10−6cm

2 6 310000 5.08 10 0.0508V cm cm cm−= ∗ ∗ = Por tanto la masa es:

337.14 0.0508 0.3627 362.71g

cmm V cm g mgρ= ∗ = ∗ = =

c) Si se desea galvanizar un objeto de forma cúbica de 1 dm de lado, ¿Cuántas libras de cinc se requiere? El área total de un cubo está dada por la siguiente expresión matemática: AT = 6L2, siendo L = 10 cm, por tanto:

( )2 26 10 600TA cm cm= ∗ =

El volumen es: 2 6 3 3600 5.08 10 3.048 10V cm cm cm− −= ∗ ∗ = ∗

Y la masa:

33 3 53.048 10 7.14 0.02176 21.76 4.8 10g

cmm cm gZn mgZn lbZn− −= ∗ ∗ = = = ∗

Rpta.- a) 13461.24 pie2, b) 362.71 mg, c) 4.8∗10−5 lb Zn

4. (20 puntos) Cierta moneda de oro de 18 quilates, está formada por masas iguales de plata y un metal “X”, cuyas dimensiones son: 30 mm de diámetro y 2.0 mm de espesor. Si la densidad relativa del Au es 19.3, de la plata es 10.5 y de la aleación es 15.47, determinar: a) La densidad relativa del metal desconocido, b) Si se dispone de 2 libras de plata. ¿Qué cantidad de oro y del metal desconocido se necesita para la producción de monedas de oro de las características mencionadas? c) ¿Cuántas monedas se produce a partir de 10 lb de aleación de dichas características? Solución.- 18 quilates es la pureza del oro en 24 partes, es decir, en porcentaje es:

18

% 100% 75%24

Au = ∗ =

e = espesor

Acero

Cinc A



Puesto que la densidad es una propiedad intensiva, el lector puede considerar una masa arbitraria, en este caso consideraremos la masa de la aleación = 100 g, por tanto se tiene 75 g de oro, 12.5 g de Ag y 12.5 g del metal desconocido “X”, por tanto la densidad relativa del metal será:

xx

x

mV

ρ =

Siendo mx = 12.5 g y el volumen Vx, será:

10075 12.5

19.3 10.5

Au Ag xM

Au Ag xx

m m m gV V V V

ρ+ +

= =+ + + +

Siendo: m

Vρ

⎛ ⎞=⎜ ⎟

⎝ ⎠

10015.47

3.886 1.190 x

gV

=+ +

Despejando Vx: Vx = 1.39 cm3

La densidad del metal desconocido es:

33

12.59.00

1.39g

x cm

gcm

ρ = = y su densidad relativa es: 3

3

9.009.00

1.00

gcm

relx gcm

ρ = =

b) Si se dispone de 2 libras de plata. ¿Qué cantidad de oro y del metal desconocido se necesita para la producción de monedas de oro de las características mencionadas?

752 12

12.5lbAu

lbAg lbAulbAg

∗ = y 12.5

2 212.5

lbXlbAg lbX

lbAg∗ =

c) ¿Cuántas monedas se produce a partir de 10 lb de aleación de dichas características?

El número de monedas se calcula a partir de la expresión matemática: # total

moneda

mmonedas

m= , 10 lb =

4536 g Para el cálculo de la masa de una moneda, se tiene: d = 30 mm = 3 cm, h = 2 mm = 0.2 cm, por tanto el volumen de la moneda es:

( )22 33 0.2 1.84 4monedaV d h cm cm cmπ π

= = ∗ ∗ = , y su masa:

3315.47 1.8 27.846g

cmm V cm gρ= ∗ = ∗ =

4536# 162.87 162

27.85total

moneda

m gmonedas monedas

m= = = =

Rpta.- a) 9.00, b) 12 lb Au y 2 lb X, c) 162 monedas 5. (20 puntos) He aquí una antigua cuestión teológica; ¿Cuántos ángeles pueden situarse sobre la punta de alfiler de oro? Admitir que cada ángel necesita como mínimo un átomo para colocarse. El diámetro de la punta de un alfiler es de unos 0.001 cm. Con estos datos y realizando las simplificaciones que se estimen convenientes, ¿Cuántos ángeles pueden apoyarse en la punta del alfiler supuesto? (ρAu = 19.3 g/cm3 y el peso atómico del oro es 197 u. m. a.) Solución.- El volumen de la punta del alfiler es:

−= = = ∗3 3 3π π 10V d (0.001 cm) 5.24 10 cm6 6

El número de ángeles que es igual al número de átomos, calculamos por relaciones de factores de conversión:

2310 3 13

3

19.3 g Au 1at g Au 6.023 10 at Au5.24 10 cm 3.09 10 at Au

197 g Au 1at g Au1cm− − ∗

∗ ∗ ∗ ∗ = ∗−

Rpta.- 3.0∗1013 ángeles




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) El cambio de estado: sólido ⇒ gas corresponde a un proceso de: i) fusión ii) evaporación iii) condensación iv) sublimación Este cambio de estado se denomina sublimación, recuerde las bolitas de naftalina.

Rpta.- (iv) b) una de las propiedades intensivas de los metales es: i) el peso ii) el brillo iii) la conductividad eléctrica iv) volumen El peso es una propiedad extensiva, depende de la cantidad de materia: w = mg El brillo es una propiedad intensiva, ya que 10 g de oro brilla igual que 1 kg de oro u otro metal. La conductividad eléctrica es una propiedad extensiva ya que no es igual hacer conducir 5000 Voltios en cualquier alambre de cobre por ejemplo. El volumen es una propiedad extensiva, ya que depende de la cantidad de materia

Rpta.- (ii) c) La masa de un electrón es mayor que la partícula llamada: i) neutrón ii) protón iii) átomo iv) ninguno La masa del electrón es menor a la masa del protón, Neutrón y el propio átomo, por tanto la respuesta es ninguno

Rpta.- (iv) d) La valencia del nitrógeno en el amoniaco es: i) + 3 ii) − 1 iii) − 3 iv) + 1 La fórmula del amoniaco es: NH3, puesto que el hidrógeno tiene una valencia de +1, el nitrógeno posee una valencia de −3

Rpta.- (iii) e) Si la sección transversal de un cilindro es de 12 pulg2, y su altura es de 0.5 pies, entonces su volumen es: i) 1179.88 cm3 ii) 1114.46 cm3 iii) 1122.90 cm3 iv) ninguno Puesto que las posibles respuestas están en centímetros cúbicos, determinaremos el volumen en dichas unidades, para lo cual el área y la altura son respectivamente:

( )( )

2

2 22

2.5412 lg 77.42

1 lg

cmA pu cm

pu= ∗ =

30.480.5 15.24

1cm

h pie cmpie

= ∗ =

Entonces: 2 377.42 15.24 1179.88V A h cm cm cm= ∗ = ∗ =

Rpta.- (i)

f) El movimiento traslacional de los átomos o moléculas se produce con más intensidad en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) plasmático



Si bien existe movimiento traslacional en el estado líquido y en el estado gaseoso, las moléculas se mueven con más intensidad en el estado gaseoso

Rpta.-(iii) g) 1 molécula de permanganato de litio tiene: i) 1 at – g de Li ii) 2 at – g de Li iii) 3 at – g de Li iv) ninguno Una molécula de permanganato de litio está representada por la fórmula molecular LiMnO4, la cual puede contener 1 átomo de litio, sin embargo veamos cuantos at – g de Li significa tener en 1 molécula.

2444 23

44

1 11 1.66 10

16.023 10 .molLiMnO at gLi

molecLiMnO at gLimolLiMnOmolec LiMnO

−−∗ ∗ = ∗ −

∗

Por lo tanto la respuesta es ninguno

Rpta.- (iv) h) Un ejemplo de mezcla homogénea es: i) agua y aceite ii) el humo iii) el aire iv) ninguno Una mezcla homogénea es un sistema en el cual no se distinguen dos o más fases, sólo se observa una sola fase pero formada por dos o más sustancias, por ejemplo imagine una mezcla de azúcar y agua, se observa una sola fase, en este caso se trata de una fase líquida. En el caso de agua y aceite, éstos no son miscibles, es decir, no se mezclan, se puede observar dos fases líquidas, el aceite sobre el agua, por tanto no es mezcla homogénea. El humo es un sistema coloidal, donde se distinguen dos fases, una fase dispersante que es el CO2 propiamente dicho y partículas sólidas que constituyen una fase dispersa. Por tanto no se trata de una mezcla homogénea El aire es una mezcla homogénea de nitrógeno y oxígeno en estado gaseoso.

Rpta.- (iii) i) Si el volumen de un perdigón es de 29 mm3, su radio es i) 1.906 mm ii) 3.455 mm iii) 2.411 mm iv) ninguno

Un perdigón tiene la forma de una esfera cuyo volumen se calcula por la fórmula: 34

3V rπ= , por

tanto su radio es 3

333 3 29

1.9064 4V mm

r mmπ π

∗= = =

∗

Rpta.- (i)

j) El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica de los elementos, entonces posee: i) 1 protón ii) 2 protones iii) 0 protones iv) ninguno El hidrógeno tiene 1 protón, ya que su número atómico es 1

Rpta.- (i)

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) cloruro ferroso.- De acuerdo a la regla, el catión ferroso es Fe+2, y el radical cloruro que se deriva del ácido clorhídrico HCl es Cl−, por tanto se tiene:

Fe+2 + Cl− → FeCl2 Catión ferroso radical cloruro cloruro ferroso



b) anhídrido bórico.- Un anhídrido es la combinación de no metal y oxígeno, combinando se tiene BO, pero la valencia del Boro es +3 y del oxígeno es −3, por tanto la fórmula es:

B2O3 c) ácido permangánico.- Este ácido se deriva de la reacción anhídrido + agua, es decir:

Mn2O7 + H2O → H2Mn2O8 → HMnO4 Anhídrido permangánico ácido permangánico d) hidróxido crómico.- Esta es una base que según la regla se escribe:

Cr+3 + OH− → Cr(OH)3 Catión crómico radical oxidrilo hidróxido crómico

e) óxido mangánico.- Los óxidos se escriben en forma directa, primero combinamos MnO y luego sus valencias Mn(+3) y el oxígeno(−2), es decir:

Mn2O3 f) ácido sulfhídrico.- La terminación hídrico nos recuerda que se trata de un ácido hidrácido o de un hidruro no metálico, por tanto, combinando se tiene: HS y sus valencias S(−2) e H(+1) la fórmula del ácido sulfhídrico es:

H2S g) alcohol etílico.- La regla es recordar al grupo funcional de los alcoholes que es R – OH y los prefijos que en este compuesto lleva dos carbones (et), por tanto, escribimos:

C – C Completando con hidrógenos y su respectivo grupo funcional:

CH3 – CH2OH ó C2H5OH h) peróxido de nitrógeno.- es un caso particular de los peróxidos conocidos, su fórmula es: N2O4 i) acetileno.- Se trata de un hidrocarburo correspondiente a la familia de los alquinos cuyo enlace es triple, se trata del etino, et = 2 átomos de C:



C2H2 j) fosfato3 férrico.- Según la regla el catión férrico es Fe+3, si el lector tiene alguna duda acerca del radical fosfato, ésta se puede derivar desde su anhídrido, ato significa mayor valencia P(+5), combinando con el oxígeno se tiene: P2O5, que es el anhídrido fosfórico, si reacciona con 3 moléculas se tiene:

P2O5 + 3H2O → H6P2O8 → H3PO4 Anhídrido fosfórico ácido fosfórico

Por tanto el radical fosfato es: PO4

≡, y la fórmula del fosfato férrico es:

Fe+3, + PO4≡ → Fe3(PO4)3 → FePO4

Catión férrico radical fosfato fosfato férrico

3 Recuerde que el fósforo, arsénico, antimonio y boro forman ácidos polihidratados, siendo el Silicio un caso particular

Forman Ácidos Hidrácidos



Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) BeO.- se trata de la combinación de Berilio (+2) y oxígeno (−2), es decir del óxido de berilio b) HI.- Es un ácido hidrácido en estado líquido y cuyo nombre es ácido yodhídrico, también se conoce con el nombre de yoduro de hidrógeno en estado gaseoso. c) NO.- Es un óxido en el cual el nitrógeno está actuando con valencia (+2) conocido como óxido nítrico d) HNO2.- Se trata de un ácido oxiácido, es el ácido nitroso, ya que el nitrógeno está actuando con valencia de +3 e) CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH.- Es un compuesto orgánico perteneciente a los alcoholes, puesto que tiene 4 C, se llama butanol o alcohol butílico.

a) cloruro ferroso FeCl2

b) anhídrido bórico B2O3

c) ácido permangánico HMnO4

d) hidróxido crómico Cr(OH)3

e) óxido mangánico Mn2O3

f) ácido sulfhídrico H2S

g) alcohol etílico C2H5OH

h) peróxido de nitrógeno

N2O4 i) acetileno

C2H2 j) fosfato férrico

FePO4 a) BeO

óxido de berilio b) HI

ácido yodhídrico c) NO

óxido nítrico d) HNO2

ácido nitroso e) CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH

butanol 3. (20 puntos) Los artesanos para hacer trofeos utilizan una aleación de Peltre, constituida por Estaño y Plomo, si al fabricar un trofeo utilizan un volumen de estaño igual a cuatro quintas partes y el plomo ocupa la quinta parte del volumen total, calcular: a) La densidad de la aleación de Peltre. b) El porcentaje en masa que tiene cada uno de los componentes. Las densidades del Estaño y el Plomo son 7.31 g/cm3 y 11.34 g/cm3 respectivamente. Solución.- Recuerde que la densidad es una propiedad intensiva, por tanto se puede asumir un volumen arbitrario de aleación, ya que las fracciones son en volumen.

Si VM = 100 ml, el volumen de estaño es: 3 34100 80

5SnV cm cm= ∗ = , y el volumen de Plomo es:

320PbV cm= , por tanto, considerando volúmenes aditivos:

a)

33

7.31 80 11.34 208.12

100100Sn Pb Sn Sn Pb Pb g

M cmSn Pb

m m V VV V cm

ρ ρρ

+ ∗ + ∗ ∗ + ∗= = = =

+

b) Las masas de Estaño y plomo son respectivamente:

337.31 80 584.80g

Sn cmm V cm gρ= ∗ = ∗ =

3311.34 20 226.80g

Sn cmm V cm gρ= ∗ = ∗ =

La masa de la aleación es: mM = 584.80 + 226.80 = 811.6 g

584.80% 100% 72.06%

811.6g

Sng

= ∗ = y 226.80

% 100% 27.94%811.6

gPb

g= ∗ =

Rpta.- a) 8.12 g/cm3, b) %Sn = 72.06%, %Pb = 29.94%



4. (20 puntos) Se solicitó 42 t de guano fertilizante. Al realizar el análisis se encontró que contenía 9.0% de nitrógeno, 6.0% de fósforo y 2.0% de potasio. Suponiendo que todo el fósforo está en forma de fosfato de calcio Ca3(PO4)2, y no hay otras fuentes de calcio. Calcular: a) el porcentaje de calcio en el guano, b) el número de átomos de calcio, c) el número de moles de fosfato de calcio. (Ca = 40, P = 31, O = 16) Solución: a) En este problema se trata de relacionar los datos que dan en el problema con el calcio. El calcio se halla dentro del fosfato de calcio, y hay un dato referente al fósforo que es también constituyente de la fórmula química. Por tanto:

La composición del guano es:

9% N, 6% P y 2% K Se puede relacionar la masa del guano y el fósforo:

3 4 2

3 4 2

310 t Ca (PO )6 t P 120 t Ca42 t Guano 4.877 t Ca

100 t guano 62 t P 310 t Ca (PO )∗ ∗ ∗ =

El porcentaje de calcio en el guano es:

4.877 t Ca%Ca 11.61% Ca

42 t= =

b) El número de átomos de calcio es:

6 232810 g Ca 1 at g Ca 6.023 10 atCa

4.877 t Ca 7.34 10 átomos Ca1 t Ca 40 g Ca 1at g Ca

− ∗∗ ∗ ∗ = ∗

−

c) El número de moles de fosfato de calcio es:

28 3 4 23 4 223

1at g Ca 1 mol Ca (PO )7.35 10 átCa 40677.40 moles Ca (PO )

6.023 10 atCa 3 at g Ca

−∗ ∗ ∗ =

∗ −

Rpta.- a) 11.61 %Ca, b) 7.34∗1028, c) 40677.4 mol

5. (20 puntos) Si se diluye una muestra de sangre humana a 200 veces su volumen inicial y se examina microscópicamente en una capa de 0.10 mm de espesor, se encuentra un promedio de 30 glóbulos rojos en cada cuadrado de 100 por 100 micrones. a) ¿Cuántos glóbulos rojos hay en un milímetro cúbico de sangre? b) Los glóbulos rojos tienen una vida media de un mes y el volumen de sangre de un adulto es de 5 litros, ¿Cuántos glóbulos rojos se generan por segundo en el hombre adulto?

Solución.- el espesor en micrones es: 3

6

1 10 10.10 100

1 1 10m m

mm mmm m

µ µ−

−

∗∗ ∗ =

∗

a) Significando que 30 glóbulos rojos hay en un volumen de (0.1 mm)3 de muestra, por consiguiente en 200 mm3 de muestra hay:

GUANO42 GUANO

Extraemos 1 mm3 de sangre. Se diluye a 200 mm3 Se toma una muestra de 0.13 mm3

100 µm = 0.1 mm

100 µm = 0.1 mm 100 µm = 0.1 mm



3 63 3

30200 6.0 10

1 10glóbulosrojos

mm glóbulosrojosmm−∗ = ∗

∗

Por tanto en 1 mm3 de sangre hay 6 millones de glóbulos rojos b) Los glóbulos rojos tienen una vida media de un mes y el volumen de sangre de un adulto es de 5 litros, ¿Cuántos glóbulos rojos se generan por segundo en el hombre adulto? La cantidad de glóbulos rojos que tiene el hombre adulto es de:

( )( )

33 613

3 3

101000 6.0 105 3.0 10

1 11

mmcm desangre glóbulosrojossangre glóbulosrojos

desangre mmcm

∗∗ ∗ ∗ = ∗

Considerando 1 mes = 30 días:

624 360030 2.592 10

1 1hr s

días sdia h

∗ ∗ = ∗

Por tanto en un segundo se regeneran:

137

6

3.0 101 1.15 10

2.592 10glóbulosrojos

s glóbulosrojoss

∗∗ = ∗

∗

Rpta.- a) 6∗106, b) 1.15∗107




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) El movimiento traslacional de los átomos o moléculas se produce con menos intensidad en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) plasmático En el estado sólido no existe movimiento traslacional, recuerde que las fuerzas de atracción molecular denominadas fuerzas cohesivas son tan fuertes que no permiten que haya moviendo trasnacional, solo se ha detectado movimiento vibracional. En el estado líquido existen los tres movimientos moleculares, siendo el movimiento trasnacional menos intenso que en el estado gaseoso. En el estado gaseoso las moléculas se mueven con más intensidad que en los otros estados de agregación de la materia Finalmente en el estado plasmático, en el cual las moléculas o átomos de una sustancia están completamente ionizadas, obviamente el movimiento molecular es más intenso que en el estado gaseoso ya que este estado se da a altas temperaturas, imagínese la temperatura del sistema solar.

Rpta.- (ii)

b) ¿Cuántos neutrones tiene el ión férrico si el átomo neutro de este elemento es: Fe5626 ?

i) 2 ii) 28 iii) 32 iv) ninguno Recuerde que el número de neutrones se determina a partir de la relación: A = Z + n, donde A es el número de masa, Z el número atómico y n el número de neutrones, por tanto podemos inferir que el número de neutrones es: n = A - Z

56 26 30n = − = Si el átomo no es neutro, como en este caso: el ión férrico conocido también con el nombre de catión está dad por el símbolo Fe+3, para el cálculo de neutrones no se ve afectada por la carga de +3, tampoco el número de protones se ve afectada por el ión. Es en el número de electrones donde afecta esta carga. El ión férrico tiene 26 protones, pero sólo tiene 26 – 2 = 24 electrones, generalmente los cationes tienden a perder electrones y los aniones como el caso del Cl−, tienden a ganar electrones.

Rpta.- (iv) c) La teoría del flogisto fue una idea propuesta por: i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno Lavoissier fue quién usando una balanza propuso su Ley denominada “Ley de la conservación de la materia” Los alquimistas, allá por la edad media tuvieron entre otras ideas “la eterna juventud” hallando el elixir de la vida, convertir metales como el plomo u otros a oro, así como la idea de la piedra filosofal. George Sthal tuvo la idea de la famosa teoría del flogisto el cual consistía en hacer reaccionar una sustancia con oxígeno y cuyos productos eran flogisto + cenizas, llamó flogisto al gas desprendido en estas reacciones.

Rpta.- (iii)



d) La nevada es un fenómeno físico producido por un efecto denominado: i) sublimación inversa ii) condensación iii) solidificación iv) congelación La nevada es causada por un fenómeno originado a bajas temperaturas y a bajas presiones de un estado gaseoso a un estado sólido, es decir, este efecto se conoce con el nombre de sublimación inversa. A propósito voy a explicarles con el siguiente diagrama como se produce la nevada y el granizo: El punto triple para el agua es a 0.01 °C y 4.58 mmHg, en el cual coexisten las fases sólido, líquido y gas. Uno de los fenómenos físicos que ocurre en la naturaleza, precisamente está en el hecho de que las condiciones necesarias para que se forme nieve, son precisamente las mismas que se necesitan para que haya equilibrio entre el vapor de agua y el hielo, como indica la curva AD, por consiguiente para que pueda formarse nieve, la temperatura debe estar por debajo del punto triple es decir por debajo de 0.0075 °C con mayor aproximación, y la presión de vapor por debajo de 4.58 mmHg. Si se enfría el vapor de agua presente en la atmósfera mientras su presión se mantiene por encima de 4.58 mmHg, se forman gotas de lluvia y si éstas siguen enfriándose se formará granizo, pero no nieve.

Rpta.- (i) e) La fórmula condensada del acetileno es: i) CH ii) C2H2 iii) CH – CH iv) H – C – C – H Se trata de un hidrocarburo correspondiente a la familia de los alquinos cuyo enlace es triple, se trata del etino, et = 2 átomos de C, “ino” terminación de los alquinos.



C2H2 Que también se conoce con el nombre de fórmula condensada.

Rpta.- (ii) f) 5 moles de anhídrido hiposulfuroso contiene: i) 1 at-g de hidrógeno ii) 5 at-g de azufre iii) 10 at – g de oxígeno iv) ninguno La fórmula del anhídrido hiposulfuroso puede escribirse a partir de la combinación no metal – oxígeno, es decir, combinado símbolos se tiene SO, el azufre está con valencia +2 y el oxígeno con valencia −2, por tanto combinando valencias: S2O2, simplificando: SO que es la fórmula de anhídrido hiposulfuroso.

15 5

1at gS

molSO at gSmolSO

−∗ = −

Rpta.- (b) g) El número de oxidación del calcio en el compuesto denominado cloruro de calcio dihidratado es: i) 1 ii) 2 iii) 3 iv) ninguno

A

BC

D 4.58

760

0

(0.0075 °C, 4.58 mmHg)

100 Temperatura [°C] P

resi

ón

[m

mH

g]

Sólido Líquido

Gas

Diagrama de fases para el agua



La fórmula es CaCl2•2H2O, en la cual sólo nos interesa las sal CaCl2, está claro que si el cloruro tiene una carga negativa de −1, el calcio está con +2.

Rpta.- (ii) h) si el volumen de una esfera es de 340 mm3, su diámetro con 3 cifras significativas es: i) 0.402 cm ii) 0.866 cm iii) 0.319 cm d) ninguno

La fórmula de un cuerpo esférico en función del diámetro está dado por la ecuación: 3

6V d

π= ∗ , por

tanto su diámetro es: 3

336 6 340

8.66V mm

d mmπ π∗ ∗

= = =

18.66 0.866

10cm

mm cmmm

∗ =

Rpta.- (ii)

i) Las partículas : 3015 A ,

2813 B y

2611C son conocidos como:

i) isótopos ii) isóbaros iii) isótonos iv) ninguno Analizando los átomos, vemos que tienen diferente número atómico y diferente número de masa, pero si aplicamos la expresión: n = A – Z, resulta que se tiene el mismo número de neutrones, por tanto se trata de un conjunto de isótonos.

Rpta.- (iii) j) La química es una ………. que estudia las propiedades, composición y transformación de ….. i) asignatura; los átomos ii) ciencia – la materia III) materia – los compuestos iv) ninguno Recordando que la química es una CIENCIA que estudia las propiedades, composición y transformación de la MATERIA, la respuesta es ciencia – materia.

Rpta.- (ii) 2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) óxido crómico.- Para escribir la fórmula de los óxidos, sólo se tiene que combinar metal y oxígeno, recordemos que el cromo tiene valencias +6, +3 y +2, y que forma anhídridos con la valencia +6 y óxidos con la valencia de +3 y +2, por tanto combinado símbolos se tiene CrO y combinado valencias:

Cr2O3 b) nitrito cobáltico.- Se trata de una sal la regla para escribir estos compuestos es: catión + radical → sal El catión es el Co+3 y el radical viene del ácido nitroso:

N2O3 + H2O → H2N2O4 → HNO2 Anhídrido nitroso ácido nitroso Por tanto, el radical nitrito es: NO2

−

Co+3 + NO2− → Co(NO2)3

Catión cobáltico radical nitrito nitrito cobáltico c) ácido yodhídrico.- La terminación hídrico nos recuerda que se trata de un ácido hidrácido o de un hidruro no metálico, por tanto, combinando se tiene: HI y sus valencias I(−1) e H(+1), la fórmula del ácido yodhídrico es:

HI

Forman Ácidos Hidrácidos



d) bisulfito de calcio.- El prefijo bi, implica sal ácida, esto significa que la regla es: catión + radical ácida → sal ácida, en este caso el catión es el Ca+2, y el radical bisulfato o sulfito ácido se deriva del ácido sulfuroso, esto es: H2SO3 → HSO3

−, por tanto:

Ca+2 + HSO3− → Ca(HSO3)2

Catión calcio radical bisultifo bisulfito de calcio e) anhídrido clórico.- La fórmula del anhídrido clórico puede escribirse a partir de la combinación no metal – oxígeno, es decir, combinado símbolos se tiene ClO, el cloro está con valencia +5 y el oxígeno con valencia −2, por tanto combinando valencias: Cl2O5, que es la fórmula de anhídrido clórico. f) benceno.- Es la sustancia más importante de los hidrocarburos aromáticos y el más simple, su fórmula es:

C6H6

g) cloruro de litio.- se trata de una sal, puesto que el litio tiene una valencia de +1 y el radical cloruro −1, su fórmula es:

LiCl h) etileno.- El prefijo “et” y a terminación “eno” nos da una información valiosa, puesto que esta sustancia corresponde a los alquenos, estructurando su formula:

C ═ C Completando con hidrógenos:

CH2 ═ CH2 La fórmula global o condensada es:

C2H4 i) fenol.- Este compuesto corresponde al grupo a la familia de los hidrocarburos aromáticos enlazado con un radical alcohólico. El benceno llamado también feno tiene la fórmula C6H6, su radical es C6H5− que unido al radical alcohol se escribe:

C6H5OH

j) ácido acético.- Es una sustancia orgánica correspondiente a los ácidos carboxílicos, es el nombre común del ácido etanoico, donde “et” = 2 carbones y la terminación oico es el radical R−COOH, entonces la fórmula es:

CH3−COOH Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) ZnS.- Se trata de la combinación de cinc (+2) y el radical halogénico sulfuro (−2), es el sulfuro de cinc b) NaHCO3, Es una sal ácida, donde el catión sodio Na+1 se combina con el radical carbonato ácido HCO3

−, se conoce con el nombre de bicarbonato de sodio o carbonato ácido de sodio c) Ca(ClO)2.- Este compuesto se deriva de: Ca+2 + ClO− → Ca(ClO)2, es el hipoclorito de calcio d) H2C2O4.- Es una sustancia orgánica, que el estudiante debe memorizar, ya se trata de un ácido carboxílico cuya fórmula estructural es:

COOH−COOH Es el ácido etanodioico, más conocido como ácido oxálico. e) CH2OH – CHOH – CH2OH.- Pertenece a los alcoholes por su estructura, tres átomos de carbono significa prefijo propa, entonces es el propanotriol, cuyo nombre común es “glicerina” En resumen se tiene:



a) óxido crómico Cr2O3

b) nitrito cobáltico Co(NO2)3

c) ácido yodhídrico HI

d) bisulfito de calcio Ca(HSO3)2

e) anhídrido clórico Cl2O5

f) benceno C6H6

g) cloruro de litio LiCl

h) etileno C2H4

i) fenol C5H6OH

j) ácido acético CH3COOH

a) ZnS Sulfuro de cinc

b) NaHCO3 bicarbonato de sodio

c) Ca(ClO)2 hipoclorito de calcio

d) H2C2O4 ácido oxálico

e) CH2OH – CHOH – CH2OH propanotriol o glicerina

3. (20 puntos) Se tiene una masa de 1032 gramos, contenida en 0.001 m3 de leche. La nata que contiene corresponde al 4% en volumen y tiene una densidad relativa de 0.865. ¿Cuál es la densidad de la leche desnatada? Solución.- Definamos el sistema considerando que: mM = masa de la leche (mezcla de nata y leche desnatada), mN = masa de la nata y mLD = masa de leche desnatada El problema es calcular la densidad relativa de la leche desnatada de acuerdo a la expresión en principio:

LDLD

LD

mV

ρ =

El volumen de la leche (mezcla de nata y leche desnatada) es:

3

3 33

1000 10000.001 1000

11L

cmV m cm

m= ∗ ∗ =

Por tanto el volumen de la nata es:

33 3

3

41000 40

100cm Nata

cm leche cm Natacm leche

∗ =

Y el volumen de la leche desnatada es: 3 3 31000 40 960LDV cm cm cm= − =

La densidad de la leche es: 33

10321.032

1000g

L cm

gcm

ρ = = y la densidad de la nata es 0.865 g/cm3

Por definición:

N LDL

N LD

m mV V

ρ+

=+

, donde: m Vρ= ∗

Reemplazando datos: 960 0.865 40

1.0321000 1000

LD LD N N LDV Vρ ρ ρ∗ + ∗ ∗ + ∗= =

De donde resulta que: 1032 960 34.6LDρ= ∗ +

3

1032 34.61.039

960g

LD cmρ −= =

Rpta.- a) 1.039 g/ml 4. (20 puntos) Una muestra de 100 gramos de tetraborato de sodio decahidratado, se introduce en un matraz que contiene medio litro de agua, Si la muestra se disuelve formándose una mezcla homogénea calcular: a) el porcentaje de tetraborato de sodio, b) el número de moles de agua, c) el número de átomo – gramos de boro, d) el número de átomos de hidrógeno, e) el número de moléculas de tetraborato de sodio. Solución.- La fórmula molecular del tetraborato de sodio decahidratado, es: Na2B4O7•10H2O



Una vez que se ha agregado la sal a medio litro de agua, se produce una mezcla homogénea, llamada solución o disolución, recuerde que la densidad del agua es 1 g/ml, y medio litro de agua tiene una masa de 500 g, sin embargo a esta cantidad se incrementa agua contenida en la sal.

22 2

2 4 7 2

18010 47.21

381.24 10gH O

H O gH OgNa B O H O

∗ =∗

Y la masa de tetraborato de sodio es (100 − 47.21) g = 52.79 g Una buena estrategia para resolver estos problemas es hallar las masas de las sustancias puras involucradas en la mezcla, de tal manera que a partir de estas masas resolver el problema. a) El porcentaje de tetraborato de sodio La masa total en la disolución es de: (100 + 500) g = 600 g y la masa de tetraborato de sodio es 52.79 g

2 4 7

52.79% 100% 8.80%

600g

Na B Og

= ∗ =

b) Número de moles de agua: La masa de agua en la solución es (500 g + 52.79) g = 552.79 g H2O

22 2

2

1552.79 3.07

18molH O

gH O molH OgH O

∗ =

c) El número de átomo – gramos de boro: El número de átomo – gramos de boro calculamos a partir de la masa de tetraborato de sodio, esto es:

2 4 72 4 7

2 4 7

1 452.79 1.05

201.24 1molNa B O at gB

gNa B O at gBorog molNa B O

−∗ ∗ = −

d) El número de átomos de hidrógeno: El número de átomos de hidrógeno se determina a partir de la masa de agua, es decir:

23252

2 2

1 2 6.023 10552.79 3.70 10

18 1 1molH O at gH atomosH

átomosHgH O molH O at gH

− ∗∗ ∗ ∗ = ∗

−

e) El número de moléculas de tetraborato de sodio:

23232 4 7 2 4 7

2 4 7 2 4 72 4 7

1 6.023 1052.79 1.58 10

201.24 1molNa B O moléculasNa B O

gNa B O moléculasNa B Og molNa B O

∗∗ ∗ = ∗

Rpta.- a) 8.80%, b) 3.07, c) 1.05, d) 3.70∗1025, 1.58∗1023

5. (20 puntos) Una empresa metalúrgica boliviana, fabrica cadena de oro para exportación. Para cuyo fin emplea alambre de oro de una sección uniforme de 1.85 mm2, cada cadena está compuesta de 102 argollitas y cada argollita emplea 0.9 cm de alambre. La densidad del oro es 19.3 g/cm3. a) ¿Cuántos metros de alambre de 1.5 mm2 de sección se puede fabricar con 230 kilos de oro?, b) ¿cuántas cadenas se puede fabricar?, c) ¿cuál es la masa de cada argollita?, d) ¿cuál es la masa de la cadena? Solución:

Na2B4O7•10H2O

H2O

l A

Longitud de 1 argolla



Datos.- 1 argolla : l = 0.9 cm; A = 1.85 mm2, 1 cadena = 102 argollitas; ρ = 19.3 g/cm3 mAu = 230 kg = 230 000 g Au a) Para determinar la longitud de alambre de oro, se puede plantear la siguiente expresión matemática:

V = A∗l (1) Que no es más que una ecuación que representa el volumen de un cuerpo geométrico Por ejemplo para un cilindro se tiene: V = Ah = πr2h, donde A = πr2 el área de una circunferencia y h la altura del cilindro. Puesto que el alambre tiene una forma cilíndrica, el área es dato, nuestra incógnita es la longitud del alambre donde h está representado por l. En la ecuación (1) además de la incógnita l, el volumen no es dato, pero que es susceptible a evaluar, ya que se tiene masa y densidad, por tanto:

mmρ V

V ρ= ⇒ =

3

3

230 000 gV 11 917.1cm

19.3 g/cm= =

La sección transversal del alambre está en mm2, el cual hay que expresarlo en cm2.

( )( )

2

2 22

1cm1.85 mm 0.0185 cm

10mm∗ =

La longitud del alambre es: 3

2

V 11917.1 cm 1 m644167.6 cm 6441.7 m

A 100 cm0.0185 cml = = = ∗ =

b) La cantidad de cadenas que se pueden fabricar se puede determinar considerando la longitud total, masa o volumen, para facilitar nuestra tarea, lo realizaremos a partir de la longitud, esto es: La longitud total es 644167.6 cm y la longitud de alambre por cadena de oro se puede calcular de la siguiente manera:

0.9 cm1 cadena 102 argollas 91.8 cm

1 argolla= ∗ =

total 644167.6 cm

No.de cadenas 7017 cadenasc 91.8 cml

l adena= = =

c) La masa de cada argollita se calcula a partir de la definición de densidad, para ello determinamos el volumen de cada argolla:

V = A∗l = 0.0185 cm2 ∗ 0.9 cm =0.01665 cm3

m(1 argolla) = ρ∗V = 19.3 g/cm3∗0.01665cm3 =0.321 g d) La masa de la cadena será:

m(1 cadena) = 102 argollas ∗0.321 g = 32.74 g

Rpta.- a) 6441.7 m, b) 7017 cadenas, c) 0.321 g, d) 32.74 g

A

h




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) 1 mol de ácido nítrico contiene: i) 1 át – g de O ii) 1 át – g de H iii) 3 át – g de N iv) ninguno La fórmula molecular del ácido nítrico es HNO3, por tanto recordando la regla:

33

11 1

1at gH

molHNO at gHmolHNO

−∗ = −

33

11 1

1at gN

molHNO at gNmolHNO

−∗ = −

33

31 3

1at gO

molHNO at gOmolHNO

−∗ = −

Rpta.- (ii) b) 10 millonésimas de pulgada son equivalentes a: i) 0.254 mm ii) 0.254 km iii) 0.254 µm iv) 2.54 nm Vamos a significar en principio 1 millonésimas de pulgada, el lector recuerda que 0.1 significa una décima, 0.01 una centésima, 0.001 una milésima, por lo tanto 1∗10−6 es una millonésima, así que: 10 millonésimas de pulgada es 10∗10−6 pulgadas.

6 425.410 10 lg 2.54 10

1 lgmm

pu mmpu

− −∗ ∗ = ∗

6 1025.4 1 1

10 10 lg 2.54 101 lg 1000 1000

mm m kmpu Km

pu mm m− −∗ ∗ ∗ ∗ = ∗

6

6

25.4 1 110 10 lg 0.254

1 lg 1000 1 10mm m m

pu mpu mm m

µ µ−−∗ ∗ ∗ ∗ =

∗

Rpta.- (iii) c) La siguiente sustancia es altamente reactiva: i) Helio ii) Oro iii) Sodio iv) ninguno El lector debe tener conocimiento acerca de la tabla periódica de los elementos, una de las propiedades químicas de las sustancias es la reactividad, En general las sustancias altamente reactivas son la familia de los alcalinos, imagínese tener en mano potasio metálico, o sodio, litio, etc, esto es imposible, en cambio en el otro extremo de la tabla se hallan los elementos del grupo cero conocido con el nombre de “gases nobles”, los cuales no reaccionan y el oro es un metal resistente a la oxidación, por tanto el sodio es la sustancia altamente reactiva.

Rpta.- (iii) d) Un ejemplo de mezcla heterogénea es: i) un anillo de oro ii) agua y aceite iii) el humo d) ninguno Un anillo de oro tiene un solo componente, que es el oro, por tanto no es mezcla, el sistema agua y aceite no es mezcla, son inmiscibles. El humo es una mezcla heterogénea, en realidad es un coloide, y el estado coloidal es una mezcla heterogénea en la cual existen dos fases, una fase llamada fase dispersa y otra fase llamada fase dispersante, el humo de cigarrillo por ejemplo tiene dos fases la fase dispersa son las cenizas o partículas sólidas, y la fase dispersante el gas dióxido de carbono CO2.

Rpta.- (iii)

mol Molécula

Átomo – gramo Átomo



e) Una de las propiedades intensivas de la materia es: i) el peso ii) volumen iii) la dureza iv) ninguno El peso es una propiedad extensiva, porque depende de la masa, recuerde que w = mg, El volumen también es una propiedad extensiva, ya que depende de la cantidad de materia. La dureza es una propiedad intensiva de la materia, así por ejemplo la dureza de la superficie de un material es igual para 100 g o 1000 kg de material.

Rpta.- (iii)

f) Si el etanol congela a −117 °C a una atmósfera de presión, en la escala Rankine congela a: i) 281.4 R ii) 117.7 R iii) 431.5 R iv) ninguno Convertiremos la escala Celsius a la escala Fahrenheit y luego a la escala Ranking

Recordemos que:

( )5º º 32

9C F= −

( )9 9º º 32 117 32 178.6º

5 5F C= + = ∗ − + = −

º 460 178.6 460 281.4R F= + = − + = Rpta.- (i)

g) La densidad relativa de un cubo metálico cuya arista mide 4 cm y tiene una masa de 172.8 g es: i) 7.56 ii) 2.7 iii) 11.3 iv) ninguno

El volumen del cubo metálico es: ( )33 34 64V l cm cm= = = , y su densidad es:

33

172.82.7

64g

cm

gcm

ρ = =

h) El grado de cohesión está referida a …………. Molecular. i) fuerzas de atracción ii) fuerzas de repulsión iii) grado de desorden iv) ninguno El grado de cohesión es la fuerza molecular con la que moléculas de la misma especie interaccionan, son fuerzas de atracción molecular.

Rpta.- (i) i) Cuando un sistema intercambia energía pero no materia con el entorno se llama: i) sistema abierto ii) sistema cerrado iii) sistema aislado iv) ninguno Sistema abierto es aquel donde hay intercambio de energía y de materia con el medio ambiente llamado también entorno o alrededores del sistema. Sistema abierto es aquel donde hay intercambio de energía pero no de materia. En un sistema aislado no hay intercambio de materia ni de energía.

Rpta.- (ii) j) Si el área de un cilindro es 150 mm2 y su altura es de 30 mm, entonces su volumen es: i) 0.3356 pulg3 ii) 0.2746 pulg3 iii) 0.5008 pulg3 iv) ninguno Puesto que las posibles respuestas están en pulgadas, determinaremos el volumen en pulgadas cúbicas.



2 3150 30 4500V A h mm mm mm= ∗ = ∗ =

3 33 31 1 lg

4500 0.2746 lg10 2.54

cm puV mm pu

mm cm⎛ ⎞ ⎛ ⎞= ∗ ∗ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) cromato de potasio.- De acuerdo a la regla: el catión potasio es: K+1 y el radical cromato se deriva del ácido crómico H2CrO4, CrO4

=

K+1 + CrO4= ⇒ K2CrO4

Catión potasio radical cromato cromato de potasio b) hidruro de cobre.- Los hidruros son compuestos caracterizados por la presencia del Hidrógeno combinado con un metal. Ya que el hidrógeno es más electronegativo que los metales, necesariamente su estado de oxidación será negativo. Basándonos en la regla en la que las sustancias que poseen mas de dos valencias, se tiene que: El cobre tiene valencia de +1 y +2, estos números de oxidación son menores a (+3), por tanto solo se forma un hidruro y con su menor valencia. La fórmula del hidruro de cobre es: CuH c) óxido doble de uranio.- Es un caso especial de los óxidos dobles cuya fórmula es U3O8 d) yodato de litio.- Se trata de una sal, según la regla es: el catión litio es: Li+1, y el radical yodato se deriva del ácido yódico y este a su vez del anhídrido yódico, es decir:

I2O5 + H2O ⇒ H2I2O6 ⇒ HIO3 Anhídrido yódico ácido yódico El radical yodato es: IO3

− Li+ + IO3

− ⇒ LiIO3 Catión litio radical yodato yodato de litio e) sulfuro de sodio.- Es una sal hidrácida, que está compuesta por el catión sodio Na+ y el radical sulfuro S=.

Na+ + S= ⇒ Na2S Catión sodio sulfuro sulfuro de sodio f) potasa caustica.- Es el nombre comercial del hidróxido de potasio KOH, se trata de una base cuya fórmula se puede escribir a partir de la regla: metal + OH ⇒ hidróxido.

K+ + OH− ⇒ KOH g) glicerina.- es el nombre comercial de un alcohol que tiene 3 grupos funcionales OH cuyo nombre es propanotriol.

CH2OH – CHOH – CH2OH → C3H8O3 Fórmula Estructural Fórmula condensada o global h) sulfonitrato férrico.- se trata de una sal que se deriva del ácido nítrico y el catión férrico Fe+3.

HNO3 → HNS3 → NS3−

Ácido nítrico ácido tionítrico radical sulfunitrato

Fe+3 + NS3− ⇒ Fe(NS3)3

Catión férrico radical sulfonitrato sulfunitrato férrico i) metanol.- Por su terminación, se trata de un alcohol con un átomo carbono (met)

CH3OH



j) amoniaco.- También se llama amina, su fórmula es NH3 Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) C2H2.- Se trata de un hidrocarburo correspondiente a la familia de los alquinos cuyo enlace es triple, se trata del etino, et = 2 átomos de C:



C2H2 = etino o acetileno b) K2Cr2O7 Es una sal cuyo nombre es el dicromato de potasio c) H2SO2.- Si analizamos el estado de oxidación del azufre: 2∗1 + x + (2∗−2) = 0 ⇒ x = 4 – 2 = 2 El azufre tiene un estado de oxidación de (+2) menor valencia, el nombre del compuesto es ácido hiposulfuroso. d) CH3−CO−CH3.- Es un compuesto orgánico: R – CO – R, se trata de un compuesto cetónico., puesto que tiene 3 carbones en su estructura, su nombre es propanona, acetona o dimetil cetona. Recuerde que la acetona usan las señoritas que lo usan par limpiar el esmalte de las uñas. e) CH3COOH.- Este compuesto es un ácido carboxílico muy usado en laboratorios de química, se trata del ácido acético o ácido etanoico. En resumen se tiene:

a) cromato de potasio K2CrO4

b) hidruro de cobre CuH

c) óxido doble de uranio U3O4

d) yodato de litio LiIO3

e) sulfuro de sodio Na2S

f) potasa caustica KOH

g) glicerina CH2OHCHOHCH2OH

h) sulfonitrato férrico Fe(NS3)3

i) metanol CH3OH

j) amoniaco NH3

a) C2H2 acetileno

b) K2Cr2O7 dicromato de potasio

c) H2SO2 ácido hiposulfuroso

d) CH3−CO−CH3 propanona

e) CH3COOH ácido acético

3. (20 puntos) Determinar la masa de una esfera hueca de aluminio sabiendo que el volumen interior de la esfera contiene 0.0578 pies cúbicos de agua y que el espesor de la esfera hueca es de 1 cm, siendo la densidad relativa del aluminio 2.7 Solución.- Para determinar la masa de la esfera hueca, consideramos la ecuación:

V

mρ = de donde: m = ρ∗V

Por tanto: El volumen de la esfera hueca es: V = Ve – Vi, (Ve = volumen exterior; Vi = volumen interior)

El volumen interior es: ( )33 3

3

30.48 cm0.0578 pies 1636.71 cm

1 pie∗ =

El volumen exterior determinaremos con la fórmula de la esfera, donde necesitamos el radio externo

de la misma.

re ri



34Vi πr

3= , por tanto el radio interno es:

33 1636.71cm3Vi 33r 7.31cm

4π 4π

∗= = =

El radio externo es: 7.31 + 1 = 8.31 cm

El volumen exterior es: 3 34Ve π (8.31 cm) 2 403.76 cm

3= =

El volumen neto de la esfera hueca es: (2 403.76 – 1 636.71) cm3 = 767.05 cm3 En consecuencia la masa de la esfera hueca es:

3

3

gm 2.7 767.05 cm 2 071.04 g

cm= ∗ =

Rpta.- m = 2071.04 g

4 (20 puntos) Un experimentador vertió 200 ml de agua a una probeta de 1 litro de capacidad. Luego añadió “V” cm3 de una solución de ácido sulfúrico, resultando una densidad de 1.28 g/ml. Al adicionar otros “V” cm3 de solución de ácido sulfúrico a la anterior mezcla, resulta que la densidad es de 1.41 g/ml. Considerando volúmenes aditivos determine a partir de estos datos la densidad de la solución de ácido sulfúrico. Solución.- De acuerdo al planteamiento se tiene: La densidad de la mezcla 1 es: 1.28 g/ml y la densidad de la mezcla 2 es 1.41 g/ml. Por tanto se tiene:

3

2001.28

200g

mlg m

cm V+

=+

(1) 3

2001.41

200 2Bg

mlg m

cm V+

=+

(2)

Puesto que: mV

ρ = ⇒ m Vρ= ∗ . Reemplazando en (1) y en (2) en función de las cantidades de

solución de ácido sulfúrico añadido a 200 ml de agua:

2001.28

200V

Vρ+ ∗

=+

(3) 200 2

1.41200 2

VV

ρ+ ∗=

+ (4)

Resolviendo la ecuación (3)

256 1.28 200V Vρ+ = + ∗ ⇒ ( )56 1.28 Vρ= − (3’)

Resolviendo la ecuación (4)

282 2.82 200 2V Vρ+ = + ∗ ⇒ ( )82 2 2.82 Vρ= − (4’)

Dividiendo (4’) entre (3’):

Probeta Se agregan “V” ml de solución de

ácido sulfúrico

200 ml H2O + V Se agregan otros “V” ml de solución de

ácido sulfúrico

200 ml H2O +2V MEZCLA 1

MEZCLA 2

SOLUCIÓN DE H2SO4 SOLUCIÓN DE H2SO4 Se agregan 200 ml de

agua



82 2 2.8256 1.28

ρρ

−=

−

De donde: 1.464 1.874 2 2.82ρ ρ− = −

31.765 /g cmρ =

Rpta.- 1.765 g/cm3

5 (20 puntos) Se añade ½ libra de una solución de ácido nítrico del 50.71% en p/p de HNO3, a un recipiente que contiene 0.75 dm3 de agua, determinar: a) el número de moles de agua en la mezcla, b) el número de at – g de nitrógeno, c) el número de átomos de oxígeno, d) el número de moléculas de HNO3. Solución.-

Recordemos que una solución es una mezcla homogénea de dos sustancias puras, en este caso, ½ lb de solución está formada por ácido nítrico y agua, cuyas masas son:

La masa de la solución es: 453.6 .

0.5 . 226.8 .1 .

gsollbsol gsol

lbsol∗ =

33

50.71226.8 . 115.01

100 .gHNO

gsol gHNOgsol

∗ =

La masa de agua es:

(226.80 – 116.01) g = 110.79g H2O Significando que a 750 ml o 750 g de agua se añaden 110.79 g de H2O, por tanto las masas de sustancias puras en la solución son:

115.01 g HNO3 y 750 g + 110.79 g = 860.79 g H2O a) El número de moles de agua en la mezcla es:

22 2

2

1860.79 47.82

18molH O

gH O molH OgH O

∗ =

b) El número de at – g de nitrógeno calculamos a partir de la masa de ácido nítrico.

33

3 3

1 1115.01 1.83

63 1molHNO at gN

gHNO at gNgHNO molHNO

−∗ ∗ = −

c) El número de átomos de oxígeno se determina a partir de las masas de agua y ácido nítrico:

23252

22 2

1 1 6.023 10860.79 2.88 10

18 1 1molH O at gO atO

gH O atOgH O molH O at gO

− ∗∗ ∗ ∗ = ∗

−

23243

33 3

1 3 6.023 10115.01 3.30 10

63 1 1molHNO at gO

gHNO atOgHNO molHNO at gO

− ∗∗ ∗ ∗ = ∗

−

Número de átomos de oxígeno = 2.88∗1025 + 3.30∗1024 = 3.21∗1025

d) El número de moléculas de HNO3 es:

23243

3 33 3

1 6.023 10115.01 1.10 10 .

63 1molHNO

gHNO molec HNOgHNO molHNO

∗∗ ∗ = ∗

Rpta.- a) 47.82 mol, b) 1.83 at-g, c) 3.21∗1025 at. O, d) 1.10∗1024molecHNO3

750 ml H2O

½ lb sol HNO3




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) La destilación del petróleo en otras fracciones es un fenómeno: i) físico ii) químico iii) físico - químico iv) natural La destilación es una operación mecánica en la que una sustancia puede ser separada de otra en una mezcla homogénea, se trata de un fenómeno físico.

Rpta.- (i) b) Una moneda de níquel tiene un diámetro de 34 mm su área es: i) 90.79 mm2 ii) 0.90 cm2 iii) 9.08 cm2 iv) ninguno

El área de una superficie circular está dad por: 2

4A d

π= , por tanto:

2 2(34 ) 907.924

A mm mmπ

= ∗ =

El diámetro en cm es: 34 mm = 3.4 cm, 2 2(3.4 ) 9.08

4A cm cm

π= ∗ =

Rpta.- iii) c) El aceite es más viscoso que el agua, está propiedad es: i) química ii) extensiva iii) intensiva iv) ninguno La viscosidad es una de las propiedades más importantes del estado líquido y está relacionada con la facilidad con la que las moléculas de un líquido se pueden mover unas con respecto a otras, la fluidez de un líquido es tanto mayor cuanto menor es su viscosidad. Se podría de decir que el aceite es más viscoso que el agua. La viscosidad es una propiedad intensiva, no depende de la cantidad de materia.

Rpta.- (iii) d) 1 mol de carbonato férrico está compuesta por: i) 3 at – g de Fe ii) 2 at – g de Fe iii) 1 at – g de Fe iv) ninguno

2 3 31 ( ) 2molFe CO at gFe= −

Rpta.- (ii) e) ¿A cuantos grados Fahrenheit equivale −40 °C? i) −40° ii) – 28.5 ° iii) −33.3° iv) ninguno

Recuerde que: ( )5º º 32

9C F= − ⇒

9 9º º 32 ( 40) 32 40º

5 5F C= + = − + = −

Rpta.- (i) f) El estado de oxidación del manganeso en el compuesto óxido mangánico es: i) 1 ii) 2 iii) 3 iv) ninguno La fórmula molecular de óxido mangánico es Mn2O3, está claro que su estado de oxidación es +3

Rpta.- (iii) g) Expresar en nanómetros 1.25∗103 Angstroms:



i) 1.25 nm ii) 125 nm iii) 1250 nm iv) ninguno

o3

o 910

1 11.25 10 A 125

1010 A

m nmnm

m−∗ ∗ ∗ =

Rpta.- (ii) h) El mercurio líquido es: i) un compuesto puro ii) una sustancia pura iii) un metal anfótero iv) ninguno El mercurio es uno de los metales que se halla en estado líquido, es una sustancia pura.

Rpta.- (ii) i) Un recipiente contiene 600 ml de agua. Si se disminuye en un 30% V/V de agua, el contenido es: i) 180 ml ii) 420 ml iii) 300 ml iv) ninguno Si se disminuye en un 30%, queda el restante 70%, por tanto:

70600 420

100ml

ml mlml

∗ =

Rpta.- (ii) j) En un proceso químico existe intercambio de energía y de materia, por tanto es un sistema: i) abierto ii) aislado iii) cerrado iv) ninguno Se trata de un sistema abierto.

Rpta.- (i) 2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) óxido nitroso.- Como se trata de un óxido metálico, combinamos los elementos NO y sus valencias N(+1) y O(−2), la fórmula es:

N2O b) anhídrido fosforoso.- Es un óxido no metálico, combinando símbolos y valencias:

P2O3 c) peróxido de calcio.- Estos compuestos forman la familia de los alcalinos (grupo I) y la familia de los alcalino térreos (grupo II). La regla es óxido + O → peróxido, el óxido de calcio es CaO y el peróxido de calcio es:

CaO2 d) bisulfato de aluminio.- Es una sal ácida, recuerde que el prefijo “bi” en sales ácidas, según la regla se tiene:

Al+3 + HSO4− ⇒ Al(HSO4)3

e) ácido mangánico.- Es un ácido oxiácido, cuya combinación se escribe a partir de:

MnO3 + H2O ⇒ H2MnO4 Anhídrido mangánico ácido mangánico f) yoduro de bario.- Por la terminación “uro”, reconocemos que se trata de una sal que según la regla escribimos:

Ba+2 + I− ⇒ BaI2 Catión bario radical yoduro yoduro de bario



g) propileno.- El prefijo y la terminación nos informa que se trata de un hidrocarburo que lleva en su estructura molecular 3 carbones (prop), la terminación eno implica alqueno (doble enlace), la fórmula estructural es:

CH2 = CH – CH3 h) metilbutano.- Es un hidrocarburo con una ramificación primaria, cuya fórmula estructural es:

CH3 – CH – CH2 – CH3

CH3 i) ciclopentano.- Es un cicloalcano, cuya estructura es cerrada, cuya forma es parecida a un pentágono.

C5H10 j) naftaleno.- Es un compuesto orgánico que se deriva del benceno, en forma de dos anillos:

C10H8 Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) H2C2O4.- Esta es la fórmula del ácido oxálico, llamado también ácido etanodioico cuya fórmula estructural es: COOH - COOH b) CaCl2.- Es una sal hidrácida cuyo nombre es cloruro de calcio c) NH3.- Es un compuesto muy conocido en laboratorio llamado amina o amoniaco d) H3BO3.- Es un ácido cuyo no metal es el boro, recordemos que el boro tiene una sola valencia, además tienden a formar ácidos polihidratados, es el ácido bórico o ácido ortobórico.

B2O3 + 3 H2O ⇒ H6B2O6 ⇒ H3BO3 Anhídrido bórico ácido bórico

e) H2SO3.- Reconociendo el estado de oxidación del azufre (+4), se trata del ácido sulfuroso En resumen se tiene:

a) óxido nitroso N2O

b) anhídrido fosforoso

P2O3

c) peróxido de calcio CaO2

d) bisulfato de aluminio Al(HSO4)3

e) ácido mangánico H2MnO4

f) yoduro de bario BaI2

g) propileno CH2 = CH – CH3

h) 2-metilbutano CH3 – CH – CH2 – CH3

CH3 i) ciclopentano

C5H10 j) naftaleno

C10H8 a) H2C2O4

ácido oxálico b) CaCl2

Cloruro de calcio c) NH3

amoniaco d) H3BO3

ácido bórico e) H2SO3

ácido sulfuroso 3. (20 puntos) Un artesano dispone de monedas de oro-cobre de 18 quilates, si las monedas tienen 30 mm de diámetro y 2.5 mm de espesor. a) ¿Cuál es el peso específico relativo de la aleación? b) ¿Cuántas monedas deberá fundir para producir anillos de oro de 18 quilates para 30 estudiantes de una promoción cuyas características son: diámetro externo: 20.5 mm, diámetro interno: 19 mm, y espesor 4.5 mm. (Las densidades relativas del oro y cobre son 19.3 y 8.9 respectivamente)

CH2

CH2

CH2 H2C

H2C



Solución.- En principio determinaremos la composición centesimal de las monedas, entendiendo que 18 quilates es una unidad que se usa en orfebrería o joyería y que significa 18 partes de oro en 24 partes de aleación, así que la composición es:

18% / 100% 75%24

= ∗ =p pAu y % / 100 75 25%p pCu = − =

Por definición la densidad de una mezcla de dos sustancias: Au Cualeación

Au Cu

m mV V

ρ+

=+

Una estrategia para resolver estos problemas es considerar una masa de 100 gramos, ya que los datos están en porcentaje en peso o masa. De ahí que la masa de Au y Cu respectivamente son:

75Aum g= y 25Cum g=

Y sus volúmenes respectivamente son:

3

3753.89

19.3Au gcm

gV cm= = y

3

3252.78

9.0Cu gcm

gV cm= =

La densidad de la moneda es:

( )3

3

10015.00 /

3.89 2.78aleación

gg cm

cmρ = =

+

El peso específico de la aleación: 3

3

1515

1

gcm

rel gcm

γ = =

b) ¿Cuántas monedas deberá fundir para producir anillos de oro de 18 quilates para 30 estudiantes de una promoción cuyas características son: diámetro externo: 20.5 mm, diámetro interno: 19 mm, y espesor 4.5 mm. Determinaremos la masa de cada anillo, sabiendo que: de = 2.05 cm, di = 1.9 cm y e = 0.45 cm.

2 2 30.45 (2.05 ) (1.9 ) 0.2094anilloV cm cm cm cmπ ⎡ ⎤= ∗ − =⎣ ⎦

La masa de cada anillo es:

3315 0.209 3.14g

cmm V cm gρ= ∗ = ∗ =

La masa necesaria para 30 estudiantes es: 3.14 g ∗30 = 94.2 g Las monedas tienen 30 mm de diámetro y 2.5 mm de espesor y su volumen es:

( )23 0.25 1.774

V cm cm gπ

= ∗ ∗ =

La cantidad de monedas a fundirse es de:

94.2# 53.22 54

1.77g

monedas monedasg

= = =

Rpta.- a) 15, b) 54

4. (20 puntos) Una nueva escala termométrica absoluta “A” marca par el punto de ebullición del agua 333 A. Si el alcohol etílico hierve a 176 °F. Determinar la temperatura de ebullición del alcohol etílico en dicha escala, b) ¿A que temperatura será numéricamente igual pero de signo contrario esta nueva escala A respecto a la escala Celsius? Solución.- a) Realizamos un diagrama de temperaturas: Considerando la temperatura de ebullición del agua y el cero absoluto, se tiene:



0 333 0º ( 460) 212 ( 460)

AF

− −=

− − − −

( ) ( )333 333º 460 176 460 315.16

672 672A F= ∗ + = ∗ + =

b) ¿A que temperatura será numéricamente igual pero de signo contrario esta nueva escala A respecto a la escala Celsius?

La expresión matemática que relaciona estas unidades de temperatura es:

0 333 0º ( 273) 100 ( 273)

AC

− −=

− − − −

( )333º 273

373A C= ∗ + (1)

A = −ºC (2) (2) en (1):

( )333º º 273

373C C− = ∗ +

Resolviendo:

º 128.74ºC = − Rpta.- a) 315.16 º, b) – 128.74º 5. (20 puntos) El vinagre contiene 5.0% en masa de ácido acético CH3COOH. a) ¿Cuántas libras de ácido acético contiene 24.0 g de vinagre?, b) ¿Cuántos kilomoles de ácido acético están presentes en 24 g de vinagre? (C = 12, H = 1, O = 16) Solución.- a)

33 33

3

5 124.0 2.65 10

100 453.6gCH COOH lbCH COOH

gvinagre lbCH COOHgvinagre gCH COOH

−∗ ∗ = ∗

b)

53 3 3

3 3

5 1 124.0 2 10

100 1000 60gCH COOH kgCH COOH k molCH COOH

gvinagre kmolgvinagre gCH COOH kgCH COOH

−−∗ ∗ ∗ = ∗

Rpta.- a) 2.65∗10−3 lb CH3COOH, b) 2∗10−5

A ºC Temperatura de ebullición del agua


Cero Absoluto

333

0

100

0

−273

A ºF Temperatura de ebullición del agua


Cero Absoluto

333

0

212

32

−460




1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) Las moléculas están libres de fuerzas cohesivas en el estado i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno El grado de cohesión es la fuerza molecular con la que moléculas de la misma especie interaccionan, son fuerzas de atracción molecular, por tanto las moléculas están libres de fuerzas cohesivas en el estado gaseoso.

Rpta.- (iii) b) La alta conductividad eléctrica que posee el cobre es una propiedad………. i) química ii) extensiva iii) intensiva iv) ninguno La conductividad eléctrica es una propiedad extensiva, ya que no es lo mismo transportar energía eléctrica en un mismo número de alambre, hay enormes diferencias entre una que es domiciliaria y otra en una torre de alta tensión.

Rpta.- (ii) c) Un estudiante observa un vaso que contiene agua y aceite y concluye que se trata de: i) mezcla homogénea ii) mezcla heterogénea iii) ambas anteriores iv) ninguno Recordemos que el agua y el aceite no son miscibles, no forman mezclas, experimentalmente observamos dos fases, una fase de aceite que se halla sobre la superficie del agua, tampoco forman mezclas heterogéneas, no hay dispersión de ninguno de los dos líquidos.

Rpta.- (iv) d) si el perímetro de un objeto circular es de 1∗105 micrones, su radio es: i) 3.14 cm ii) 1.58 cm iii) 15.8 cm iv) ninguno Efectuando cambio de unidades:

5610 100

1 10 101 1

m cmm cm

m mµ

µ

−

∗ ∗ ∗ =

El perímetro de un plano circular está dado por:

2P Rπ=

101.58

2 2P cm

R cmπ π

= = =∗

Rpta.- 1.58 cm

e) Un recipiente esférico de 12 pulgadas de diámetro interno contiene agua oxigenada hasta la mitad de su capacidad, por tanto contiene: i) 120.78 mol de H2O ii) 101.46 mol de H2O iii) 67.92 mol de H2O iv) ninguno Determinando la capacidad del recipiente:

2.5412 lg 30.48

1 lgcm

pu cmpu

∗ =

( )33 3 3130.48 14826.67 7413.33

6 6 2V d cm cm cm

π π= ∗ = ∗ = ∗ =



33

21 14826.67 7413.33gcmm V cm gH Oρ= ∗ = ∗ =

22 2

2

17413.33 396.85

18molH O

gH O molH OgH O

∗ =

Rpta.- (iv) f) Un átomo neutro de sodio posee 11 electrones, y un número de masa de 23, por tanto en 20 átomos neutros de sodio hay: i) 240 neutrones ii) 23 neutrones iii) 0 neutrones iv) ninguno La cantidad de neutrones se calcula a partir de: A = Z + n

23 11 12n A Z= − = − = En un átomo neutro de sodio hay 12 neutrones, en 20 átomos se tendrá:

1220 240

1neutrones

átomos neutronesátomo

∗ =

Rpta.- (i)

g) Las partículas: xa M ,

ya M y

za M forman un conjunto que integran a los:

i) isótopos ii) isóbaros iii) isótonos iv) ninguno Se trata de un conjunto de átomos con el mismo número de atómico y diferente número de masa, estos son los isótopos.

Rpta.- (i) h) ¿Cuántos átomos de Pb contiene a 15 moléculas de nitrato de plúmbico? i) 1.5∗1025 átomos ii) 15 átomos iii) 60 átomos iv) ninguno

3 43 4

115 ( ) 15

1 ( )átomoPb

moléculasPb NO átomosPbmoléculaPb NO

∗ =

Rpta.- (ii) i) El óxido de sodio al reaccionar con agua forma una solución denominada: i) peróxido de sodio ii) hidruro de sodio iii) hidróxido de sodio iv) ninguno Veamos la reacción:

Na2O + H2O ⇒ 2 Na(OH) Forma hidróxido de sodio

Rpta.- (iii) j) Existe mayor distanciamiento molecular en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno La distancia molecular es mayor en el estado gaseoso

Rpta.- (iii) 2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) sal común.- Es el nombre común del cloruro de sodio: NaCl



b) cal viva.- Es el nombre común del óxido de calcio: CaO c) hidróxido estánico.- De acuerdo a la regla:

Sn+4 + OH− ⇒ Sn(OH)4 d) óxido mercuroso.- Es una combinación binaria metal – oxígeno: HgO, combinando valencias:

Hg2O e) cloruro crómico.- De acuerdo a la regla para escribir sales:

Cl− + Cr+3 ⇒ CrCl3 Radical cloruro catión crómico cloruro crómico f) fosfato de sodio.- Según la regla el catión sodio es Na+, si el lector tiene alguna duda acerca del radical fosfato, ésta se puede derivar desde su anhídrido, ato significa mayor valencia P(+5), combinando con el oxígeno se tiene: P2O5, que es el anhídrido fosfórico, si reacciona con 3 moléculas se tiene:

P2O5 + 3H2O → H6P2O8 → H3PO4 Anhídrido fosfórico ácido fosfórico

Por tanto el radical fosfato es: PO4

≡, y la fórmula del fosfato férrico es:

Na+, + PO4≡ → Na3(PO4)

Catión sodio radical fosfato fosfato de sodio g) ácido bórico.- El ácido bórico se escribe a partir de la formación del anhídrido bórico y 3 moléculas de agua:

B2O3 + 3H2O → H6B2O6 → H3BO3 Anhídrido bórico ácido bórico

h) hipoclorito de calcio.- Según la regla:

Ca+2 + ClO− ⇒ Ca(ClO)2 Catión calcio radical hipoclorito hipoclorito de calcio i) ciclohexano.- Se trata de un hidrocarburo cíclico, cuya estructura es parecida a un hexágono. Su fórmula condensada es: C6H12 j) etino El prefijo et significa 2 átomos de C y la terminación ino, triple enlace.

CH ≡ CH La fórmula condensada es: C2H2, se trata del acetileno. Escribir los nombres de los siguientes compuestos: a) CH3COOH, reconociendo el grupo funcional R-COOH, corresponde a los ácidos carboxílicos, es el ácido etanoico conocido también con el nombre de ácido acético. b) C10H14.- Es un derivado del benceno, su estructura molecular es 3 anillos bencénicos, su nombre es ANTRACENO

CH2 CH2

CH2 CH2

H2C

H2C



c) C3H6.- El lector debe reconocer que se trata de un ciclo alcano cuya fórmula general es de la forma CnH2n, es el ciclopropano

d) SiH4.- Es una combinación de no metal e hidrógeno, perteneciente al grupo de las aminas, el compuesto se llama: silano. e) CH3 – CH2OH.- Por su estructura molecular y su grupo functional OH, corresponde a los alcohols cuyo nombre es etanol o alcohol etílico. En resumen tenemos:

a) sal común NaCl

b) cal viva CaO

c) hidróxido estánico Sn(OH)4

d) óxido mercuroso Hg2O

e) cloruro crómico CrCl3

f) fosfato de sodio Na3PO4

g) ácido bórico H3BO3

h) hipoclorito de calcio Ca(ClO)2

i) ciclohexano C6H12

j) etino C2H2

a) CH3COOH ácido acético

b) C10H14 antraceno

c) C3H6 ciclopropano

d) SiH4 silano

e) CH3 – CH2OH alcohol etílico o etanol

3. (20 puntos) Se determino experimentalmente que la densidad absoluta de una mezcla de petróleo crudo con un glicol es de 0.900 kg/m3, si consideramos que en la mezcla ambas masas son idénticas, determinar a) la gravedad especifica del glicol, b) la densidad relativa del petróleo crudo. Considerar para los cálculos que el volumen del petróleo crudo ocupa el 48% del volumen de la mezcla.

Solución.- Datos: 3

3 3

3

1900 0.90

1000

gcmkg g

mezcla m cmkgm

ρ = ∗ = ; mpetróleo crudo = m1, masa glicol = m2 ;

1% 48%V = y %V2 = 52%

a) Si 1 2 50m m g= = ; entonces: 1 2 100m m g+ =

El volumen de la mezcla es: 3

3100111.11

0.90M

M gM cm

m gV cm

ρ= = =

Por tanto los volúmenes del petróleo crudo V1 y del glicol V2 son:

33 3

1 3

48111.11 53.33

100cm

V cm cmcm

= ∗ = y 3

3 32 3

52111.11 57.78

100cm

V cm cmcm

= =

La densidad absoluta del glicol es:

32 3

500.865 /

57.78g

g cmcm

ρ = = , por tanto la gravedad específica del glicol es:

3

32 2

0.8650.865

1

gcm

gcm

rel relρ γ= = =

b) La densidad absoluta del petróleo crudo es:

31 3

500.938 /

53.33g

g cmcm

ρ = = , por tanto la gravedad específica del petróleo crudo es:

3

31 1

0.9380.938

1

gcm

gcm

rel relρ γ= = =

4. (20 puntos) A una probeta se llena con 25 cm3 de agua pura hasta la tercera parte. Si llenamos completamente dicha probeta con una solución de hidróxido de sodio del 50% en p/p y una densidad



relativa de 1.19, determinar en la solución resultante: a) el número de moles de agua, b) el número de moléculas de hidróxido de sodio, c) el número de átomo-gramos de sodio, d) el número de átomos de oxígeno. Solución.- 1º.- calcularemos la capacidad de la probeta:

3 125

3 Pcm V=

3 33 25 75PV cm cm= ∗ =

El volumen de la solución de hidróxido de sodio es = (75 – 25) cm3 = 50 cm3 solución de NaOH

2º.- Calcularemos las masas de las sustancias puras: Masa de hidróxido de sodio:

33

1.1950 59.50

1gsolución

cm solución gsolucióncm solución

∗ =

50

59.50 29.75100

gNaOHgsolución gNaOH

gsolución∗ =

Masa de agua en la solución de hidróxido de sodio = 59.50 g solución – 29.75 g = 29.75 g agua Masa de agua en la nueva mezcla = 25 g + 29.75 g = 54.75 g a) el número de moles de agua

22 2

2

154.75 3.04

18molH O

gH O molH OgH O

∗ =

b) el número de moléculas de hidróxido de sodio

23231 6.023 10

29.75 4.48 1040 1molNaOH moléculasNaOH

gNaOH moléculasNaOHgNaOH molNaOH

∗∗ ∗ = ∗

c) el número de átomo-gramos de sodio

1 129.75 0.744

40 1molNaOH at gNa

gNaOH at gNagNaOH molNaOH

−∗ ∗ = −

d) el número de átomos de oxígeno. Provenientes del hidróxido de sodio:

23 2314.48 10 4.48 10

1átomoO

moléculasNaOH átomosOmoléculaNaOH

∗ ∗ = ∗

Provenientes del agua:

Se agregan “V” ml de solución de

hidróxido de sodio

Probeta vacía Se agregan 25 ml de agua

25 ml H2O + V



23242

22 2

6.023 10 13.04 1.83 10

1 1moléculasH O átomoO

molH O átomosOmolH O moléculaH O

∗∗ ∗ = ∗

Átomos de oxígeno = 4.48∗1023 + 1.83∗1023 =2.28 ∗1024

5. (20 puntos) La temperatura en la escala Fahrenheit = m(temperatura en una nueva escala L) + n, es decir, °F = mL + n, siendo m y n constantes. A la presión de 1 atm, la temperatura de ebullición del agua es 212 °F en la escala Fahrenheit, o bien 80 °L en la nueva escala, y el punto de congelación del agua es 32 °F, o bien −80 °L. a) ¿Cuáles son lo valores de m y n?, b) ¿Cuál es el cero absoluto en la escala L? Solución.- a)

ºF mL n= +

212 80m n= + (1)

32 80m n= − + (2) Sumando ambas ecuaciones:

244 2n= 122n =

90 980 8

m = =

b) El cero absoluto en la escala Fahrenheit es de – 460º

( )1ºL F n

m= −

( )8460 122 517.33º

9L = − − = −

Rpta.- b) – 517.33º

AUTOEVALUACIÓN 1º PARCIAL

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