GUA DE ESTUDIO 1 ao de ciencias Prof. Jess M. Segura I. Defina los siguientes trminos: Afinidad electrnica Agente oxidante Agente reductor Anftero Anin nodo tomo Base conjugada Base dbil Base fuerte Catalizador Catin Ctodo Celda electroltica Celda galvnica Celda electroqumica Cintica qumica Concentracin Concentracin molal Configuracin electrnica Complejo activado Curva de solubilidad Disolvente Doble enlace Ecuacin inica Electrodo Electrolisis Electrn Electrenonegatividad Elementos tpicos Elementos de transicin Energa de activacin Energa de ionizacin Enlace covalente Electroqumica Enlace electrovalente Entalpa Equilibrio qumico Orbital Oxidacin Perodo pH pOH Presin de vapor Propiedades coligativas Propiedades peridicas Punto de congelacin Punto de ebullicin Principio de Le Chatelier Reaccin de oxidacin-reduccin Reaccin endotrmica Reaccin exotrmica Reaccin reversible Reduccin Semirreaccin Solucin Solucin saturada Solucin sobresaturada Titulacin cido-base Valencia

II. Clculos basados sobre sustancias. 1. Dada la frmula K4BiI7 y su masa molar 1253,82 g/mol. Calcular: a. Masa de potasio contenida en 6,20 g. del compuesto. b. Masa de yodo combinada con 3g de Bi. c. Mol de potasio contenido en 3 mol del compuesto. d. tomos de yodo en 4g del compuesto. 2. La masa molar del compuesto C2H4ClNO (2-cloroacetamida) es 93,51 g/mol. Para 2 mol de acetamida, calcular: a. Masa de 2-cloroacetamida. 1

b. Masa de C contenida en los dos mol de 2-cloroacetamida. c. tomos de hidrgeno contenidos en los dos mol de 2-cloroacetamida. d. Calcular el porcentaje de de cada elemento en la muestra III. Clculos basados sobre ecuaciones. 1. Dada la siguiente reaccin sin balancear: FeS2 + O2 = Fe2O3 + SO2 a. Balancee la reaccin b. Calcular los litros de dixido de azufre en condiciones normales o P,T,n que se obtienen a partir de 6 g de disulfuro de hierro (mineral pirita) c. Calcular los moles de trixido de dihierro que se obtienen al hacer reaccionar 6 g. de pirita con 8L de oxgeno en condiciones normales. Masas molares: Fe = 56 g/mol, S = 32 g/mol 2. Al hacer reaccionar cobre con trioxonitrato de hidrgeno (cido ntrico), se produce la siguiente reaccin: 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O a. Calcular el rendimiento de la reaccin si 25 g de cobre producen 70 g de Cu(NO3)2 . b. Calculoar los litros de NO en condiciones normales que se obtienen a partir de la reaccin de 2g de cobre con un exceso de HNO3 Masa molar del Cu = 63 g/mol IV. Balancee cada una de las siguientes reacciones por el mtodo del cambio de valencia e indique el elemento oxidado, elemento reducido, agente oxidante y agente reductor. a. Al + H2SO4 = Al2(SO4)3 + H2 b. KNO3 + HI + HCl = NO + I2 + KCl + H2O c. K2Cr2O7 + H2S + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + S + H2O d. Cl2 + KOH = KCl + KCLO3 + H2O e. KI + KMnO4 + H2SO4 = K2SO4 + MnSO4 + I2 + H2O V. Balancee las siguientes reacciones por el mtodo del ion electrn. a. H2SO3 + I2 = SO42- + Ib. UO22+ + Fe2+ = U4+ + Fe3+ c. Pu4+ + Ti3+ = Pu3+ + TiO2+ d. MnO4- + S2- = Mn2+ + S2-

2

VI. Resuelva cada uno de los siguientes problemas sobre unidades de concentracin. VIa. Calcular el porcentaje masa/masa, masa/volumen, molalidad, molaridad y fraccin molar del soluto en cada una de las siguientes soluciones. 1. 7,40 g de CaCl2 en 52,6 g de agua. Densidad de la solucin 1,10 g/mL 2. 15,0 g de H2SO4 en 104,7 mL de solucin. Densidad de la solucin 1,087 g/mL. Respuestas: %(m/m) %(m/V) 12,3 15,62 13,0 14,19 m 1,27 1,53 M 1,22 1,45 xs 0,0223 0,0268

VIb. Calcular el porcentaje m/m de NaOH en las siguientes soluciones: 1. Solucin 3,00 mol/L deNaOH. Densidad de la solucin 1,116 g/ml. (Respuesta: 10,8%) 2. Solucin 3,00m en NaOH. Densidad de la solucin 1,114 g/mL. (Respuesta: 10,7%) 3. Una solucin acuosa cuya fraccin molar de NaOH es 0,100. (Respuesta: 19,8%) VIc.Cuntos gramos de CH3OH deben ser aadidos a 100 g de agua para obtener una solucin cuya fraccin molar en CH3OH sea 0,0850? (Respuesta: 16,5 g) VId. Una solucin 2,550m en H2SO4 es 2,325 mol/L. Cul es su densidad? (Respuesta: 1,140 g/mL) VIe. Calcular la molalidad de las siguientes soluciones: 1. 2,00 mol/L H2SO4 y de densidad 1,103 g/mL. (Respuesta: 2,21 m) 2. 5,00 %(m/m) H2SO4 y de densidad 1,032 g/mL. (Respuesta: 0,537 m) VIf. Cuntos litros de solucin de CaCl2 0,500 mol/L pueden obtenerse a partir de 15 g de CaCl2? (Respuesta: 0,270 L) VIg Cul es la masa de CaCl2 en las siguientes soluciones? 1. 20,0 g de solucin al 10% (m/m). (Respuesta: 2,00 g) 2. 3,75 L de solucin 0,250 mol/L. (Respuesta: 104 g) 3. 3,75 L de solucin 0,250 m. (Respuesta: 205 g) 4. 250 mL de solucin de densidad 1,058 g/mL y al 7,00%(m/m). Respuesta: 18,5 g) VIh. Complete los datos faltantes en la siguiente tabla para soluciones de H2SO4.N 1 2 3 a 20.00 20.00 300 311 bb 100 2.00 1.00 V en mL M m %(m/m) (g/mL) 1.115 1.122

3

4

300

7.50

1.047

*En las tablas dadas: a = gramos de soluto, b = gramos de disolvente, V = mL de solucin, M = molaridad, m = molalidad y = densidad Respuestas:N 1 2 3 4 a 20.00 20.00 29.4 23.6 bb 100 94.5 300 290 V en mL 108 102 311 300 M 1.89 2.00 0.965 0.803 m 2.04 2.16 1.00 0.830 %(m/m) 16.7 17.5 8.93 7.50 (g/mL) 1.115 1.122 1.060 1.047

VIi. Se mezclan 100 mL de una solucin de HCl de densidad 1,030 g/mL y al 6,433 % (m/m) con 200 mL de otra solucin de HCl de densidad 1,005 g/mL y al 1,360 % (m/m). Asuma que los volmenes son aditivos. a. Calcular la densidad de la solucin resultante. (Respuesta: 1,013 g/mL) b. Calcular los porcentajes % (m/m) y % (m/V) de la solucin resultante. ( Respuestas: 33,9 % (m/m) y 34,3 % (m/V) ) c. Calcular la molaridad, molalidad y fraccin molar del soluto en la solucin resultante. (Respuesta: 0,854 mol/L, 0,854 N, 0,870 m y 0,0154) d. Cul volumen de la primera solucin habra que tomar para preparar 200 mL de la segunda solucin? (Respuesta: 41,3 mL) e. Cul volumen de NaOH 2,00 mol/L ser requerido para neutralizar completamente 50,00 mL de la mezcla resultante? (Respuesta: 21,4 mL) VJj. Se tiene dos soluciones de KOH con las siguientes caractersticas: Solucin A: = 1,030 g/mL y % (m/m) = 3,48 Solucin B: = 1,090 g/mL y % (m/m) = 9,96 a. Qu volumen de cada solucin habra que tomar para que la solucin resultante posea 100 mL 1,6 mol/L? (Respuesta: 26,1 mL de la solucin A y 73,9 mL de la solucin B? b. Cul sera la densidad, el porcentaje m/m y la molalidad de la solucin resultante? (Respuesta: 1,074 g/mL, 8,34 %, 1,62 m) c. Para neutralizar 25, 00 mL de la solucin A es requerido 10 mL de HCl, cul es la molaridad del cido? (Respuesta: 1,6 M) d. Tomando como base 100 mL de las soluciones A y B, calcular la molaridad, molalidad, fraccin molar del soluto, fraccin masa del soluto y la densidad de concentracin de cada 4

solucin. Respuestas:Solucin A B M 0.64 1.94 m 0.64 1.98 xm 0.011 0.034 wm 0.035 0.0998 c (g/ml) 0.0358 0.109

VII. Propiedades coligativas de las soluciones. a. Explique el diagrama de fase del agua. b. A 30 C la presin del vapor de agua es 31,82 mm de Hg. Calcular la presin de vapor de la solucin al disolver 5 g de rea en 200 g de agua. (Mm de la rea = 60 g/mol) c. La frmula de la glucosa es C6H12O6 (Mm = 180 g/mol). Calcular los gramos de glucosa que hay que disolver en 0,5 kg de agua para que la solucin congele a -0,62 C. d. Calcular el aumento en la temperatura de ebullicin de una solucin que contiene 5 g de rea disueltos en 200 g de agua. e. A25 C se disuelven 10 g de glucosa en 0,5 L de solucin. Calcular la presin osmtica de la solucin.. VIII. Cintica qumica. a. Explique los factores que afectan a la velocidad de una reaccin. b. La polimerizacin del isopreno es una reaccin de la forma 2AP. A es isopreno y P dipenteno La siguiente grfica muestra la dependencia de la concentracin de A como una funcin del tiempo. Haciendo uso de la grfica determine la velocidad de desaparicin de A los 0,2 s.1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Concentracin de A en mol/L

tiempo de reaccin en segundos

c. Escriba las expresiones de velocidad para las siguientes reacciones asumidas moleculares. Indique el orden global e individual de la reaccin. A B, A + B C + D, 2A + B F + G 5

IX. Equilibrio qumico 1.. Dada la siguiente reaccin: (1/2)N2(g) + (3/2)H2(g) = NH3(g) H = -46,2 kJ Prediga el efecto en el equilibrio, es decir, indicar el sentido del desplazamiento del equilibrio al realizar las siguientes modificaciones: a. Aumentar la presin global del sistema b. Aumentar el volumen del recipiente de reaccin. c. Retirar amoniaco del sistema. d. Aumentar la presin parcial de nitrgeno. e. Disminuir la temperatura de la reaccin. 2. Dada la siguiente reaccin: CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g) H = 28,4 kJ Prediga el efecto en el equilibrio al realizar las siguientes modificaciones: a. Aumentar la temperatura del sistema. b. Aumentar la presin del sistema. c. Retirar agua del sistema. d. Aumentar la presin parcial de CO. e. Disminuir la temperatura de la reaccin. 3. Calcular las expresiones de equilibrio Kc y Kp en cada una de las siguientes reacciones. a. N2O4(g) = 2NO2(g) b. H2(g) + I2(g) = 2HI c. (1/2)N2(g) + (3/2)H2(g) = NH3(g) 4. A partir de los datos de equilibrio, calcular las constante de equilibrio especificada en cada reaccin. a. Reaccin: PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g); Datos de equilibrio [PCl5] = 0,096 mol/L, [PCl3] = 0,45 mol/L y [Cl2] = 0,096 mol/L. Calcular Kc b. Reaccin: 2HI(g) = H2(g) + I2(g). Datos de equilibrio [HI] = 3,52 mol/L, [H2 ] = 0,42 mol/L y [I2] = 0,42 mol/L. Calcular Kc c. Reaccin: 2O3(g) = 3O2(g). Presin parcial de ozono = 0,098 Pa y presin total del sistema = 742,7 kPa. Calcular Kp. 5. Dada la reaccin de esterificacin: C2H6O + C2H4O2 = C4H8O2 + H2O. A 100 C, las composiciones de equilibrio son.[C2H6O] = 2,42 mol/L, [C2H4O2] = 0,42 mol/L, [ C4H8O2] = 1,58 mol/L, [H2O]. = 6

2,58. a. Calcular Kc b. Si al equilibrio anterior le retiramos 1 mol/L de agua, cules son las nuevas composiciones de equilibrio? c. Un cambio de volumen afectara al equilibrio anterior? Explique. X. Equilibrio inico. a. Calcular el pH y pOH de una solucin 0, 02 mol/L de HCl. b. Calcular el pH y pOH de una solucin 0, 01 mol/L de NaOH. c. Una solucin acuosa posee una concentracin de iones hidrgeno de 0,01 mol/L, cul es la concentracin de iones hidrxido. d. Describa el comportaqmiento de los siguientes indicadores al medio cido y bsico. Fenolfatalena, anaranjado de metilo, rojo de metilo, azul de bromotimol XI. Conteste las siguientes preguntas A. Escriba al lado de cada una de las siguientes expresiones la palabra faltante para describir la expresin correctamente. 1. En un proceso de oxidacin-reduccin, la siguiente semirreaccin Zn2+ + 2e- Zn es un ejemplo de reduccin La reaccin reversa Zn Zn2+ + 2e- sera un ejemplo de ________________ 2. El agua en alcohol es una solucin lquido en lquido. El azcar en agua es una solucin slido en lquido y algunas aleaciones se consideran slido en slido. El acero es principalmente hierro con una proporcin de carbono y otros elementos y, por tanto, es un ejemplo de una solucin del tipo_______________ 3. En un experimento de smosis en un tubo en forma de U, se coloca a la derecha del tubo la solucin y a la izquierda agua. Las molculas de agua fluyen al lado derecho espontneamente hasta que se alcanza el estado de equilibrio. El desnivel producido entre los dos brazos del tubo es una medida de la presin_______________ 4. A una solucin de cido actico que contiene al indicador fenolftalena le aadimos suficiente cantidad de base para neutralizar al cido y obligar un cambio de color del indicador. Sabemos que la neutralizacin del cido ocurre cuando el indicador pasa de incoloro a color ______________ 5. En un diagrama de fase del agua, el punto donde las fases slida, lquida y vapor se encuentran en equilibrio, que ocurre a P = 0,61 KPa y T = 273,16 K, se denomina_______________ 6. La semirreaccin 2H2O + 2e = H2 + 2OH-, ocurre en el electrodo denominado______________ 7. El cido actico posee una constante de ionizacin a 298,15 K de aproximadamente 1,75 x10 -05 mol/L. Sobre la base del valor de la constante de ionizacin, podemos indicar que el cido actico es un electlito______________ 7

B. Lea cuidadosamente las siguientes preguntas y respuestas. Marque con una X la respuesta que considere correcta. Slo existe una respuesta posible. 6. 0,5 L de una solucin de azcar en agua tiene una concentracin del 10%m/V. Si duplicamos el volumen de la solucin, la nueva concentracin de la solucin ser: a. 20% m/V. b. 5% m/V. c. 10% m/V d. Ninguna de las anteriores. 7. En la reaccin: 6I- + Cr2O72-+ 14H+ 3I2 + 2Cr3+:+ 7H2O a. El ion dicromato(2-) es el oxidante. b. El ion yoduro es oxidado. c. El ion yoduro pierde dos electrones. d. Todas las anteriores. 11. Si disolvemos 2 g de glucosa en 100 g de agua, cul de las siguientes propuestas es correcta? a. La presin de vapor del agua aumenta. b. La temperatura de ebullicin de la solucin es menor que la temperatura de ebullicin del agua. c. La temperatura de fusin de la solucin es menor que la temperatura de fusin del agua. d. La presin osmtica se calcula con la ley de Raoult. 12. Para la reaccin A + B = C + D, la constante de equilibrio Kc es 4. Para la reaccin C + D = A + B, la constante de equilibrio es: a. 4 b. 0,25 c. -4

8. Una solucin contiene 3 mol H2SO4 y 7 mol d.-0,25 de agua. La fraccin molar de H2SO4 es: 13. La energa de activacin de una reaccin, puede ser disminuida por: a. 3/7 b. 7/3 c. 0,3 d. Todas las respuestas anteriores son incorrectas. 9. Una solucin de glucosa posee una presin osmtica de a la concetracin c y temperatura T. Si triplicamo c a la misma temperatura, cul es la nueva presin osmtica? a. /3 b. 3. c. d. Todas las respuestas anteriores son incorrectas. 10. Dada la reaccin: a. Aumento de la temperatura. b. Descenso de la temperatura. c. Adicin de un catalizador. d. Remocin de los productos de la reaccin. 14. Al referirnos al ctodo indicamos: a. Es el electrodo negativo en una celda electroltica. b. Se realiza la reduccin. c. Es el electrodo positivo de una celda galvnica. d. Todas las anteriores son correctas. 15. Exhibe un mayor grado de disociacin: a. HNO3 0,01 mol/L b. HNO3 0,001 mol/L c. HNO3 0,0001 mol/L d. HNO3 0,02 mol/L

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2HNO3 + Cu(OH)2 Cu(NO3)2 + 2H2O Sobre la reaccin dada, podemos indicar: a. La reaccin es de oxidacin-reducccin. b. La reaccin no es de oxidacin- reduccin. c. El nitrgeno cambia su valencia.. d. El cobre cambia su valencia.

16. Es un electrlito dbil? a. NaOH b. HCl. d. NH4OH e.KCl

C. En las propuestas que se indican a continuacin, marque con V las verdaderas y con F las falsas. 12. Al disolver NaOH en agua y al neutrallizar cido actico con NaOH, podemos notar un calentamiento del recipiente. Este calentamiento es debido a que la disolucin de NaOH y su neutralizacin con cido actico son procesos endotrmicos._____ 13. Una solucin saturada de AgCl, representa un equilibrio entre la disolucin y el AgCl que no se ha disuelto.___ 14. La presin mxima que ejerce el vapor de agua sobre agua lquida en equilibrio con el vapor se denomina presin osmtica y cambia con la temperatura._____ 15. Al disolver cido actico en agua se produce la siguiente reaccin: CH3-COOH + H2O CH3COO- + H3O+ 16. La reaccin dada representa la disociacin de un cido dbil y, por tanto, representa un ejemplo del equilibrio inico._____ 17. Cuando una reaccin se completa es porque se acaba uno de los reactantes. _____ 18. Si la constante de equilibrio es muy alta, la reaccin avanza casi hasta su completacin._____ 19. Todas las colisiones entre molculas de reactantes conducen a la reaccin entre ellas._____ 20 Mientras ms cida es una solucin mayor es su pH._____ 21. Una solucin de pH = 4, posee 2 veces mayor concentracin de iones hidrgeno que una de pH = 2.____ 22. El punto de equivalencia en una titulacin se alcanza cuando el indicador cambia de color._____ . 23. El cido ntrico tiene mayor grado de disociacin que el hidrxido de amonio.______ 24. Monxido de carbono no es un electrlito, pero el hidrxido de sodio si lo es._______ 25.A cierta temperatura, la constante de equilibrio de la reaccin A = 2B es 1 x 10-3 mol/L. Si se descompone 1 mol de A, al establecerse el equilibrio habr mayor cantidad de B que de A.____

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