GUÌA DE ESTUDIO1º año de ciencias

Prof. Jesús M. Segura

I. Defina los siguientes términos:

Afinidad electrónica Complejo activado PeríodoAgente oxidante Curva de solubilidad pHAgente reductor Disolvente pOHAnfótero Doble enlace Presión de vaporAnión Ecuación iónica Propiedades coligativasÁnodo Electrodo Propiedades periódicasÁtomo Electrolisis Punto de congelaciónBase conjugada Electrón Punto de ebulliciónBase débil Electrenonegatividad Principio de Le ChatelierBase fuerte Elementos típicos Reacción de oxidación-reducciónCatalizador Elementos de transición Reacción endotérmicaCatión Energía de activación Reacción exotérmicaCátodo Energía de ionización Reacción reversibleCelda electrolítica Enlace covalente ReducciónCelda galvánica Electroquímica SemirreacciónCelda electroquímica Enlace electrovalente SoluciónCinética química Entalpía Solución saturadaConcentración Equilibrio químico Solución sobresaturadaConcentración molal Orbital Titulación ácido-baseConfiguración electrónica Oxidación Valencia

II. Cálculos basados sobre sustancias.

1. Dada la fórmula 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. Átomos 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. Átomos de hidrógeno contenidos en los dos mol de 2-cloroacetamida.d. Calcular el porcentaje de de cada elemento en la muestra

III. Cálculos basados sobre ecuaciones.

1. Dada la siguiente reacción sin balancear:

FeS2 + O2 = Fe2O3 + SO2

a. Balancee la reacciónb. Calcular los litros de dióxido 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 trióxido de dihierro que se obtienen al hacer reaccionar 6 g. de pirita con 8L

de oxígeno en condiciones normales.

Masas molares: Fe = 56 g/mol, S = 32 g/mol

2. Al hacer reaccionar cobre con trioxonitrato de hidrógeno (ácido nítrico), se produce la siguiente reacción:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

a. Calcular el rendimiento de la reacción 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 reacción 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 método 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 método del ion electrón.

a. H2SO3 + I2 = SO42- + I-

b. 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 concentración.VIa. Calcular el porcentaje masa/masa, masa/volumen, molalidad, molaridad y fracción 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 solución 1,10 g/mL

2. 15,0 g de H2SO4 en 104,7 mL de solución. Densidad de la solución 1,087 g/mL.

Respuestas: %(m/m) %(m/V) m M xs

12,3 15,62 1,27 1,22 0,022313,0 14,19 1,53 1,45 0,0268

VIb. Calcular el porcentaje m/m de NaOH en las siguientes soluciones:1. Solución 3,00 mol/L deNaOH. Densidad de la solución 1,116 g/ml. (Respuesta: 10,8%)

2. Solución 3,00m en NaOH. Densidad de la solución 1,114 g/mL. (Respuesta: 10,7%)

3. Una solución acuosa cuya fracción molar de NaOH es 0,100. (Respuesta: 19,8%)

VIc.¿Cuántos gramos de CH3OH deben ser añadidos a 100 g de agua para obtener una solución cuya fracción molar en CH3OH sea 0,0850? (Respuesta: 16,5 g)

VId. Una solución 2,550m en H2SO4 es 2,325 mol/L. ¿Cuál 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. ¿Cuántos litros de solución de CaCl2 0,500 mol/L pueden obtenerse a partir de 15 g de CaCl2? (Respuesta: 0,270 L)

VIg ¿Cuál es la masa de CaCl2 en las siguientes soluciones?

1. 20,0 g de solución al 10% (m/m). (Respuesta: 2,00 g)

2. 3,75 L de solución 0,250 mol/L. (Respuesta: 104 g)

3. 3,75 L de solución 0,250 m. (Respuesta: 205 g)

4. 250 mL de solución 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.

Nº a bb V en mL M m %(m/m) ρ(g/mL)

1 20,00 100 1,115

2 20,00 2,00 1,122

3 300 311 1,00

3

4 300 7,50 1,047

*En las tablas dadas:

a = gramos de soluto, b = gramos de disolvente, V = mL de solución, M = molaridad, m = molalidad y ρ = densidadRespuestas:

Nº a bb V en mL M m %(m/m) ρ(g/mL)

1 20,00 100 108 1,89 2,04 16,7 1,115

2 20,00 94,5 102 2,00 2,16 17,5 1,122

3 29,4 300 311 0,965 1,00 8,93 1,060

4 23,6 290 300 0,803 0,830 7,50 1,047

VIi. Se mezclan 100 mL de una solución de HCl de densidad 1,030 g/mL y al 6,433 % (m/m) con 200 mL de otra solución de HCl de densidad 1,005 g/mL y al 1,360 % (m/m). Asuma que los volúmenes son aditivos.

a. Calcular la densidad de la solución resultante. (Respuesta: 1,013 g/mL)

b. Calcular los porcentajes % (m/m) y % (m/V) de la solución resultante.

( Respuestas: 33,9 % (m/m) y 34,3 % (m/V) )

c. Calcular la molaridad, molalidad y fracción molar del soluto en la solución resultante.

(Respuesta: 0,854 mol/L, 0,854 N, 0,870 m y 0,0154)

d. ¿Cuál volumen de la primera solución habría que tomar para preparar 200 mL de la segunda solución? (Respuesta: 41,3 mL)

e. ¿Cuál volumen de NaOH 2,00 mol/L será 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 características:

Solución A: ρ = 1,030 g/mL y % (m/m) = 3,48

Solución B: ρ = 1,090 g/mL y % (m/m) = 9,96

a. ¿Qué volumen de cada solución habría que tomar para que la solución resultante posea 100 mL 1,6 mol/L? (Respuesta: 26,1 mL de la solución A y 73,9 mL de la solución B?

b. ¿Cuál sería la densidad, el porcentaje m/m y la molalidad de la solución resultante?

(Respuesta: 1,074 g/mL, 8,34 %, 1,62 m)

c. Para neutralizar 25, 00 mL de la solución A es requerido 10 mL de HCl, ¿cuál es la molaridad del ácido? (Respuesta: 1,6 M)

d. Tomando como base 100 mL de las soluciones A y B, calcular la molaridad, molalidad, fracción molar del soluto, fracción masa del soluto y la densidad de concentración de cada

4

solución.

Respuestas:

Solución M m xm wm ρc (g/ml)

A 0,64 0,64 0,011 0,035 0,0358

B 1,94 1,98 0,034 0,0998 0,109

VII. Propiedades coligativas de las soluciones.

a. Explique el diagrama de fase del agua.

b. A 30 ºC la presión del vapor de agua es 31,82 mm de Hg. Calcular la presión de vapor de la solución al disolver 5 g de úrea en 200 g de agua. (Mm de la úrea = 60 g/mol)

c. La fórmula 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 solución congele a -0,62 ºC.

d. Calcular el aumento en la temperatura de ebullición de una solución que contiene 5 g de úrea disueltos en 200 g de agua.

e. A25 ºC se disuelven 10 g de glucosa en 0,5 L de solución. Calcular la presión osmótica de la solución..

VIII. Cinética química.

a. Explique los factores que afectan a la velocidad de una reacción.

b. La polimerización del isopreno es una reacción de la forma 2A→P. A es isopreno y P dipenteno La siguiente gráfica muestra la dependencia de la concentración de A como una función del tiempo. Haciendo uso de la gráfica determine la velocidad de desaparición de A los 0,2 s.

c. Escriba las expresiones de velocidad para las siguientes reacciones asumidas moleculares. Indique el orden global e individual de la reacción.

A→ B, A + B → C + D, 2A + B→ F + G

5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,60,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

tiempo de reacción en segundos

Con

cent

raci

ón d

e A

en m

ol/L

IX. Equilibrio químico

1.. Dada la siguiente reacción:

(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 presión global del sistema

b. Aumentar el volumen del recipiente de reacción.

c. Retirar amoniaco del sistema.

d. Aumentar la presión parcial de nitrógeno.

e. Disminuir la temperatura de la reacción.

2. Dada la siguiente reacción:

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 presión del sistema.

c. Retirar agua del sistema.

d. Aumentar la presión parcial de CO.

e. Disminuir la temperatura de la reacción.

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 reacción.

a. Reacción: 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. Reacción: 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. Reacción: 2O3(g) = 3O2(g). Presión parcial de ozono = 0,098 Pa y presión total del sistema = 742,7 kPa. Calcular Kp.

5. Dada la reacción de esterificación: C2H6O + C2H4O2 = C4H8O2 + H2O. A 100 ºC, 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, ¿cuáles son las nuevas composiciones de equilibrio?

c. ¿Un cambio de volumen afectaría al equilibrio anterior? Explique.

X. Equilibrio iónico.

a. Calcular el pH y pOH de una solución 0, 02 mol/L de HCl.

b. Calcular el pH y pOH de una solución 0, 01 mol/L de NaOH.

c. Una solución acuosa posee una concentración de iones hidrógeno de 0,01 mol/L, ¿cuál es la concentración de iones hidróxido.

d. Describa el comportaqmiento de los siguientes indicadores al medio ácido y básico.

Fenolfataleína, 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 expresión correctamente.

1. En un proceso de oxidación-reducción, la siguiente semirreacción Zn2+ + 2e- → Zn es un ejemplo de reducción La reacción reversa Zn → Zn2+ + 2e- sería un ejemplo de ________________

2. El agua en alcohol es una solución líquido en líquido. El azúcar en agua es una solución sólido en líquido y algunas aleaciones se consideran sólido en sólido. El acero es principalmente hierro con una proporción de carbono y otros elementos y, por tanto, es un ejemplo de una solución del tipo_______________

3. En un experimento de ósmosis en un tubo en forma de U, se coloca a la derecha del tubo la solución y a la izquierda agua. Las moléculas de agua fluyen al lado derecho espontáneamente hasta que se alcanza el estado de equilibrio. El desnivel producido entre los dos brazos del tubo es una medida de la presión_______________

4. A una solución de ácido acético que contiene al indicador fenolftaleína le añadimos suficiente cantidad de base para neutralizar al ácido y obligar un cambio de color del indicador. Sabemos que la neutralización del ácido ocurre cuando el indicador pasa de incoloro a color ______________

5. En un diagrama de fase del agua, el punto donde las fases sólida, líquida y vapor se encuentran en equilibrio, que ocurre a P = 0,61 KPa y T = 273,16 K, se denomina_______________

6. La semirreacción 2H2O + 2e = H2 + 2OH-, ocurre en el electrodo denominado______________

7. El ácido acético posee una constante de ionización a 298,15 K de aproximadamente 1,75 x10 -05

mol/L. Sobre la base del valor de la constante de ionización, podemos indicar que el ácido acético es un electólito______________

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B. Lea cuidadosamente las siguientes preguntas y respuestas. Marque con una X la respuesta que considere correcta. Sólo existe una respuesta posible.

6. 0,5 L de una solución de azúcar en agua tiene una concentración del 10%m/V. Si duplicamos el volumen de la solución, la nueva concentración de la solución será:a. 20% m/V.b. 5% m/V.c. 10% m/Vd. Ninguna de las anteriores.

7. En la reacción: 6I- + Cr2O7

2-+ 14H+ → 3I2 + 2Cr3+:+ 7H2Oa. El ion dicromato(2-) es el oxidante.b. El ion yoduro es oxidado.c. El ion yoduro pierde dos electrones. d. Todas las anteriores.

8. Una solución contiene 3 mol H2SO4 y 7 mol de agua. La fracción molar de H2SO4 es:

a. 3/7

b. 7/3

c. 0,3

d. Todas las respuestas anteriores son incorrectas.

9. Una solución de glucosa posee una presión osmótica de Π a la concetración c y temperatura T. Si triplicamo c a la misma temperatura, ¿cuál es la nueva presión osmótica?

a. Π /3

b. 3Π.c. Π d. Todas las respuestas anteriores son

incorrectas.

10. Dada la reacción:

11. Si disolvemos 2 g de glucosa en 100 g de agua,¿cuál de las siguientes propuestas es correcta? a. La presión de vapor del agua aumenta.b. La temperatura de ebullición de la solución es

menor que la temperatura de ebullición del agua.c. La temperatura de fusión de la solución es menor

que la temperatura de fusión del agua.d. La presión osmótica se calcula con la ley de

Raoult.12. Para la reacción A + B = C + D, la constante de

equilibrio Kc es 4. Para la reacción C + D = A + B, la constante de equilibrio es:

a. 4b. 0,25c. -4d.-0,2513. La energía de activación de una reacción, puede

ser disminuida por:a. Aumento de la temperatura.b. Descenso de la temperatura.c. Adición de un catalizador.d. Remoción de los productos de la reacción.14. Al referirnos al cátodo indicamos:a. Es el electrodo negativo en una celda electrolítica.b. Se realiza la reducción.c. Es el electrodo positivo de una celda galvánica.d. Todas las anteriores son correctas.15. Exhibe un mayor grado de disociación:a. HNO3 0,01 mol/Lb. HNO3 0,001 mol/Lc. HNO3 0,0001 mol/Ld. HNO3 0,02 mol/L

8

2HNO3 + Cu(OH)2 → Cu(NO3)2 + 2H2OSobre la reacción dada, podemos indicar:

a. La reacción es de oxidación-reduccción.b. La reacción no es de oxidación- reducción. c. El nitrógeno cambia su valencia..

d. El cobre cambia su valencia.

16. ¿Es un electrólito débil?a. NaOHb. HCl.d. NH4OHe.KCl

C. En las propuestas que se indican a continuación, marque con V las verdaderas y con F las falsas.

12. Al disolver NaOH en agua y al neutrallizar ácido acético con NaOH, podemos notar un calentamiento del recipiente. Este calentamiento es debido a que la disolución de NaOH y su neutralización con ácido acético son procesos endotérmicos._____

13. Una solución saturada de AgCl, representa un equilibrio entre la disolución y el AgCl que no se ha disuelto.___

14. La presión máxima que ejerce el vapor de agua sobre agua líquida en equilibrio con el vapor se denomina presión osmótica y cambia con la temperatura._____

15. Al disolver ácido acético en agua se produce la siguiente reacción:

CH3-COOH + H2O ═ CH3COO- + H3O+

16. La reacción dada representa la disociación de un ácido débil y, por tanto, representa un ejemplo del equilibrio iónico._____

17. Cuando una reacción se completa es porque se acaba uno de los reactantes. _____

18. Si la constante de equilibrio es muy alta, la reacción avanza casi hasta su completación._____

19. Todas las colisiones entre moléculas de reactantes conducen a la reacción entre ellas._____

20 Mientras más ácida es una solución mayor es su pH._____

21. Una solución de pH = 4, posee 2 veces mayor concentración de iones hidrógeno que una de pH = 2.____

22. El punto de equivalencia en una titulación se alcanza cuando el indicador cambia de color._____

. 23. El ácido nítrico tiene mayor grado de disociación que el hidróxido de amonio.______

24. Monóxido de carbono no es un electrólito, pero el hidróxido de sodio si lo es._______

25.A cierta temperatura, la constante de equilibrio de la reacción A = 2B es 1 x 10-3 mol/L. Si se descompone 1 mol de A, al establecerse el equilibrio habrá mayor cantidad de B que de A.____

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