PQI-Guia_1-5

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Universidad Central de Venezuela

Facultad de Ciencias

Escuela de Química

Principios de Química IGuía de Teoría y Problemas

Sitio web oficial de la asignatura: http:/ / www.ciens.ucv.ve/ pq

Sitio web no-oficial de la asignatura: http:/ / www .geocities.com/ pqucv

Víctor Sojo Eduardo Alvarado

Actualización: Septiembre de 2007

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Tabla Periódica de los elementos

Lantánidos

Actínidos

Nº atómico Z)

Símbolo

masa atómica

clave:

ógeno

tio

odio

asio

bidio

esio

ncio

Berilio

Magnesio

Calcio

Estroncio

Bario

Radio

Escandio

Ytrio

Lutecio

Laurencio

Titanio

Zirconio

Hafnio

Rutherfordio

Vanadio

Niobio

Tantalio

Dubnio

Cromo

Molibdeno

Wolframio

Seaborgio

Manganeso

Tecnecio

Renio

Bohrio

Hierro

Rutenio

Osmio

Hassio

Cobalto

Rodio

Iridio

Meitnerio

Níquel

Paladio

Platino

Ununnilium

Cobre

Plata

Oro

Unununium

Cinc

Cadmio

Mercurio

Ununbium

Boro

Aluminio

Galio

Indio

Talio

Carbono

Silicio

Germanio

Estaño

Plomo

Ununquadium

Nitrógeno

Fósforo

Arsénico

Antimonio

Bismuto

Oxígeno

Azufre

Selenio

Telurio

Polonio

Flúor

Cloro

Bromo

Iodo

Astato

Lantano Cerio Praseodimio Neodimio Prometio Samario Europio Gadolinio Terbio Disprosio Holmio Erbio Tulio Iterbio

Actinio Torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio Einstenio Fermio Mendelevio Nobelio

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Cationes Aniones

H

+ ión Hidrógeno / Protón H ión Hidruro OH ión Hidróxido / ión Oxhidrilo

Na

+ ión Sodio (G1: Li +, K+, Rb +, Cs+) F ión Fluoruro (G17: Cl , Br , I ) HS ión Bisulfuro / ión Hidrogenosulfuro

Mg

+ ión Magnesio (G2:Ca +, Sr +, Ba +, Be +) O – Óxido CN ión Cianuro

Al

+ ión Aluminio O2

2– Peróxido SCN ión Tiocianato

Zn

+ ión Cinc / ión Zinc S – ión Sulfuro

Cd

+ ión Cadmio N – ión Nitruro (G15: P –, As –)

Ag

+ ión Plata NO2

– ión Nitrito / N.Sist.: Dioxonitrato (III)

Sn

+ ión Estannoso / ión Estaño (II) NO3

– ión Nitrato / N.Sist.: Trioxonitrato (V)

Sn

+ ión Estánnico / ión Estaño (IV) SO3

2– ión Sulfito

Fe

+ ión Ferroso / ión Hierro (II) SO4

2– ión Sulfato

Fe

+ ión Férrico / ión Hierro (III) HSO3

– ión Bisulfito / ión Hidrogenosulfito

Cu

+ ión Cuproso / ión Cobre (I) HSO4

– ión Bisulfato / ión Hidrogenosulfato

Cu

+ ión Cúprico / ión Cobre (II) PO3

3– ión Fosfito

Co

+ ión Cobaltoso / ión Cobalto (II) PO4

3– ión Fosfato

Co

+ ión Cobáltico / ión Cobalto (III) CO3

2– ión Carbonato

Hg

2

2+ ión Mercurioso / ión Mercurio (I) HCO3

– ión Bicarbonato / ión Hidrogenocarbonato

Hg

+ ión Mercúrico / ión Mercurio (II) C2

O

4

2– ión Oxalato

Pb

+ ión Plumboso / ión Plomo (II) MnO 4– ión Permanganato Pb

+ ión Plúmbico / ión Plomo (IV) ClO ión Hipoclorito (G17: BrO , IO )

Au

+ ión Auroso / ión Oro (I) ClO2

– ión Clorito (G17: BrO2

–, IO2

–)

Au

+ ión Áurico / ión Oro (III) ClO3

– ión Clorato (G17: BrO3

–, IO3

–)

H

3

O

+ ión Hidronio ClO4– ión Perclorato (G17: BrO

4

–, IO4

–)

NH

4

+ ión Amonio CrO4

2– ión Cromato

Cr

2

O

7

2– ión Dicromato

Algunos iones comunes

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Unidad I

Fundamentos de la Química

Tema 1: Introducción a la Ciencia y la Química. Tema 2: Leyes Fundamentales e Introducción a la Estequiometría. Tema 3: Nomenclatura y formulación de compuestos inorgánicos. Tema 4: Reacciones y Ecuaciones químicas. Tema 5: Disoluciones.

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Tema 1: Fundamentos de la Ciencia y la Química.

Proporciones y porcentajes

1.1) Una lata de refresco contiene 355 mL, cuántas latas es necesario abrir para poderllenar 5 vasos de 200 mL.

1.2) A principios de 2007, el gobierno decidió disminuir gradualmente el Impuesto alValor Agregado (IVA) desde 14 % hasta 8 %. Si un jugo costaba Bs. 2850, antesde la aplicación de la medida, ¿cuánto debería costar luego de la aplicación?

1.3) Un comerciante especulador está ganando el 250 % por encima del costo de sumercancía. Si vende un bien en Bs. 210,000,00, ¿cuánto le costó inicialmente?

1.4) La etiqueta de un chocolate ligero de circulación nacional anuncia que el mismocontiene 16 g de carbohidratos y 11 g de grasas totales en una ración de 30 g.¿Qué porcentaje del chocolate no es ni carbohidrato ni grasa?

1.5) Diana, la hermana mayor, mide 1,12 veces lo que mide su hermana Luisa, quiena su vez es el doble de alta que su hermanito Gabriel, quien a su vez a penasacaba de llegar al medio metro de altura. ¿Cuánto mide Diana?

1.6) Diana, la hermana mayor, mide 1,12 m más que su hermana Luisa, quiena su vez es el doble de alta que su hermanito Gabriel, quien a su vez a penasacaba de llegar al medio metro de altura. ¿Cuánto mide Diego?

1.7) Si a es 4 veces b y c es 2 veces b , ¿cuántas veces c es a?

1.8) Se sabe que 1 cm3 (1 cc) es equivalente a 1 mL. ¿Cuántos mm hay en 1 L?

1.9) Una pelota de fútbol tiene un diámetro de unos 22 cm, mientras que una de tenistiene un diámetro de unos 6 cm. Si el volumen de una esfera es 4 /3 p r3, ¿cuántasveces más grande es una pelota de fútbol que una de tenis?

1.10) Andrés y su novia Carla suelen ir a trotar los jueves en la tarde. Comienzan en laentrada del parque, pero como Andrés está gordo, Carla hace tres vueltas por

cada dos que completa él, han acordado que al coincidir en la entrada de nuevoterminarán de trotar. ¿Cuántas vueltas da Andrés en total?

1.11) La compañía de telecomunicaciones Startronic C.A. entró al mercado de capitalescon un total de 10,000 acciones, de las cuales 52 % pertenecían inicialmente alEstado. Un tercio de las acciones restantes fueron ofertadas en la Bolsa deValores de Caracas, en donde la empresa transnacional KapitalistischMuttersKind(KMK) adquirió la mitad de la oferta, los inversionistas particulares adquirieron uncuarto y el Estado adquirió el cuarto restante. Los otros dos tercios de lasacciones no poseídas inicialmente por el Estado fueron repartidos entre lostrabajadores de la empresa. ¿Cuántas acciones tiene cada grupo?

1.12) Hacia la mitad del siglo XX eran comunes las lochas, una moneda que valía la

mitad de un “medio”; era también común en las panaderías de la época un panque costaba justamente una locha. ¿Cuántos “panes de a locha” podíacomprarse con Bs. 25?

1.13) Dos trenes viajan en direcciones opuestas, uno a 40 km/h y el otro a 60 km/h. Sila estación de partida del primer tren estaba a 200 km de la del segundo, ¿cuántotiempo tardarán en encontrarse y a qué distancia de la segunda estación lo harán?

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1.14) ¿Cuántas cifras significativas tienen las siguientes cantidades obtenidas enmediciones experimentales?

Nº cifras significativas Nº cifras significativas

0,0043 7857,05

4,0003 23,01

4,0030 0,0040

0,040303 3,01 · 103

0,43 1000 (!)

43 1001

1.15) Redondea las siguientes cantidades según el número de cifras significativas (C.S.),indicados en la columna central.

Nº de C.S. Resu ltado Nº de C.S. Resultado

0,34876539 4 0,3488 0,00001001 2

0,04040404 4 3,81012 3

3,14159265 3 4,554 3

59,9574414 4 4,555 3

59,9574414 3 4,556 3

0,016666666 5 4,565 3

1.16) Redondea los resultados de las siguientes operaciones a números con tres cifrassignificativas (C.S.), guiándote por el ejemplo:

Resu ltado Con tres C.S. Resultado Con tres C.S.

1,05 / 17,0 0,06176470588 0,0618 948,3 · 0,173

370 / 110 0,395 / 19

254,9 / 2 1,3 · 0,745

5,398 · 9,16 0,912 / 4,56

153,9 / 770 33 · 19

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Tema 2: Leyes Fundamentales e Introducción a la Estequiometría.

2.1) En un laboratorio se analizó una muestra de 7,989 g de óxido de titanio y seencontraron 4,790 g del metal. Si una muestra del mismo óxido es analizada por tiy pesa 3,995 g, determina:a) ¿cuál es el

porcentaje

en masa del metal que se debe encontrar en la muestra?

b) ¿Qué ley es ilustrada por esta experiencia?c) ¿Cuál es la masa, en gramos, del metal encontrado?

2.2) La pasta dental líder a nivel mundial contiene un 0,14 % de fluoruro de sodio,¿cuántos gramos de flúor hay en un tubo de 4,2 Oz. (119 g) de pasta sabiendoque el fluoruro de sodio está compuesto aproximadamente en un 58 % por flúor?

2.3) Del análisis de cuatro óxidos de nitrógeno se obtuvieron los siguientes datos:

muestra masa de la muestra [g]

masa de oxígeno en la

muestra [g]

A 1,57 0,57B 2,14 1,14C 2,71 1,71

D 3,28 2,28Razona cómo estos datos permiten comprobar la ley de las proporciones múltiples.

2.4) En un experimento a presión y temperatura constantes

reaccionaron 12volúmenes de oxígeno con 1 volumen de un gas Xn, obteniéndose cierto volumendesconocido del gas XO3. ¿Cuántos átomos forman una molécula del gas Xn? (esdecir, ¿cuánto vale n?)

2.5) A presión y temperatura constantes se realiza la combustión de unhidrocarburo gaseoso, encontrándose que un volumen del hidrocarburoreacciona con cinco volúmenes de oxígeno, produciendo tres volúmenes dedióxido de carbono y cierto volumen de vapor de agua. Determina la

fórmula

molecu la r del hidrocarburo y di su nombre.2.6) Un sulfuro de plomo contiene 86,6 % en masa de plomo. Determina:

a) Si se hace reaccionar 1,000 g de plomo metálico con 0,200 g de azufre, ¿cuál esla cantidad máxima de sulfuro de plomo que podría obtenerse?b) Discute cómo este problema ilustra la ley de proporciones definidas y laexistencia de un reactivo limitante en las reacciones químicas.

2.7) Un compuesto químico está constituido por calcio, azufre y oxígeno; se sabeque las masas de estos elementos en el compuesto están relacionadas de lasiguiente forma:

2.1m

m

Calcio

Oxígeno = y 8.0

m

m

Calcio

Azufre =

Calcula la masa de cada uno de los elementos cuando se tienen 300 g delcompuesto puro.

2.8) Una piedra pequeña pesa 500 g. ¿Cuántas piedras como esa se necesitaríanpara alcanzar la masa total de la tierra? ¿Cuántos

mo l

de piedras representaesa cantidad? Supón que la tierra pesa 6,02·1024 kg.

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2.9) Se introducen en un recipiente 128 g de una mezcla constituida por carbono yazufre; se cierra el recipiente y se calienta produciéndose la reacción:

C(s) + S(s) ¾® ¾ CS2 (l) (no balanceada)Una vez finalizada la reacción, se encuentra que sobraron 0,1 mol de uno delos reactivos y que se formaron 124,8 g de disulfuro de carbono. ¿Cuál de los

reactivos fue el que sobró?2.10) En un recipiente cerrado se tiene una muestra que contiene cien millones de

moléculas de un hidrocarburo desconocido. Se sabe, sin embargo, que cadamolécula tiene una masa de 9,63·10–23 g.a) Calcula la masa de la muestra en microgramos (mg).b) Calcula el número de mol de moléculas del hidrocarburo en esa masa.c) Calcula la masa mo lar del hidrocarburo.

2.11) Una balanza muy avanzada puede pesar con una sensibilidad de 1·10–8 g.Calcula cuántos átomos de oro habría en una masa tan pequeña como esa.

2.12) La razón entre la masa de un litro de gas cloro y la de un litro de gas oxígeno es2,22 (sometidos ambos a las mismas condiciones de presión y temperatura).a) Calcula la masa molar del cloro sabiendo que la del oxigeno es 32 g/mol.b) Compara el valor obtenido con la masa atómica del cloro encontrada en la

tabla periódica; no son iguales: el cloro debe ser una molécula. ¿Cuál debeser entonces la fórmula de la molécula de cloro?

2.13) Se tienen 0,6 mol de sulfato de aluminio.a) ¿Cuántos mol de átomos de oxígeno hay en esa cantidad de la sal?b) ¿Cuántos mol de moléculas de oxígeno se podrían formar si todo el oxígeno

que contiene la muestra de sal se transforma en moléculas de oxigeno?c) ¿Cuántas m olécu las de azufre (S8) se podrían formar suponiendo que

también todo el azufre presente es pasado a la forma molecular?

2.14) Se tienen 3 mol de ferrocianuro de potasio, K4Fe(CN)6. Determina:a) ¿Cuántos mol de átomos de potasio hay en la muestra?b) ¿Cuántos átomos de hierro hay en la muestra?c) ¿Cuántos mol de átomos de nitrógeno hay en la muestra?d) ¿Cuántos mol de moléculas de nitrógeno se pueden formar si todo el

nitrógeno se convierte en la forma molecular?

2.15) Se tienen 0,10 mol de nitrato de bario, calcula:a) El número de átomos de bario en la muestra.b) El número de mol de átomos de oxígeno en la muestra.c) El número de moléculas de oxígeno que se obtendría si todo el oxígeno

fuese convertido a la forma molecular.

d) La masa en gramos de nitrógeno en la muestra.2.16) El cloruro de calcio dihidratado es una

sa l h idratada

que tiene por fórmulaCaCl2·2H2O. Si se tienen 4,11 g de cloruro de calcio dihidratado, calcula:a) El número de mol de moléculas de agua que hay en esa masa.b) La masa de sal anhidra contenida en esa masa de sal hidratada.c) El volumen, medido en condic iones normales de temperatura y presión ,

que ocuparía el gas hidrógeno que se obtendría si todo el hidrógeno quecontiene esa cantidad de sal hidratada fuese llevado a la forma molecular.

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2.17) El metaborato de amonio, conocido también como tetraborato de amonio, esun compuesto cuya fórmula condensada es: B4H8N2O7. A partir de 95,6 g deuna muestra de tetraborato de amonio de un 80% de pureza, determina:a) La masa, en gramos, de hidrógeno en la muestra.b) La cantidad, en mol, de átomos de oxígeno en la muestra.c) El número de átomos de boro en la muestra.d) El po rcenta je en masa de nitrógeno en e l compuesto puro .e) El po rcenta je en masa de nitrógeno en la mu estra .

2.18) El manganeso sufre una reacc ión

con oxígeno dada por la siguiente ecuac ión

:

Mn(s) + O2 (g) ¾® ¾ Mn3O4 (s) (no balanceada)Se introducen inicialmente en un recipiente de reacción 0,6 mol de átomos demanganeso y 16 g de oxígeno. Se ajusta la temperatura y se permite lareacción de los elementos. Después que ha terminado la reacción, uno de losreactantes se consume totalmente. Calcula:a) El número de mol de cada una de las sustancias presentes en el recipiente

después de ocurrida la reacción.

b) La cantidad, en gramos, de óxido de manganeso formado.c) Para discutir con el profesor: calcula el estado de oxidación del manganesoen el óxido, ¡¿cómo puede haber un es tado de ox idación no entero ?!

2.19) El pentóxido de difósforo (P2O5) se combina con ácido perclórico (HClO4)produciendo ácido ortofosfórico (H3PO4) y heptóxido de dicloro (Cl2O7), tambiénllamado anhídrido perclórico. Calcula la cantidad, en gramos, de cada una delas especies presentes después de haber hecho reaccionar completamente20,1 g de ácido perclórico con 4,26 g de pentóxido de fósforo.

2.20) Se tienen 2,94 g de ácido ortofosfórico, H3PO4. Calcula, para esta cantidad delácido:a) El número de moles de moléculas del ácido.b) El número de moles de átomos de oxígeno que hay en total en la muestra.c) El número de átomos de hidrógeno que hay en la muestra.d) La masa, en gramos, de una sola molécula del ácido.

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Tema 3: Nomenclatura y formulación de compuestos inorgánicos.

A pesar de existir tan sólo poco más de 100 elementos, las infinitascombinaciones posibles entre ellos dan lugar a una enorme variedad decompuestos que necesitan ser nombrados de algún modo. Múltiples nombresfueron asignándose históricamente a las sustancias más comunes, y algunos

nombres como “agua” o “amoníaco” siguen vigentes en la actualidad. Sinembargo, con el desarrollo de la Química en los siglos XVIII, XIX y XX, lacantidad de substancias químicas conocidas se hizo tan grande que pronto fuenecesario sistematizar la forma en que se daba nombre a los compuestos.A lo largo de la historia se han desarrollado varios modelos para asignarnombres a los compuestos químicos, pero quizá la decisión más importante enel desarrollo de las técnicas de nomenclatura fue la de separar a loscompuestos inorgánicos de los orgánicos, pues estos últimos no sóloconstituyen la gran mayoría de los compuestos químicos del planeta, sino quepueden poseer estructuras mucho más complicadas que aquellas de loscompuestos inorgánicos (el DNA o una proteína son ejemplos).

La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry ) tiene entre suslabores determinar los nombres oficiales de todos los elementos de la tablaperiódica, así como las reglas de nomenclatura de todos los tipos conocidos decompuestos químicos en todos los idiomas de los miembros de la unión.En Química Inorgánica existen actualmente tres nomenclaturas en uso: laNomenclatura Tradicional , que a pesar de mostrar inconsistencias y ciertaarbitrariedad en varios aspectos sigue siendo la más difundida; Stock , queresuelve uno de los principales problemas de la nomenclatura tradicional alnombrar los estados de oxidación directamente por su valor; y por último la Sistemática, que asigna números y prefijos numéricos a todos los elementosen un compuesto. De estas, la menos popular es la Sistemática, a pesar de

ser la más favorecida por la IUPAC y la que más fácilmente permite conocer lacomposición química de un compuesto; esto posiblemente se deba a loengorroso que suele resultar dar nombre a ciertos compuestos, aunado alapego histórico de los químicos a la Nomenclatura Tradicional.Veamos algunos ejemplos de nomenclatura en la química inorgánica:

Óxidos Metálicos / Óxidos Básicos:

Tradicional Stock Sistemática

Un solo

Edo.Ox.

óxido de metal óxido de metal óxido de metal

Ag

2

O óxido de plata óxido de plata óxido de plata Metales con

dos Edos. Ox.

óxido metalosoóxido metálico

óxido de metal EDO.OX) prefijo -óxido de prefijo - metal

FeO

Fe

2

O

3

óxido ferrosoóxido férrico

óxido de hierro (II)óxido de hierro (III)

monóxido de hierrotrióxido de dihierro

Óxidos No-Metálicos / Óxidos Ácidos / Anhídridos:


No Metal

anhídrido no-metalosoanhídrido no-metálico

óxido de no-metal EDO.OX) prefijo -óxido de prefijo - no-metal

SO

2

SO

3

anhídrido sulfurosoanhídrido sulfúrico

óxido de azufre (IV)óxido de azufre (VI)

dióxido de azufretrióxido de azufre

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Bases / Hidróxidos / Álcalis:


Un solo

Edo.Ox.

hidróxido de metal hidróxido de metal hidróxido de metal

NaOH hidróxido de Sodio hidróxido de sodio hidróxido de sodio Metales con

dos Edos. Ox.

hidróxido metaloso

hidróxido metálico

hidróxido de metal

E

DO

.O

X

)

prefijo grupal -hidróxido de

prefijo -metalSn OH)

2

Sn OH)

4

hidróxido estanosohidróxido estánico

hidróxido de estaño (II)hidróxido de estaño (IV)

dis -hidróxido de estaño tetraquis -hidróxido de estaño

Hidrácidos

llevan el nombre de ácido si están disueltos en agua, y si no lo

están se les nombra como sales):


HX

Xuro de hidrógeno (gas)ácido Xhídrico (en agua)



HF

fluoruro de hidrógeno (gas)ácido fluorhídrico (en agua)



HCN

cianuro de hidrógeno (gas)ácido cianhídrico (en agua)



Oxácidos:


H X O

ácido Xosoácido Xico

ácido Xosoácido Xico

ácido prefijo -oxo prefijo Xico

HNO

2

HNO

3

ácido nitrosoácido nítrico

ácido nitrosoácido nítrico

ácido dioxonítrico (III)ácido trioxonítrico (V)

Sales:

En N. Tradicional, los aniones se nombran según el estado de oxidación, siendo elcorrespondiente al menor estado de oxidación el X ito y el del mayor estado de oxidación el X

ato . En Stock y Sistemática, sin embargo, todos los oxianiones terminan en ato . Ejm.: Tradicional Stock Sistemática

NO

2

–

NO

3

–

ión nitritoión nitrato

ión dioxonitrato (III)ión trioxonitrato (V)

ión dioxonitrato (III)ión trioxonitrato (V)

En el caso particular de los halógenos, en que cuatro estados de oxidación positivos sonposibles para los oxianiones, en la Nomenclatura Tradicional se usan los prefijos hipo y per para las especies de menor y mayor estado de oxidación respectivamente:


ClO

ClO

2

–

ClO

3

–

ClO

4

–

ión hipo cloritoión cloritoión clorato

ión per clorato

ión monoxoclorato (I)ión dioxoclorato (III)ión trioxoclorato (V)

ión tetraoxoclorato (VII)

ión monoxoclorato (I)ión dioxoclorato (III)ión trioxoclorato (V)

ión tetraoxoclorato (VII)


Metales con

dos Edos. Ox.

anión cationosoanión catiónico anión de cation EDO

.O

X

)

prefijo -anión de prefijo - catión

Au

2

Cr

2

O

7

Au

2

Cr

2

O

7

)

3

dicromato aurosodicromato áurico

heptaoxodicromato (VI) deoro (I)

dicromato de oro (III)

heptaoxodicromato (VI) dedioro

tris-heptaoxodicromato (VI) dedioro

Un solo

Edo.Ox.

anión de catión Anión de catión anión de catión

NH

4

)

2

Cr

2

O

7

dicromato de amonio heptaoxodicromato (VI) deamonioheptaoxodicromato (VI) de

amonio

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Nomenclatura Sistemática - una visión más detallada:

La nomenclatura sistemática usa una serie de prefijos para nombrar loscompuestos químicos. Estos prefijos se asignan dependiendo de si elsubexponerte o subíndice está multiplicando a un elemento directamente o aun grupo de elementos:

multiplican directamente a un elemento (mono, di , tri, tetra , penta, etc.)

Fe2(SO4)3 multipl ica a un grupo (bis, tris , tetrakis, pentakis, etc.)

Prefijos:

si multiplica a un elemento si multipli ca a un grupo

1 mono (no siempre se usa) (no se usa) 2 di bis

3 tri tris

4 tetra tetrakis

5 penta pentakis

6 hexa hexakis

7 hepta heptakis

8 octa octakis

9 nona nonakis

10

deca decakis

11 undeca undecakis

12 dodeca tridecakis

Ejemplo:

En un compuesto como el presentado arriba, Fe2(SO4)3, el nombre es asignadoen orden de derecha a izquierda:1. Inicialmente se nombra el número que multiplica al grupo de la derecha, 3.

Como está multiplicando a un grupo, debe usarse “tris”, no “tri”.2. Dentro del paréntesis, el 4 multiplica al oxígeno únicamente, por lo que se

usará “tetra”.3. El azufre está multiplicado sólo por 1, por lo que no se nombra su

subíndice.4. Ahora, se añade el nombre del ión genérico formado por azufre y oxígeno,

“sulfato”; hasta aquí el nombre es “tris-tetraoxo sulfato…”.5. Se añade el estado de oxidación del azufre, que en este caso es VI,

quedando “tris-tetraoxo sulfato (VI)…”.6. Se añade “de”.7. Finalmente se añade el número que multiplica al hierro y se añade el

nombre del hierro, quedando “tris

– tetraoxo sulfato VI) de dihierro ”

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¿Cómo determinar los números estados) de oxidación?

Determinar los números o es tados de ox idac ión de los elementos en loscompuestos químicos puede resultar, a primera vista, una labor sumamenteardua, incluso imposible. Sin embargo, una vez se conocen ciertaspropiedades constantes, la labor resulta mucho más sencilla, y en la mayoría

de los casos se hace incluso trivial.A continuación se presenta información importante que permite simplificar ladeterminación y/o cálculo de números de oxidación en

átomos

, moléculas

e iones

:

1. Si un elemento no está combinado con otro y no es un ión, su número deoxidación es cero (0). Por ejemplo, Ar, I2, Fe, Au, y O2 son elementosneutros, su número de oxidación es cero (0), sin importar si son átomos,como el Ar, o moléculas, como el O2.

2. En el caso de un ión monoatómico, es decir, un ión constituido por un únicoátomo, el estado de oxidación del elemento es la misma carga del ión. Porejemplo, en el ión cloruro, Cl–, la carga del ión es –1 , y el estado deoxidación del cloro es consecuentemente también –1 .

3. En realidad, puede generalizarse los puntos 1. y 2. diciendo que el estadode oxidación de un elemento aislado, sea en un ión, en un átomo o en unamolécula, es la división de la carga de la especie entre el número deátomos que la componen. Por ejemplo, en la molécula S8 la carga es 0 ypor lo tanto el estado de oxidación de cada uno de los ocho átomos deazufre es también 0 ; en el ión Hg22+ hay dos cargas positivas y dos átomosde mercurio, por lo que cada uno debe tener estado de oxidación +1 . En elión nitruro, N3–, la carga es 3– y hay un único átomo de nitrógeno, por ello,el número de oxidación debe ser –3 .

4. El número de oxidación del oxígeno es –2 en todos sus compuestos exceptoen los peróxidos O22–, en los cuales es –1 ; ejemplo: K2O2 (peróxido depotasio). Lógicamente, en la molécula de oxígeno gas (O2) el número de

oxidación es cero (0) porque la carga de la misma es cero.5. El número de oxidación del hidrógeno es +1 en todos sus compuestos, con

la excepción de los hidruros, en los que es –1 ; ejemplo: NaH (hidruro de sodio).6. Todos los miembros del grupo 1 (metales alcalinos) tienen como único

estado de oxidación típico +1 : Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+.7. Todos los miembros del grupo 2 (metales alcalino-térreos) tienen como

único estado de oxidación típico +2 : Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+.8. Todos los miembros del grupo 17 (halógenos), tienen el estado de

oxidación –1 en los haluros simples, como el NaCl o el KF. Todos loshalógenos, con la excepción del flúor, tienen en sus compuestos conoxígeno los números de oxidación +1 , +3 , +5 , +7 ; por ejemplo, IO3–, el

ión yodato, tiene al yodo con número de oxidación +5 , y en el Cl2O7,anhídrido perclórico, el cloro tiene número de oxidación +7 .9. En cualquier especie poliatómica, ión, molécula o sal, la suma de todos los

números de oxidación debe ser igual a la carga total de la especie. Porejemplo, en el K2Cr2O7, una sal neutra, siete oxígenos aportan -14 y dospotasios aportan +2 . Por lo tanto, cada cromo debe tener estado deoxidación +6 , pues sólo así la suma da como resultado 0 , la carga de la sal:

2∙ K) + 2∙ Cr) + 7∙ O) = 0

2∙ +1) + 2∙ +6) + 7∙ –2) = 0

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Ejercicios:

3.1·) Los óxidos de metales y no-metales suelen ser llamados también óxidos básicos yóxidos ácidos respectivamente, ¿por qué?

3.2·) Elaborando sobre la pregunta 3.1, responde: los óxidos ácidos suelen ser llamadostambién “Anhídridos”, ¿por qué?

3.3·) ¿Cuál es la diferencia entre un óxido ácido y un oxácido?

3.4·) Selecciona el tipo al que corresponde cada uno de los siguientes compuestos:

ó

d

d

m

e

a

ó

d

d

n

m

e

a

b

e

á

c

a

h

d

á

d

o

d

s

a

ó

d

d

m

e

a

ó

d

d

n

m

e

a

b

e

á

c

a

h

d

á

d

o

d

s

a

SrO AgClK2Cr2O7 Ca(OH)2

HCl H2SO4Fe(OH)3 SO2

Ag2O TiO2KCl H2S

3.5·) Llena la siguiente tabla: Tradicional Stock Sistemática

AgClO

PbO2

PbO

NaIO3

H2SO3

KHCO3

Ni(OH)2

Fe2(Cr2O7)3

SnO2

H2S

Li2C2O4

Au(ClO2)2

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3.6·) Escribe la fórmula de los siguientes compuestos:(Nota: los nombres están escritos en las tres nomenclaturas)

Óxidos Básicos Fórmula Óxidos Ácidos Fórmula

óxido ferroso anhídrido de bromo (III)

óxido permangánico óxido de fósforo (V)óxido de cobre (II) anhídrido sulfúrico

óxido de oro (III) anhídrido carbónico

dióxido de estaño anhídrido perclórico

óxido de plata dióxido de carbono

óxido de calcio óxido de selenio (VI)

óxido niqueloso anhídrido iódico

trióxido de dihierro pentóxido de dinitrógeno

Bases Fórmula Hidrácidos Fórmula

hidróxido de bario acido telurhídrico

hidróxido estannoso acido bromhídrico

hidróxido de hierro (II) ácido cianhídrico

tris-hidróxido de cromo ácido sulfhídrico

hidróxido de cadmio ácido iodhídrico

hidróxido de cinc ácido fluorhídrico

amoníaco (? !) ácido selenhídrico

Oxácidos Fórmula Sales Fórmula

ácido sulfúrico cloruro cuproso

ácido trioxosulfúrico (IV) sulfato de rubidio

ácido perbrómico fosfato de magnesio

ácido trioxocarbónico (IV) fluoruro de vanadio (III)

ácido carbónico hipoclorito de cadmioácido heptaoxodicrómico

(VI)dis-trioxobromato (V) de

hierro

ácido crómico sulfuro de estroncio

3.7·) Llena la siguiente tabla: Nombre Fórmula Nombre Fórmula

cloruro de hidrógeno clorato de potasio

ácido hipoclórico perclorato de cesiobis-trioxoclorato (V) de

cobre clorato cúprico

clorito de calcio hipoclorito plumboso

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3.8·) Llena la siguiente tabla escribiendo el nombre de los compuestos en cualquiera delas tres nomenclaturas aceptadas (Nota: puedes usar nomenclaturas distintas paracompuestos distintos, según te resulte más cómodo, pero evita mezclar nomenclaturas dentro de unmismo nombre):

Fórmula Nombre Fórmula Nombre

K2O NaOH

NH4AsO3 Cu(NO2)2

KCl PbBr2

AgNO3 HCl (!)

VF3 Cd3(PO4)2

ZnCrO4 Mn2O3

AuBr Li2O2

K3N Li2O

PbS NaH

CO Rb2SO3

CO2 Mg(HSO4)2

H2CO3 Co(HCO3)3

H2C2O4 Hg2Cl2 (!)

Ba(CN)2 HgCl2

NaHCO3 Al2O3

CoF2 NiO

KHS CaC2O4

Al2(Cr2O7)3 NaClO

AuOH Hg(OH)2

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3.9·) Llena la siguiente tabla escribiendo el nombre de los compuestos en cualquiera delas tres nomenclaturas aceptadas:

Fórmula Nombre Fórmula Nombre

Fe2O3 CaO

Cr2O3 Al2O3

Li2O SrO

Cu2O FeO

CuO CdO

SO2 I2O7

SO3 I2O3

N2O5 I2O5

CO2 I2O

CO P2O5

B2O3 P2O3

Ca(OH)2 Hg(OH)2

Cd(OH)2 Al(OH)3

Zn(OH)2 Sr(OH)2

Sn(OH)4 CuOH

Bi(OH)3 Mn(OH)2

HCl HI

H2S H2Se

H2Te HBr

HCN HF

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HClO HClO4

HBrO3 HIO2

H2TeO4 H2SeO3

H3PO3 HMnO4

HNO2 H2CrO4

H2SO3 HBrO

H2Cr2O7 H2CO3

H3PO4 HNO3

PbBr2 AgF

Al(NO3)3 CdSO3

Ca(BrO3)2 Ni2SO4

Al2S3 KMnO4

NaNO3 KIO3

Mg(BrO4)2 NaCl

TiCl2 Ca3(PO4)2

Zn3N2 KI

FeCl3 Au2S

Al2(Cr2O7)3 (NH4)2SO4

K2C2O4 Li2S

BeCO3 Hg2F2

Rb3PO3 Cd(BrO2)2

LiCN CsBr

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3.10·)Llena la siguiente tabla:

Nombre Fórmula Nombre Fórmula

hidróxido cuproso hidróxido de aluminio

hidróxido de cromo (III) hidróxido de calcio

hidróxido cuproso hidróxido de cinchidróxido férrico hidróxido de potasio

ácido trioxofosfórico (III) ácido crómico

ácido hipocloroso ácido tetraoxomangánico(VII)ácido sulfuroso ácido iódico

ácido permangánico ácido nitroso

ácido oxálico ácido sulfúrico

ácido fosfórico ácido fosforoso

ácido dicrómico ácido bóricoóxido de cinc trióxido de dicromo

óxido de estaño (IV) monóxido de cobre

óxido de potasio óxido de titanio (IV)

óxido de berilio monóxido de hierro

óxido de cobalto (III) óxido de calcio

óxido de cadmio dióxido de plomo

bromuro cúprico bromato de bario

hipobromito de cadmio sulfato de cesiooxalato de rubidio nitrito de plomo (II)

clorato de amonio sulfuro de sodio

cianuro de magnesio fosfato de berilio

fosfito de litio carbonato ferroso

cloruro estannoso tiocianato plúmbico

cromato de cobre (II) nitrato de magnesio

fosfato de aluminio nitrato de plata

perclorato ferroso dioxobromato (III) de litio tris -tetraoxodicarbonato

(III) de dihierro perclorato de cinc

óxido de azufre (VI) óxido de arsénico (III)

trióxido de dinitrógeno monóxido de carbono

anhídrido sulfuroso anhídrido carbonoso

anhídrido hipoiodoso heptóxido de dibromo

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Tema 4: Reacciones y Ecuaciones químicas. Estequiometría.

Balanceo de Ecuaciones

Existen muchos métodos para balancear ecuaciones químicas, algunos máscomplicados que otros. Una secuencia muy sencilla se describe a continuación:1. Balancear los metales.

2. Balancear los no-metales distintos de hidrógeno y oxígeno.3. Balancear el hidrógeno.4. Balancear el oxígeno.Existen muchos ejemplos para los cuales esta técnica no es efectiva, sinembargo, vale la pena probar con ella inicialmente pues es muy rápida ysimple, y en muchas oportunidades funciona perfectamente.

Ejercicios:

4.1) Dada la siguiente ecuación:CH4 (g) + O2(g) ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (l)

a) Tal y como está escrita, ¿cumple esta ecuación con la ley de conservaciónde la masa? ¿Por qué?

b) ¿Qué cantidad de agua, en gramos, podría obtenerse a partir de 1 mol demetano en ausencia total de oxígeno?

c) Se tiene 1 mol de metano y 1 mol de oxígeno y se inicia una reacciónmediante una chispa, ¿sobra algún reactivo? ¿Cuántos moles de dióxido decarbono y cuántos gramos de agua se obtendrán?

d) Al sumar las masas de metano y oxígeno presentes antes de comenzar lareacción, el resultado es mayor que la suma de las masas de agua y dióxidode carbono obtenidos, ¿significa este hecho que no se cumple la ley deconservación de la masa? Explica.

e) Discute el concepto de React ivo Limitante .

4.2) Ba lancea las siguientes ecuaciones químicas:a) Al (s) + H2SO4 (l) ¾® ¾ Al2(SO4)3 (s) + H2 (g)b) Cu (s) + HBr (l) ¾® ¾ CuBr (s) + H2 (g)c) C24H30N30 (s) + O2 (g) ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (g) + NO2 (g)d) C16H14N2O2 (s) + O2 (g) ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (g) + NO2 (g)e) FeCl3 (s) + Na2S (l) ¾® ¾ Fe2S3 (s) + NaCl (s)f) PbS (s) + H2O2 (l) ¾® ¾ PbSO4 (s) + H2O (l)g) C8H8 (l) + O2 (g) ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (l)

4.3) Balancea las siguientes ecuaciones químicas, indicando para cada una de ellasla relación existente entre reactantes y productos (en átomos, moléculas ygramos):a) FeS (s) + O2 (g) ¾® ¾ Fe2O3 (s) + SO2 (g)b) HCl (g) + O2 (g) ¾® ¾ H2O (g) + Cl2 (g)c) C4H10 (g) + O2 (g) ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (g)d) H2S (g) + SO2 (g) ¾® ¾ S (s) + H2O (g)e) CS2 (l) + O2 (g) ¾® ¾ CO2 (g) + SO2 (g)f) KClO3 (s) ¾® ¾

D KCl (s) + O2 (g)

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4.4) Balancea las siguientes ecuaciones:a) NH3 (g) + O2(g) ¾® ¾ N2 (g) + H2O (g)b) N2H4 (g) + N2O4 (g) ¾® ¾ N2 (g) + H2O (g)c) Al (s) + O2 (g) ¾® ¾ Al2O3 (s)d) C5H11OH (l) + O2 (g) ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (l)

e) P2O5 (s) + H2O (l) ¾® ¾ H3PO4 (ac)f) Sb (s) + O2 (g) ¾® ¾ Sb4O10 (s)g) Li (s) + O2 (g) ¾® ¾ Li2O (s)

4.5) Llena la siguiente tabla calculando cuántos gramos pesa 1 mol de cada uno delos siguientes compuestos:

Nombre

Nombre

disulfuro de carbono (CS2) ácido nítrico (HNO3)

hexacloruro de azufre (SCl6) amoníaco (NH3)

etanol (CH3CH2OH) dióxido de Carbono (CO2)ácido sulfúrico (H2SO4) monóxido de Carbono (CO)

dicromato de potasio (K2Cr2O7)sulfato cúprico pentahidratado

(CuSO4·5H2O)

4.6) Se hace reaccionar 1,00 g de plomo con suficiente oxígeno, obteniéndose1,155 g de dióxido de plomo. Si la masa atómica del oxígeno es 16 g/mol,calcula la masa atómica del plomo.

4.7) Se sabe que el bromuro de un cierto metal “M” tiene fórmula MBr2, y se sabetambién que la masa atómica del bromo es 80 uma y que 1,5 g del bromurocontienen 1,2 g de bromo. ¿Cuál es la masa atómica del metal?

4.8) Una molécula de un cierto compuesto binario formado por los elementos X e Ycontiene en total ocho átomos combinados. La formación del compuestorequiere que el número de átomos de Y sea el triple del número de átomos de X.a) Deduce la fórmula molecular del compuesto.b) Calcula cuántos moles del compuesto se obtendrían al hacer reaccionar

6,0g del elemento Y con suficiente cantidad del elemento X , sabiendo quela masa atómica de X es 10,0 uma y la de Y es 1,0 uma.

4.9) Al quemar completamente 3,70 g de un compuesto puro que contieneúnicamente carbono, hidrógeno y oxígeno, se producen 6,60 g de dióxido decarbono y 2,70 g de agua. Se sabe además, que 14,8 g del compuesto

corresponden a 0,1 mol.Determina la fórmula empírica y la fórmula molecular del compuesto.

4.10) Un cierto compuesto contiene los átomos A, B y C, en la proporción 2:2:7,respectivamente. Calcula la masa máxima del compuesto que se podríaobtener a partir de 0,175 mol de átomos de A, 9,03×1022 átomos de B y 9,63 gde C, sabiendo que las masas atómicas de A, B y C son, respectivamente,23,0 g/mol; 31,0 g/mol; 16,0 g/mol.

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4.11) Se mide la masa de 10 L de un óxido de carbono, obteniéndose que la mismaes 19,64 g. Se sabe que el mismo volumen de oxígeno, medido a las mismascondiciones de presión y temperatura, pesa 14,28 g; se sabe también que lamasa atómica del oxigeno es 16,0 g/mol; y que la molécula de oxigeno esbiatómica. Calcula la masa molar del óxido de carbono.

4.12) Si se pesan en un mismo recipiente 10 g de agua, 10 g de amoníaco y 10 g declorato de aluminio,a) ¿Cuántos moles de moléculas de cada compuestos hay en el recipiente?b) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en total en el recipiente?c) ¿Cuántas moléculas de agua podrían formarse si todo el hidrógeno y todo el

oxígeno que hay en el recipiente fuesen separados de las moléculas en lasque están contenidos y luego unidos para formar moléculas de agua?

4.13) ¿Cuál es la masa máxima de cloruro de hierro (III) que se podría obtener a partirde una mezcla de 50 g de sulfato de hierro (III) y 0,48 mol de cloruro de bario?

4.14) El clorato de potasio se descompone por calor en cloruro de potasio y gasoxígeno, ¿cuántos litros de gas oxigeno, medidos en condiciones normales detemperatura y presión (CNTP), se producen a partir de 15 g de clorato de potasio?

4.15) El octano (C8H18) se puede obtener como un producto del petróleo a través dela siguiente reacción:

C16H32 (g) + H2 (g) ¾® ¾ C8H18 (g)

¿Cuántas moléculas de octano es posible obtener a partir de 224 L de gashidrógeno, medidos en CNTP, suponiendo que el otro reactante está enexceso? ¿Cuánto pesa (en gramos) ese número de moléculas?

4.16) Determina el porcentaje en masa de hierro en cada uno de los siguientescompuestos: FeCO3, Fe2O3 y FeO.

4.17) ¿Cuántos kilogramos de hierro es posible obtener a partir de 2000 kg de Fe 3O4?4.18) En un compuesto hay combinados 1,2·1023 átomos de carbono, 0,6 mol de

átomos de hidrógeno y 1,6 g de oxígeno ¿Cuáles son las razones molaresentre los átomos del compuesto?

4.19) Al analizar una sal de níquel se encuentra que en 2,841 g de la misma hay1,507 g del metal. La sal podría ser una de las tres siguientes: NiCl2; Ni(CN)2;ó NiSO4. ¿De cuál de esas sales se trata?

4.20) El análisis elemental de un compuesto puro indica que posee un 31,9 % enmasa de potasio, 28,9 % en masa de cloro y 39,2 % en masa de oxígeno.Calcula las razones molares entre sus átomos.

4.21) El acetileno y el benceno son dos hidrocarburos distintos; sin embargo, ambosposeen 0,923 g de carbono por cada gramo de compuesto. Si las masasmolares son, respectivamente, 26 uma y 78 uma, ¿cuáles son las fórmulasmoleculares de cada compuesto?

4.22) El análisis elemental de un carbohidrato arroja los siguientes resultados:40,00% de carbono, 6,71% de hidrógeno y 53,29 % de oxígeno. Si la masamolar del compuesto es aproximadamente 180 uma, ¿cuál es su fórmula molecular?

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4.23) Se sabe que 3,44 g de un hidrocarburo gaseoso ocupan 896mL en condicionesnormales. El porcentaje en peso de carbono en este hidrocarburo es 83,72 %.Determina la fórmula molecular del hidrocarburo.

4.24) Se calientan 6,192 g de cloruro de bario hidratado y se obtienen 5,280 g decloruro de bario anhidro. ¿Cuál es la razón molar entre el BaCl2 y el H2O en la

sal hidratada?4.25) El óxido de hierro (III) reacciona con monóxido de carbono produciendo

dióxido de carbono y hierro metálico. Calcula:a) La masa de hierro en gramos que se podría obtener a partir de 0,5 g de

una muestra de óxido férrico de un 80 % en masa de pureza, cuando se letrata con un exceso de monóxido de carbono.

b) La masa en gramos de la muestra que se necesita para obtener 3,01·1023

moléculas de dióxido de carbono.

4.26) La hidrazina (N2H4) y el peróxido de hidrógeno (H2O2) se utilizan juntos comocombustible propulsor de cohetes. Los productos de reacción son gas nitrógenoy agua. ¿Cuántos gramos de peróxido de hidrógeno son necesarios parareaccionar completamente por cada miligramo de hidrazina?

4.27) Calcula cuántos gramos de óxido de calcio y qué volumen de dióxido decarbono, medido en CNTP, se podrían obtener al calentar 200 g de carbonatode calcio 95 % en masa de pureza.

4.28) El fosfato de calcio reacciona con carbono y dióxido de silicio, en una reacciónque produce silicato de calcio (CaSiO3), fósforo en la forma tetra-atómica (P4),monóxido de carbono y. Escriba la ecuación que rige a esta reacción ybalancéela por el método algebraico. Luego determina:a) El número de moles de moléculas de fósforo que se obtiene a partir de un

mol de fosfato de calcio.

b) La masa en gramos de fósforo que se forma a partir de 1 g de fosfato decalcio.c) El número de moles de moléculas de dióxido de silicio que se requiere por

cada gramo de fosfato de calcio.

4.29) Determina para la siguiente reacción:

CH4 (g) + O2 ¾® ¾ CO2 (g) + H2O (l)a) Si se tienen 10 moléculas de oxígeno, ¿cuántas moléculas de metano se

necesitarán para que la reacción sea completa?b) Si en cambio se tiene una docena de moléculas de oxígeno, ¿cuántas

moléculas de CO2 se obtienen si la reacción es completa?c) Si se tienen 6,02·1023 moléculas de metano y se produce una combustión en

exceso de oxígeno ¿Qué masa de CO2, expresada en kg y ng, se produce?

4.30) Se mezclan 28 g de óxido de calcio con 44 g de dióxido de carbono y sepermite que se lleve a cabo la siguiente reacción:

CaO (s) + CO2 (g) ¾® ¾ CaCO3 (s)a) Determina si con las cantidades usadas se produjo una reacción completa.b) Determina la masa de cada uno de los compuestos que están presentes en

el recipiente al finalizar la reacción, expresada en g y μg.

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4.31) ¿Cuántos gramos de CO2 se puede obtener calentando 25 g de K2CO3?K2CO3 (s) ¾® ¾

D K2O (s) + CO2 (g)

4.32) La hidrólisis del cloruro de propionilo, un haluro de alcohilo, ocurre según:

CH3CH2COCl + H2O ¾® ¾ CH3CH2COOH + HCl

¿Cuántos moles de cloruro de propionilo fueron hidrolizados en una reacción enla que se produjeron 100 g de ácido propiónico?

4.33) Se ha sugerido el uso del amoníaco como combustible limpio, pues el mismoarde produciendo únicamente gas nitrógeno y agua, ninguno de los cuales esun compuesto contaminante (ambos se encuentran naturalmente en el aire).

NH3 (g) + O2 (g) ¾® ¾ N2 (g) + H2O (g)Calcula la masa de nitrógeno que se forma cuando reaccionan 50,0 g de oxígeno.

4.34) El insecticida cloropicrina, CCl3NO2, se fabrica mediante un proceso que sedescribe en la siguiente ecuación

CH3NO2 + Cl2 ¾® ¾ CCl3NO2 + HCl

Al hacer reaccionar 122 g de nitrometano con una determinada cantidad degas cloro se obtuvieron 246,75 g de cloropicrina. ¿Cuál de los reactivos está endefecto? ¿Qué cantidad, en g, de HCl se formó?

4.35) Debido a que no es posible realizar algunas mediciones dentro del cuerpohumano, una de las maneras de calcular las cantidades aproximadas deglúcidos, prótidos y lípidos que están siendo oxidados en el organismo en unmomento dado, consiste en calcular la cantidad de CO2 expirado o de O2 inspirado.a) Determina la cantidad de glucosa (C6H12O6), en gramos, que han sido

ingeridos por un individuo que expira un volumen de CO2 equivalente a1 mol de dicha sustancia.

b) ¿Qué cantidad de oxígeno, inspirado por el individuo es empleada en laoxidación de esa cantidad de glucosa?

c) Si se oxida 1 mol de sacarosa (C12H22O11), y por otra parte se oxida 1 molde una grasa, tripalmitina, C51H98O6 ¿La cantidad de CO2 expirada por unindividuo será igual, mayor ó menor en el caso del glúcido que en el de la grasa?

4.36) Los cuadros pintados al óleo que se han ennegrecido por reacción del plomocon el sulfuro de hidrógeno del aire y consecuente formación de sulfuro deplomo (negro), pueden ser restaurados usando muy cuidadosamente peróxidode hidrógeno, según la ecuación:

PbS (s) + 4 H2O2 (ac) ¾® ¾ PbSO4 (s) + 4 H2O (l)Determina cuántos miligramos de H2O2 reaccionan al limpiar 0,35 g de PbS.

4.37) En 1775, mientras los franceses estaban en guerra con España, la AcademiaFrancesa de la Ciencias ofreció un premio de 100.000 Francos a quiendesarrollase un proceso de manufactura de Na2SO4 partiendo de fuentes debajo costo. En 1790, N. Leblane desarrolló un proceso en el cual el productodeseado se obtenía a partir de cloruro de sodio y ácido sulfúrico:

NaCl (s) + H2SO4 (ac) ¾® ¾ Na2SO4 (s) + HCl (g)Calcula cuántos gramos de NaCl son requeridos para preparar 54,4 g de Na2SO4.

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4.38) La úrea, CO(NH2)2, es un sólido cristalino muy soluble en agua, que reaccionacon hidróxido de sodio produciendo carbonato de sodio y amoníaco, NH3.Al reaccionar una cantidad desconocida de urea con suficiente cantidad dehidróxido de sodio se producen 340 mg de amoníaco.a) ¿Qué cantidad, en mg, de urea reaccionó?

b) ¿Cuántos mg de carbonato de sodio se produjeron?4.39) “Aspirina” es el nombre que se da comercialmente al ácido acetilsalicílico, el

cual es sintetizado a nivel industrial mediante la siguiente reacción:

+ ¾® ¾ +

donde el ácido salicílico (a la extrema izquierda) reacciona con anhídridoacético, produciendo el compuesto deseado además de ácido acético.

¿Cuántos kg de ácido salicílico será necesario utilizar en la línea de producciónpara fabricar un lote de cajas de pastillas de 325 mg de aspirina? Consideraque cada caja tiene 20 pastillas y que el lote contiene 12 docenas de cajas.

4.40) ¿Cuántos gramos de fluoruro de berilio, BeF2, pueden prepararse a partir de20,0 g de berilio y de 20,0 g de flúor?

4.41) En la combustión completa de 171 mg de sacarosa (C12H22O11), en atmósferade oxígeno puro, se obtuvieron 99mg de agua.a) ¿Cuántos miligramos de CO2 se formaron?b) ¿Cuántos gramos de O2 reaccionaron con la sacarosa?c) ¿Cuántos átomos están contenidos en esa masa de oxígeno?

4.42) El dolor de las picaduras de las hymenoptera (abejas, hormigas y avispas) sedebe, además de al aguijonazo, al ácido fórmico segregado que penetra bajo lapiel. Este compuesto tiene uso en la industria, pero resulta más económicosintetizarlo que obtenerlo a partir de los mencionados insectos. El procesoindustrial para su obtención ocurre en dos etapas; la primera involucra laacción del monóxido de carbono, CO, sobre el hidróxido de sodio, NaOH, aunos 200 ºC y presión de 8 atm, mientras que la segunda es una reacción conácido clorhídrico:

Paso 1: CO (g) + NaOH (s) ¾® ¾ CHO2Na (l)

Paso 2: CHO2Na (l) + HCl (l) ¾® ¾ CHO2H (l) + NaCl (s)

Si se inicia la reacción mezclando 3 mol de CO con 5 mol de NaOH, determina:

a) ¿La reacción es completa?b) Partiendo de esas cantidades, ¿cuántas moléculas del ácido fórmico se

producen en el Paso 2 suponiendo que hay suficiente cantidad de HCl?c) ¿Cuántos gramos del reactivo sobrante, de haber alguno, hay al final de la

reacción?

OH

COOH

OCOCH3

COOH

CH3COOHCH3COCCH3

O O

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4.43) El gas común de cocina está compuesto por hidrocarburos alifáticos(principalmente butano, CH3CH2CH2CH3). Durante una fuga de gas, ademásdel lógico riesgo de una explosión, quienes respiran el gas sufrirán en suscuerpos una reacción en la que el hidrocarburo se oxida a alcoholes primarios,los cuales son sumamente tóxicos:

CH3CH2CH2CH3 (g) + O2 (g) ¾® ¾ CH3CH2CH2CH2OH (l)Se sabe que la dosis letal son 400 mg de alcohol por cada dL de sangre. ¿Cuáles la cantidad máxima de butano que podría aspirar una persona normal sinque le produzca la muerte, aceptando que el promedio de sangre en el cuerpohumano es de 7 L?

4.44) Se ha encontrado experimentalmente que los productos de las oxidacionesbiológicas y los de las combustiones son los mismos (H2O y CO2) cuando seconsideran las reacciones globalmente.a) Escribe la reacción global que representa la oxidación biológica del ácido

graso C16H32O2.b) Al oxidarse 10 mg del ácido graso presentado en a), ¿cuántos milimoles de

CO2 y H2O se forman?c) Expresa la cantidad de CO2 formado en mol CO2/mg de ácido graso; y lacantidad de agua en mol H

2

O/mg de ácido graso.d) ¿Cuántos mmol de H2O y de CO2 se forman al reaccionar 256 mg de ácido

graso con 864 mg de oxígeno?

4.45) Al oxidarse 1 mol del ácido graso del problema anterior, se producen 2379 kcal(la kilocaloría es una unidad de energía, la misma usada para medir elcontenido energético de las comidas). Usando la misma ecuación del problemaanterior, determina cuántas kcal se liberan en la reacción si se consumen 7,36g de oxígeno?

4.46) En un horno de alta temperatura se reduce el hierro de un mineral compuestopor óxido férrico al estado metálico, calentando el compuesto en presencia demonóxido de carbono; en esta reacción de óxido-reducción se forma tambiéndióxido de carbono como subproducto. El monóxido de carbono se forma a suvez quemando carbón en una cantidad controlada de oxígeno puro.

C (s) + O2 (g) ¾® ¾ CO(g)

CO (g) + Fe2O3 (s) ¾® ¾ Fe (s) + CO2 (g)¿Qué masa de oxígeno es necesaria para producir una tonelada de hierro?

4.47) Una estudiante desea preparar 50g de HBr en el laboratorio haciendoreaccionar bromuro de sodio con ácido fosfórico:

NaBr (s) + H3PO4 (l) ¾® ¾ HBr (g) + Na3PO4 (s)Si va a emplear un exceso de 50 % de ácido fosfórico con respecto a lacantidad necesaria, siendo el NaBr el reactivo limitante, determina cuántosgramos de cada reactivo serían necesarios suponiendo que la reacción tiene un rend imiento de:a) 100 %b) 80 %

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4.48) Cuando se calienta una mezcla de MgCO3 (s) y CaCO3 (s), estos se descomponenen reacciones muy similares produciendo CO2 (g) en ambos casos, además deMgO (s) y )s(CaO respectivamente. Posteriormente, la mezcla se calienta hasta

desprender todo el CO2, y la masa del recipiente experimenta una disminucióndel 50 %. Determina cuál era el porcentaje inicial de cada uno de los

carbonatos.4.49) Un estudiante está realizando una práctica del Laboratorio de Química

Orgánica en la que debe preparar aspirina en el laboratorio empleando lasiguiente reacción:

C7H6O3 (ac) + C4H6O3 (l) ¾® ¾ C9H8O4 (ac) + C2H4O2 (ac)El profesor le dice que use un 50% de exceso de C4H6O3, y que en promedio enesa experiencia se obtiene un rendimiento del 74 %. Si desea producir 20 gde aspirina, ¿cuántos gramos de cada reactivo debe emplear en suprocedimiento?

4.50) Se disuelve una muestra de plomo puro, que pesa 2,07 g, en suficiente ácido

nítrico concentrado, obteniéndose una disolución de nitrato de plomo. Se trataesta disolución con ácido clorhídrico, cloro gaseoso y cloruro de antimonio. Elresultado es un precipitado de (NH4)2·PbCl6. ¿Cuál es la masa máxima de esteúltimo producto que se puede obtener a partir de la muestra de plomo?

4.51) Cuando el bromuro de bario, BaBr2, se calienta en una corriente de clorogaseoso, Cl2, se convierte totalmente en cloruro de bario, BaCl2. De 1,50 g deBaBr2 se obtienen exactamente 1,05 g de BaCl2. Calcula la masa atómica delbario con estos datos, sabiendo que las masas atómicas del cloro y del bromoson, respectivamente, 35,5 uma y 80 uma.

4.52) Una muestra de una mezcla de CaCl2 y NaCl, que pesaba 4,22 g, fue disueltaen agua y tratada para precipitar todo el calcio como CaCO3, el cual fue luegocalentado y convertido en CaO puro. La masa final del CaO fue 0,95 g. ¿Cuálera el porcentaje de cada sal en la mezcla original?

4.53) El óxido de vanadio (II) reacciona con el óxido de hierro (III) y produce óxidode vanadio (V) y óxido de hierro (II) ¿Cuántos gramos de óxido de vanadio(V) se pueden obtener a partir de 2,00 g de óxido de vanadio (II) y 5,75 g deóxido de hierro (III)?

4.54) Cuando se hace pasas vapor de agua sobre hierro caliente, se produce lamezcla equimolar de los óxidos ferroso y férrico, además de hidrógeno, siendola reacción:

Fe (s) + H2O (g) ¾® ¾ FeO·Fe2O3 (s) + H2 (g)Si se hacen reaccionar 44,68 g de hierro con 0,96 mol de vapor de agua,calcula la masa, en gramos, de óxido ferroso-férrico formado.

4.55) Se tratan 100 g de aluminio metálico con exceso de disolución acuosa de ácidosulfúrico, produciéndose sulfato de aluminio y gas hidrógeno. Todo elhidrógeno obtenido se hace reaccionar con óxido de cobre (II) produciéndosecobre metálico y agua. Calcula la cantidad, en gramos, de óxido de cobre (II)que se consume.

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4.56) Sea la reacción descrita por la siguiente ecuación:

Fe2O3 (s) + CO (g) ¾® ¾ Fe(s) + CO2 (g)a) Calcula cuántos gramos de hierro metálico se producen a partir de

suficiente cantidad de monóxido de carbono y 1 kg de una muestra quecontiene 80 % en masa de óxido férrico.

b) ¿Qué masa de muestra, en gramos, se necesita hacer reaccionar consuficiente cantidad de monóxido de carbono para obtener 3,01×1023

moléculas de dióxido de carbono?

4.57) Considera las reacciones sucesivas descritas por las siguientes ecuaciones:

CuSO4 (s) ¾® ¾ CuO(s) + SO2 (g) + O2 (g)

CuO (s) + NH3 (g) ¾® ¾ Cu(s) + N2 (g) + H2O (g)

Calcula cuántos gramos de sulfato de cobre (II) son necesarios para obtener0,05 mol de moléculas de gas nitrógeno. ¿cuántos gramos de cobre metálicose obtienen en el mismo proceso.

4.58) Cuando se calienta boro en atmósfera de oxígeno se produce óxido de boro(III). Si se parte de 3,00 g de boro y 9,03×1022 moléculas de oxígeno, ¿cuántosgramos de óxido de boro se debe obtener?

4.59) Un compuesto orgánico tiene la siguiente composición ponderal: 64,87 % decarbono; 13,51 % de hidrógeno y el resto de oxígeno. Se sabe que 1,85 g delcompuesto contienen 1,5×1022 moléculas. Calcula la fórmula molecular del compuesto.

4.60) El vinagre común de cocina es una disolución poco concentrada de ácidoacético en agua. En la combustión del ácido acético puro, CH3COOH, seproduce dióxido de carbono y agua. Si se tratan 1,5 g del ácido puro con 672mL de oxígeno medidos en condiciones normales, calcula cuántos gramos deagua que se producen.

4.61) Considera 0,1 mol de percolarato ferroso hexahidratado:a) ¿Cuántos mol de átomos de oxígeno hay en esa cantidad de la sal?b) ¿Cuántos gramos de hierro hay en la muestra?

4.62) El sulfuro de hierro (II) reacciona con oxígeno formando óxido de hierro (III) ydióxido de azufre. El dióxido de azufre se combina con el oxígeno del aire paraformar trióxido de azufre, el cual produce ácido sulfúrico al disolverse en agua.Calcula el porcentaje de pureza en sulfuro de hierro (II) de una muestra de70,4 g de un mineral que produce 39,2 g de ácido sulfúrico tras el tratamientodescrito.

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Tema 5: Disoluciones.

Algunos materiales de vidrio de uso común en el laboratorio:

Agitador de vidrio

Piceta

Balón Aforado(50mL, 100mL,200mL, 250mL,

500mL, 1L)

Beaker ovaso de

precipitado(25mL, 50mL,

100mL, 200mL,

Vidrio de relo

Balanza digitalPipeta graduada(10mL, 25mL)

Pipetavolumétrica

(5mL, 10mL,25mL, 50mL)

Embudo de tallocorto

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TUTORIAL - DISOLUCIÓN DE UN SÓLIDO EN AGUA

Se desea preparar 500 mL de una disolución acuosa de sulfato cúprico al0,2 mol/L. Para ello, se dispone en el laboratorio de un recipiente quecontiene sulfato cúprico pentahidratado al 98 %, además de todos losmateriales presentados arriba y suficiente agua destilada.

0) Como de costumbre, es necesario comenzar la resolución de este problemapor la realización de los cálculos, lo cual permitirá saber qué cantidad delsólido es necesaria pesar para preparar la disolución deseada.

Se desean preparar 500 mL de una disolución 0,2 mol/L. Utilizando laecuación de molaridad, o haciendo una regla de tres, se tiene:

M

Þ×=×=Þ= L5.0L/mol2.0VMn]L[V

]mol[nnCuSO

4

= 0,1 mol

Hacen falta 0,1 mol de la sal para que al ser disueltos hasta un volumenfinal de 500 mL, la disolución resultante sea 0,2 mol/L.

Ahora bien, no es posible medir directamente los mol de una sustancia,pero sí puede medirse la masa de sólidos usando una balanza. Para hallarla masa de sal necesaria, se multiplica el número de mol por la masa molar.Sin embargo, si se revisa el enunciado del problema, se observará que lasal de la cual se dispone es sulfato cúprico pentahidratado, que difiere de lasal anhidra en que 5 moléculas de agua están enlazadasestequiométricamente por cada CuSO4. Así, la fórmula de la sal esCuSO4·5H2O, su masa molar deberá incluir el aporte de esas cincomoléculas de agua y será entonces: M CuSO4·5H2O = M Cu·1 + M S·1 + M O·4 + M H·10 + M O·5 = 249,55 g/mol

Así, la masa de sal (pentahidratada) necesaria será:

M = Þ]mol[n

]g[m m = n · M = 0,1 mol · 249,55 g/mol Þ

mCuSO

4

·5H

2

O = 24,955 gLa sal, sin embargo, no es pura, pues sólo el 98 % del recipientecorresponde a sulfato cúprico pentahidratado. Para asegurarse que hayan24,955 g y en conscuencia 0,1 mol de CuSO4·5H2O, es necesario pesar unpoco más. La cantidad exacta se determina haciendo uso justamente deese 98%.

Usemos una regla de tres esta vez:

98% ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾¬ alencorrespond 24,955g sal pura100% ¾ ¾ ¾ ¾ ® ¾ serácuánto m

necesaria

= 25,464 g sal del recipiente

…que tal y como esperábamos, es un poco mayor que el valor quehabíamos obtenido anteriormente.

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1) Limpieza de materiales: Habiendo calculado la masa necesaria parapreparar la disolución, el próximo paso será seleccionar y lavar todos losmateriales necesarios, luego de haberse colocado la bata de laboratorio. Eneste caso usaremos:- Balón aforado de 500 mL - Espátula- Agitador de vidrio - Vidrio de reloj- Beaker de 100 mL - Embudo de tallo corto (no sin-tallo)Adicionalmente haremos uso de la balanza del laboratorio, la piceta conagua destilada y la bata. Nota: lo más recomendable es anotar los materiales al final, cuando ya se hayaescrito toda la descripción de la experiencia, pues no siempre es fácil saber a prioricuáles materiales harán falta en qué momento.

2) Secado de materiales: Secar el beaker, la espátula y el vidrio de reloj. Lomás óptimo será secar el beaker y el vidrio de reloj en la estufa, despuésde lo cual se les deberá permitir enfriar a temperatura ambiente antes deproceder a pesar (importante). Si no se dispone de estufa, será necesarioasegurarse que después de secar no queden en el beaker restos de papel,

tela, etc. 3) Pesar el beaker: Si la balanza tiene sistema de tarado, regresar la

nivelación a cero y proceder. Si no lo posee, anotar la masa del beaker. 4) Si la balanza fue tarada a cero, pesar los 25,464 g de sal, usando la

espátula. Si no fue tarada a cero, sumar los 25,464 g a la masa del beakery añadir sal hasta alcanzar esa masa total.

5) Tapar inmediatamente el beaker con el vidrio de reloj y trasladar al lugar dondese tiene el balón (que no deberá ser en la misma zona de la balanza).

6) Disolución: Añadir una pequeña cantidad de agua destilada al sólido, apenas suficiente para sumergirlo. Revolver con el agitador de vidrio hastadisolver. Si no se logra disolver el sólido, añadir una pequeña cantidadadicional de agua destilada y agitar. Si aún así no se disuelve el sólido,

permitir decantar, proceder al paso 7) y luego regresar al 6). 7) Haciendo uso de la técnica descrita abajo, trasvasar el líquido al balón

aforado.

8) Lavado: Añadir una pequeña cantidad de aguadestilada (alrededor de 15 mL) al beaker que conteníael sólido. Hacer correr el líquido por las paredes delrecipiente para arrastrar los restos del compuesto quehayan quedado.

9) Trasvasar usando la técnica descrita en 7). Repetir 8)y 9) al menos tres veces luego de que ya no quede

sólido en el beaker. 10) Enrasar con el menisco tocando tangencialmente la

línea de afore. Agitar y rotular. Nota: Obsérvese que no fue necesario curar ninguno de losinstrumentos en esta experiencia. Más aún, hacerlo habríasido incorrecto. Para una breve descripción del proceso eimplicaciones del curado , lea la parte B de esta guía, acontinuación.

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B - DILUCIÓN DE UN ÁCIDO EN AGUA

Nota: Observe que el sub-título de esta sección dice “Dilución”, no “Diso lución”. Unadisolución se prepara al mezclar un soluto con un disolvente, como cuando se d isue lve en agua una pastilla de Alka-Selzer®, o al añadirle sal al agua para hacerpasta. Cuando ya está preparada la disolución, si la misma está, digamos, muy dulce(o muy fuerte), puede d i lu írsele añadiéndole más agua. Así, el Nestea® se d isue lve

al añadirle agua al sólido, mientras que el whisky se d i luye al añadirle más agua, puesel whisky ya es una disolución antes de añadirle agua, mientras que el té es un sólido.Se desea preparar 250 mL de una disolución acuosa de ácido clorhídrico al0,5 mol/L. Para ello se dispone, además de todos los materiales presentadosarriba y suficiente agua destilada, de una botella de ácido concentrado cuyaetiqueta se presenta a continuación:

0) Una vez más, es necesario comenzar la resolución del problema por larealización de los cálculos. Es bueno analizar hacia dónde se desea llegar ydesde dónde se está partiendo.El ácido está concentrado, pero ya está disuelto en agua, esto es: la mezclaoriginal es un líquido. Como tal, es lógico pensar que al final se deseesaber cuántos mililitros de esa disolución “madre ” son necesarios para que,al añadirse agua hasta alcanzar los 250 mL de mezcla, la concentración deHCl resultante sea 0,5 mol/L.

Entonces, se tiene una concentración y un volumen de la disolución final;puede hallarse la cantidad en mol necesaria:

n

HCl

= MHCl · VHCl = 0,5 mol/L · 0,25 L Þ nHCl = 0,125 mol de HCl necesarios

La botella de la disolución madre muestra varios datos, entre ellos el valorde la densidad y el porcentaje de pureza. Sabiendo cuántos moles de HClson necesarios, es posible calcular la cantidad en gramos de HCl puro. Apartir de esa cantidad se puede hallar la masa de disolución madre, de lacual el HCl es el 37%. Esa masa de disolución madre podría luego pesarse,

como se hizo en la experiencia A; sin embargo, con ácidos y en general conlíquidos, resulta más conveniente medir un volumen con los materiales devidrio apropiados, para lo cual puede usarse la densidad y así calcular elvolumen de la disolución madre necesario para preparar los 250mL de HCl0,5 mol/L.

m

HCl puro)

= nHCl · M HCl = 0,125 mol · 36,5 g/mol Þ mHCl puro) = 4,5625 g HCl puro

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Calculando la masa de disolución usando el porcentaje de HCl en ladisolución madre:

37 g de HCl puro ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ® ¾ encontenidosestán 100 g disolución de HCl madre

4,5625 g de HCl puro ¾ ¾ ¾ ® ¾ enestarán mdisol. madre neces .

= 12,331 g disolución HClmadre

Finalmente, se usa la densidad para hallar el volumen de disolución madrenecesario:

d

Þ==Þ=mL/g24.1

g331.12

d

mV

]mL[V

]g[m

madre

madremadre VHCl = 9,944 mL

El volumen necesario para preparar 250 mL de HCl al 0,5 mol/L es 9,944 mL.Sin embargo, en el laboratorio no se dispone de pipetas que puedan medirexactamente esa cantidad. Es necesario tomar una decisión al respecto.Es razonable pensar que si se miden 10 mL, la concentración aún estaráaceptablemente cerca de los 0,5 mol/L que se desean, por lo cual en este

caso se puede usar una pipeta volumétrica de 10 mL (en otros casospodría ser necesario usar una pipeta graduada de 10 mL o de 25 mL).

1) Lavar todos los materiales a usar con abundante agua de chorro y jabón deser necesario. Una vez eliminados los restos de jabón, enjuagar con aguadestilada. Estos materiales serán: beaker de 50 mL, balón aforado de250 mL, pipeta volumétrica de 10 mL, vidrio de reloj pequeño.

2) Al culminar el lavado del balón aforado de 250 mL, añadirle agua destiladaaproximadamente hasta la mitad de su capacidad. Introducir en lacampana de extracción de vapores.

3) Disponer de un beaker de desechos, de unos 250 mL, el cual deberá

contener unos 100 mL de agua de chorro. 4) Curado del beaker: Trabajando dentro de la campana, verter una

pequeña cantidad de ácido concentrado en el beaker de 50mL.Asegurándose de humedecer todas las paredes, ir desechando hacia elbeaker de 250 mL (desechos). Repetir dos veces más.

5)

Añadir unos 30 mL de disolución madre al beaker. 6)

Curado de la pipeta: Usando una pera de succión o pro-pipeta, extraeruna pequeña cantidad del ácido del beaker hacia la pipeta; removercuidadosamente la pro-pipeta y humedecer todas las paredes de la pipeta,vertiendo el líquido hacia el beaker de desechos. Repetir dos veces más.

7) Medir la cantidad deseada (en este caso los 10 mL exactos, en la únicalínea de aforo de la pipeta volumétrica).

8) Verter la cantidad dentro del balón. 9) Tapar inmediatamente el beaker que contiene el sobrante de solución

madre de HCl. 10) Agitar muy levemente el balón (sin voltearlo) para homogeneizar. 11) Completar el volumen usando la piceta, hasta que el menisco del líquido

esté ubicado tangencialmente por arriba de la línea de afore.

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Ejercicios

5.1) ¿Qué masa de cada una de las siguientes substancias sólidas es necesariapara preparar 500 mL de disoluciones 0,200 mol/L de cada una de ellas?a) Na2CrO4; b) K2Cr2O7; c) Glucosa (C6H12O6); d) Na2SO4; e) KOH

5.2) Cuántos gramos de soluto habrá en cada una de las siguientes soluciones:a) 25 mL de una solución de KBr 0,125 mol/Lb) 50 mL de una solución AgNO3 0,500 mol/Lc) 100 mL de una solución BaCl2 0,100 mol/Ld) 500 mL de una solución NaOH 0,200 mol/L

5.3) Indica la concentración de cada ión en cada una de las siguientessoluciones:a)Una mezcla de 20mL de HCl 0,10M con 10mL KCl 0,220 mol/Lb)15 mL de Na2SO4 0,300 mol/L con 10 mL de NaCl 0,100 mol/Lc)3,5g de KBr en 100 mL de solución 0,500 mol/L de CaCl2 (considerando

que el volumen no cambia al añadir el KCl).

5.4) Se preparan dos soluciones acuosas, una conteniendo 15 g de nitrato deplata de 90 % en peso de pureza y otra conteniendo 8 g de cloruro desodio de 80 % en peso de pureza. Al mezclar ambas disoluciones precipitacloruro de plata que es un sólido prácticamente insoluble. Suponiendo quelas impurezas no afectan la formación del cloruro de plata, calcula lacantidad, en gramos, que precipita de esta última sal.

CaO (s) + CO2 (g) ¾® ¾ CaCO3 (s)Determina si con las cantidades usadas se produjo una reacción completa.

5.5) Una disolución se prepara disolviendo 4,0 g de permanganato de potasio(KMnO4) en 640,0 g de agua. Calcula el porcentaje masa/masa delpermanganato de potasio en la disolución.

5.6) Calcula el número de moles de cianuro de potasio contenidos en 400 mLde disolución acuosa 0,5 mol/L en esta sal. ¿Qué volumen de la disolución0,5 mol/L de cianuro de potasio se necesita para preparar 300 mL de unadisolución acuosa 0,02 mol/L?

5.7) ¿Cuántos gramos de nitrato de magnesio se requieren para preparar500mL de una solución 1,50 mol/L en esta sal? ¿Qué debe hacerse parapreparar 100 mL de una solución 0,75 mol/L de nitrato de magnesio apartir de la solución preparada anteriormente?

5.8) En 200mL de una disolución acuosa de bicarbonato de sodio hay disueltos4,20 g de la sal. A esta disolución se le añaden 100 mL de una disoluciónacuosa de ácido sulfúrico 0,8 mol/L. Una vez que los solutos hanreaccionado, calcula la molaridad del sulfato de sodio formado y elvolumen que en condiciones normales ocuparía el dióxido de carbonodesprendido. Supóngase que los volúmenes de las disoluciones sonaditivos y que el agua formada en el proceso no altera el volumen de ladisolución final.

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5.9) Calcula cuantos gramos de soluto sólido se necesitan para preparar cadauna de las siguientes soluciones acuosas:a) 35,0 mL de nitrato de plata 2,0 mol/Lb) 150,0 mL de sulfato de sodio 0,5 mol/L a partir de sulfato de sodio anhidro.c) 150,0 mL de sulfato de sodio 0,5 mol/L a partir de sulfato de sodio

decahidratado.

5.10) Se mezclan 0,20 L de una disolución de cloruro de sodio 2,0 mol/L con350 mL de otra disolución de cloruro de sodio 1,5 mol/L. Si consideramosque los volúmenes son aditivos, ¿cuál es la molaridad del cloruro de sodioen la disolución resultante?

5.11) Cierta disolución en agua de etanol, CH3CH2OH, contiene un 14 % en masade etanol. Si la densidad de la disolución es 0,98 g/mL, calcula:a) La masa en gramos de etanol por mililitro de disolución.b) La molaridad del etanol en la disolución.c) La molalidad del etanol en la disolución.

5.12) La etiqueta de un frasco de ácido sulfúrico concentrado indica que la disolucióncontiene un 92,0 % de H2SO4 y posee una densidad de 1,83g/mL. Calcula:a) La molaridad del ácido en la disolución.b) La molalidad del ácido en la disolución.c) El volumen en mililitros de la solución concentrada del ácido que se

necesita para preparar 200mL de una disolución acuosa 0,2 mol/L.

5.13) a)Explica cómo prepararías 100 mL de una disolución acuosa de nitrato deplata 0,25 mol/L a partir de la sal anhidra pura. b)Si después se quisierapreparar 100 mL de una disolución acuosa de nitrato de plata 0,1 mol/L apartir de la disolución 0,25 mol/L, ¿cómo se debe proceder?

5.14) Una determinada disolución acuosa de nitrato de potasio contiene 192,0 g

de la sal por cada litro de disolución. La densidad de la disolución es 1,14g/mL. Calcula la concentración de la sal en:a)Molaridad; b)Porcentaje masa/masa; c)Molalidad

5.15) Una mezcla de óxido de calcio y óxido de bario se hace reaccionar con unexceso de carbono, formándose calcio y bario sólidos. Posteriormente,todo el calcio y el bario formados se hacen reaccionar con 800 mL de unadisolución de ácido clorhídrico al 8,2 % y de densidad 1,05 g/mL,formándose una disolución cuyas concentraciones son 0,4mol/L en clorurode calcio y 0,1 mol/L en cloruro de bario. Suponiendo que el volumen de ladisolución no cambia en el proceso, calcula el porcentaje en masa de cadauno de los óxidos en la mezcla original.

5.16) En un recipiente de reacción se colocan 1,00 g de una aleación de plata al90 % en masa; 0,40 g de una solución al 45 % en peso de H 2S y 0,25 gde aire (25% en peso de oxígeno) produciéndose la reacción:

Ag + H2S + O2 ¾® ¾ Ag2S + H2Oa) Determina la cantidad en gramos de Ag2S que se produce.b) El porcentaje en masa de plata que queda sin reaccionar (respecto a la

cantidad inicial de plata pura).

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5.17) Se disuelven 51,86 g de nitrato de cobalto (II) hexahidratado,Co(NO3)2·6H2O, en agua hasta formar 600 mL de una disolución cuyadensidad es 1,02 g/mL. Calcula:a) El porcentaje en masa del ión cobalto en la disolución.b) La concentración molar del ión nitrato en la disolución.c) El volumen de solución que hay que agregarle a 100 mL de agua para

obtener una solución 0,1 mol/L en ión Co2+.

5.18) Se tiene una solución acuosa de ácido sulfúrico al 78,4 % ý d = 1,7 g/mL.a) Calcula la molaridad del ácido en la solución.b) Calcula la molalidad del ácido en la solución.c) Se toman 40 mL de esta disolución y se tratan con 200mL de una

solución acuosa 0,7 mol/L en hidróxido de potasio, y se procede aevaporar toda el agua. Calcula la cantidad, en gramos, de sulfato depotasio que se produce.

d) Si se toman 150 mL de la solución original del ácido, ¿cuántos mililitrosde agua deben agregarse para obtener una nueva disolución que sea3,0 mol/L en ácido sulfúrico? Considera que los volúmenes son aditivos.

5.19) Se mezclan 40mL de una disolución de KMnO4 (de color morado) 0,25 Mcon 360mL de una solución de hidróxido de sodio 0,02 mol/L. A la soluciónresultante se le agregan 1,261 g de hipoclorito de potasio, sin variaciónapreciable del volumen de solución. Se observa que ocurre una reacción,pues se forma un precipitado de dióxido de manganeso, de color marrón; sesabe que además están presentes como producto iones perclorato. Determina:a) La cantidad, en gramos, de MnO2 formado.b) La concentración de iones potasio en la disolución final.c) La concentración molar del ión perclorato producido.d)¿De qué color será la disolución después de filtrarla eliminando todo el MnO2?

5.20) Se desea preparar una disolución de H2SO4 1,000 mol/L en un litro desolución. Se cuenta en el laboratorio con un frasco de una soluciónconcentrada de H2SO4 en cuya etiqueta se lee: H2SO4 68%; 1 L = 1,2 kg.a) ¿Cuántos mililitros de esta solución concentrada se debe usar?b) ¿Es posible preparar en el laboratorio una disolución que sea

exactamente 1,000 mol/L en condiciones de trabajo habituales?c)Se procede a verificar la concentración del ácido preparado por medio de

una titulación, para lo cual se mide una alícuota de 25 mL del ácido yse le valora con una disolución de NaOH 1,400 mol/L. Para alcanzar elpunto de equivalencia, en el cual todo el ácido ha reaccionadocompletamente con el NaOH que se ha ido añadiendo poco a poco, segastaron 38,00 mL de la solución de NaOH. ¿Cuál es la concentraciónverdadera del ácido preparado?

5.21) Se tiene una disolución acuosa de hidróxido de potasio 0,5 mol/L. Seencuentra que 40 mL de esta disolución del hidróxido reaccionanexactamente con 15 mL de una disolución acuosa de ácido sulfúrico. Porotra parte, se encuentra también que 30 mL de la disolución del ácidosulfúrico reaccionan con 2,105 g de una muestra impura de carbonato decalcio. Calcula la pureza de la muestra de carbonato.

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Respuestas a ejercicios de los temas 1 - 5 1.1) 3 latas. 1.2) Bs.2700 1.3) Bs.F.60 1.4) 10% 1.5) 1,12m

1.6) 2,12m 1.7) 2 (a es 2 veces c ; a=2c) 1.8) 1L = 1·106mm3

1.9) 6,16 veces 1.10) 2 vueltas 1.11) Estado: 5600; KMK:800; InversionistasPart.: 400;Trabajadores: 3200. (acciones) 1.12) 200 panes de a locha 1.13) 2h; 120km de Estac. B.

2.1) a)59,96%; b)Ley de

las proporciones definidas.c)2,40 g. 2.2) 0,0966g de Flúor 2.3) (discutir con profesor) 2.4) n = 8 (X8) 2.5) C3H8. Propano 2.6) a)1,155 g. 2.7) mCalcio = 100 g

mOxígeno = 120 gmAzufre = 80 g

2.8) 1,20·1024 piedras. 20 mol 2.9) Azufre 2.10) a)9,63·10–9 mg;

b)1,66·10–16 molc)~58 g/mol

2.11) 3,06·1013 át. Au 2.12) a)71g/mol; b) Cl2 2.13) a)7,2 mol át. Oxígeno;

b)3,6 mol O2;c)1,35·1023 moléculas S8

2.14) a)12mol K;b)1,81·1024 át. Fe;c)18mol N;d)9mol N2

2.15) a)6,02·1022 át.Ba;b)0,6 mol át. O;c)1,81·1023 moléc. O2;d) 2,8 g N.

2.16) a)0,0559 mol H2O;b)3,10 g CaCl2 (anh.);c) 1,25 L

2.17) a)3,19 g H;b)2,788 mol O;c)9,58·1023 át. B;d)14,58%;e)11,66%

2.18) a)0,1 mol O2 sobrante;0,2 mol Mn3O4;

b)25,6 g Mn3O4;c)Mn3O4 no es uncompuesto verdadero.

En realidad se trata deuna mezcla equimolarde MnO : Mn2O3

2.19) 2,01 g de HClO4 (sobr.);5,88 g de H3PO4;16,47 g Cl2O7;

2.20) a)0,03 molb)0,12 molc)0,09 mold)1,63·10–22 g

4.1) a)No, ni el oxígeno ni el

hidrógeno se conservan, esnecesario balancear. b) Cero,si no hay oxígeno no puedeocurrir esta reacción.c)Sobran 0,5 mol de CH4. d)Síse cumple. Sobran 8 g de CH4.Así, había 48 g de reactantesantes de la reacción y alfinalizar hay 40 g de productosmás 8 g del reactivo sobrante. 4.2) a)2:3:1:3; b)2:2:2:1;c)2:123:48:30:60;d)2:41:32:14:4; e)1:3:2;

f)4:5:1; g)4:1:2; h)2:1:1:2 4.3)

4.4) a)4:3:2:6; b)2:1:3:4;c)4:3:2; d)2:15:10:12;e)1:3:2; f)4:5:1; g)4:1:2;h)2:1:1:2 4.5) [g/mol] ó [uma]: 76;245; 46; 98; 294; 63; 17; 44;28; 249,55; 4.6) 207g/mol 4.7) 40 uma 4.8) a)X2Y6; b)1 mol 4.9) FE: C3H6O2; FM: C6H12O4 4.10) 16,5g 4.11) 44g/mol 4.12) a)0,555mol; 0,588mol;0,075mol 4.13) 40,58 g 4.14) 4,11 L 4.15) 6,023·1024 moléculas;1140 g 4.16) 48,2%; 70,0%; 72,3%

4.17) 1446g 4.18) 2 C : 6 H : 1 O 4.19) Ni(CN)2 4.20) 1 K : 1 Cl : 3 O 4.21) C2H2; C6H6 4.22) C6H12O6 4.23) C6H14 4.24) 2 4.25) a)0,28g b)33,3g 4.26) 2,13·10–3g 4.27) 106,2g; 42,6L 4.28) a)0,5mol; b)0,2g; c) 4.29) a)5 moléculas b)6 molé-culas; c) 0,088kg; 8,8·1010ng 4.30) a)No; b)22g=2,2·107μgCO2; 50g=5,0·107μg de CaCO3 4.31) 8,0g

4.32) 1,35mol 4.33) 29,2g 4.34) Cl2; 164,25g 4.35) a)30g b)32g c)menor 4.36) 199mg 4.37) 67,2g 4.38) a)600mg; b)1060mg 4.39)

4.40) 24,9g 4.41) a)264mg; b)192mg;c)7,224·1021 átomos 4.42) a)No; b)1,806·1024moléculas; c)80 g NaOH sobrante

4.43) 21,9g 4.44)

4.45)

4.46) 430 kg 4.47) a)63,55g NaBr; 30,24gH3PO4; b)79,52g NaBr; 30,24gH3PO4 4.48) 33,5% MgCO3;

66,5%CaCO3 4.49) 20,7g C7H6O3; 22,95gC4H6O3 4.50) 4,56g 4.51) 136,5g/mol ó 136,5uma 4.52) 44,7%CaCl2 4.53) 2,18g 4.54) 55,6g 4.55) 441 4.56) a)560 g; b)33,3 g 4.57) 23,9 g CuSO4; 9,5 g Cu 4.58) 6,96 g 4.59) 74 g/mol; C8H20O2 4.60) 0,54 g

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4.61) a) 1,4 mol; b) 5,6 g 4.62) 50%

5.1) a)1,08g; b)29,4g;c)18,0g; d)14,2g; e)5,6g 5.2) a)0,372g; b)4,250g;

c)2,08g; d)4,00g 5.3) a) [H+]=0,067 mol/L

[Cl–]=0,14 mol/L[K+]=0,073 mol/L;

b) [Na+]=0,4 mol/L[SO42–]=0,18 mol/L[Cl–]=0,04 mol/L

c) [Ca2+]=0,5 mol/L[Cl–]=1,0 mol/L[K+]=0,29 mol/L[Br–]=0,29 mol/L

5.4) 11,5g 5.5) 0,62% 5.6) 0,2mol; 12mL 5.7) 111,225g; 50mL

5.8) 0,083mol/L; 1,12L 5.9) a)11,9g; b)10,7g;

c)24,2g 5.10) 1,68mol/L 5.11) a)0,1372g/mL;b)2,98mol/L; c)3,54mol/kg

5.12) a)17,2mol/L;b)117,2mol/kg; c)2,33mL 5.13) a)Se pesan en unbeaker 4,25 g de la sal en lamínima cantidad de aguaposible; se trasvasa la mezclaa un balón aforado de 100mL,se enjuaga el beaker variasveces vertiendo el agua delavado en el mismo balón. Seenrasa hasta completar los100mL de disolución. b)Setoman 40mL de la disolución

concentrada con una pipeta,se vierte ese volumen en un

balón aforado y se añade aguadestilada hasta completar100mL. 5.14) a)1,9mol/L; b)16,8%;c)2,0mol/kg 5.15) 59,4% CaO; 40,6% BaO

5.16) a)0,697g; b)6% 5.17) a)1,72 % Co en la sol.

b)0,593 mol/Lc)Aprox. 51 mL

5.18) a)13,6mol/L;b)37,0mol/kg;c)12,18g K2SO4;d)530mL 5.19) a)0,87g; b)0,06mol/L;c)0,0125mol/L; d)Incolora. 5.20) a)120,1mL; b)No sedispone de un material quepermita medir un volumen tanespecífico; c)1,064mol/L

5.21) 95,0%

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