Practicos de quimica

1. Para estudiantes de 1er Ao Ing. Fernando Martnez V.

2. i QUIMICA GENERAL TEORIA Y EJERCICIOS La presente edicin del texto Qumica General, es fruto de varias revisiones en los ltimos tres aos, es un texto que promete ser un referente para la prctica de la qumica de los estudiantes que cursan esta materia en su primer ao de estudios universitarios en las diferentes universidades de nuestro departamento y porque no de Bolivia, ha sido elaborado con la experiencia que ha tenido mi persona en la ctedra de esta materia en diferentes universidades de esta ciudad y por tanto se ha tratado de recopilar toda la informacin que precisa tener un estudiante que se encuentra llevando esta materia en el inicio de sus estudios universitarios. Esperando sea de su agrado y muy til para los fines que les interesa dejo el texto a su consideracin, aceptando y agradeciendo cualquier correccin que usted vea pertinente en la mejora de la presente publicacin. Ing. Fernando Martnez V. SANTA CRUZ BOLIVIA 2016

3. ii Ing. Fernando Martnez Valda Docente: Dir.: Calle Venezuela N 78 Telf. 3303335, Cel.: 71365906 Email: [email protected]

4. iii CONTENIDO 1 INTRODUCCION A LA QUIMICA INORGANICA..................... 1 1.1 Historia..............................................................................................................................1 1.2 Modelos atmicos y su evolucin.....................................................................................2 1.2.1 Modelo atmico de Democrito ........................................................................................2 1.2.2 Modelo atmico de Thompson ........................................................................................2 1.2.3 Modelo atmico de Rutherford........................................................................................2 1.2.4 Modelo atmico de Bohr .................................................................................................3 1.2.5 Modelo atmico de Sommerfeld .....................................................................................3 1.2.6 Modelo atmico de Schrdinger......................................................................................4 1.3 Teora atmica moderna....................................................................................................5 1.4 Definicin y divisin de la qumica ..................................................................................7 1.5 Definiciones bsicas..........................................................................................................8 1.5.1 Materia.............................................................................................................................8 1.5.2 Cuerpo..............................................................................................................................9 1.5.3 Sustancias y mezclas........................................................................................................9 1.5.4 Masa y peso .....................................................................................................................9 1.5.5 Volumen ..........................................................................................................................9 1.5.6 Calor y temperatura .......................................................................................................10 1.6 Conversin de unidades ..................................................................................................11 1.7 Densidades ......................................................................................................................12 1.7.1 Densidad absoluta () ....................................................................................................12 1.7.2 Densidad relativa (r) ....................................................................................................12 2 ESTRUCTURA ATOMICA Y ENLACES DE VALENCIA........ 19 2.1 Teora atmica.................................................................................................................19 2.2 El tomo y partculas sub-atmicas ................................................................................19 2.3 Teora moderna ...............................................................................................................20 2.3.1 Principios de Broglie .....................................................................................................20 2.3.2 Configuracin electrnica..............................................................................................20 2.3.3 Principio de Pauli...........................................................................................................20 2.3.4 Principio de mxima multiplicidad de Hund.................................................................20 2.3.5 Nmeros cunticos.........................................................................................................23 2.4 Enlaces de valencia .........................................................................................................26 2.4.1 Representacin por estructuras de Lewis ......................................................................26 2.4.2 Enlace inico .................................................................................................................26 2.4.3 Enlace covalente............................................................................................................27 2.5 Notacin qumica ............................................................................................................29 2.5.1 Reacciones en metales ...................................................................................................29

5. iv 2.5.2 Reacciones en no metales..............................................................................................30 2.5.3 Mezcla de metales y no metales....................................................................................32 2.5.4 Casos a tener en cuenta..................................................................................................33 3 LEYES DE LAS COMBINACIONES QUIMICAS....................... 39 3.1 Conceptos bsicos........................................................................................................... 39 3.1.1 Peso atmico..................................................................................................................39 3.1.2 Peso molecular...............................................................................................................40 3.1.3 Peso equivalente............................................................................................................41 3.1.4 Volumen molar..............................................................................................................42 3.1.5 Nmero de Avogadro ....................................................................................................43 3.2 Leyes ponderales............................................................................................................. 44 3.2.1 Ley de la conservacin de la materia o Lavoisier .........................................................44 3.2.2 Ley de las proporciones definidas o de Proust..............................................................44 3.2.3 Ley de las proporciones mltiples o de Dalton .............................................................44 3.2.4 Ley de las proporciones reciprocas o de Richter...........................................................44 3.3 Ley de los volmenes gaseosos o de Gay-Lussac .......................................................... 44 3.4 Aplicaciones.................................................................................................................... 44 4 GASES ..............................................................................................53 4.1 Introduccin.................................................................................................................... 53 4.2 Las cuatro variables de la ley de gases ........................................................................... 53 4.2.1 Volumen de un gas........................................................................................................53 4.2.2 Temperatura de un gas...................................................................................................53 4.2.3 Presin de un gas...........................................................................................................54 4.2.4 Cantidad de gas .............................................................................................................54 4.3 Condiciones estandart de un gas..................................................................................... 54 4.4 Principales leyes que rigen el comportamiento de un gas .............................................. 55 4.4.1 Ley de Boyle .................................................................................................................55 4.4.2 Ley de Charles...............................................................................................................55 4.4.3 Ley de Gay Lussac ........................................................................................................56 4.4.4 Ley de Avogadro...........................................................................................................56 4.4.5 Ley combinada de los gases ..........................................................................................56 4.4.6 Ley general de los gases ideales....................................................................................56 4.4.7 Ley de Dalton ................................................................................................................59 4.5 Difusin de los gases o ley de Graham........................................................................... 60 5 DISOLUCIONES............................................................................. 69 5.1 Solubilidad de sustancias................................................................................................ 69 5.2 Solucin, soluto y solvente............................................................................................. 69

6. v 5.3 Dependencia de la solubilidad con la temperatura..........................................................70 5.3.1 Saturacin e instauracin...............................................................................................71 5.3.2 Cristalizacin .................................................................................................................71 5.4 Mezclas ...........................................................................................................................78 5.5 Tipos de disoluciones......................................................................................................78 5.6 Concentracin de una disolucin ....................................................................................79 5.6.1 Unidades fsicas.............................................................................................................80 5.6.2 Unidades Qumicas........................................................................................................82 5.7 Dilucin...........................................................................................................................86 5.8 Mezcla de soluciones ......................................................................................................88 5.9 Propiedades Coligativas..................................................................................................90 5.9.1 Presin de vapor ............................................................................................................90 5.9.2 Aumento ebulloscopico .................................................................................................91 5.9.3 Descenso crioscopico.....................................................................................................92 5.9.4 Presin Osmtica...........................................................................................................93 6 ESTEQUIOMETRIA .....................................................................103 6.1 Reacciones qumicas.....................................................................................................103 6.1.1 Clasificacin de las reacciones ....................................................................................103 6.1.2 Tipos de Reacciones ....................................................................................................104 6.2 Mtodos de balance de reacciones................................................................................104 6.2.1 Al tanteo.......................................................................................................................104 6.2.2 Algebraico....................................................................................................................105 6.2.3 Cambio de valencia (Redox) .......................................................................................107 6.3 Valores estequiometricos ..............................................................................................110 6.4 Clculos estequiometricos.............................................................................................110 6.4.1 Relacin masa-masa ....................................................................................................110 6.4.2 Relacin masa-volumen...............................................................................................110 6.4.3 Relacin volumen-volumen.........................................................................................110 6.5 Pureza de sustancias......................................................................................................113 6.6 Rendimiento de la reaccin...........................................................................................114 6.7 Reactivo limite ..............................................................................................................115 6.8 Estequiometria de soluciones........................................................................................116 7 CINETICA Y EQUILIBRIO QUIMICO ......................................129 7.1 Definicin......................................................................................................................129 7.2 Velocidad de la reaccin...............................................................................................129 7.2.1 Velocidad promedio.....................................................................................................130 7.3 Factores que modifican la velocidad de las reacciones.................................................130 7.3.1 Temperatura.................................................................................................................130

7. vi 7.3.2 Superficie de contacto .................................................................................................130 7.3.3 Agitacin .....................................................................................................................131 7.3.4 Luz...............................................................................................................................131 7.3.5 Catalizadores ...............................................................................................................131 7.3.6 Concentracin..............................................................................................................131 7.3.7 Naturaleza de los reaccionantes...................................................................................131 7.4 Ley de velocidad de reaccin........................................................................................ 132 7.5 Orden de reaccin......................................................................................................... 132 7.5.1 Reacciones de orden cero............................................................................................132 7.5.2 Reacciones de primer orden ........................................................................................133 7.5.3 Reacciones de segundo orden......................................................................................135 7.6 Energa de activacin.................................................................................................... 135 7.6.1 Relacin entre las constantes de velocidad a dos temperaturas ..................................136 7.7 Reaccin qumica en equilibrio .................................................................................... 139 7.7.1 Reversibilidad de las reacciones..................................................................................139 7.7.2 Constante de equilibrio................................................................................................139 7.8 Relacin de la constante de equilibrio en trminos de concentracin con la constante de equilibrio en trminos de presiones parciales .......................................... 141 7.9 Principio de LChatelier................................................................................................ 142 8 EQUILIBRIO IONICO Y HETEROGENEO................................ 149 8.1 Equilibrio inico ........................................................................................................... 149 8.2 Caracterizacin qumica del agua................................................................................. 149 8.3 Formacin de pares conjugados.................................................................................... 150 8.4 Equilbrio cido - base.................................................................................................. 150 8.4.1 Teoria de Arrhenius.....................................................................................................150 8.4.2 Teoria de Bronsted y Lowry........................................................................................150 8.4.3 Teora de Lewis...........................................................................................................151 8.5 Constante de acidez, Ka................................................................................................ 151 8.6 Clculos de pH en cidos y bases................................................................................. 151 8.6.1 pH en cidos fuertes ....................................................................................................152 8.6.2 pH en bases fuertes......................................................................................................152 8.6.3 pH en cidos dbiles....................................................................................................154 8.6.4 pH en sales (Hidrlisis de sales)..................................................................................155 8.6.5 pH en soluciones amortiguadoras................................................................................156 8.7 Equilibrio heterogneo.................................................................................................. 162 8.8 Equilibrio qumico de un precipitado ........................................................................... 163 8.8.1 Constante del producto de solubilidad (Kps) ..............................................................163 8.9 Prediccin en la formacin de precipitados.................................................................. 163

8. vii 9 TERMODINAMICA QUIMICA...................................................167 9.1 Termodinmica .............................................................................................................167 9.1.1 Sistema termodinmico ...............................................................................................168 9.1.2 Clases de sistemas trmicos.........................................................................................168 9.1.3 Variables termodinmicas ...........................................................................................169 9.2 Termoqumica ...............................................................................................................169 9.2.1 Cantidad de calor y capacidad calorfica.....................................................................169 9.2.2 Calor de fusin y vaporizacin....................................................................................171 9.2.3 Entalpia........................................................................................................................172 9.2.4 Entalpia de formacin normal Hf.............................................................................173 9.2.5 Calor de combustin....................................................................................................173 9.2.6 Entalpia o calor de reaccin.........................................................................................173 9.3 Equivalencias trmicas..................................................................................................177 9.3.1 Equivalencia entre calor y trabajo ...............................................................................177 9.3.2 Energa interna (U) ......................................................................................................177 9.3.3 Convencin de signos..................................................................................................177 9.4 Primer principio de la termodinmica...........................................................................178 9.5 Segundo principio de la termodinmica........................................................................180 9.5.1 Procesos trmicos en gases ideales..............................................................................180 9.6 Maquinas trmicas ........................................................................................................182 10 Electroqumica..............................................................................185 10.1 Reacciones redox ..........................................................................................................185 10.2 Balanceo de las ecuaciones redox.................................................................................185 10.2.1 Igualacin por el mtodo del ion electrn ...................................................................185 10.3 Celdas electroqumicas .................................................................................................189 10.4 Potenciales estndares de electrodo ..............................................................................189 10.5 Efecto de la concentracin en la fem de la celda ..........................................................190 10.5.1 Ecuacin de Nerns`t.....................................................................................................190 10.6 Unidades Elctricas.......................................................................................................192 10.7 Electroqumica ..............................................................................................................193 10.8 Electrlisis.....................................................................................................................193 11 Bibliografa ...................................................................................196

9. viii ANEXOS Anexo 1. Tabla peridica de Elementos Anexo 2. Tabla de reas y volmenes Anexo 3. Tabla de conversin de unidades Anexo 4. Tabla de metales y no metales Anexo 5. Tabla de densidades de algunas sustancias Anexo 6. Tabla de presin del vapor de agua a diferentes temperaturas Anexo 7. Tabla de constantes molalescrioscpicas y ebulloscpicas Anexo 8. Tabla de constantes de acidez a 25 C Anexo 9. Tabla de constantes de basicidad a 25 C Anexo 10. Tabla indicadores acido base Anexo 11. Tabla del producto de solubilidad Kps Anexo 12. Calores latentes de fusin y evaporacin de algunas sustancias. Anexo 13. Calores especficos de algunas sustancias a 25 C y a presin atmosfrica. Anexo 14.Entalpias normales o estndar de formacin, Hf en kj/mol Anexo 15. Potenciales de reduccin en condiciones estandar

10. Introduccin a la quimica Fernando Martnez V. 1 1 INTRODUCCION A LA QUIMICA INORGANICA La qumica es una rama de la ciencia que nos lleva a la comprensin de los fenmenos que ocurren en la transformacin de la materia, en consecuencia su aplicabilidad esta en cada una de las etapas de nuestra vida. Es as que la ciencia moderna basa cada uno de sus razonamientos cientficos en las transformaciones qumicas que sufren los cuerpos. 1.1 Historia La historia de la qumica est intensamente unida al desarrollo del hombre ya que abarca desde todas las transformaciones de materias y las teoras correspondientes. A menudo la historia de la qumica se relaciona ntimamente con la historia de los qumicos y segn la nacionalidad o tendencia poltica del autor - resalta en mayor o menor medida los logros hechos en un determinado campo o por una determinada nacin. La ciencia qumica surge en el siglo XVII a partir de los estudios de alquimia populares entre muchos de los cientficos de la poca. Se considera que los principios bsicos de la qumica se recogen por primera vez en la obra del cientfico britnico Robert Boyle: TheSkepticalChymist (1661). La qumica como tal comienza sus andares un siglo ms tarde con los trabajos del francs Antoine Lavoisier y sus descubrimientos del oxgeno, la ley de conservacin de masa y la refutacin de la teora del flogisto como teora de la combustin

11. Introduccin a la quimica 2 Fernando Martnez V. 1.2 Modelos atmicos y su evolucin 1.2.1 Modelo atmico de Democrito Este fue el primer modelo atmico, inventado por el filsofo griego Demcrito de Abdera que vivi entre los aos 460 al 370 a.c (antes de Cristo). Demcrito fue el desarrollador de la Teora Atmica Del Universo. Fue el primer filsofo-cientfico que afirm que los tomos son eternos, inmutables e indivisibles, es decir, que duran siempre, que no cambian y que no pueden dividirse en partculas ms pequeas. Para Demcrito el tomo era la partcula ms pequea que haba, una partcula homognea, que no se puede comprimir y que adems no se poda ver. Su teora era filosfica, no cientfica. 1.2.2 Modelo atmico de Thompson En 1897 Joseph John Thompson realiza una serie de experimentos y descubre el electrn. En tubos de gases a baja presin en los que se establece una diferencia de potencial superior a 10.000 voltios, se comprob que aparecan partculas con carga elctrica negativa a las que se llam electrones, y demostr que haban sido arrancados de los tomos (los cuales eran neutros). Tal descubrimiento modific el modelo atmico de Dalton, que lo consideraba indivisible. Thompson supuso el tomo como una esfera homognea e indivisible cargada positivamente en la que se encuentran incrustados los electrones. 1.2.3 Modelo atmico de Rutherford Posteriormente otro fsico ingls, ErnestRutherford, realiz una serie de experimentos. Hizo incidir sobre una lmina finsima de oro un delgado haz de partculas cargadas positivamente de masa mucho mayores que el electrn y dotadas de energa cintica alta. En el choque observ distintos comportamientos. La mayora atravesaban la lmina sin desviarse, algunas se desviaban y muy pocas retrocedan esta experiencia implicaba que los tomos estaban casi vacos, pues la mayora de las partculas las atravesaban, indicando que hay una zona cargada positivamente, ya que algunas partculas retrocedan o se desviaban. Esta zona debe estar muy concentrada ya que es mayor el nmero de desviaciones

12. Introduccin a la quimica Fernando Martnez V. 15 PRACTICO 1 1. Cul es el nmero de masa de un tomo de Fe que tiene 28 neutrones? 2. Para cada una de las siguientes especies, reconozca al elemento, determine el nmero de protones, neutrones y electrones: 3. Indique el nmero de protones electrones y neutrones del catin Ca +2 (Z = 20) 4. Indique el nmero de protones y electrones de cada uno de los siguientes iones comunes: Na+ , Ca2+ , Al3+ , Fe2+ , I -, F- , S-2 , C-4 , O-2 y N-3 A. Conversiones de temperatura 5. Convertir las siguientes escalas de temperaturas a) 120 C a F R. 248 b) 250 F a C R. 121 c) 5 F a C R. 15 d) 25 C a K R. 298 6. Realizar las conversiones siguientes: a) 50 F a K R.283,15 b) 30 K a F R. 405,4 c) 212 F a C R. 100 d) 0C a F R. 32 7. La temperatura del hielo seco es de - 109 F. Es o no ms fra que la temperatura del etano en ebullicin que es de -88 C?. R. no es mas fra 8. A que temperatura tienen el mismo valor numrico las lecturas Celsius y Farenheit R. 40 B. Conversiones de unidades 9. Realizar las siguientes transformaciones. a) 0,3 m a mm R. 300 b) 60 Newton a Kp R.6,12 La lectura de la teora no es suficiente para el aprendizaje de la qumica, por lo tanto realizar la prctica de lo estudiado nos llevara a tener una mejor comprensin de la qumica. Como la prctica hace al maestro, en cada tema encontraras una gua de ejercicios con respuestas para que demuestres tu conocimiento

13. Introduccin a la quimica 16 Fernando Martnez V. c) 600 J a caloras R. 143,4 d) 35 Julios a Ergios R. 35 x 107 e) 0,15 Km a Dm R. 15 f) 0,005 cm a pico metros R. 5x1010 10. Realice la conversin de las siguientes unidades a) 56 Hp a Watt R. 41776 b) 100 calorias a BTU R. 0,396 c) 90 millas/h a Km/seg.R. 0,0402 d) 80 Atm a mm de Hg R. 60800 e) 74 milibares a atmsferas R. 74x105 f) 0,025 mm a A R. 2,5x108 11. Calcular el volumen en m3 de una caja que mide 1,5 m de largo, 60 cm de ancho y 300 mm de alto. R. 0,270 12. Tres objetos pesan 0,1 kg, 105 g y 300 mg, Cul es el peso total en gramos? R. 205,3 13. Cuantos segundos hay en una semana? R. 604800 14. Para llegar de Santa Cruz a Montero un microbs tarda 65 minutos y 45 segundos. Indicar el tiempo en que llega a Montero expresado en horas. R. 1,1 15. La densidad de la gasolina es 0,75 g/cm3 , convirtase a lb/pie3 . R. 46,81 16. Calcular el volumen expresado en cc de un cilindro cuya longitud es de 5 pulgadas y tiene un dimetro de 50 milmetros. R. C. Densidades 17. Cul es la densidad del ter (sustancia orgnica) si 400 cm3 pesan 294,4 g. R. 0,736 18. Cul es la densidad de una esfera de estao que tiene un dimetro de 2 cm y una masa de 31,41 g. R. 7,5 19. Cul es la masa de 100 litros de hidrogeno si su densidad es 0,089 g/l. R. 8,9 20. El aire pesa alrededor de 8 lb por 100 pies cbicos. Cul es su densidad en gramos por pie cbico y en gramos por litro? R. 36 g/pie3 y 1,3 g/l 21. Cul es la masa de un objeto rectangular de bronce que mide 10 cm, 4 cm y 2 cm, sabiendo que la densidad del bronce, 8,2 g/cm3 . R. 656 22. Una solucin de cido clorhdrico (HCl) tiene una densidad de 1,13 g/ml. a. Calcular la masa de 830 ml de solucin R. 937,9 b. El volumen ocupado por 685 g de solucin R. 606,19 23. Una pieza fundida de una aleacin, en forma de disco, pesa 50 gramos. El disco tiene 0,250 pulgadas de espesor y un dimetro de 1,38 pulgadas. Cul es la densidad de la aleacin? R. 8,15 g/cc 24. Una probeta contiene 25 ml de agua, al aadir 110 g de bronce el nivel del agua en la probeta alcanz 38,5 ml. Cul es

14. Introduccin a la quimica Fernando Martnez V. 17 la densidad del bronce?. R. 8,15 25. Determinar la densidad del etanol (alcohol etlico, compuesto orgnico) si 280 g ocupa un volumen de 354,4 ml. R. 0,79 26. La densidad del hierro 7,9 g/ml y la del agua 1 g/ml, calcular el peso especfico del hierro. R. 7,9 27. Calcular la densidad y el peso especfico de un cuerpo que pesa 420 g y tiene un volumen de 52 cc. R. 8,1g/cc y 8,1 28. Calcular la masa necesaria de cobre que se necesita para fabricar 15 esferas que tengan un dimetro de una pulgada, sabiendo que la densidad del cobre es 8,96 g/cc. R. 1153 g 29. Si la masa de 10 discos es 2 libras y cada disco tiene 5 pulgada de dimetro y 15 mm de espesor. Calcular la densidad del disco. R. 0,477g/cc 30. Una vasija de vidrio pesa 20,238 g cuando est vaca y 20,31 g cuando se llena con agua hasta una seal grabada. La misma vasija se seca despus y se llena con una disolucin hasta la misma seal, la vasija pesa ahora 20,33 g. Cul es la densidad de la disolucin?. R. 1,273 g/cc. 31. Determinar la densidad de un lquido segn los siguientes datos: Peso del recipiente vaco 56,5 g Peso del recipiente con agua 60,0 g Peso del recipiente con lquido 67,0 g R. 3g/cm3 32. En un proceso de estaado electroltico se da un recubrimiento de un espesor de 0,3 pulgadas. Cuntos metros cuadrados pueden recubrirse con un kilogramo de estao de 7,3 g/cc de densidad? R. 0,18 m2 33. Se tiene volmenes iguales de dos sustancias A y B cuyas densidades son 1,5 g/ml y 1,8 g/ml respectivamente. Calcular el volumen de A, sabiendo que la diferencia de masas de A y B es 30 gramos. R. 100 34. Una botella para la determinacin de pesos especficos pesa 220 g vaca, 380 g llena con agua y 351 g llena conquerosn. Determinar el peso especfico del querosn y la capacidad de la botella. R. 0,819 y 160 cc 35. Se desea construir un recipiente de forma cilndrica para almacenar 2 galones americanos de cierto acido, de manera que la base del recipiente sea la mitad de su altura. Calcular las dimensiones internas en pulgadas. R. 6,64 pulg y 13,28 pulg

15. Introduccin a la quimica 18 Fernando Martnez V.

16. Estructura Atomica y enlaces de valencia Fernando Martnez V. 19 2 ESTRUCTURA ATOMICA Y ENLACES DE VALENCIA 2.1 Teora atmica La Teora Atmica Moderna, es tambin conocida como Teora Cuntica, la cual llega a ser desarrollada y completada de la siguiente manera. Las teoras de Bohr, as como los experimentos de Rutherford, adems de Franks y Hertz, Goudsmit y Uhlenbeck, complementan a Planck, quien sea el primero en proponer una teora cuntica. Ms adelante aparece Heisenberg, quien formula lamecnica de Matrices y la teora de Incertidumbre; Broglie que crea la Mecnica Ondulatoria, adems Schrdinger viene a comprobar que todas estas se unen en una sola, a la que se le llam Mecnica Cuntica, que es la aplicacin misma de la Teora Cuntica. La Mecnica Cuntica la forman: Mecnica de matrices, Teora de incertidumbre y Mecnica ondulatoria. 2.2 El tomo y partculas sub-atmicas Ya que se vio que los tomos eran realmente divisibles, los fsicos inventaron ms tarde el trmino "partculas elementales" para designar a las partculas indivisibles. Los primeros modelos atmicos consideraban bsicamente tres tipos de partculas subatmicas: protones, electrones y neutrones. Ms adelante el descubrimiento de la estructura interna de protones y neutrones, revel que estas eran partculas compuestas. Adems el tratamiento cuntico usual de las interacciones entre las partculas comporta que la cohesin del tomo requiere otras partculas bosnicas como los piones, gluones o fotones.

17. Estructura Atomica y enlaces de valencia Fernando Martnez V. 35 Para el dominio de la nomenclatura de qumica inorgnica es muy importante saber de memoria los principales elementos qumicos, mismos que te presento en esta tabla, te recomiendo le saques una copia y una reduccin de manera que siempre este en tu bolsillo y puedas ir memorizando de a poco en tus ratos libres, en todo caso siempre habr personas que te ayuden a practicar BUSCALOS. PRINCIPALES ELEMENTOS QUIMICOS Hidrogeno H 1 Litio Li 7 Sodio Na 23 Potasio K 39 Plata Ag 108 Amonio NH4 18 Rubidio Rb 85 Cesio Cs 133 Magnesio Mg 24 Calcio Ca 40 Bario Ba 137 Radio Ra 226 Estroncio Sr 88 Zinc Zn 65 Cadmio Cd 112 Berilio Be 9 Aluminio Al 27 Bismuto Bi 209 Hierro Fe 56 Niquel Ni 59 Cobalto Co 59 Cromo Cr 52 Manganeso Mn 55 Cobre Cu 64 Mercurio Hg 201 Oro Au 197 Plomo Pb 207 Platino Pt 195 Estao Sn 119 Cloro Cl 35.5 Bromo Br 80 Yodo I 127 Azufre S 32 Selenio Se 79 Teluro Te 128 Nitrogeno N 14 Fosforo P 31 Arsenio As 75 Antimonio Sb 122 Carbono C 12 Silicio Si 28 Fluor F 19 Oxigeno O 16 Boro B 11 +1 +2 +3 +1 (oso) +2 (i co) +1 (oso) +3 (i co) +2 (oso) +3 (i co) +2 (oso) +4 (i co) -1 (hidrico) -1 (hidrico) +1 (hipo_oso) +3 (oso) +5 (i co) +7 (per_ico) -2 -2 (hidrico) +2 (hipo_oso) +4 (oso) +6 (i co) -3 (uro) +3 (oso) +5 (i co) -3 (uro) +3 (i co) -4 (uro) +4 (i co) Metales simbolo valencias Peso atom ico No Metales simbolo valencias Peso atom ico ANFOTEROS Manganeso Mn +4 (oso) +6 (ico) +7 (per_ico) Bismuto Bi +5 (ico) Cromo Cr +6 (ico) Cla se s de nive la cin y as es orami ento e n la res ol uc in de prac tic os - Calc ulo I y II - Fs ica I y I I - Qu m ica I y I I - Alg eb ra - Ecua cio ne s d if er en ciale s - Esta dist ica - I ng les Dir .: Ve ne zue la N 78 Tel. 33 03 33 5

18. Estructura Atomica y enlaces de valencia 36 Fernando Martnez V. PRACTICO 2 A. Estructura atmica 1. Realizar la configuracin electrnica de los siguientes tomos: a) Li, b) Mg, c) Fe, d) Cl, e) Se, f) Si, 2. Representar los 4 nmeros cunticos de todos los electrones de los siguientes tomos a) Na, b) Al, c) F, d) P, e) C 3. Escribir la configuracin abreviada de los siguientes tomos: a) K, b) Ca, c) Cr d) Br e) Sb 4. Un electrn se encuentra en uno de los orbitales 3d Cules son los valores posibles de los cuatro nmeros cunticos? 5. Dar los valores del nmero cuntico principal y el nmero cuntico secundario para los siguientes subniveles: 2s, 3d y 5f 6. Cul es el nmero mximo de electrones en un tomo que tiene los siguientes nmeros cunticos? a) n = 3 b) n=4, l=2 c) n=4, l=3, m=2 d) n=2, l=1, m=0, s=-1/2 7. Indicar todas las caractersticas de los siguientes tomos (protones, electrones, neutrones, configuracin electrnica, capa valencia, tipo de elemento, ubicacin en la tabla peridica, nmeros cunticos y esquema) a) K, b) Cu, c) O, d) N 8. Representar mediante la estructura de Lewis los siguientes tomos a) Ca b) Cl c) Pb+4 d) N e) Cr+3 f) C 9. Demostrar la formacin del enlace inico en las siguientes molculas a) BaO b) NaCl c) PbO2 d) Co2S3 10. Demostrar la formacin del enlace covalente en las siguientes molculas a) N2O3 b) H2SeO4 c) Br2O7 d) H3PO4 B. Nomenclatura inorgnica Combinaciones con metales 11. Escribir la frmula de las siguientes molculas Oxido de plata Oxido cuproso Oxido mangnico Perxido de amonio Peroxido de calcio Peroxido de potasio Hidrxido de rubidio Hidrxido mercurioso Hidrxido cromoso Oxido mixto de cromo Oxido plumbosoplumbico 12. Escribir el nombre de los siguientes compuestos Fe2O3 Ag2O CuO H2O2 SrO2 BeO2 Co(OH)2 Zn(OH)2 Au(OH)3 Mn3O4

19. Estructura Atomica y enlaces de valencia Fernando Martnez V. 37 Combinaciones con no metales 13. Escribir la formula de las siguientes molculas Anhdrido perclrico Anhdrido sulfuroso Dioxido de teluro Monxido de carbono Acido clorhdrico Hidruro de nitrgeno Acido sulfhdrico Acido fluorhdrico Acido permanganico Acido carbonico Acido borico Acido meta nitroso Acido piro fosfrico Acido ortoborico Acido dicromico Acido piro antimonioso 14. Escribir el nombre de los siguientes compuestos Sb2O3 I2O7 NO MnO3 H2Se HI HF H2CO3 HBrO4 H2CrO4 H3PO4 H4B2O5 H2Cr2O7 H4SiO4 Combinaciones con metales y no metales 15. Escribir la formula de las siguientes molculas Cloruro de sodio Seleniato de berilio Sulfuro de plata Floururoestannico Carburo de calcio Yoduromanganoso Nitrito ferroso Hipoyoditomanganos o Pirofosfato urico Ortoborato de amonio Silicato de plata Dicromato de potasio Permanganato mercurioso Sulfuro acido de calcio Bicarbonato de sodio Nitrato bsico de cadmio Yoduro dibasico de aluminio Ortosilicatodibsic o de radio Carbonato doble auroso de potasio Bromuro doble de litio estaoso Sulfato cprico 16. Escribir el nombre de las siguientes molculas KCl CaBr2 Sr3Se Bi2(TeO3)3 Cu(NO3)2 AuSbO2 Ni2SiO4 MnLi(SeO3)2 SnH2P2O7 NaIO (Nh4)2TeO2 ZnHgPO3 Cd2N2O5 Co(OH)2Cl AlOHSO4 Cr(H3C)3

20. Estructura Atomica y enlaces de valencia 38 Fernando Martnez V.

21. Leyes de las combinaciones qumicas Fernando Martnez V. 39 3 LEYES DE LAS COMBINACIONES QUIMICAS 3.1 Conceptos bsicos 3.1.1 Peso atmico Los qumicos y fsicos acordaron en elegir como trmino de comparacin al istopo ms abundante del carbono C12 , asignando a su masa un valor de 12 unidades de masa atmica. La mayor parte de los pesos atmicos de los elementos que se encuentran en la tabla peridica no son nmeros enteros, debido a que el peso atmico de un elemento se calcula tomando en cuenta el promedio aritmtico ponderado de las masas de los istopos de dicho elemento. El mtodo para la determinacin de los pesos atmicos de slidos en especial de los metales est basado en la ley de Dulong y Petit, mismo que indica que el producto del calor especfico de un solid por su peso atmico es igual a una constante (6,3), de esta relacin obtenemos que: Peso atmico x calor especifico = 6,3 Peso atmico (P.a.) = Z (ver tabla peridica) Por lo tanto podemos expresar a manera de frmula que: P.a. (g) 1 at-gr Ejercicio 13. Calcular cuntos gramos de nitrgeno se encuentra en 2,5 at-g de nitrgeno Datos m = ? N 2,5 at-g P.at. N = 14 especficocalor atomicopeso _ 3,6 _

22. Leyes de las combinaciones qumicas 40 Fernando Martnez V. Comienzo tomando el dato del peso atmico del N, y armo una regla de tres simple como muestra la formula colocada anteriormente: 14 g N 1 at-g x 2,5at-g x = 35 g N 3.1.2 Peso molecular Siendo la molcula la unin de tomos se comprende fcilmente que su peso llamado peso molecular, deber ser igual a la suma de los pesos atmicos de todos los tomos de la molcula, as el peso molecular de la molcula de agua ser 18, debido a la suma de los pesos atmicos de dos hidrgenos y uno de oxgeno. La interpretacin del peso molecular (PM) se la puede entender como los gramos de la molcula que hay por cada mol del mismo: PM(g) 1 mol Ejercicio 14. Calcular el peso molecular del cido sulfrico Para empezar debo escribir correctamente la frmula del cido sulfrico H2SO4 Una vez que tengo la frmula bien escrita debo conocer los pesos atmicos de cada tomo que forman el cido y multiplicar por las veces que se repite en la frmula de la siguiente manera: H2SO4 Ejercicio 15. Calcular la masa de 5 moles de hipoyodito manganoso Datos m = ? 5 mol Mn(IO)2 Debo comenzar calculando el peso molecular del Mn(IO)2 Una vez que tengo el peso molecular realizo su interpretacin en forma de regla de tres simple y resuelvo el problema 341 g 1 mol x 5 mol x = 1705 gr Mn(IO)2 Ejercicio 16. Calcular a cuantos moles equivalen 35 gramos de hidrxido de sodio Datos mol = ? 35 g NaOH tomos P.a. Cant. P.M. H 1 2 2 S 32 1 32 O 16 4 64 P.M. = 98 tomos P.a. Cant. P.M. Mn 55 1 55 I 127 2 254 O 16 2 32 P.M. = 341

23. Leyes de las combinaciones qumicas 48 Fernando Martnez V. PRACTICO 3 A. Masas atmicas y moleculares 1. Calcular el peso molecular de las siguientes sustancias a. KMnO4 R. 158 b. BaSO4 R. 233 c. Bi(NO3)3 R. 395 d. Ag2CO3 R. 276 e. CaCO3 R. 100 f. Agua R. 18 g. Amonio R. 18 h. cido sulfrico R. 98 i. Nitrato cprico R. 188 j. Hidrxido de sodio R. 40 k. Ortofosfito de plata R. 403 l. Bicarbonato de sodio R. 84 2. Calcular el nmero de at-g existentes en: a. 46 gramos de Na R. 2 at-g b. 14 gramos de N R. 1 at-g c. 100 gramos de Fe R. 1,785 at-g 3. En 50 gramos de CaCO3 que cantidad de moles existen? R. 0,5 moles 4. Los moles existentes en 176 gramos de cido sulfrico son: R. 1,8 moles 5. 126 gramos de cido ntrico corresponden a: R. 2 moles 6. Cuntos gramos representan 2 moles de cido perbrmico: R. 290 gramos 7. En 4 moles de sulfuro de hidrgeno cuantos gramos existen R. 136 gramos 8. 5 moles de nitrato cprico representa: R. 940 gramos 9. La masa de un mol de hidrxido de sodio es: R. 40 gramos 10. La masa de 5 moles de cido sulfrico es: R. 490 gramos 11. Los gramos que representan 3 moles de sulfato de sodio son: R. 426 gramos 12. Calcular los gramos que corresponden a 0.005 Kmol de estao R. 593.45 g Sn 13. 500 mmol de cualquier sustancia a cuantos moles corresponden R. 0.5 mol 14. Calcular el nmero de equivalentes que corresponden a 150 gramos de hidrxido frrico R. 4,2 eq 15. Calcular la masa que corresponden a 0,25 equivalentes de cido sulfhdrico R.12,25 g 16. Calcular los equivalentes que corresponden a 200 gramos de sulfato cprico R. 2,5 eq 17. Calcular los equivalentes que corresponden a 80 gramos de aluminio R. 8,88 eq B. Nmero de Avogadro 18. Calcular el nmero de tomos en:

24. Leyes de las combinaciones qumicas Fernando Martnez V. 49 a. 2 at-g H R. 1,205x1024 tomos H b. 3 at-g Cr R. 1,8x1024 tomos Cr 19. Calcular cuntos tomos de calcio existe en un gramo del mismo R. 1,505x1022 tomos 20. Calcular cual es la masa de nitrgeno en 1x1028 tomos de nitrgeno R. 2,324x105 gramos de N 21. Calcular la masa existente en 1x1028 molculas de oxigeno R. 5,312x105 gramos de O2 22. Cuntas molculas de agua estn presentes en una gotita de roci, si se sabe que su dimetro es de 20m? (1m = 10-6 m) R. 1,40 x 1014 molculas de H2O C. Determinacin de masas y volmenes 23. Determinar la masa de hierro en el FeSO4 R. 56 gramos 24. Calcular la masa de oxgeno en el PbOHPO4 R. 80 gramos 25. Determinar la masa de cobalto en CoFe(SO3)2 R. 59 gramos 26. Calcular la masa de plata que existen en 500 gramos de sulfato de plata R. 346,15 27. Con 50 gramos de calcio, calcular la masa de hidrxido de calcio que pueden obtenerse 28. Calcular la masa de aluminio que se encuentran en: a. 100 gramos de sulfato de aluminio b. 50 gramos de xido de aluminio c. 30 gramos de hidrxido de aluminio 29. Determine la masa de agua en 100 gramos de sulfato cprico pentahidratado 30. Cuantos moles existen en: a. 250 gr de cido sulfrico R. 2,55 b. Una lb mol de agua oxigenada R. 454 c. 8x1025 molculas de cualquier sustancia R. 132,83 d. 500 mmol de cualquier sustancia R. 0,5 31. Los huesos de una persona de 70 aos, pesan 15 kg y formados de 60% de ortofosfato de calcio. Determine los kg de calcio de una persona joven, si tiene 12% ms de contenido de calcio y el mismo peso de huesos. R. 3,89 Kg 32. Determinar el volumen ocupado en condiciones normales por: a. 2 moles de NO R. 44,8 b. 1,5 moles de Cl2 R. 33,6 c. 50 gramos de CO2 R. 25,45 d. 250 gramos de SO3 R. 70 33. Determinar la masa necesaria en condiciones normales para preparar: a. 44.8 litros de N2 R. 56 g b. 10 litros de CH4 R. 7,14 g

25. Leyes de las combinaciones qumicas 50 Fernando Martnez V. 34. Calcular la masa expresada en gramos de los siguientes compuestos: a) 2 moles de hidrxido de sodio R. 80 b) 50 litros de dixido de azufre medidos en condiciones normales R. 142,8 c) 2,575x1018 tomos de plata R. 4,6x1-4 d) 1,5 equivalentes de cido sulfrico R. 73,5 D. Composicin centesimal 35. Calcular la composicin centesimal del KBr R. K=32,77%; Br=67,23% 36. Determinar la composicin centesimal del permanganato de potasio R. K=24,68%; Mn=34,81%;O=40,51% 37. Calcular el tanto por ciento de agua de cristalizacin existente en los compuestos: a. Cloruro de calcio hexahidratado R. 49,35 % b. Sulfato doble de aluminio y potasio dodecahidratado R. 45,57% 38. La composicin centesimal del (P2O5OH)2Hg5 es: R. P=9,37%; O=14,51%; H=0,15%;Hg=75,97% 39. Calcular el porcentaje de hierro en el cromato ferroso R. 32,55 % 40. Determinar el porcentaje de cobalto en el sulfuro cobaltoso R. 64,8 % 41. Indicar el porcentaje de sodio en el ortofosfato de sodio R. 42,07 % 42. Determinar el porcentaje de carbonato de calcio que existe en 280 g de una muestra de piedra caliza (CaCO32H2O); determine adems el porcentaje de calcio R. 73,53% y 29,4% 43. En una mezcla de bromuro de plata y cloruro de plata calcular: a. El porcentaje de bromuro de plata R. 56,7% b. El porcentaje de plata R. 65,15% 44. 40 g de una mezcla de carbonato de sodio y carbonato de potasio se calcinan en una capsula a fuego directo y al final del proceso queda 20 g de un residuo formado por oxido de sodio y oxido de potasio. Determine las masas inciales de carbonato de sodio de potasio que existen en los 40 g inciales. Cul es el porcentaje de cada sal al inicio? R. 13,6 y 17,7 g; 34% y 44,25% E. Frmulas empricas y moleculares 45. Determinar la formula emprica de un compuesto sabiendo que en su anlisis se obtuvo 21,26% de Na, 33,3% de Cl y 45,1% de O. R. NaClO3 46. Si en el anlisis de de un compuesto se encontr 26,57% de K, 35,35% de Cr y 38,07% de O,

26. Leyes de las combinaciones qumicas Fernando Martnez V. 51 determinar su frmula emprica R. K2Cr2O7 47. Se calientan 1,256 gramos de un cloruro de platino y queda un residuo de 0,7275 gramos de platino. Hallar la frmula de este cloruro de platino. R. PtCl4 48. Un compuesto orgnico formado por C y H registro en su anlisis 80,05% de C y 19,95% de H, un anlisis posterior demostr que su peso molecular es igual a 30. Determinar su frmula molecular R. C2H6 49. En una exploracin realizada en el chaco se encontr cierto compuesto orgnico que emanaba del subsuelo el cual fue llevado a laboratorio donde se le realizo el anlisis correspondiente, de donde se obtuvo 60% de carbn, 5% de hidrogeno y el resto fue nitrgeno. Calcular la formula emprica del compuesto. R. C2N1H2 50. Calcular la formula molecular de un compuesto orgnico cuya composicin centesimal es: C = 40,08 %, H = 6,58% y O = 53,33%, sabiendo que su sal de plata posee un peso molecular de 181. R.C6H12O6 51. Una muestra de 1,5 gramos compuesto de C, H y O, fue sometido a un anlisis qumico mediante una trampa de agua, recolectando 1,738 gramos de CO2 y 0,711 gramos de H2O luego de consumirse toda la muestra, con estos datos calcular la formula emprica del compuesto. R. C2H4O3 52. Un xido de hierro est formado por 57,447% de xido ferroso y el resto es oxido frrico. Cul es la frmula molecular de este oxido, si se sabe que su peso molecular es de 376 g/mol? R. 53. Al preparar un compuesto 2,4 g de N y 6,4 g de O. Su peso molecular es 92. Halle: a. Su frmula emprica R. NO2 b. Su frmula molecular R. N2O4 c. Su composicin porcentual R. 27,27%; 72,73%

27. Leyes de las combinaciones qumicas 52 Fernando Martnez V.

28. Gases Fernando Martnez V. 53 4 GASES 4.1 Introduccin Muchas sustancias familiares para nosotros existen a temperatura y presin normal en forma gaseosa, stas incluyen muchos elementos (H2, N2, O2, F2, Cl2 y gases nobles) y una gran variedad de compuestos. En condiciones apropiadas las sustancias que ordinariamente son lquidos o slidos tambin pueden existir en estado gaseoso y se conocen como vapores. 4.2 Las cuatro variables de la ley de gases 4.2.1 Volumen de un gas Es el espacio ocupado por un cuerpo, la determinacin del volumen de un gas se la realiza en litros y muy pocas veces en mililitros. En el caso de los gases, estos se expanden para ocupar todo el espacio de los recipientes en los cuales se encuentran. El volumen de los gases usualmente se mide en litros o decmetros cbicos (L dm3 ) por el tamao de sus contenedores. Debido al pequeo tamao de las partculas de las cuales se componen los gases, la mayor parte del volumen de un gas est compuesta por espacio vaco. 4.2.2 Temperatura de un gas La temperatura de un sistema mide el vigor del movimiento de todos los tomos y molculas del mismo. As, cuando aumenta la temperatura, tambin lo hace la violencia de los movimientos moleculares de toda clase. Existen distintas escalas para la determinacin de la temperatura, entre ellas la Celsius y la Kelvin o absoluta (T). Quedando relacionadas entre s por la siguiente ecuacin:

29. Gases 64 Fernando Martnez V. DATOS Para el Gas B P1 = 0,37 atm P2 = ? V1 = 7 lit V2 = 7+12=19lit T1 = 298 K T2 = 20 C+273 = 293 K DESARROLLO DATOS Para el Gas C P1 = 1,0 atm P2 = ? V1 = 12 lit V2 = 7+12=19lit T1 =300 K T2 = 20 C+273 = 293 K DESARROLLO PRACTICO 4 A. Relacin presin volumen (Ley de Boyle) 1. Cul es el volumen ocupado por 12 litros de gas a 750 mmHg despus de haber aumentado la presin a temperatura constante hasta 3 atmsferas. R. 3,94 litros 2. Una muestra de gas N2 ocupa un volumen de 5000 cc a 20 mmHg de presin, si el volumen vara hasta 3500 cc calcular la nueva presin. R. 28,57 mmHg. 3. Un gas ocupa un volumen de 500 ml a la presin de 700 mmHg. Que volumen ocupara si la presin aumenta hasta los 800 mmHg, permaneciendo constante la temperatura. R. 437,5 ml 4. Para cierta temperatura la presin del gas que ocupa un volumen de 3 litros es igual a 93,3 kPa. Cul ser la presin si el volumen del gas se hace disminuir hasta 2,8 litros, sin cambiar la temperatura. R. 100 kPa 5. Un gas ideal sufre dos procesos isotrmicos donde: Condicin 1 presin V1=5litros Condicin 2 Presin P2 V2=3.33 lit Condicin 3 Presin = 6atm V3=1,66 lit Cul es la presin inicial en atmosferas. R. 2 atm 6. El volumen del aire en los pulmones de una persona es de 615 ml aproximadamente, a una presin de 760 mmHg. La inhalacin ocurre cuando la presin de los pulmones desciende a 717,4 mmHg. A qu volumen se

30. Gases Fernando Martnez V. 65 expanden los pulmones?. R. 651,5 ml 7. A los laboratorios de gas y petrleo llega una muestra de gas en una ampolla de vidrio, para su anlisis. Lamentablemente el analista olvido preguntar el volumen de la ampolla. Para resolver el problema mide la presin de la muestra y el manometro indico 5480 mmHg. Luego retira una cierta cantidad de gas, el cual ocupa 8,2 ml a una presin total de 5 atm. Si la presin manomtrica del gas que queda en la ampolla es 4408 mmHg Cul es el volumen, en ml, del recipiente, si todas las medidas fueron hechas a la misma temperatura?. R. 29 ml. B. Relacin volumen temperatura (Ley de Charles) 8. A presin constante y a la temperatura de 20 C un gas ocupa un volumen de 3 litros, calcular el nuevo volumen a la temperatura de 80 C. R. 3,61 litros. 9. El volumen ocupado por un gas es de 2000 ml a 120 K, calcular el nuevo volumen cuando la temperatura se aumenta a 300 K. R. 5 litros 10. Se calentaron 23 litros de un gas desde 30 C hasta 150 C a presin constante. Cul es su volumen final. R. 32,1 L 11. Un alpinista inhala 500 ml de aire a una temperatura de 10 C Qu volumen ocupara el aire en sus pulmones si su temperatura corporal es de 37 C? R. 547,7 ml 12. Cuantos grados es necesario calentar el gas que se encuentra en un recipiente cerrado a 0 C para que su volumen aumente el doble. R 273 C C. Relacin presin temperatura (Ley de Gay Lussac) 13. El hidrogeno contenido en un recipiente ejerce una presin de 4 atmsferas a la temperatura de 50 F, calcular la temperatura final en C a la presin de 3850 mmHg. R. 85 C 14. A 15 C la presin en el baln con oxgeno es igual a 9120 kPa. A que temperatura la presin ser igual a 10133 kPa. R. 47 C 15. A 7 C la presin del gas en un recipiente cerrado es 96 mmHg. Cul ser la presin si el recipiente se enfra hasta -33 C. R. 82,3 mmHg 16. Un tanque de acero contiene dixido de carbono a 27 C y una presin de 12 atmsferas. Calcular la presin interna del gas cuando el tanque y su contenido se calienta a 100 C. R. 14,9 atm 17. Las llantas de un automvil se llenan con aire a 30 psi a 71 F. al conducir a altas velocidades, se calienta el aire de las llantas. Si tiene un lmite de presin de 44 psi. A Qu temperatura reventarn esas llantas? R. 160 C

31. Gases 66 Fernando Martnez V. 18. Es peligroso que los envases de aerosoles se expongan al calor. Si una lata de fijador para el cabello a una presin de 4 atmosferas y a una temperatura ambiente de 27 C se arroja al fuego y el envase alcanza los 402 C Cul ser su nueva presin?. Se sabe que la lata puede explotar si su presin interna alcanza 6080 mmHg, explota o no la lata R. 9 atm, explota D. Ley combinada de los gases 19. Un gas ocupa un volumen de 150 ml a 25 C y una presin de 1,2 atmsferas. Cul ser el volumen a una atmsfera de presin y cero grados centgrados de temperatura. R. 164,9 ml. 20. El volumen de un gas a 12 C y a 750 mmHg es de 200 litros. Que volumen ocupar a 40 C y a 720 mmHg. R. 229 21. A que temperatura estar una masa de gas que ocupa un volumen de 200 litros a 730 mmHg de presin, si a 12 C y a 750 mmHg ocupa un volumen de 150 litros. R. 97 C 22. Se tienen 1000 pies3 de helio a 15 C y 763 mmHg. Calcular el volumen a -6 C y 420 mmHg. R. 1684,2 pies3 23. Se recolectaron por desplazamiento de mercurio 720 ml de gas nitrgeno a -10 C y 250 mmHg de presin. Cul es el volumen en c.n. R. 246 ml 24. Si un gas a 30 C ejerce una presin de 1000 mmHg cuando ocupa un volumen de 200 litros Hasta cunto hay que aumentar la presin si se calienta hasta 50 C y su volumen se disminuye en 25%? R. 1421,3 25. El aire tiene una densidad de 1,29 g/litro en c.n. Calcular la densidad del aire en un lugar donde la presin es 450 torr y la temperatura 17 C. R. 0,72 g/litro E. Ecuacin de estado 26. Qu presin en atmosferas ejercern 26 g de He cuando estn encerrados en una botella de acero de 3,24 litros a 200 C. R. 78 atm. 27. Se tom una muestra de 1,66 gramos, la cual fue sometida a combustin completa llegando a obtenerse 685 mililitros de gas a una temperatura de 150 C y a una presin de 800 mmHg, Calcular el peso molecular del compuesto. R. 80 28. Un volumen de 120 ml de un compuesto gaseoso seco, medido a 22 C y a 742 mmHg, tiene una masa de 0,820 g. Calcular la masa molecular aproximada de dicho gas. R. 169,5 g/mol 29. Calcular la densidad del CO en g/l en c.n. R. 1,25 g/l 30. Que volumen ocupan 1,5 g de NO gaseoso a 75 C y a 300 mmHg de presin. R. 3,62 l.

32. Gases Fernando Martnez V. 67 31. Calcular la masa en gramos de 200 litros de CO2 a 20 C y a 746 torricelis R. 359 g. 32. Hallar la formula molecular de un compuesto orgnico que contiene 62,07% de carbono 27,58% de Oxigeno y el resto es hidrogeno, 15 g de este compuesto a 198,5 C tiene un volumen de 10 litros a 1 Atmsfera de presin. R.C3H6O 33. Hallar la formula molecular de un compuesto orgnico que contiene C; H; O; Cl; al quemar 25 gramos de sustancia en presencia de oxgeno, se forman 30,414 gr de CO2 y 10,368 gr de H2O, esta sustancia contiene un 32,719% de cloro, y el resto es oxgeno. La densidad de esta sustancia en estado gaseoso medido en C.N. es de 4,84 kg/m3 . Determine la formula emprica y la formula molecular de esta sustancia. R.C3H5O2 34. En laboratorio se realiz un anlisis cuantitativo para lo cual se pesaron 1,275gr de muestra que se someti a combustin habindose formado 1,869gr de CO2 y 0,865gr de H2O. Para la determinacin del peso molecular se pesaron 0,641gr de la sustancia que en estado de vapor ocupa un volumen de 316 cc a una temperatura de 18C y una presin de 745mmHg. Determinar la formula molecular. R. C2H4O2 F. Ley de Dalton de las presiones parciales 35. Una mezcla de gases contiene CH4, C2H6 y C3H8. si la presin total es de 1,5 atm y los nmeros de moles de los gases presentes son 0,31, 0,25 y 0,29 moles respectivamente, calcule las presiones parciales de estos gases. R. 0,54; 0,44; 0,51 36. Una mezcla de gases contiene 4,46 moles de Neon, 0,74 moles de Argon y 2,15 moles de Xenon. Calculense las presiones parciales de los gases si la presin total es 2 atm a cierta temperatura. R. 1,21; 0,20; 0,58 37. Calcular la presin parcial y el volumen parcial del Oxgeno en una mezcla que contiene 96 g de este gas y 84 g de nitrgeno a la presin total de 1 atmosfera y 300 K. R. 0,5 atm y 73,8 lit 38. El aire seco cerca del nivel del mar tiene la siguiente composicin en volumen: N2, 78,08%; O2, 20,94%; Ar, 0,93%; CO2, 0,05%. La presin atmosfrica es 1,0 atm. Calcule: a) la presin parcial de cada gas en atm R. 0,7808; 0,2094; 0,093; 0,005 b) la concentracin de cada gas en mol/L a 0C. R. 0,034; 9,3x10-3 ; 4,15x10-3 ; 2,2x10-4 39. Una mezcla gaseosa de helio y nen se recoge sobre agua a 28C y 745 mmHg. Si la presin parcial el helio es 368 mmHg. cul es la presin parcial del nen? (Presin de vapor del agua a 28C = 28,3 mmHg). R. 348,7

33. Gases 68 Fernando Martnez V. 40. El oxgeno gaseoso generado en la descomposicin del clorato de potasio se recoge sobre agua. El volumen de gas recogido a 24 C y la presin atmosfrica de 762 mmHg es de 128 ml. Calclese la masa (en gramos) del oxgeno gaseoso obtenido. La presin del vapor de agua a 24C es de 22,4 mmHg. R. 0,16 41. Un recipiente de un litro que contiene Argon a 25C y 2,5 atmsferas se conecta a otro con capacidad para 2 litros que contiene Helio a 3 atmsferas y 25C Cul ser la presin parcial final de cada gas si permitimos que se mezclen isotermicamente? Y Cul s la presin total de la mezcla? R. 0,83; 2,0 y 2,83 42. Un recipiente de 187,2 litros de capacidad contiene aire saturado con vapor de agua a 27C cuando el recipiente se enfra hasta 17C, parte del vapor se condensa a agua lquida y el aire se mantiene saturado a la nueva temperatura. Cul ser el peso en gramos, de agua lquida condensada? (presin de vapor de agua a 17C = 14,5 mmHg, y a 27C = 26,77 mmHg) R. 2,1 g G. Difusin de gases Ley de Graham 43. Comparar las velocidades de efusin de helio y oxigeno molecular a la misma temperatura y presin 44. El Ar afluye a travs de un pequeo orificio a la velocidad de 3,56 ml/min. A que velocidad afluira el hidrogeno gaseoso por el mismo agujero en condiciones similares? R. 15,92 45. Un gas inflamable constituido slo de carbono e hidrogeno es generado por ciertos cultivos de bacterias anaerobicas en tierras pantanosas y reas de drenaje. Se encontr que una muestra pura de este gas afluye a travs de cierta barrera porosa en 1,5 min. En condiciones idnticas de temperatura y presin, un volumen igual de bromo gaseoso afluye en 4,73 min a travs de la misma barrera. Calclese la masa molar del gas desconocido y sugiera que gas podra ser. R 46. 1,476 ml de un gas desconocido atraviesa una pared porosa en 57 segundos y mientras que el mismo volumen de N2 gaseoso requiere 8,4 segundos para afluir a la misma temperatura y presin Cul es la masa molar del gas desconocido? R. 1289,2 47. 100 cm3 de CO2 se ha difundido en 1 hora a travs de ciertos orificios. Calcular, cuanto oxigeno se difundir en 5 minutos a travs de los mismos orificios y en las mismas condiciones. R. 9,7

34. Disoluciones Fernando Martnez V. 69 5 DISOLUCIONES 5.1 Solubilidad de sustancias Se llama solubilidad a la mxima concentracin de soluto que admite una determinada cantidad de disolvente a una determinada temperatura. Se entiende como la cantidad de sal que se encuentra disuelta en 100 gr de agua, misma que podemos expresarla de la siguiente manera: Solubilidad (S) = La solubilidad de un compuesto en un disolvente concreto y a una temperatura y presin dadas se define como la cantidad mxima de ese compuesto que puede ser disuelta en la disolucin. En la mayora de las sustancias, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura del disolvente. En el caso de sustancias como los gases o sales orgnicas de calcio, la solubilidad en un lquido aumenta a medida que disminuye la temperatura. 5.2 Solucin, soluto y solvente Los componentes de una solucin son soluto (se encuentra en menor cantidad) que es la sustancia que se disuelve y solvente o disolvente (se encuentra en mayor cantidad) que viene siendo el que disuelve, pudiendo expresarse su frmula de diferentes maneras: solucin =

35. Disoluciones 76 Fernando Martnez V. a 28,8 C, la solubilidad de la sal B es 24,6 g sal/100 g H2O a 50 C se tiene 37,7 g sal se enfra a 28,80 C se tiene 24,6 g sal la sal cristalizada es 13,1 g de sal de 37,7 g sal 13,1 g sal cristaliza 720 g sal x x = 250,18 g de sal cristalizada Rendimiento 720 g sal 100 % 250,18 g sal X x = 34,74% de rendimiento PRACTICO 5 1. Cul es la mxima cantidad de sal que pueden disolver 500 g de agua a 100C, si la solubilidad de la sal es 110 a esta temperatura? R. 550g. 2. Se sabe que el sulfato cprico tiene una solubilidad de 35 gr de sal/100 gr de H2O a una temperatura de 40C. Calcular la cantidad de sal y de agua que se necesita para preparar 800 gramos de solucin a 40C. R. 207,4 gr sal; 592,6 gr agua 3. La solubilidad de una sal a 70C es 55. Qu cantidades de sal y de agua deben mezclarse para obtener 3500 g de solucin saturada a esta temperatura? R. 1241,94 g de sal R. 2258,06 g de agua 4. Si 1200 g de solucin saturada a 70C se calientan hasta evaporar toda el agua, obtenindose 400 g de sal. Cul es la solubilidad de la sal a 70C? R. 50 5. Al destilar 1000 g de solucin saturada cuya solubilidad de sal es 70, Qu cantidades de agua y sal se obtienen? R. 588,24 y 411,76 g 6. Si la solubilidad del dicromato de potasio presenta las siguientes solubilidades en funcin de la temperatura. Temp. (C) g sal/100 g H2O 0 6 10 8 20 11 30 16 40 23 50 30 60 38 70 48 80 58 90 70 100 82 Determine: a) Cul es la solubilidad del dicromato de potasio a 65 C R. 45 b) Que cantidad de sal precipitara si una disolucin de dicromato de potasio

36. Disoluciones Fernando Martnez V. 77 a 70 C se enfra hasta los 10 C. R. 40 g c) Que cantidad de dicromato de potasio se deben aadir a 450 ml de agua a 45 C para saturarla. R. 117 7. Se tienen 3000 g de solucin saturada a 80C, y luego se enfra hasta 0C. Las solubilidades son 60 y 10 respectivamente. Calcule: a) Las cantidades de agua y sal que se tiene a 80C? R. 1125 g sal y 1875 g H2O b) Cul es el rendimiento de cristalizacin si se enfra de 80C hasta 0C? R. 83,33% 8. Cierta sal responde a la ecuacin lineal S = 9,09 + 0,727 T (S = solubilidad y T = temperatura), para sus valores de solubilidad en agua, calcular la cantidad de sal y agua que se necesita para preparar 800 gramos de solucin a una temperatura de 50 C. R. 9. La solubilidad de una sal a 10C es 30 y a 50C es 40. Se tiene 3 kg de sal que deben disolverse a 90C. a) Qu cantidad de agua a 90C se debe agregar? R.5,8 Kg b) Se ha evaporado a 90C la mitad del agua y luego se enfra hasta 50C. Qu cantidad de sal ha cristalizado? R.1,83 Kg 10. La solubilidad de una sal a 80C es 75 y a 10C es 15, grafique S vs T y determine: a) La solubilidad a 60C R. b) Si se mezclan 160 g de sal con 200 g de agua a 50C la solucin es: no saturada? Saturada, sobresaturada? R. c) Si se mezclan 60 g de sal con 200 g de agua a 30C la solucin es: No saturada?, saturada?, sobresaturada? R. d) Si se mezclan 40 g de sal con 200 g de agua a 40C y luego se enfra lentamente hasta 10C sin que se produzca precipitado la solucin resultante es: No saturada?, saturada? Sobresaturada? R. 11. Preparar 350 gramos de solucin a 60C, si la solubilidad de esta sal a 60C es 50 y a 10C es 5, calcule: a) Masa de SAL para preparar la solucin R. 116,6 gr sal b) Volumen de agua R. 233,33ml c) S: enfriamos a 20C, cual es la masa de cristalizacin? R. 84 gr sal cristalizada d) Rendimiento R. 72% 12. La solubilidad de cierta sal responde a la ecuacin lineal S = 15,7 + 0.42 T, se tiene 300 gramos de sal a 60 C, calcular: a) La cantidad de agua que se necesita R. b) A que temperatura se deber enfriar la solucin para que el rendimiento de cristalizacin sea del 60%. R. 13. Se tiene una mezcla de dos sales cuyas solubilidades son las siguientes: Sal A: 5 g de sal a 20C y 70 g de sal a 80C Sal B: 15 g de sal a 10C y 50 g de sal a 90C

37. Disoluciones 78 Fernando Martnez V. Calcular la masa de agua que se debe utilizar para que ambas sales se disuelvan a 80 C, sabiendo que la sal A representa el 60 % de la mezcla y ocupa una masa de 300 gramos. R. 438,4 g 14. Se tiene 7 kg de una mezcla de 2 sales formadas por 30% de sal A 70% de sal B, cuyas solubilidades son las siguientes: Sal A (90 g a 70C y 30 g a 10C) Sal B (40 g a 70C y 10 g 10 C) Se debe disolver la mezcla a 90C, calcule la masa de agua necesaria y seale en que sal la solucin est saturada. Si se enfra la solucin calcule la temperatura a la cual precipita la otra sal y cuanto ha sido el rendimiento de cristalizacin de la sal precipita primero. R. 9,8 Kg; ______; 1,42C; Rto. = 89,8%; sal B 5.4 Mezclas Las mezclas pueden ser de dos tipos a saber: Mezclas Heterogneas.- se caracterizan porque las propiedades individuales que tiene cada componente, son dos porciones separadas, por ejemplo una mezcla de arena y agua, donde cada uno conserva sus propiedades. Mezclas Homogneas.- se caracterizan por tener las mismas propiedades en cualquier porcin de la solucin no se diferencian sus componentes, ejemplo sal en agua, donde el slido se pierde en el agua, formando la fase liquida. 5.5 Tipos de disoluciones Soluciones gaseosas Gas en gas (el aire) Liquido en gas (agua en aire)

38. Disoluciones Fernando Martnez V. 95 x = 0,0268 mol sto Conociendo los moles y los gramos del soluto puedo calcular el peso molecular del compuesto de la siguiente forma: PRACTICO 6 A. Unidades fsicas de concentracin 10. Se disuelven 10 gramos de NaCl en 60 gramos de agua, calcular el porcentaje en peso de la solucin. R. 14,28 % 11. Se disuelven 5 gramos de KCl en 35 gramos de agua, calcular la concentracin de la solucin en % en peso. R. 12,5 % 12. Cuantos gramos de azcar deben ser disueltos en 70 gramos de agua para dar una solucin al 20% en peso. R. 17,5 gramos 13. Cuantos gramos de carbonato de sodio hay en 70 gramos de una solucin de carbonato de sodio al 15%. R. 10,5 gramos 14. Determinar el tanto por ciento en masa de sulfato cprico en una disolucin obtenida disolviendo 50 g de vitriolo azul (sulfato cprico penta hidratado) en 450 g de agua. R. 6.4 % 15. Cuantos gramos de sal y de agua se necesitan para preparar 120 gramos de una solucin al 12%. R. 14,4 g de sal, 105,6 g de agua 16. Hallar el tanto por ciento en masa de cido ntrico en una disolucin de 1 litro la cual contiene 221 g del cido con una densidad de 1,12 g/ml. R. 20% 17. Cuantos gramos de sulfato de sodio decahidratado se deben disolver en 800 g de agua para obtener una disolucin al 10 % en masa del soluto?. R: 201,3 g 18. Se tiene una solucin de 250 gramos con una concentracin del 5% m/m y densidad de 1,10 g/ml Cul es la concentracin en %m/v? R.5,5% 19. Se disuelven 5 gramos de KCl en 280 ml de solucin, calcular las partes por milln de cloruro que tiene la solucin. R. 8500 ppm 20. Realizado un anlisis de laboratorio se determin la presencia de 1300 ppm de Ag+ , si la muestra proviene de 2500 ml de solucin en nitrato de plata, calcular la masa de nitrato de plata presente en la muestra. R. 5,11 g

39. Disoluciones 96 Fernando Martnez V. 21. Se desea preparar 300 ml de alcohol al 45% v/v de pureza, calcular el volumen de alcohol puro que se debe medir para preparar dicha solucin. R. 135 B. Unidades qumicas de concentracin 22. Hallar la masa de nitrato de sodio necesaria para preparar 300 ml de una solucin de 0.2 M. R. 5,1 g. 23. Cuantos gramos de carbonato de sodio contienen 500 ml de una solucin de 0,25 N?. R. 6,63 g. 24. Qu volumen de una solucin de 0,1N de concentracin contiene 8 gramos de sulfato cprico?. R. 1 Litro. 25. Hallar la concentracin molar de una disolucin al 36,2 % en masa, de HCl cuya densidad es de 1,18 g/ml. R. 11,7 M 26. Cuantos gramos de K2SO4 se necesitan para preparar 1,0 litros de una solucin 0,5 M de K2SO4. R. 87 g 27. Cul es la normalidad de una solucin si se han pesado 5,0221 de Na2CO3 y se han disuelto en 200 ml de solucin. R. 0,45 N 28. La densidad de una disolucin al 40% (en masa) de cido ntrico es igual a 1,25 g/ml . Calcular la molaridad y la molalidad de esta disolucin. R. 7,94M; 10,6m 29. Se disuelven 50 gramos de cloruro frrico en agua. Calcular la masa de solucin que se formara con una concentracin de 0,5 normal y una densidad de 1,205 gr/ml. R. 2217,2 g 30. Calcular la fraccin molar de cada componente de una solucin de 500 gramos formada con 180 gramos de hipoclorito de sodio. R. 31. En un gasmetro se tiene una mezcla de 3 gases: H2, N2 y O2, siendo la presin total de 2,4 atmosferas y la fraccin molar de O2 igual a 0,2. Si se adiciona el absorbente MEA (metilamina) de manera que se extrae todo el O2presente, la fraccin molar de N2 en la mezcla final es 0,4. Cul es la presin parcial del H2, en atmosferas, en la mezcla final? Considere temperatura constante. R. 1,15 atm 32. Se disuelve 180 g de NaOH en 400 gramos de agua. La densidad de la solucin resultante a 20 C es de 1,340 g/ml. Calcular la concentracin final en: a) % en peso b) Molaridad c) Normalidad d) molalidad R. a) 31,03; b) 10,4; c) 10,4 y d) 11,25 33. La densidad de una solucin al 9% en masa, de sacarosa (C12H22O11)es igual a 1,035 g/ml. Calcular: a) La concentracin de la sacarosa en g/l.

40. Disoluciones Fernando Martnez V. 97 b) La molaridad. c) La molalidad de la solucin. R. a) 93,2 g/l, b) 0,27 M y c) 0,20 m 34. En el laboratorio se prepara una solucin utilizando 90 g de hidrxido de sodio y 200 g de agua siendo la densidad de la solucin de 1, 17 g/ml. Calcular: a) Los gramos de soluto por litro de solucin. R. 362,9g/lt b) La Molaridad R. 9,072M c) La Normalidad R. 9,072N d) La molalidad R. 11,25m 35. Determine: la concentracin, %m/m, %m/v, molaridad, molalidad, normalidad de una solucin que se prepara empleando 35 gramos de NaOH en 650 gramos de agua formando 663 ml de solucin. R. 5,1%, 5,3%, 1,32M, 1,32N 36. 15 gramos de sulfato cprico pentahidratado son disueltos formando 800 ml de solucin la cual tiene una densidad de 1,023g/ml, de acuerdo a estos datos realizar los clculos siguientes: a) Porcentaje en masa y molaridad de la mezcla final R. 1,17% y 0,07M b) Si se aade 500 ml de agua cual ser la concentracin normal del diluido. R. 0,09N C. Mezcla de soluciones 37. A 500 mililitros de solucin 0,5 molar se aaden 500 ml de agua, calcular la molaridad de la nueva solucin. R. 0,25 M 38. 80 gramos de una solucin de NaCl al 15% se mezclan con 50 gramos de NaCl al 5%, cul es la concentracin de la solucin resultante en peso. R. 11,15% 39. Se aaden 10 gramos de Na2SO4 a 120 gramos de una solucin de Na2SO4 al 20%, calcular la concentracin en tanto por ciento de la solucin que resulta. R. 26,15% 40. Se mezclan 500 cc de solucin de sulfito de sodio 3N con 300 cc de solucin 4M de la misma sustancia, luego se agregan 200 cc de agua. Calcular la molaridad de la solucin final. R. 1,95 M 41. Se mezcla 300 ml de AlCl3 al 13% en peso con densidad 1,2 g/ml, con 28 g de AlCl3H2O y 500 gramos de agua, al final de la reaccin se evapora 18% del agua, calcular el porcentaje en peso de la solucin final. R. 9,6 % 42. 60 gramos de una solucin de NaCl al 12% en peso han sido mezclados con 40 gramos de otra solucin de NaCl al 7% en peso. Cul es la concentracin en peso (%), en la solucin resultante. R. 10% 43. Se mezclan 200 g de solucin de CuSO4 al 13% con 250 g de otra solucin de CuSO4 al 22% luego se aaden 20 g de CuSO4 puro Cul es el % final? R. 22,44%

41. Disoluciones 98 Fernando Martnez V. 44. Qu cantidad de agua se debe agregar a 80 gramos de solucin de HNO3 al 20% para reducir su concentracin hasta el 5% m/m R. 240 gr 45. Se tiene preparada 200 gramos de solucin concentrada al 8% m/m y se desea aumentar la concentracin hasta 12% Cunto de soluto se debe aumentar y culsera la masa de la solucin final? R. 9,09 gr; 209 gr 46. Se tiene preparado 400 gramos de solucin cuya concentracin es del 12% m/m Cul es la cantidad de H2O que se deben evaporar para que la concentracin aumente hasta 15% m/m? R. 80 gr 47. Se desean diluir 600 gramos de solucin cuya concentracin es del 20% m/m Cul es la cantidad de H2O que se debe agregar para que la concentracin sea del 14% m/m? R. 257,14 gr 48. Se tiene 500 gramos de una solucin al 20% en masa se desea aumentar su concentracin al 30% en masa. Calcular: a) Calcular que cantidad de agua que se debe evaporar R. 166,7 gr b) Que cantidad de soluto se debe agregar R. 71,42 gr 49. Las soluciones de hidrxido de sodio son empleadas para la refinacin del aceite de soya. Para este fin se desea obtener 250 l/da de una solucin 0,15 normal de NaOH, esta solucin se obtiene al mezclar una solucin diluida 0,05 Molar de NaOH con otra solucin concentrada 0,3 Normal de la misma sustancia. Calcular los volmenes que se deben mezclar para obtener la solucin deseada. R. 150 y 100 lit 50. Se mezcla 300 gramos de hidrxido de calcio al 30% de pureza con 500 gr del mismo hidrxido al 50 % de pureza, posteriormente se evapora el 50% del agua, la solucin final registra una densidad igual a 1,23 g/ml, calcular: a) El porcentaje en masa de la mezcla final R. 59,6% b) La Molaridad y Normalidad R. 9,9 y 19,8 51. Se prepara una solucin mezclando 30 gramos de cloruro de potasio con 50 gramos de cloruro de sodio y 100 ml de agua, calcular la concentracin en masa de la solucin debida al cloruro de potasio, cloruro de sodio y la fraccin molar de cada una de las sales y del agua. R. 16,6; 27,7; 0,05; 0,13; 0,81 D. Dilucin de soluciones 52. A 250 ml de NaOH 0,3 molar se aade agua hasta obtener un volumen final de solucin de 700 ml, cul es la molaridad. R. 0,1 M. 53. Cuantos mililitros de una solucin al 96 % en masa, de cido sulfrico con una densidad de 1,84 g/ml, se debe tomar

42. Disoluciones Fernando Martnez V. 99 para la preparacin de un litro de solucin a 0,25 N. R. 6,9 ml. 54. Calcular el volumen de cido clorhdrico concentrado de densidad 1,19 g/ml al 38% de pureza que se debe diluir para preparar 250 ml de solucin HCl 0,2 M. R. 4,03ml 55. Calcular el volumen de agua que se debe agregar a 360 ml de solucin de un cido concentrado a 1,26 normal para que su concentracin baje a 0,6 N. R. 396 ml 56. Para preparar 500 ml de cido ntrico se dispone de un cido concentrado al 69,5% y densidad 1,42 g/ml del cual se utiliz 32 ml calcular la concentracin de la solucin diluida de cido ntrico. R. 1 M 57. Se necesita preparar 5 litros de cido sulfrico de concentracin 2 N con densidad igual a 1,06 g/ml. Cuantos ml de cido al 96% y densidad 1,84 son necesarios para ello. R. 277,05 ml 58. Una tubera que transporta lquidos se atasc por la acumulacin de sedimentos orgnicos, para realizar su limpieza se debe echar 3litros de cido clorhdrico 1 molar. Calcular el volumen de cido clorhdrico concentrado al 40% de pureza y densidad de 1,05 g/ml, que se debe medir para preparar el cido. R. 260 ml 59. A partir de un cido de laboratorio preparar 500 ml solucin 0.25 N, dicho acido est al 50% en peso de cido sulfrico y densidad de 1,38 g/ml. Calcule: a) Volumen del cido concentrado que se debe medir para preparar la solucin. R. 8,87 ml b) Cul es la concentracin molar de la solucin preparada. R. 0,125 M 60. La disolucin de cierto medicamento requiere de 500 ml de alcohol isopropilico (C3H8O) al 10% m/v de concentracin, calcular el volumen que se deber medir de un alcohol isopropilico que se encuentra al 70% m/v, para preparar los 500 ml de alcohol diluido. R. 71,42 g 61. 15 gramos de sulfato cprico pentahidratado son disueltos formando 800 ml de solucin y tiene una densidad de 1,023g/ml, de acuerdo a estos datos realizar los clculos siguientes: a) Porcentaje en masa y molaridad de la mezcla final R. 1,17% y 0,075M b) Si se aade 500 ml de agua cual ser la concentracin normal del diluido R. 0,092 N E. Propiedades Coligativas 62. Se aade 2 mol de glucosa a 15 mol de agua. La solucin se encuentra a 20 C. Calcular la presin de vapor de solucin. (PvH2O a 20C = 17,5 mmHg) R. 15,4 mmHg

43. Disoluciones 100 Fernando Martnez V. 63. Cul ser la presin de vapor a 80 C de ua disolucin que se prepara disolviendo 50 ml de glicerina (C3H8O3) en 90 ml de agua, sabiendo que la presin de vapor de agua a 80 C es 355 mmHg y que la densidad de la glicerina es 1,26 g/ml. R. 312,2 mmHg 64. Calcula la masa de azcar (C12H22O11) que se aadir a 800 gramos de agua para que la presin de vapor de la solucin sea igual a 54,74 mmHg si sta se encuentra a 40 C R. 171 65. Se aade 3 moles de bicarbonato de sodio a 10 moles de agua. La solucin se encuentra a 17 C. Calcula la presin de vapor de la solucin. R. 11,15 mmHg 66. Se disuelven 20 gramos de glucosa (C6H12O6) en 200 gramos de agua, a una presin de una atmsfera. Calcular la temperatura de ebullicin de la solucin. R. 100,28 C 67. Si la temperatura de ebullicin de una solucin es 102,16 C a una atmsfera de presin cuando se disuelven 25 gramos de urea en 100 gramos de agua, Cul ser el peso molecular del soluto? R. 60,2 68. Determina el punto de ebullicin de una solucin cuando se disuelve 15 gramos de glucosa en 150 gramos de agua, a una atmsfera de presin. R. 100,28 C 69. Se disuelven 60 gramos de azcar en 300 gramos de agua. Calcular la temperatura de congelacin de la solucin. R. -1,054 C 70. Calcula el peso molecular de una sustancia no voltil, si se disuelven 2 gramos de dicha sustancia en 500 ml de agua y se produce un descenso de congelacin de 0,124 C R.60,6 g/mol 71. Se disuelven 65 gramos de azcar en 250 gramos de agua. Calcula la temperatura de congelacin de la solucin. R. 72. El cido actico puro solidifica a 16,6 C y su constante crioscopica molal es 3,9. Calcular cul ser el punto de congelacin de un cido actico que contiene un 2,8% de agua. R. 10,36 C 73. Una disolucin que contiene un polmero de 0,8330 gramos de estructura desconocida en 170 ml de un disolvente orgnico mostro una presin osmtica de 5,20 mmHg a 25 C, Determina la masa molar del polmero. R. 74. Se prepara una disolucin disolviendo 35 gramos de hemoglobina en la cantidad suficiente de agua para obtener un volumen de 1 litro, si se encuentra que la presin osmtica de la disolucin es de 10 mmHg a 25 C, calcular la masa molar de la hemoglobina. R. 6,51x104 g/mol

44. Disoluciones Fernando Martnez V. 101 75. En la combustin de una sustancia orgnica 0,785 g de una muestra compuesta de carbono, hidrogeno y oxgeno, se forman 1,50 gramos de CO2 y 0,921 gramos de agua. Si se disuelven 0,092 gramos de la sustancia en 1,25 gramos de agua, la disolucin congela a -2,976 (Kc = 1,86). Determinar la formula molecular del compuesto. R. C2H6O .

45. Disoluciones 102 Fernando Martnez V.

46. Estequiometria Fernando Martnez V. 103 6 ESTEQUIOMETRIA 6.1 Reacciones qumicas Una reaccin qumica (o cambio qumico) es todo proceso qumico en el que una o ms sustancias (reactivos o reactantes) sufren transformaciones qumicas para convertirse en otra u otros (productos). Esas sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un ejemplo de reaccin qumica es la formacin de acido sulfuroso producida al reaccionar el dixido de azufre con agua. 6.1.1 Clasificacin de las reacciones Las reacciones qumicas se clasifican en: Inmediatas: Se producen sin la intervencin de energa externa. Para que se efecten basta poner en contacto las sustancias. Provocadas: Cuando se inician gracias a la accin de un agente externo. Instantneas: Si se producen en un tiempo muy breve reciben esta clasificacin, tal es el caso en la combinacin del oxgeno con el hidrogeno por accin de una chispa elctrica.

47. Estequiometria Fernando Martnez V. 121 Estequiometria 1 mol NH3 84 g NaHCO3 3 mol NH3 x x = 252 g NaHCO3 Interpretacin de rendimiento 252 g 100 % x 70 % x = 176,4 g NaHCO3 c) De la ecuacin: ... NH3 + CO2... NaHCO3 + NH4Cl . 1 mol 14+4+35,5 53,5 g Estequiometria 1 mol NH3 53,5 g NH4Cl 3 mol NH3 X x = 160,5 g NH4Cl Convertir masa a volumen V = 142,03 ml NH4Cl Interpretacin de rendimiento 142,03 ml 100 % X 70 % x = 99,42 ml NH4Cl PRACTICO 7 A. Igualar las siguientes ecuaciones por tanteo 1. Sb + O2 Sb2O3 2. Li + H2O Li OH + H2 3. NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O 4. H3PO4 + KOH K3PO4 + H2O 5. CaO + HCl CaCl2 + H2O 6. Na2CO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O 7. CS2 + O2 CO2 + SO2 8. FeS + HCl H2S + FeCl2 9. KClO3 KCl + O2 10. Sulfito de sodio + cloruro de calcio sulfito de calcio + cloruro de sodio B. Igualar por el mtodo que vea ms conveniente 11. Zn + K2Cr2O7 + H2SO4 K2SO4 + ZnSO4 + CrSO4 + H2O 12. NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + Nh4Cl 13. CrCl3 + Na2O2 + NaOH Na2CrO4 + NaCl 14. MnS + HCl + HNO3 MnCl2 + NO + S + H2O 15. Cr2(SO4)3 + Na2CO3 + KNO3 Na2CrO4 + KNO2 + Na2SO4 + CO2 16. As2S3 + HNO3 + H2O H2SO4 + H3AsO4 + NO 17. Mn(NO3)2 + NaBiO3 + NHO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + NaNO3 V m mlg gm V /13,1 5,160

48. Estequiometria 122 Fernando Martnez V. 18. C6H12O6 + KMnO4 + H2SO4 CO2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 19. dicromato de amnio oxido crmico + nitrgeno + agua 20. acido yodhidrico + acido sulfrico yodo molecular + gua + sulfuro de hidrogeno 21. acido ntrico + cobre nitrato cprico + dioxido de nitrogeno + agua 22. bismutato de sodio + sulfato manganoso + cidontrico cido permanganico + nitrato de bismuto + nitrato de sodio + sulfato de sodio + gua 23. dicromato de potasio + cidoclorhdrico cloruro de potasio + cloruro crmico + cloro + agua 24. sulfato manganoso + peryodato de potasio + agua cido permanganico + yodato de potasio + cido sulfrico 25. yodato de potasio + dixido de azufre + agua yodo molecular + sulfato acido de potasio + cidosulfrico 26. permanganato de potasio + cido sulfrico + acido nitroso sulfato de potasio + sulfato manganoso + cido ntrico 27. yoduro de potasio + hipoclorito de sodio + agua yodo molecular + hidrxido de potasio + cloruro de sodio 28. dicromato de potasio + bromuro de potasio + acido sulfrico bromo molecular + sulfato crmico + sulfato de potasio + agua 29. sulfuro niqueloso + acido nitrico + acido clorhidrico cloruro niqueloso + monxido de nitrogeno + azufre + agua 30. cloruro manganoso + bromo molecular + hidroxido de sodio dioxido de manganeso + bromuro de sodio + cloruro de sodio 31. sulfato de bario + acido yodhidrico yoduro de bario + yodo molecular + acido sulfhidrico + agua 32. sulfuro cuproso + acido ntrico nitrato cprico + monxido de nitrgeno + acido sulfrico 33. permanganato de potasio + acido sulfurico + sulfato ferroso sulfato frrico + sulfato manganoso + sulfato de potasio + gua 34. cloruro ferroso + permanganato de potasio + cido clorhidrico cloruro frrico + cloro molecular + cloruro manganoso + cloruro de potasio + gua 35. nitrito de potasio + nitrato de potasio +oxido crmico monxido de nitrgeno + cromato de potasio B. Relaciones masa-masa 36. De acuerdo a la siguiente reaccin: Zn + HCl ZnCl2 + H2 Calcular los gramos de zinc necesarios para preparar 20 gr de cloruro de zinc. R. 9,55 g 37. Cuantos kg de agua se formaran con la combustin de 2 kg de propano de acuerdo a la siguiente reaccin: C3H8 + O2 CO2 + H2O R. 3,27 kg 38. De acuerdo a la siguiente reaccin: HNO3 + H2S H2SO4 + NO + H2O. Calcular: a) cuantos gramos de cido ntrico se necesita para obtener 3 moles de monxido de nitrgeno; b) cuantos moles de cido sulfrico se

49. Estequiometria Fernando Martnez V. 123 formaran a partir de 500 gramos de cido ntrico R. 189 g; 2,97 moles 39. Para la reaccin: HCl + O2 H2O + Cl2. Cuantos moles de cido clorhdrico se necesitan para formar 0,35 moles de cloro. R. 0,7 moles 40. Para la reaccin: HCl + KMnO4 MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O. Cuantos moles de cloro gaseoso se producirn a partir de 3,2 moles de cido clorhdrico R. 1 mol 41. Las bolsas de aire para automvil se inflan cuando se descompone rpidamente la azida de sodio (NaN3) en los elementos que la componen segn la reaccin: NaN3 Na + N2 Calcular los gramos de azida de sodio que se necesita para formar 5 g de nitrgeno gaseoso. R. 7,73g C. Relaciones masa-volumen 42. Calcularel volumen necesario de sulfuro ferrosopara la obtencin de 100 gramos de cido sulfhdrico en condiciones normales de acuerdo a la siguiente reaccin: FeS + HCl H2S + FeCl2 R. 66 litros 43. De acuerdo a la siguiente reaccin: Na2O2 + H2O O2 + NaOH. Calcular los mililitros de oxigeno obtenidos en condiciones normales por la reaccin de 224 mg de peroxido de sodio. R. 32,03 ml 44. Cuantos gramos de carburo de aluminio ser necesario para obtener 250 litros de metano en condiciones normales de acuerdo a la siguiente reaccin: Al4C3 + H2O Al(OH)3 + CH4. R. 535,72 g 45. En un alto horno, los procesos qumicos reales que ocurren son complejos, no obstante el proceso global de la obtencin de hierro lo podemos representar mediante la siguiente ecuacin: oxido frrico + monxido de carbono = hierro solido + dixido de carbono. Calcular: a) La cantidad de hierro que se obtiene a partir de 1 kg de xido de hierro (III) R. 700 g b) El volumen de dixido de carbono en condiciones normales que se desprenden a partir de 1kg de xido frrico. R. 420 lit c) La cantidad de xido frrico que se necesita para obtener 1 kg de hierro R.1428 g 46. Una muestra de zinc metlico se deja reaccionar completamente en un exceso de cido clorhdrico: Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 El hidrgeno gaseoso producido se recoge en agua a 25C usando un dispositivo de trampa de agua. El volumen del gas recogido es de 7,8 litros y la presin de 0,98 atm. Calcule la cantidad de zinc metlico en gramos consumidos en la reaccin. (Presin de vapor del agua a 25C = 23,8 mmHg). R. 19,5

50. Estequiometria 124 Fernando Martnez V. D. Relaciones volumen-volumen 47. En la combustin del dixido de azufre con oxgeno, calcular que volumen de oxigeno se consume con 6000 litros de dixido de azufre y que volumen de trixido de azufre se formara. O2 + SO2 SO3 R. 3000 l; 6000 l 48. Determinar los mililitros de dixido de carbono formado en condiciones normales por la combustin de 5 ml de butano cuya densidad es 0,6 g/ml, de acuerdo a la siguiente reaccin: C4H10 + O2 CO2 + H2O R. 4636,8 ml 49. De acuerdo a la reaccin: C3H8 + O2 CO2 + H2O. Calcular: a) Que volumen de oxgeno y de aire en condiciones normales se necesita para la combustin de 60 litros de propano medidos a 2 atmsferas y 30 C (21% de O2 en el Aire)R. 540,9 L y 2575,71 L b) Cuantos litros de dixido de carbono se obtienen medidos a 40 C y 750 mmHg R. 775 L E. Pureza de las reacciones 50. Una muestra de 600 g de acero produce 30 g de hidrogeno gaseoso al reaccionar con un exceso de cido clorhdrico. Determine el porcentaje de pureza del acero, si la reaccin que ocurre es la siguiente: 2Fe + 6HCl 3H2 + 2FeCl3 R. 93,3% 51. Se hace reaccionar 50 g de muestra con 75% de cobre con cido ntrico diluido. Calcular los gramos de nitrato cprico que se obtiene segn la reaccin: Cobre + cido ntrico Nitrato cprico + Monxido de nitrgeno + Agua R. 110.16 g 52. Se hace reaccionar 30 ml de cido ydico con una densidad de

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