8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
1/188
Universidad Andrés Bello Facultad de Ciencias Exactas
Departamento de Ciencias Químicas
GUIA DE EJERCICIOS
QUIMICA GENERAL
QUI 180
Compilada por : Prof. Dina Lecaros
Revisada po r: Dra. Nancy Pizarro U.
Depar tamento d e Ciencias Químicas
Versión Segundo Semestre 2014
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
2/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
2
INDICE
GUIA Nº 1 UNIDAD Nº 1: Estructura Electrónica de los Átomos 4
Objetivos específicos de la Unidad 1 4
Ejercicios Desarrollados 5Ejercicios Propuestos 8
Respuestas 17
GUIA Nº 2 UNIDAD Nº 2: Enlace, Geometría Molecular e Interacciones
Intermoleculares 22
Objetivos específicos de la Unidad 2 22
Ejercicios Desarrollados 23
Ejercicios Propuestos 26
Respuestas 36
GUIA Nº 3 UNIDAD Nº 3: Estequiometría y soluciones. 46
Objetivos específicos de la Unidad 3 46
Ejercicios Desarrollados 47
Ejercicios Propuestos 54
Respuestas 65
GUIA Nº 4 UNIDAD Nº 4: Termoquímica 67
Objetivos específicos de la Unidad 4 67
Ejercicios Desarrollados 68
Ejercicios Propuestos 71
Respuestas 79
GUIA Nº 5 UNIDAD Nº 5: Equilibrio Químico 81
Objetivos específicos de la Unidad 5 81
Ejercicios Desarrollados 82
Ejercicios Propuestos 87
Respuestas 94
GUIA Nº 6 UNIDAD Nº 5: Equilibrio Químico 95
Objetivos específicos de la Unidad 5 95
Ejercicios Desarrollados 96
Ejercicios Propuestos 104
Respuestas 113
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
3/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
3
GUIA Nº 7 UNIDAD Nº 6: Equilibrios de Solubilidad y de Complejación 115
Objetivos específicos de la Unidad 6 115
Ejercicios Desarrollados 116
Ejercicios Propuestos 119
Respuestas 127
GUIA Nº 8 UNIDAD Nº 7: Redox 129
Objetivos específicos de la Unidad 7 129
Ejercicios Desarrollados 130
Ejercicios Propuestos 138
Respuestas 146
GUIA Nº 9 UNIDAD Nº 8: Cinética Química 148
Objetivos específicos de la Unidad 8 148
Ejercicios Desarrollados 149
Ejercicios Propuestos 154Respuestas 163
APÉNDICE 1: TABLA PERIÓDICA 167
APENDICE 2: EJEMPLOS DE SOLEMNES Y EXAMEN 168
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
4/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
4
GUIA Nº 1
UNIDAD Nº 1
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS
Unidad 1
Objetivos específicos de la Unidad 1
1. Espectro de radiación electromagnética. Naturaleza ondulatoria
2. Energía cuantizada. Efecto fotoeléctrico y fotones. Naturaleza dual de la luz
3. Espectro de emisión del átomo de H. Modelo de Bohr
4. Comportamiento ondulatorio de la materia. Principio de incerteza
5. Mecánica cuántica, orbitales atómicos. Números cuánticos
6. Representación de orbitales. Espin electrónico. Principio de exclusión de Pauli.
7. Configuraciones electrónicas.
8. Sistema periódico. Grupos y periodos. Propiedades periódicas.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOSCASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Capítulo 2. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002.
2. Capítulo 1. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
5/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
5
EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Calcule la longitud de onda (λ) y la energía ( E) que corresponde a la transición delelectrón desde el estado n = 3 hasta el estado fundamental en el átomo de
hidrógeno. ¿Se trata de luz absorbida o emitida?
Desarrol lo:
El cambio de energía, y por tanto, la energía del fotón emitido se obtiene con laecuación:
2f
2
i
Hn
1
n
1 RE
Recordemos que en el estado fundamental n = 1.
ni = 3, nf = 1
22
18-
1
1
3
1 J2,18x10E
9
8 - J2,18x10E 18-
E = 1,94 x 10-18 J
El signo negativo indica que esta energía se asocia a un proceso d e emisión .
Para calcular la longitud de onda se omite el signo menos de ΔE porque la longitudde onda del fotón debe ser positiva.
Como: ΔE = h x Ecuación 1
Despejando la frecuencia de la ecuación 1 tendríamos:
h
E Ecuación 2
Además sabemos que la frecuencia es también:
λ
c Ecuación 3
Por lo tanto, reemplazando la frecuencia en la ecuación 2 con la ecuación 3tendríamos:
λ
c
h
E Ecuación 4
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
6/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
6
Por último despejando la longitud de onda en la ecuación 4, ésta se calcula con laecuación 5:
E
hc xλ Ecuación 5
J10 x1,94
Js)(6,63x10 x)s
m (3,00x10
λ 18-
34-8
λ = 1,03 x 10-7 m
2. a) Escriba la configuración electrónica para el flúor, Z = 9b) Escriba los cuatro números cuánticos para cada uno de estos electrones en su
estado fundamental.
Desarrollo:
a)
i) El flúor tiene Z = 9.
ii) Como el flúor no está ionizado tiene 9 electrones.
iii) Con dos electrones se completa el primer nivel (1s2)
iv) Quedan 7 electrones para llenar el orbital 2s y llenar parcialmente los orbitales
2p.Por lo tanto la configuración electrónica de F es:
1s2 2s2 2p5
b)
i) Se comienza por n = 1, así que l = 0, un subnivel que corresponde a un orbital1s. Este orbital puede acomodar un total de dos electrones.
ii) En seguida, n = 2, y l puede ser 0 o bien 1.iii) El subnivel l = 0 tiene un orbital 2s, capaz de acomodar dos electrones.
iv) Los cinco electrones restantes se acomodan en el subnivel l = 1, que tiene tresorbitales 2p.
v) El Diagrama orbital es:
1s2 2s2 2p5
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
7/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
7
Los resultados de los números cuánticos se resumen en la tabla siguiente:
Electrón n l m l m s
1 1 0 0 +½2 1 0 0 -½3 2 0 0 +½4 2 0 0 -½5 2 1 -1 +½6 2 1 0 +½7 2 1 +1 +½8 2 1 -1 -½9 2 1 0 -½
1s
2s
2px, 2py, 2pz
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
8/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
8
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Calcular la longitud de onda, la frecuencia y el número de ondas de una radiacióncuyos cuantos tienen una energía de 3·10-10 J. ¿A qué zona del espectroelectromagnético pertenece esta radiación?
2. Calcular la frecuencia de las siguientes radiaciones y la energía de los fotonesasociados con ambas radiaciones:
a) La luz azul de = 500 nm.
b) Una transmisión de radio FM de = 3,28 m
3. Calcule la longitud de onda de un electrón que tiene una velocidad de 5,97x106 m/s.Masa del electrón = 9,1x10-28 gramos
4. Si la longitud de onda de un electrón es 5,0 Å (5,0x10-10 m), ¿Cuál es la velocidaddel electrón? Masa del electrón = 9,1x10-28 gramos
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
9/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
9
5. Un láser que emite energía luminosa en pulsaciones de corta duración tiene unafrecuencia de 4,69 x 1014 s-1 y suministra 1,3 x 10 -2 J de energía durante cadapulsación. ¿Qué cantidad de cuántos de energía suministra cada pulsación?
6. Para ionizar el átomo de sodio se necesitan 118 kcal/mol. Si esta energía es deprocedencia luminosa, ¿cuál será la frecuencia más baja del haz luminoso capaz deefectuar la ionización? y ¿la longitud de onda?
7. En el espectro de emisión del hidrógeno, la serie espectral con n f = 2 se llama laserie de Balmer y se observa en la región visible del espectro. Calcular la longitud deonda y la energía de la línea espectral en esta serie para un valor de n i = 5
8. Considerar un átomo de hidrógeno excitado con un electrón en el nivel de energían=4. ¿Qué transiciones son posibles en este átomo para que alcance el estadofundamental (n=1)?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
10/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
10
9. La función trabajo (W) para el Niquel metálico es 8,05x10-19J ¿Cuál es el valor de lalongitud de onda umbral para este elemento?
10. Calcular la función trabajo para el Rb si su longitud de onda umbral es de 574 nm.Si el Rubidio se irradia con luz de 420 nm. ¿Cuál es la energía cinética de loselectrones emitidos?
11. El potasio, la plata y el tungsteno tienen funciones de trabajo (W) de 2,23 eV, 4,74eV y 4,58 eV respectivamente. Si luz de 410 nm incide sobre cada uno de estosmetales, determine cuál(es) metal(es) experimentan efecto fotoeléctrico y cuál seríala energía cinética máxima que alcanzarían los electrones liberados en cada caso.
12. Un metal tiene una longitud de onda umbral 8000 Å ¿Cuál será la velocidad de loselectrones emitidos si se ilumina con luz 5000 Å?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
11/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
11
13. ¿Para un átomo de hidrógeno, cuál de las siguientes transiciones electrónicasrequiere absorber una energía más alta para producirse? Justifique su elección.a) n = 4 a n = 7; b) n = 6 a n = 7; c) n = 4 a n = 6; d) n = 3 a n = 6 y e) n = 2 a n = 3.
14. La luz UV que broncea la piel cae en la región de 320 a 400 nm. Calcule la energíatotal (en joules) que absorbe una persona expuesta a esta radiación durante 2,0
horas, dado que en un intervalo de 80 nm (320 a 400 nm) chocan un total de 2,0 x1016 fotones en la superficie de la Tierra por centímetro cuadrado por segundo y elárea corporal expuesta es 0.45 m2. Suponga que el cuerpo absorbe sólo la mitad dela radiación y refleja el resto. (Sugerencia: utilice una longitud de onda promedio de360 nm para calcular la energía de un fotón).
15. Calcular en joule, J, la diferencia de energías entre las órbitas 1s y 2p del átomo decobre, sabiendo que la longitud de onda de la radiación emitida cuándo el electrónsalta entre estos niveles es = 1,54 A.
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
12/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
12
16. Dados los elementos siguientes: A (Z=4), B (Z=13 y C (Z=30).Razone la validez de las afirmaciones siguientes:
a) Pertenecen al mismo período.b) Pertenecen al mismo grupo
17. Explicar la notación de las siguientes configuraciones electrónicas:
a) 3p2 b) 4d5
18. ¿Cuál de las posibles combinaciones de los números cuánticos son incorrectas?Justifique su elección.
a) El orbital 3s tiene los números cuánticos n = 3, l = 0, ml = 1.b) El orbital 2s tiene los números cuánticos n = 2, l = 0 y ml = 0.c) La combinación de números cuánticos n = 4, l = 3 y ml = −3.d) La combinación de números cuánticos n = 7, l = 7 y ml = 7.e) La combinación de números cuánticos n = 3, l = −1 y ml = 0.
Indique justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
13/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
13
19. ¿Cuáles de las siguientes combinaciones de números cuánticos son correctas? Deel nombre de los orbitales que representan.
a) (4, 4, -1, ½)b) (3, 2, 1, ½)c) (3, -2, 1,- ½)
d) (2, 1, -1,- ½)
20. ¿Qué tipos de iones forman los elementos metálicos y no metálicos? ¿Los metalesganan o pierden electrones al formarlos? ¿Los elementos no metálicos ganan opierden electrones al formarlos?
21. Escriba el diagrama de orbitales completo y determine el número de electrones noapareado que hay en cada uno de los átomos siguientes:
a) Geb) Inc) Nid) Kre) Br
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
14/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
14
22. Escribe la estructura electrónica de los elementos con número atómico 11, 35 y 54.Responda a las siguientes preguntas.
a) ¿A qué grupo del sistema periódico pertenece cada elemento?b) ¿Qué estados de oxidación serán los más frecuentes?c) ¿Cuáles son metales y cuáles no metales?
23. Ordena razonadamente los siguientes elementos: Fe, Cs, F, N y Si de menor amayor de acuerdo a: a) radio atómico; b) electronegatividad; c) energía deionización.
24. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas pertenecientes a elementosneutros:
A (1s2 2s2 2p2); B (1s2 2s2 2p5); C (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1); D (1s2 2s2 2p4).
Indique razonadamente:
a) El grupo y periodo al que pertenece cada elemento.b) El elemento de mayor y de menor energía de ionización.c) El elemento de mayor y de menor radio atómico.
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
15/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
15
25. Use el símbolo del gas noble precedente para indicar a los electrones internos yescriba la configuración de los electrones de la capa de valencia para cada uno delos elementos siguientes:
a) Zirconio Z= 40b) Cesio Z=55
c) Germanio Z=32
26. Determine si los siguientes elementos en su estado fundamental son diamagnéticoso paramagnéticos:
a) Be (Z=4)b) B (Z=5)
27. Escribir la configuración electrónica total de los iones Cl- y Ca2+. ¿Qué tienen en
común los dos iones?
28. Escriba la configuración electrónica del estado fundamental de los átomos e ionessiguientes: N3-, Mg2+, Cl , K+ y Fe. ¿Cuáles de ellos son isoelectrónicos? ¿Hay algún
caso en el que existan electrones desapareados?
Indique cálculo de justificación:
Indique justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
16/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
16
29. Ordenar los siguientes iones por orden creciente de tamaño Rb+, Na+, Cs+, K+, Li+.
30. Ordenar de mayor a menor electronegatividad, los elementos: Ba, Cs, As, Br, Li y K
31 ¿Qué elementos de un periodo dado (fila horizontal) de la tabla periódica pierdenelectrones con mayor facilidad? ¿Por qué?.
32. Aunque todos los elementos de un periodo dado de la tabla periódica tienen susátomos de valencia en los mismos tipos de orbitales, el tamaño de los átomosdisminuye de izquierda a derecha dentro de un periodo. Explique por qué.
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
17/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
17
RESPUESTAS
1. Respuesta: = 6,62 x 10-16 m; = 4,53 x 1023 s-1; 1/ = 1,51 x 1015 cm-1.
La radiación es infrarroja.
2. Respuesta: a) 6,0x1014 s-1 E=3,98x10-19 J
b) 9,15x107 s-1 E= 6,06x10-26 J
3. Respuesta: 1,22x10-10m
4. Respuesta: 1,4x106 m/s
5. Respuesta: n= 4,2x1016
6. Respuesta: = 1,24 x 1018 s-1; = 2,42 x 10-10 m
7. Respuesta: = 4,34 x 10-7 m
8. Respuesta: 4 1 3 1 2 1
4 2 3 2
4 3
9. Respuesta: = 2,47x10-7m
10. Respuesta: W = 3,47x10-19J Ec = 1,27 x10-19J
11. Respuesta: Sólo el potasio Ec=1,28x10-19 J
12. Respuesta: v = 5,719x105 m/s
13. Respuesta: n = 2 a n = 3, ya que la energía es la mayor, 3,0 x 10-19 J.
14. Respuesta: 1,8 x 105 J
15. Respuesta: 1,29 x 10 21 J
16. Respuesta: dadas las configuraciones electrónicas:
A (Z=4) 1s22s2
B (Z=13) 1s22s22p63s23p1
C (Z=30) 1s22s22p63s23p64s23d10
a) Falso, ya que por las configuraciones electrónicas:
A corresponde al segundo período
B corresponde al tercer período
C corresponde al cuarto período
b) Sólo pertenecen al mismo A y C (grupo IIA)
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
18/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
18
17. Respuesta: a) La notación significa 2 electrones (representados por el
exponente) que se encuentran em el tercer nível de energia,
n=3, y en el subnivel p que corresponde a l=1
b) La notación signifiva 5 electrones que se encuentran en el
cuarto nivel de energía, n=4, y en el subnivel d quecorresponde a l=2
18. Respuesta:: a) Incorrecta, porque l = 0 ml sólo puede ser 0, orbital s.
d) Incorrecta. No existe el número cuántico l = 7 ni ml = 7
19. Respuesta: Correcta la b) representa el orbital 3d
Correcta la d) representa el orbital 2p
20. Respuesta: Los elementos metálicos pierden eléctrones y forman ionespositivos (cátiones); los elementos no metálicos ganan eléctrones y forman iones
negativos (aniones)
21. Respuesta:
22. Respuesta: Respuesta: Z = 11: 1s22s22p63s1;
Z = 35: 1s22s22p63s23p63d104s24p5;
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
19/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
19
Z = 54: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6
a) Z = 11: Grupo IA (Metales alcalinos); Z = 35: Grupo VIIA
(Halógenos); Z = 54: Grupo VIIIA (Gases nobles)
b) Z = 11: + 1; Z = 35: - 1; Z = 54: 0
c) Z = 11: Metal; Z = 35: No metal; Z = 54: Gas noble
23. Respuesta: a) F < N < Si < Fe < Cs; los átomos de menor tamaño son los del
periodo 2 (F y N) siendo el F menor por tener una mayor carga
nuclear efectiva sobre los electrones de valencia, por un
menor apantallamiento, al tener más e – en la última capa. El
Si es del periodo 3 y es por tanto mayor al tener más capas
electrónicas. Lo mismo le sucede al Fe del periodo 4 y en
mucha mayor medida al Cs del periodo 6.b) Cs < Fe < Si < N < F; la electronegatividad crece según se
sube en la tabla y según se desplaza hacia la derecha dentro
de un mismo periodo. Así mientras el Cs es uno de los
elementos menos electronegativos, el F es el elemento más
electronegativo.
c) Cs < Fe < Si < N < F; sigue el mismo orden que la
electronegatividad, puesto que en los metales es más sencillo
extraer un electrón y más cuanto más alejado se encuentre delnúcleo, mientras que los no metales tienen altas energía de
ionización y mayores cuanto más a la derecha y más hacia
arriba se encuentren en la Tabla Periódica.
24. Respuesta: a) A: 2º período y grupo IVA (Carbono); B: 2º período, grupo VIIA
(Flúor); C: 4º período, grupo IA (Potasio); D: 2º período, grupo
VIA (Oxígeno).
b) Como la energía de ionización decrece con el tamaño, el demenor energía de ionización será el C (K) y el de mayor será
el B (F).
c) Dado que el tamaño del átomo viene dado fundamentalmente
por el número cuántico principal, el mayor será el D (K). Los
otros tres pertenecen a un mismo período en el que debido al
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
20/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
20
aumento de carga nuclear efectiva y, por tanto, mayor
atracción entre los electrones y el núcleo, a medida que se
avanza hacia la derecha en el período disminuirá el radio
atómico por lo que el más pequeño será el B (F).
25. Respuesta: a) [Kr]5s24d2
b) [Xe]6s1
c) [Ar]4s23d104p2
26. Respuesta: El berílio es diamagnético porque todos sus eléctrones están
apareados; el boro es paramagnético por tener um eléctron desapareado
en el orbital 2p.
27. Respuesta: Cl-: 1s22s22p63s23p6
Ca2+: 1s22s22p63s23p6
Los dos iones son isoelectrónicos, es decir, tienen el mismo número de
electrones.
28. Respuesta: N3 : 1s2 2s2 2p6 es isoelectrónico con Mg2+;
Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 es isoelectrónico con K+.
Fe: 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
3d
8
4s
2
tiene electrones desapareados en losorbitales 3d.
29. Respuesta: Cuando nos movemos verticalmente de arriba hacia abajo, en una
columna de la tabla periódica, los tamaños iónicos aumentan debido al aumento em
el número cuántico principal de los eléctrones más externos los cuales ocupan
orbitales cuyas nubes electrónicas están sucesivamente más apartadas de los
núcleos. Li+
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
21/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
21
casi iguales, ya que si el K está por encima del Ba, éste se encuentra más a la
derecha.
Br > As>Li>Ba>K>Cs
31. Respuesta: Los elementos a la izquierda de un período pierden eléctrones con más
facilidad; a la izquierda de un período la carga nuclear es menor y los eléctrones
están unidos con menos fuerzas.
32. Respuesta: La carga nuclear aumenta de izquierda a derecha dentro de un período
Manteniendo unidos a los electrones de valencia con mayor fuerza.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
22/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
22
GUIA Nº 2
UNIDAD Nº 2
ENLACE, GEOMETRÍA MOLECULAR E INTERACCIONES INTERMOLECULARES
Objetivos específicos de la Unidad 3
1. Enlaces químicos. Símbolos de Lewis y Regla de octeto.
2. Enlaces iónicos. Iones y compuestos iónicos. Predicción de cargas iónicas.
3. Enlaces covalentes. Estructuras de Lewis. Enlaces múltiples.
4. Polaridad de los enlaces y electronegatividad.
5. Geometría molecular
6. Polaridad Molecular
7. Interacciones Intermoleculares: interacciones iónicas, dipolo-dipolo, dipolo inducido –
dipolo inducido, uniones por puente de hidrógeno.
8. Relación entre tipo de enlace y propiedades físicas.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOSCASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Capítulo 8 y 9. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002.
2. Capítulo 7 y 8. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
23/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
23
EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. a) Escriba la estructura de Lewis del ión perclorato, ClO4 b) Calcule las cargas formalesc) ¿Cuál es la estructura más razonable de acuerdo a las cargas formales que
presenta?
Desarrollo:
a) Como sabemos:
El O tiene Z = 8, por lo cual su configuración electrónica es: 1s22s22p4 y los
electrones del último nivel o los de valencia serán 6; El Cl tiene Z = 17, por lo
cual su configuración electrónica es: 1s22s22p63s23p5 y los electrones del último
nivel o los de valencia serán 7, además la estructura tiene un electrón más.
Por lo tanto, los electrones de valencia totales de la estructura del perclorato,
ClO4-, será: (O) 6 x 4 + (Cl) 7 x 1 + 1 electrón más = 32 electrones, lo que esta
de acuerdo a la siguiente estructura de Lewis:
b)
enlacede enlazadosno libreátomoelen Lewisdeestructura
electronede 2
1 electrones de valenciadeelectrones unaenátomoun
totaNúmero Número de total número de Formal aargC
CF (Cl) = 7 - 0 - 8/2 = +3
CF(O) = 6 – 6 - 2/2 = -1 (4)
Desde un punto de vista electrostático, los sistemas que presentan una gran
separación de cargas eléctricas son poco estables. En general, por tanto, se
prefieren estructuras de Lewis en las que los átomos tengan cargas formales 0 o
a lo sumo ± 1. Por tanto esta estructura será poco probable.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
24/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
24
c) Al adecuarla para llegar a distribuciones electrónicas más razonables de la
estructura se debe considerar:
i) El Cl pertenece al 3er periodo y por tanto puede ampliar el octeto, por lo
tanto, puede alojar más de 8 electrones. Uno de los átomos de O
periféricos puede ceder un par de electrones, que contribuyen a un dobleenlace:
Podemos recalcular las cargas formales:CF (Cl) = 7 – 0 - 10/2 = +2
CF(O) = 6 – 6 - 2/2 = -1 (3)
CF (O’) = 6 – 4 - 4/2 = 0
ii) Esta distribución electrónica todavía presenta una elevada separación de
cargas y por tanto cabe esperar que sea poco estable.
El proceso de ceder electrones desde los O periféricos hacia el Cl para
formar nuevos enlaces puede continuar:
Carga Formal de estructura III:
CF(Cl) = 7 – 0 - 12/2 = +1
CF(O) = 6 – 6 - 2/2 = -1 (2)
CF(O’) = 6 – 4 - 4/2 = 0 (2)
Carga Formal de estructura IV:
CF(Cl) = 7 – 0 -14/2 = 0
CF(O) = 6 – 6 - 2/2 = -1
CF(O’) = 6 – 4 - 4/2 = 0 (3)
Carga Formal de estructura V:
CF(Cl) = 7 – 0 - 16/2 = -1
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
25/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
25
CF(O’) = 6 – 4 - 4/2 = 0 (4)
iii) Las estructuras (III), (IV) y (V) son correctas desde el punto de vista de una
distribución electrónica adecuada. La decisión sobre cual es la más
representativa no es fácil. Podemos recurrir al siguiente argumento
electrostático: en una esfera conductora, las cargas eléctricas se sitúan enla superficie. Según este argumento aquella distribución que coloque las
cargas formales negativa sobre los átomos periféricos (la número IV)
podemos pensar que será la más estable.
iv) No se puede olvidar que cada una de las estructuras anteriormente
descritas (II), (III), (IV) y (V) presentan estructuras resonantes. Por ejemplo,
para la (IV) tenemos las estructuras siguientes:
2. Indicar la polarización de los enlaces en la molécula de metano, CH4, mediante el
uso de flechas que indique el desplazamiento de la densidad electrónica.
El enlace carbono – hidrógeno está polarizado, con una densidad de carga negativa
sobre el átomo de carbono y una densidad de carga positiva sobre el átomo dehidrógeno, debido a la diferencia entre la electronegatividad del carbono e
hidrógeno. La electronegatividad del C es 2,5 y la del H es 2,1; la diferencia es 0,4.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
26/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
26
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. a) Escriba la estructura electrónica de los átomos de los elementos cuyos númerosatómicos son 11, 13 y 16.
b) Indique, justificando la respuesta, el elemento de mayor carácter metálico.
c) ¿En qué grupo y período del sistema periódico está situado cada elemento?
2. Dados los elementos A, B, y C de números atómicos 9, 19 y 35, respectivamente:
a) Escriba la estructura electrónica de esos elementos.b) Determine el grupo y período a los que pertenecen.c) Indique cual es el más electronegativo.
3. Dados los siguientes compuestos: CaF2, CO2, H2O.
Indique el tipo de enlace predominante en cada uno de ellos.
4. Explique, en función del tipo de enlace que presentan, las afirmaciones siguientes:
a) El cloruro de sodio es soluble en agua.
b) El hierro es conductor de la electricidad.
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
27/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
27
5. Comente, razonadamente, la conductividad eléctrica de los siguientes sistemas:
a) Un hilo de cobre.b) Un cristal de Cu(NO3)2 .c) Una disolución de Cu(NO3)2 .
6. Defina los conceptos, de los valores y estructura para los elementos siguientes: Mg(Z = 12), Cl (Z = 17), Al (Z = 13) y O (Z = 8).
a) Capa de Valenciab) Electrones de Valencia
c) Valenciad) Estructura de Lewis
7. A partir de las configuraciones electrónicas de los átomos correspondientes, de lasestructuras de Lewis de las especies químicas: NF3, NO2
- y NO3-.
8. Escribir las fórmulas de Lewis para las moléculas: Cloruro de sodio, NaCl; catiónamonio, NH4
+ y Amoníaco, NH3.
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
28/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
28
9. a) Escriba las estructuras contribuyentes del ion SCN-.b) ¿Cuál de ellas es más estable y porqué?
10. a) Escriba la estructura de Lewis del ión nitrato, NO3-
b) Calcule las cargas formalesc) ¿Presenta estructuras resonantes, si es afirmativo, escriba los híbridos
resonantes del ión?
11. a) Escriba la estructura de Lewis y,b) Calcule la carga formal de las moléculas siguientes:
i) PCl3; ii) ICl4-; iii) ClF3; iv) OSF4
12. Indicar la polarización de los enlaces en H2O, SO y IBr mediante el uso de flechasque señalen el desplazamiento de la densidad electrónica.
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
29/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
29
13. Indique si las siguientes propiedades del amoníaco son ciertas o falsas, razonandola respuesta en cada caso:
a) Es mal disolvente de compuestos iónicos.b) La molécula de amoníaco es polar.
14. Responda de modo razonado a las siguientes preguntas:
a) ¿Qué compuesto será más soluble en agua: óxido de calcio o yoduro de cesio?b) ¿Quién tendrá un punto de fusión más elevado: Bromuro de potasio o fluoruro de
sodio?c) Justifique por qué, en condiciones estándar, el agua es un líquido y el sulfuro de
hidrógeno es un gas.
15. Para la molécula de BF3 indique:
a) Geometría molecularb) Polaridad de la molécula
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
30/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
30
16. ¿Qué clases de fuerzas intermoleculares existen entre las moléculas de los paressiguientes?
a) Amoníaco y agua.b) Dióxido de carbono y cloruro de telurio (IV).c) Nitrógeno gaseoso y bromuro de fósforo (V).
d) Ion carbonato y ozono.
17. Con base en la geometría molecular y los tipos de enlace, determine cuáles de lasmoléculas siguientes son polares:
NH3, CH4, H2O, CH2Cl2, CCl4, CaCl2
18. Explicar en términos de fuerzas intermoleculares por qué:
a) El HF tiene mayor temperatura de ebullición que el HBr.b) Las moléculas simétricas suelen hervir a temperaturas más bajas que las no
simétricas de masa molar similar.c) Un cubito de hielo flota en un vaso de H2O.
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
31/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
31
19. Para las siguientes moléculas PbO32 –; XeCl5
+ y XeCl2, determine:
a) La estructura de Lewisb) La geometría molecular del átomo central.
20. Con base en la molécula hipotética siguiente:
Determine la geometría molecular con respecto a los átomos de C, Si, Te, Cl y N.
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
32/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
32
21. Señale seis propiedades que son afectadas por las interacciones intermoleculares ycinco factores que influyen en las fuerzas intermoleculares
22. Clasifique las siguientes fuerzas intermoleculares atractivas en términos de fuerzas
ión-dipolo o fuerzas entre moléculas covalentes:a) dipolo-dipolob) ión-dipolo permanentec) dipolo-dipolo inducidod) ión-dipolo permanentee) dispersión o fuerzas de Londonf ) puente de hidrógeno
23. Señale el tipo de interacciones intermoleculares que presentan cada uno de lospares de moléculas que se indican a continuación
a) NaCl en H20b) K+ en SF6
c) ¿Cómo se ve influenciada la solubilidad en cada par de moléculas?
Indique justificación:
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
33/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
33
24. En la siguiente tabla se listan moléculas orgánicas que presentan masas molaressimilares con sus respectivos valores de momento dipolar
Molécula orgánica Masa Molar (g/mol) Momento dipolar µ (Debye)Propano 44 0,1Dietil éter 46 1,3
Acetaldehído 44 2,7 Acetonitrilo 41 3,9
a) Dibuje las estructuras de Lewis para cada molécula y señale que tipo deinteracciones intermoleculares presenta cada una de ellas
b) ¿Cuál molécula presenta la mayor fuerza de atracción?c) Ordene las moléculas desde mayor a menor punto de ebullición?
25. Explique qué tipo de interacciones moleculares permiten que sea posible licuar el
N2 y el O2.
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
34/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
34
26. En la siguiente tabla se listan los puntos de fusión y de ebullición de los gasesnobles, en términos de interacciones intermoleculares explique las diferencias enestas propiedades
Gas noble Punto de fusión °C Punto de Ebullición °CHe -270 -269
Ne -249 -246 Ar -189 -186Kr -159 -153Xe -112 -108
27. En la siguiente tabla se listan los puntos de fusión y de ebullición de los halogenos,en términos de interacciones intermoleculares explique las diferencias encontradasen estas dos propiedadesHalógeno Punto de Fusión °C Punto de Ebullición °C
F2 -220 -188Cl2 -101 -34Br 2 -7 59I2 114 184
Indique justificación:
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
35/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
35
28. En el siguiente gráfico de temperatura de ebullición versus período, para diferenteshidruros moleculares
Variación de los puntos de ebullición de hidruros moleculares
Al respecto:a) ¿Qué especie se encuentra en estado gaseoso a temperatura ambiente?b) ¿Qué tipo de interacciones están presentes en estas moléculas?c) ¿Por qué los compuestos formados por los elementos del grupo VI presentan mayor
punto de ebullición que los compuestos formados por los elementos del grupo VII?d) En el caso de hidruros formados por los átomos de N, O y F presentan anomalías
con respecto a los puntos de ebullición. ¿Qué tipos de interacciones producen estaanomalía?.
Indique justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
36/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
36
RESPUESTAS
1. Respuesta: a) Na: 1s2 2s2 2p6 3s1
Al: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
S: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 b) El elemento de mayor carácter metálico es el Na, porque tiene
una gran tendencia a perder el electrón que tiene en su último
nivel, para alcanzar la configuración estable del gas noble del
período anterior.
c) Na: grupo I A, período 3; Al: grupo III A, período 3; S: grupo VI
A, período 3.
2. Respuesta: a) A: 1s2 2s2 2p5
B: 1s2
2s2
2p6
3s2
3p6
4s1
C: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p5
b) A: grupo VII A, período 2; B: grupo I A, período 4; C: grupo VII A,
período 4.
c) La tendencia es mayor en A que en C, porque es más pequeño
y el núcleo atrae con mayor fuerza al electrón que necesita
captar.
3. Respuesta: CaF2: Iónico, Diferencia de Electronegatividad ( EN ) = 3;
CO2: covalente, EN = 1 y H2O covalente, EN = 1,4.4. Respuesta: a) Los compuestos iónicos son solubles en disolventes polares
como el agua.
b) Las sustancias metálicas conducen la corriente eléctrica
gracias a la movilidad de la nube de electrones.
5. Respuesta: a) Conduce la corriente eléctrica en estado sólido y fundido
gracias a la movilidad de la nube electrónica.
b) No conduce la corriente eléctrica porque los iones están
ocupando posiciones fijas y no tienen libertad demovimiento.
c) Al disolverse el cristal, los iones tienen libertad de
movimiento y pueden conducir la corriente eléctrica.
6. Respuesta: a) Representación del último nivel de energía de la
configuración electrónica de un elemento.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
37/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
37
b) Electrones que se encuentran en la Capa de Valencia.
c) Número de electrones encontrados en el nivel más externo
de un átomo (último nivel de energía). (Tabla Nº 1).
Este valor representa por lo tanto, la capacidad de un
átomo individual para combinarse con otros átomos. Elvalor expresa el número de electrones que un átomo puede
dar a o aceptar de otro átomo. (Tabla Nº 1).
d) Estructura de Lewis es la representación gráfica del símbolo
del elemento con los electrones de valencia alrededor del
símbolo, empleando puntos o asteriscos. (Tabla Nº 2).
Tabla Nº1Elemento Capa de
ValenciaElectronesde Valencia
Valencia
Mg 3s2 2 +2
Cl 3s2 3p5 7 -1
Al 3s2 3p1 3 +3
O 2s2 2p4 6 -2
Tabla Nº2
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
38/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
38
7. Respuestas: N: 1s2 2s2 2p3
O: 1s2 2s2 2p4 F: 1s2 2s2 2p5
8. Respuesta:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
39/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
39
9. Respuesta: a)
b) La estructura (III) es la más inestable puesto que representa
la molécula con una gran separación de cargas formales.
Las estructuras de más peso en el híbrido de resonancia
serán la (I) y (II). De entre ellas podemos decir que la que
contribuirá de forma más eficaz es la (II) puesto que sitúa la
carga formal -1 sobre el átomo más electronegativo mientras
que la (I) lo sitúa sobre el S. Por tanto el peso relativo de
cada una de estas estructuras en el híbrido de resonanciasería el siguiente: (II) > (I) >>> (III).
10. Respuesta: a)
b) las cargas formales:
CF(N) = 5 – 0 - 8/2 = 1; CF(O) = 6 – 4 - 4/2 = 0 (1)
CF (O’) = 6 – 6 - 2/2 = -1 (2)
c) Si presenta resonancia. En este caso podemos imaginar 3
estructuras resonantes:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
40/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
40
11. Respuesta: i) a)
b) CF (P) = 5 - 2 - 6/2 = 0
CF (F) = 7 - 6 - 2/2 = 0 (3)
ii) a)
b) CF (I) = 7 – 4 - 8/2 = -1
CF (Cl) = 7 – 6 - 2/2 = 0 (3)
iii)
a)
b) CF(Cl) = 7 - 4 - 6/2 = 0
CF(F) = 7 - 6 - 2/2 = 0 (3)
iv) a)
b) Como átomo central colocamos al S.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
41/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
41
CF(O) = 6 – 6 - 2/2 = -1
CF(S) = 6 – 0 -10/2 = 1
CF (F) = 7 – 6 - 2/2 = 0 (4)
Aunque en este caso hay otra distribución posible que
no sitúa cargas formales sobre ningún átomo y que porlo anteriormente expuesto será la más probable:
y las cargas formales son:
CF(O) = 6 – 4 - 4/2 = 0CF(S) = 6 – 0 - 12/2 = 0
CF(F) = 7 – 6 - 2/2 = 0 (4)
12. Respuesta: H2O: La densidad electrónica está desplazada hacia el átomo de
oxígeno (E.N. O = 3,5); (E.N. H = 2,1); diferencia 1,4.
SO: La densidad electrónica está desplazada hacia el átomo de
oxígeno (E.N. O = 3,5); (E.N. S = 2,5); la diferencia es 1.
IBr: La densidad electrónica está desplazada hacia el átomo de
bromo, (E.N. Br = 2,8); (E.N. I = 2,5); la diferencia es 0,3.
13. Respuesta: a) y b) Para que un disolvente sea adecuado para los compuestosiónicos, debe tener sus moléculas polarizadas. Si tenemos en
cuenta las electronegatividades del N (3,0) y del H (2,1) sus enlaces
estarán polarizados con un exceso de carga más cerca del N que
del H; de esa forma, y dado que, además el N tiene un par de
electrones desapareados, la molécula en su conjunto presentará
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
42/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
42
una cierta carga negativa en el vértice del tetraedro, y un exceso de
carga positiva en la cara tetraédrica en la que se sitúan los H, por
ello, sí disolverá a los compuestos iónicos, aunque menos que el
agua.
14. Respuesta: a) La proporción de carácter iónico en un enlace entre dos átomoses tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia de
electronegatividades entre los átomos enlazados, y sabemos
que esta propiedad aumenta en la Tabla periódica de abajo a
arriba en los grupos, y de izquierda a derecha en las periodos.
La solubilidad en agua es una propiedad que es mucho más
notable cuanto mayor sea el carácter iónico del enlace. En este
caso el yoduro de Cesio tiene una proporción de carácter iónico
mayor que el óxido de calcio, por lo que será más soluble enagua.
b) El punto o temperatura de fusión de un determinado compuesto
es tanto mayor cuanto mayor sea el carácter iónico del enlace
que los une. En el caso de los dos compuestos que nos dan, la
mayor diferencia de electronegatividades se da en el caso del
Fluoruro de sodio, por lo que será éste el que tiene un punto de
fusión más elevado.
c) En los dos compuestos que nos dan, el enlace intermolecular,de tipo puente de hidrógeno, estará más polarizado en el caso
del enlace O H que en el S H, ya que la diferencia de
electronegatividades entre O e H es mayor que en el caso del S
y el H.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
43/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
43
Debido a ello, aparecen enlaces intermoleculares por puente de
hidrógeno entre un átomo de O de una molécula de agua y un H
de una molécula vecina, mientras que este enlace por puente de
hidrógeno no aparece en el caso del H2S.
Como consecuencia de ello, las “agrupaciones moleculares” en
el caso del agua son mayores que en el sulfuro de hidrógeno
debido a la existencia de enlaces por puente de Hidrógeno, lo
que hacen que el estado físico del agua sea líquido, mientras
que el sulfuro de hidrógeno es un gas en condiciones estándar.
15. Respuesta: a) En este caso estamos ante una excepción a la regla del octeto.
El boro tiene 3 pares de electrones compartidos. La forma de
disponer esos tres pares de electrones lo mas lejos posible es
hacia los vértices de un triangulo equilátero. Las tres unionesquedan en un plano. Esa geometría se denomina PLANA
TRIGONAL y los ángulos entre los enlaces son de 120º.
b) Los tres momentos dipolares de las uniones boro – flúor son
iguales en módulo, pero al estar dispuestos en el espacio en
forma simétrica (existe un centro de simetría), su suma es igual
a cero. Es una molécula NO POLAR.
16. Respuesta: a) Dipolo-dipolo y puentes de hidrógeno
b) Dipolo-dipolo inducido
c) Dipolo-dipolo inducido
d) Ion-dipolo inducido
17. Respuesta: NH3, H2O, CH2Cl2
18. Respuesta: a) El F forma puentes de hidrógeno (pequeño tamaño y altaelectronegatividad).
b) Las moléculas no simétricas que son polares tienen la
capacidad de establecer interacciones intermoleculares de tipo
dipolo-dipolo que son más fuertes que las de dispersión que
presentan las moléculas simétricas, ya que son apolares.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
44/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
44
c) La densidad del agua en estado sólido es menor que en
estado líquido, debido a que al estar sus moléculas más
ordenadas producto de su cercanía, esto facilita que se
intensifiquen las interacciones intermoleculares.
19. Respuesta: a)
b) Plana trigonal; Piramidal cuadrada y Lineal.
20. Respuesta C: Plana trigonalSi: TetraédricaTe: AngularCl: Piramidal trigonalN: Piramidal trigonal
21. Respuesta Punto de fusión, punto de ebullición, presión de vapor, solubilidad,densidad, viscosidad. Distribución de la densidad electrónica,electronegatividad de los átomos, forma de las moléculas, tamañode las moléculas
22. Respuesta a) fuerza entre moléculas covalentes
b) fuerza entre iones y dipolos (covalentes)c) fuerza entre moléculas covalentesd) fuerza entre iones y dipolos (covalentes)e) fuerza entre moléculas covalentesf) fuerza entre moléculas covalentes
23. Respuesta a) íon – dipolo permanenteb) íon – dipolo inducidoc) la solubilidad de NaCl em H2O ES mayor debido a que lamolécula de água presenta momento dipolar distinto de cero adiferencia del SF6 que presenta momento dipolar resultante 0
d) Depende exclusivamente del tipo de solvente, em solvente polarel isómero Cis mayor solubilidad, en solvente apokar isómeroTrans mayor solubilidad.
24. Respuesta a) el compuesto que presenta mayor fuerza de atracción es el quepresenta mayor polaridad, por lo tanto el acetonitrilo presentamayor fuerza de atracción
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
45/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
45
c) mayor polaridad, mayor fuerza de atracción, mayor punto deebullición, esto implica que el orden de mayor a menor punto deebullición es el siguiente:
Acetonitrilo, acetaldehído, dietil éter, propano
25. Respuesta Debido a interacciones de tipo London
26. Respuesta Interacciones de tipo London, a mayor Masa Molar, mayor es lafuerza de atracción y mayor será el punto de fusión y de ebulliciónen moléculas similares
27. Respuesta Se deben a interacciones de tipo London. Son atracciones que sedan entre cualquier tipo de moléculas debido a los dipolosinstantáneos que se forman producidos por las fluctuaciones en ladensidad electrónica que rodea a los átomos. Las fuerzas deLondon dependen de la forma de la molécula. Para moléculas deforma semejante, crecen con la masa molecular y con lapolarizabilidad ya que esos dos factores facilitan la fluctuación de
los electrones
28. Respuesta a) aguab) en La mayoría de estos compuestos existen interacciones deltipo dipolo-dipolo, pero en el caso de las moléculas formadas porelementos del período 2 (N, O y F) además presentaninteracciones por puente de hidrogenoc) se deben a que estas moléculas presentan interacciones depuente de hidrógeno
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
46/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
46
GUIA Nº 3
UNIDAD Nº 3
ESTEQUIOMETRÍA Y SOLUCIONES
Objetivos específicos de la Unidad 3
1. Estequiometría; reactivo limitante y rendimiento de una reacción.
2. Soluciones. Unidades de concentración. Diluciones.
3. Electrólitos fuertes y débiles: Bases, ácidos y sales.
4. Tipo de reacciones en solución. (precipitación, metátesis, ácido-base, redox).
5. Estequiometría para reacciones en solución.
6. Propiedades Coligativas: Descenso del punto de Congelación, Descenso de la presión
de vapor y Ley de Raoult, Aumento del punto de ebullición, Presión
Osmótica: Soluciones isotónicas e hipotónicas. Factor de Van’t Hoff.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOSCASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Capítulo 3. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002.
2. Capítulo 3. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
47/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
47
EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. En la reacción de obtención de fosfina, a partir de fosfuro de calcio, en presenciade agua, según la siguiente ecuación no balanceada:
Se hacen reaccionar 461 g de fosfuro de calcio, Ca 3P2, en presencia de 360 gde agua. Según estos datos, calcule:
a) La masa de fosfina, PH3, obtenida.b) La cantidad de materia de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, obtenida.c) Si el rendimiento de la reacción es de 72%, calcule la masa de fosfina, PH3,
realmente obtenida.
a) Cálculo de la masa de fosfina, PH3, obtenida:
.Lo primero que debemos hacer siempre cuando hay una ecuación químicaes balancear la ecuación.
La ecuación correctamente balanceada es:
Una vez balanceada correctamente nuestra ecuación, calculamos la masasmolares de reactantes y productos involucrados en la reacción.
Las masas molares de los reactantes y productos involucrados siempre sondatos, en caso contrario, deben ser determinadas previamente antes decualquier cálculo estequiométrico.
Masa molar fosfuro de calcio, Ca3P2 = 182 g/mol
Masa molar agua, H2O = 18 g/mol
Masa molar fosfina, PH3 = 34 g/mol
Masa molar hidróxido de calcio, Ca(OH) 2 = 74 g/mol
Ahora determinaremos el reactivo limitante de la reacción.Para este efecto, vamos a calcular la cantidad de materia, moles, de cadareactante involucrado en la reacción.
g 182
mol 1 x g 461PCan 23
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
48/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
48
n Ca3P2 = 2,53 mol
Análogamente para el agua:
Según, los coeficientes estequiométricos de la reacción, nos indican que:
23
2232
PCa mol 1
OH mol 6 x PCa mol 53,2 OnH
n H2O= 15,2 moles
Inicialmente se tienen 20 moles de agua y solamente reaccionan 15,2 molespara consumir los 2,53 moles de fosfuro de calcio disponible.
Luego, el limitante de la reacción es el fosfuro de calcio. Por lo tanto, elfosfuro de calcio será nuestra base de cálculo.
Ahora hay que calcular la masa de fosfina, PH3, obtenida:
Basándose en los coeficientes estequiométricos de la reacción, podemosdecir que:
23
3233
PCamol 1
PH mol 2 x PCa mol 53,2 PH n
n PH3 = 5,06 mol
La masa teórica de la fosfina:
mol 1
g 34 x PCa mol 06,5 PH m 233
m PH3 = 172 g
La cantidad de fosfina obtenida es 172 g, si la reacción tuviese un 100% derendimiento. Por esta razón, se llama rendimiento teórico..
b) Cálculo de la cantidad de materia de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, obtenida.
El primer paso a seguir es calcular la cantidad de materia teórica dehidróxido de calcio.
Para lograr este objetivo debemos considerar los coeficientesestequiométricos de la reacción:
23
2232
PCa mol 1
)H(O aColm 3 x PCa mol 53,2 )Ha(OC n
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
49/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
49
n Ca(OH)2 = 7,59 mol
La cantidad de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, obtenida si hubiese un 100 %de reacción es 7,59 mol.
c) Cálculo de la masa de fosfina, PH3, realmente obtenida, si el rendimiento de
la reacción es de 72 %.
Rendimiento en porcentaje, se puede expresar de la siguiente manera:
Para nuestro caso,
Recordemos que la cantidad de fosfina obtenida es 172 g.
Entonces:
001
72 x g 172 PHm
3
m PH3 = 124 g
La masa de fosfina obtenida, PH3, para un rendimiento del 72 % es 124 g.
2. a) ¿Qué volumen de disolución concentrada de ácido clorhídrico (HCl) de 40,0% enmasa y densidad 1,20 g/mL hace falta para preparar dos litros de disolución0,10 M de dicho ácido?
b) Una vez preparada dicha disolución, se toman 100 mL y se valoran con una
disolución de NaOH 0,40 M gastándose, hasta llegar al viraje del indicador, 25,5mL de esta última disolución. ¿Cuál será la concentración real del ácidoclorhídrico (HCl)?
a)
Paso 1: Ordenar los datos:
Masa molar del HCl = Masa molar del H + Masa molar del Cl
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
50/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
50
Masa molar del HCl = 1,01 g/mol + 35,5 g/mol
Masa molar del HCl = 36,51 g/mol
Concentración de la disolución concentrada de HCl = 40,0% m/m
d = 1,20 g/mL
Paso 2 :
Se determinará primero la molaridad del HCl concentrado:
Como sabemos:
solución de g100
HCl de g0,40 m/m %0,40
Para obtener la molaridad, primero obtendremos los moles de HCl:
Molar asaM
HCl de masanHCl
g/mol 51,36
HCl g0,40nHCl
n HCl = 1,10 mol
Luego se obtendrá el volumen que corresponden los 100 g de disolución usando
la densidad:
V
m d
Por lo tanto el volumen es:
soluciónladedensidad
HCldesoluciónlademasa V
3g/cm1,20
g100 V
V = 83,3 mL
mL
L x
1000
1 = 0,0833 L
Con estos datos y sabiendo que la molaridad es:
ó Molaridad litros)(ensoluciónVolumen
HCldesoluto de moles
V
n M
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
51/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
51
Por lo tanto, la molaridad será:
soluciónde L
moles M
0833,0
HCl de ,10113,2 M
Luego debemos obtener el volumen necesario para diluir la solución de 13,2 M a0.10 M.
Sabemos que:
Moles antes de diluir = Moles después de diluir
n = M x V (Litros)
Por lo tanto:
M antes de diluir x V antes de diluir = M después de diluir x V después de diluir
Así, el volumen necesario de la disolución 13,2 M, para preparar 2 L de la
solución 0,10 M es:
diluir deantes
diluir dedespuésdiluir dedespués
diluir deantesV
M xV V
M 13,2
M 0,10 xL2 V diluir deantes
V antes de diluir = 0,015 L L
mL x
1
1000 = 15 mL
b)
Para obtener la verdadera concentración de HCl se realiza una titulación ácidobase que involucra la siguiente reacción:
HCl(ac) + NaOH(ac) → NaC(ac) + H2O(l)
Paso 1: Ordenar los datos.
VHCl a titular = 100 mL = 0,100 L
[NaOH] = 0,40 M
VNaOH gastado = 25,5 mL = 0,0255 L
Paso 2:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
52/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
52
Obtener los moles de NaOH que serán neutralizados y luego por laestequiometría de la reacción los moles de HCl requeridos.
Recordemos:
n = M x V (Litros)
nNaOH = 0,40L
mol x 0.0255 L
n NaOH = 0,0102 mol
Por lo tanto los moles de HCl requeridos serán:
NaOH 1
demol 1x NaOHdemol 0102,0
demol
HCl = 0,0102 mol de HCl
Paso3:
La concentración real de HCl se determina sabiendo el concepto de molaridad
antes dado:
M L
mol
soluciónde L M 102,0102,0
100,0
HCldemol 0102,0
[HCl] = 0,102 M
3. Se disuelven 0,572 g de resorcina en 19,31 g de agua y la solución hierve a 100,14°C.Calcular la masa molar de la resorcina, Keb del agua es 0,52 °C/m.
Paso 1: Ordenar los datos.
Soluto resorcina : masa = 0,572 g
Solvente agua : masa = 19,31 g
Keb = 0,52 °C/m
Tºeb = 100,00 °C
Solución: Teb = 100,14 °C
Paso 2 : Pregunta concreta determinar la masa molar de la resorcina
Paso 3: Aplicamos las ecuaciones
Teb = Teb - Tºeb Ecuación 1
Teb = Keb m Ecuación 2
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
53/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
53
Para poder calcular la masa molar del soluto necesitamos saber cual es la masa deun mol de moléculas de resorcina.Luego necesitamos saber que molalidad tiene la solución, para lo cual utilizamosentonces la ecuación 1, para determinar el aumento del punto de ebullición y laecuación 2 para calcular la molalidad.
Paso 4: Cálculo de la molalidad
Teb = Teb - Tºeb
Teb = 100,14 °C - 100,00 °C
Teb = 0,14 °C
Teb = Keb m
0,14 °C = (0,52 °C/molal) m
m = 0,269 molal
Esto significa que 0,269 moles de soluto (resorcina) se disolvieron en 1 kg desolvente (H2O).
Paso 5 : Cálculo de moles de resorcina presentes en 19,31 g de H2O (0,01931kg).
)(kg disolventemasa
solutomolesmolalidad )(kg disolventemasa xmolalidad solutomoles
OdeH kg xmolal solutomoles 201931,0 269,0 = 5,194 x 10-3 moles de resorcina
Paso 6 : Cálculo de la masa molar.
Molar asaM
resorcina de masanresorcina
Molar asaM
g 0,572moles10x5,194 3-
moles10x5,194
g 0,572Molar asaM
3-
Masa molar = 110 g/mol
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
54/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
54
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. Hay dos minerales de cobre: CuFeS2 y CuSiOx2H2O de los cuales se puedeobtener cobre según las siguientes reacciones:
2 CuFeS2 + 5 O2 2Cu + 2 FeO + 4SO2
2(CuSiO3x2H2O) 2Cu + 2SiO + O2 + 4 H2Oa) ¿Cuál de los dos minerales produce más cobre por Kg de mineral?b) Si el O2 generado en la segunda reacción se usa como reactante en la primera
reacción ¿Cuánto cobre total se obtendrá a partir de 1 Kg de CuSiO3x2H2O consuficienteCuFeS2?
2. La ecuación para la reacción de obtención de fósforo en un horno eléctrico es:
Ca3(PO4)2 + SiO2 + C CaSiO3 + CO + P4Determinar:
a) Los coeficientes estequiométricos de la ecuación planteada.
b) Los gramos de fósforo (P4) obtenidos por cada gramo de Ca3(PO4)2 utilizados.c) Los gramos de SiO2 y C que se necesitan por cada mol de Ca3(PO4)2
utilizados.
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
55/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
55
3. El fluoruro de hidrógeno se fabrica para la producción de freones, según lasiguiente reacción (no balanceada):
CaF2 (s) + H2SO4 (ac) → CaSO4 (s) + HF (g)
Si reaccionan 1 kg de fluorita de 70% de pureza en fluoruro de calcio, con 2 litros de
solución de ácido sulfúrico al 50% en masa de densidad 1,5 g/mL, calcular:a) el reactivo limitanteb) el reactivo en exceso y qué cantidad queda sin reaccionarc) la masa de fluoruro de hidrógeno formadod) el número de moles de la sal que se obtiene como producto.
4. El superfosfato Ca(H2PO4)2, es un fertilizante producido por la acción de unconcentrado de ácido sulfúrico en polvo de roca fosfática, puede obtenerseindustrialmente en base a la siguiente reacción:
Ca3(PO4)2 + H2SO4 Ca(H2PO4)2 + CaSO4 a) Calcular las toneladas de superfosfato obtenidos por cada tonelada de fosfato decalcio si el rendimiento es de 85%.
b) ¿Cuántos Kilos de ácido sulfúrico reaccionan con 1 Kg de fosfato de calcio.c) ¿Cuál es el % de fósforo en el superfosfato?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
56/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
56
5. ¿Qué cantidad de pirita (FeS2, MM=120g/mol) de 75% de pureza se necesita paraobtener 1,00 Kg de ácido sulfúrico, por el método siguiente:
a) 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 b) SO2 +NO2 + H2O NO + H2SO4
2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)
6. Una de las reacciones que ocurre en un alto horno, para la obtención de Fe, es:
Fe2O3 + CO Fe + CO2
a) ¿Cuál es la masa de CO necesaria para hacer reaccionar 45 Kg de Fe 2O3?b) ¿Cuál es la masa de Fe que se obtiene a partir de 1,0 Kg de Fe2O3 con una pureza de76 %?c) ¿Cuál es la masa de hierro que se obtiene al hacer reaccionar 10 Kg de óxido férrico y10 Kg de CO?d) ¿Cuál sería el rendimiento de la reacción si a partir de 10 kg de óxido férrico y 10 Kg de
CO, se obtienen 2,5 kg de Fe?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
57/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
57
7. El vidrio común se obtiene fundiendo en hornos una mezcla molida de arena decuarzo (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y carbonato de calcio (CaCO3) a 1500 -1600°C:
Na2CO3
CaCO3
Na2O + CO2 (g)
CaO + CO2 (g)calor
El Na2O y el CaO reaccionan con el SiO2
obteniéndose:
Na2O + CaO + 6SiO2calor Na2O
. CaO . 6SiO2
vidrio
Calcular cuántos gramos de SiO2, Na2CO3 y CaCO3 se necesitan para obtener 1 kgde vidrio.
8. Una muestra de 10,50 g de una mezcla de carbonato de calcio (CaCO3) y sulfato decalcio se calentó para descomponer el carbonato, de acuerdo a la ecuación
siguiente: CO2+CaOCaCO3
El CO2 gaseoso escapó y el CaSO4 no se descompone por el calentamiento. Lamasa final de la muestra es 7,64 g ¿Qué porcentaje de la mezcla original esCaCO3?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
58/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
58
9. Algunas aguas de ríos presentan altos contenidos de carbonatos, bicarbonatos ysulfatos de Calcio y Magnesio lo que provoca que no se forme espumas al utilizardetergentes. Este tipo de aguas se denominan aguas duras. Para eliminar la durezadel agua, ésta es tratada antes de ser utilizadas en calderas o generadores devapor. Un tratamiento eficaz consiste en adicionar hidróxido de sodio (NaOH) y decalcio (Ca(OH)2) para eliminar la dureza temporal provenientes de los bicarbonatos
mediante la siguiente reacción
Ca(HCO3)2 + NaOH → CaCO3 + Na2CO3 + H2O
Además, el hidróxido de Calcio elimina la dureza permanente proveniente delsulfato de magnesio (MgSO4) según la siguiente reacción
MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + CaSO4
A su vez el CaSO4 formado se elimina al reaccionar con el Na 2CO3 de acuerdo a lasiguiente reacción
CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4
¿Cuánto NaOH y Ca(OH)2 se tiene que agregar para eliminar por completo la durezadel agua?
10. Un importante proceso de la tostación es la oxidación de menas de sulfuro, en la queel metal se transforma en el óxido. Si se tienen 150 moles de sulfuro de zinc con 4,5Kg de oxígeno. ¿Qué masa de oxido de zinc se pueden obtener?
ZnS(S) + O2(g) ZnO(S) + SO2(g)
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
59/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
59
11. En 35 g de agua se disuelven 5 g de HCl. La densidad de la disolución
resultante a 20°C es de 1,06 g/mL. Calcule:
a) % m/mb) molaridad
12. La solubilidad del perclorato de potasio, KClO4, en agua a 0 ºC es 7,5 (g/L).Calcule la molaridad del mismo en una disolución saturada a esa temperatura.
13. Se disuelven 7,46 g de cloruro potásico, 1,4625 g de cloruro sódico y 3,4840 g desulfato potásico en agua hasta obtener un volumen total de disolución de 500 mL.Suponiendo que todas las sales se disocian totalmente, ¿cuál será la concentraciónde cada uno de los iones en la disolución final?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
60/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
60
14. Un ácido clorhídrico comercial contiene un 37% en peso de ácido, con una densidadde 1,19 g/mL. ¿Qué cantidad de agua debe añadirse a 20 mL de este ácido paraque la disolución resultante sea 1,0 M?
15. Un ácido nítrico técnico, HNO3, tiene una concentración de un 19% y una densidadde 1,11 g/mL. Según estos datos, calcule:
a) El volumen de ácido técnico que puede ser preparado por dilución con agua de50 mL de un ácido concentrado al 69,8% y densidad 1,42 g/mL.
b) Las concentraciones molares de las disoluciones diluida y concentradarespectivamente.
16. Una muestra de 25,00 mL de ácido sulfúrico, H 2SO4, requiere 42,13 mL de NaOH0,1533 M para la titulación en el punto de equivalencia. ¿Cuál es la concentracióndel ácido sulfúrico?
H2SO4(ac) + 2 NaOH → Na2SO4(ac) + 2 H2O (l)
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
61/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
61
17. ¿Cuántos mL de solución de H2SO4 al 80% m/m y d = 1,74 g/mL se necesitan paraque reaccionen completamente 50 g de zinc?
Zn(s) + H2SO4(ac) → ZnSO4(ac) + H2(g)
18. Se requiere determinar la pureza en carbonato cálcico de un mineral de caliza, paralo cual 5 g de mineral se disuelven en 325 mL de una disolución de HCl 0,2 M,quedando exceso de ácido. El ácido sobrante se valora con NaOH 0,05 M, del quese gastan 75 mL. Señale cuál es la riqueza en carbonato cálcico del mineral.
19. La presión de vapor de agua pura a 45°C es 71,9 mm Hg. ¿Cuál es la presión devapor de una mezcla de 21,0 g de sacarosa (C12H22O11, masa molar 342,3 g/mol) y79,0 g de agua?
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
62/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
62
20. ¿Cuál es el punto de congelación de una solución que contiene 4,78 gramos denaftalina (masa molar = 128,2 g/mol) disuelta en 32,0 gramos de p-dicloro-benceno?El punto de congelación del p-dicloro-benceno puro es 53,0°C y la constante dedisminución del punto de congelación, K f , es -7,10 °C/m.
21. A 25°C la presión de vapor del agua pura es 23,8 mmHg. Disolviendo 10g de unsoluto no volátil en 180 g de agua se obtiene una solución con una presión de vaporde 23,5 mmHg. Determinar el peso molecular aproximado del soluto.
22. ¿Cuál es el punto de ebullición de una solución que contiene 20,0 g de glucosa,C6H12O6 , disuelta en 500 g de agua? La constante ebulloscópica del agua pura K eb,es 0,51 °C/m.
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
63/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
63
23. El oxígeno gaseoso se disuelve en agua según la ley de Henry, con una constantede 2,90x107 a 20°C. ¿Cuántos moles de O2 gaseoso se disuelven en 1000g de aguasi a presión normal la presión parcial del oxígeno, pO2, es aproximadamente 0,21atmósferas?
24. A 25 °C, ¿cuál es la presión osmótica de 8,65 g de urea (CON2H4) diluída con aguaa 1,50 L? (R = 0.08206 L·atm/mol·K)
25. Calcular el punto de congelación de una solución de CaCl2 0,20 m. en agua .(Kc = -1,86 °C/m)
CaCl2 Ca2+ + 2Cl-
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
64/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
64
26. Si se prepara una solución de 9,99 g de CaCl2 en 162 g de H2O, ¿Cuál será elaumento en el punto de ebullición? (Keb = 0,51 °C/m)
27. Calcule el punto de congelación de una disolución acuosa de 0,100m de K2SO4 (Kf = -1,86 °C/m)a) sin tener en cuenta las atracciones interiónicas.b) considerando las atracciones interiónicas (es decir, usando el factor de Van´t Hoff)
28. ¿Por qué una disolución acuosa 0,10 m de NaCl tiene un punto de ebullición másalto que una disolución acuosa 0,10 m de C6H12O6?. Calcule el punto de bullición decada disolución.
29. La presión osmótica medida de una disolución acuosa 0,010 M de CaCl2 es de 0,674atm a 25°C.a) Calcule el factor de van´t Hoff, i, de la disolución.b) ¿Cómo cabe esperar que cambie el valor de i al aumentar la concentración de la
disolución? Explique.
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
65/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
65
RESPUESTAS
1. Respuesta: a) CuSiO3x2H2O
b) 434,2 g
2. Respuesta: a) 2Ca3(PO4)2 + 6SiO2 + 10C 6CaSiO3 + 10CO + P4 b) 0,2 g de P4
c) 180,26 SiO2 y 60 g de C
3. Respuesta: a) CaF2
b) H2SO4, sobran 621 g
c) 359 g
d) 9 moles
4. Respuesta: a) 0,641 Toneladas
b) 0,632 Kg de H2SO4
c) 26,47%
5. Respuesta: 816,27 g
6. Respuesta: R: a) 23,67 kg de COb) 531,57 g de Fec) 6,99 kg de Fed) 35,7 %.
7. Respuesta: 753 g SiO2
209,2 g CaCO3
221,7 g Na2CO3
8. Respuesta: 61,9%
9. Respuesta: 88,83 g de NaOH y 12,31 g de Ca(OH)2
10. Respuesta: 7,6 Kg de ZnO
11. Respuesta: a) 12,5%
b) 3,6 mol/L
12. Respuesta: a) 0,054 mol/L
13. Respuesta: [K+] = 0,280 M; [Cl-] = 0,250 M; [Na+] = 0,0500 M; [SO2-] = 0,0400 M
14. Respuesta: 221,6 mL
15. Respuesta: a) 235 mL
b) 15,73 mol/L y 3,35 mol/L
16. Respuesta: 0,1292 M
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
66/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
66
17. Respuesta: 53,5 mL
18. Respuesta: 61,25%
19. Respuesta: 70,9 mm Hg
20. Respuesta: 44,7 °C
21. Respuesta: 78,36 g/mol22. Respuesta: 100,113 °C
23. Respuesta: 3,05x10-4 mol
24. Respuesta: 2,35 atm
25. Respuesta: Tc= -1,1°C26. Respuesta: Te= 0,854°C27. Respuesta: a)Tf = -0,186°C; b)Tf = -0,558°C28. Respuesta: Debido a que el NaCl es un electrólito fuerte, un mol de NaCl
Produce dos veces más partículas disueltas que un mol de solutomolecular C6H12O6. La elevación del punto de ebullición está direc-
tamente relacionada con los moles totales de partículas disueltas;por tanto, el NaCl 0,10 m tiene el punto de ebullición más alto.29. Respuesta: a) i= 2,76
b) Cuanto más concentrada está la disolución, tanto mayor es laformación de pares iones y menor el valor medido de i.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
67/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
67
GUIA Nº 4
UNIDAD Nº 4
TERMOQUÍMICA
Objetivos específicos de la Unidad 4
1. Formas de energía. Sistemas. Variables de Estado, Ecuaciones de Estado.
2. Leyes de la termodinámica. Energía Interna. Calor y Trabajo. Entalpía.
3. Entalpía de reacción, de formación y de combustión. Ley de Hess.
4. Concepto de Entropía, Energía Libre y Espontaneidad de una reacción química.
LAS RESPUESTAS DEBEN ESTAR CORRECTAMENTE JUSTIFICADAS EN LOSCASOS EN QUE SE SOLICITA. (RESPUESTAS SIN JUSTIFICACIÓN NO TIENEN
VALIDEZ)
BIBLIOGRAFIA:
1. Capítulo 5. Química. La Ciencia Central. Brown, Le May, Bursten Pearson.Prentice Hall. 9ª Edición, 2004.
2. Capítulo 6 y 18. Química. R. Chang McGraw Hill. 7ª Edición, 2002
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
68/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
68
EJERCICIOS DESARROLLADOS
1. Una muestra de 1,435 g de naftaleno (C10H8), una sustancia de olor penetrante quese utiliza en los repelentes contra polillas, se quema en una bomba calorimétrica avolumen constante. Como consecuencia, la temperatura del agua se eleva de 20,17
a 25,84ºC. Si la masa de agua que rodea al calorímetro es exactamente 2000 g y lacapacidad calórico de la bomba calorimétrica es 1,80 kJ/ºC, calcule el calor decombustión del naftaleno sobre una base molar; es decir, encuentre el calor decombustión molar.
Desarrollo:
Como se trata de un sistema aislado, el calor generado por la combustión debe serigual al calor ganado por el agua y el calorímetro. Primero se calculan los cambiosde calor del agua y para el calorímetro, utilizando la siguiente ecuación:
q agua = m cp t
q agua = (2000 g) (4,184 J/g ºC) (25,84ºC – 20,17ºC)
q agua = 4,74 x 104 J
q bomba = C t
q bomba = (1,80 x 103 J/ºC) (25,84ºC – 20,17ºC)
q bomba = 1,02 x 104 J
Entonces utilizando la siguiente ecuación para calcular q reacción:
q reacción = - (q agua + q bomba)
q reacción = - (4,74 x 104 J + 1,02 x 104 J)
q reacción = - 5,76 x 104 J
La masa molar del naftaleno es 128,2 g/mol, por lo que el calor de combustión de 1mol de naftaleno es:
mol
g2,128
combustión de molar calor
HC g 1,435
J10x5,76-
810
4
Calor de molar de combustión = - 5,15 x 10 6 J
Calor de molar de combustión = - 5,15 x 10 3 kJ
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
69/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
69
2. Dada la siguiente reacción:
C2H5OH(l) + O2(g)→ CH3COOH(l) + H2O(l)
a) Calcular el Hº, Sº de la reacción e indicar si es exotérmica o endotérmica, y siproduce aumento o disminución de entropía.
b) Calcular la variación de energía libre de Gibbs en condiciones estándar (0ºC) eindicar si la reacción será espontánea y si la temperatura puede influir en laespontaneidad.
Datos:
C2H5OH(l) CH3COOH(l) H2O(l) O2(g)
Hºf (kJ / mol) - 227,6 - 487 - 285,8 -
Sº (J / mol K) 160,7 159,8 70 205
y las reacciones de formación de los tres compuestos que nos dan son:
2 C (s) + 3 H2 (g) + ½ O2 (g)→ C2H5OH (l) Hº f = - 227,6 kJ/mol
2 C (s) + 2 H2 (g) + O2 (g)→ CH3COOH (l) Hº f = - 487 kJ/mol
H2 (g) + ½ O2 (g)→ H2O (g) Hº f = - 285,8 kJ/mol
La reacción que se debe obtener, se consigue asociando estas tres reacciones
de la forma siguiente:C2H5OH (l)→ 2 C (s) + 3 H2 (g) + ½ O2 (g) Hº = 227,6 kJ/mol
2 C (s) + 2 H2 (g) + O2 (g)→ CH3COOH (l) Hº = - 487 kJ/mol
H2 (g) + ½ O2 (g)→ H2O (g) Hº = - 285,8 kJ/mol
______________________________________________________________
C2H5OH(l) + O2(g)→ CH3COOH(l) + H2O(l) Hº R = - 545,2 kJ
o puede también calcularse directamente con la ecuación siguiente:
r ,f r p,f pR ºHnºHnºH
donde: HºR es la entalpía de la reacción, np coeficientes estequiométricos delos productos, Hºf,p entalpía de formación de los productos, nr coeficientesestequiométricos de los reactantes y Hºf,r entalpía de formación de losreactantes.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
70/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
70
Hº R = [1 mol x - 487 kJ/mol + 1 mol x - 285,8 kJ/mol ] – [1 mol x - 227,6 kJ/mol ]
Hº R = - 545,2 kJ
La reacción es exotérmica ya que el Hº obtenido es negativo.
Para el cálculo de la variación de entropía se utiliza la ecuación siguiente:
r r ppR ºSnºSnºS
Sº R = [1 mol x 159,8 J / mol K + 1 mol x 70 J / mol K] – [1 mol x 160,7 J / mol K+ 1 mol x 205 J / mol K]
Sº R = - 135,9 J / K = - 0,1359 kJ / K
Lo que indica que hay una disminución de entropía ya que Sº R es negativo.
b) Para calcular el cambio de energía libre a temperatura estándar, es decir, 0ºC o273 K, se utilizará la ecuación siguiente:
Gº = Hº R - T Sº R
Gº = - 545,2 kJ – 273 K x - 0,1359 kJ / K
Gº = - 508 kJ
Reacción espontánea en estas condiciones, ya que Gº es negativo. Estecarácter espontáneo depende de la temperatura.
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
71/188
Guía de Ejercicios, Curso de “Química General”,Segund o Semestre 2014
Facultad de Ciencias ExactasDepartamen to de Ciencias Químic as
71
EJERCICIOS PROPUESTOS
1. El calor específico del hierro es 0,107cal/g°C. ¿Qué cantidad de calor se necesitapara calentar 100g de hierro desde 20°C hasta 70°C?
2. ¿Cuánta energía se libera cuando se enfrían 50 g de plomo desde 150°C hasta50°C si su capacidad calorífica molar promedio en este intervalo de temperatura es6,42 cal/mol°C?
3. Cierto gas se expande de un volumen de 2,0 a 6,0 L a una temperatura constante.Calcule el trabajo hecho por el gas si la expansión ocurre a) contra el vacío y b)contra una presión constante de 1,2 atm.
4. El trabajo realizado cuando se comprime un gas en un cilindro es de 462 J. Duranteeste proceso hay una transferencia de calor de 128J del gas hacia los alrededores.Calcule el cambio de energía para este proceso.
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
Indique cálculo de justificación:
8/15/2019 Guia Ejercicios Qui 180 2014-2
Top Related