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Universidad Nacional del Sur
CUADERNILLO DE NIVELACIÓN
EN QUÍMICA
2009
Departamento de Química
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Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Para tener en cuenta
Este Cuadernillo de Problemas de Química sirve de apoyo al Curso de
Nivelación en Química.
Su organización intenta responder a algunas dificultades
tradicionales en el aprendizaje de la Química, como son:
P Ejercicios matemáticos
P Lenguaje
P Aplicaciones
P Unidades
La Química, como cualquier otra actividad tiene su vocabulario propio,
pero además es cuantitativa. Es precisamente esto, el lenguaje y los
cálculos, que deberías haber aprendido, lo que repasaremos a lo largo de
estas páginas.
Aprender a resolver problemas es uno de los objetivos de la
enseñanza de las ciencias en el nivel medio pero, más importante que
obtener la respuesta correcta (obviamente con las unidades
correspondientes), es conocer la manera de llegar a ella, de establecer la
relación que hay o que debe haber entre los datos que se nos den, y de
plantear el problema, es por eso que en este Cuadernillo no se presentan las
respuestas de la ejercitación propuesta.
Se sugiere el uso del “análisis dimensional” (factores de
conversión), en lugar de la regla de tres, para la resolución de
los problemas que aquí se presentan.
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Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Programa
Módulo 1
La materia en la naturaleza: estados de agregación y propiedades.
Módulo 2
Mediciones y magnitudes: Sistema Internacional de Medida, notación
científica, factores de conversión, cantidad de materia, masa, peso y
volumen.
Módulo 3
Enlace y periodicidad: átomos y moléculas, características generales de las
moléculas, organización de los elementos en la Tabla Periódica.
Módulo 4
La materia reacciona: las reacciones químicas y sus relaciones cuantitativas.
Nomenclatura de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Módulo 5
Soluciones acuosas: unidades de concentración, preparación de soluciones.
Bibliografía:
•
•
•
•
•
•
•
Alimenti y Prat, Conocimientos Básicos de Química. Ediuns 2009.
Candás,
Fernández
y
Gordillo,
Química:
Estructura
y
transformaciones de la materia. Ed. Estrada Polimodal, 2000.
Cerdeira, Orti, Rela y Sztrajman, Física Química. Ed. Aique Polimodal,
2000.
Chandías, Weitz, Química. Ed. Kapeluz, 2001.
Mautino, Química IV. Ed. Stella, 1992.
Mautino, Química Polimodal, Estructura de la materia y
transformaciones químicas. Ed. Stella, 2002.
Milone, Química IV, General e inorgánica. Ed. Estrada, 1980.
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USO DE LOS FACTORES DE CONVERSIÓN
PARA LA RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
Los problemas en química se resuelven con frecuencia por un método que
implica conversiones de un tipo de unidades a otro. Esta estrategia se llama análisis
dimensional. Consiste en multiplicar la cantidad conocida y sus unidades por uno o
más factores de conversión, para obtener la respuesta en las unidades deseadas.
Información conocida y unidad x Factor de conversión = Información buscada (en la
unidad deseada)
Un factor de conversión es una fracción en cuyo numerador y denominador
existen diferentes unidades que expresan la misma cantidad, por ejemplo:
1 km
1000 m
1 g de agua
1 cm 3 de agua
60 minutos
1 hora
Los dos primeros factores tienen unidades del mismo tipo en el numerador y el
denominador. El tercer factor no tiene unidades del mismo tipo. Sin embargo, 1 g de
agua y 1 cm3 de agua son físicamente lo mismo. La densidad también puede
considerarse un factor de conversión.
Supongamos que deseamos convertir 130 minutos en horas. Podemos expresar el
problema de la siguiente forma:
Información buscada =
Número de horas
=
Información conocida
130 minutos
número de horas = 130 minutos x
Información
buscada
1 hora
= 2,17 horas
60 minutos
Información
conocida
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Factor de
conversión
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Aplique el análisis dimensional a las siguientes situaciones:
1. Los hombres más veloces recorren 100 m en 10 s. ¿A qué velocidad van, en
km/h?
2. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año. Si la luz viaja a
300.000 km/s, ¿cuántos kilómetros son un año luz?
3. Por cada gramo de aire, 0,233 g son de oxígeno. Calcule cuántos gramos
de oxígeno hay en 300 L de aire.
Dato: δaire = 1,18 g/L
4. La sangre de una persona adulta contiene por término medio, cinco
millones de glóbulos rojos (eritrocitos) por cada mm3. El volumen de una
gota de sangre es aproximadamente la décima parte del cm3, ¿qué cantidad
de eritrocitos se encuentran presentes en una gota de sangre?
5. El agua de mar contiene 35g de cloruro de sodio (NaCl) cada 100 g de
agua de mar. ¿Qué cantidad de NaCl se puede obtener al evaporar 2,5 L de
agua de mar?
Dato: δagua de mar = 1,03 g/cm3
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Departamento de Química
Módulo 1
La materia en la naturaleza:
Estados de agregación y propiedades.
1.
“Los ciclos naturales mantienen o deberían mantener el equilibrio en la
naturaleza”
En los ciclos naturales que se muestran indique:
a) Dónde encuentra solamente cambios físicos,
b) Dónde encuentra solamente cambios químicos,
c) Dónde encuentra cambios físicos y químicos.
d) Qué se mantiene constante y qué cambia.
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Módulo 1
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dióxido
Ciclo del oxígeno
Ciclo del agua
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Módulo 1
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2. ¿Cómo clasificaría a cada uno de los siguientes materiales? Marque con
una X según corresponda:
MATERIAL
Sustancia
Mezcla
Mezcla
Compuesto Elemento
pura
homogénea heterogénea
Agua
destilada
Acero
Esmog
Aspirina
Moneda
Hierro
3. De tres ejemplos de mezclas con que tienes contacto en tu vida, y
explique por qué considera que son mezclas.
4. ¿Cómo se diferencia una sustancia pura de una mezcla y de una solución?
5. A temperatura ambiente y presión atmosférica represente, utilizando un
modelo de partículas, una misma sustancia en sus tres estados de
agregación.
Sólido
Líquido
Gaseoso
6. Una persona está cocinando un alimento en un recipiente de 500 mL lleno
hasta la mitad con agua, colocado sobre una hornalla encendida.
Transcurrido un tiempo, el agua comienza a hervir. ¿Se producirá alguna
modificación en la temperatura del agua, en cada uno de los siguientes
casos? Justifique las respuestas.
a) Si se agrega más agua a temperatura de ebullición.
b) Si aumenta el tamaño de la llama.
c) Si se agregan varios cubitos de hielo.
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Módulo 1
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7. Observe el siguiente gráfico y responda:
a) ¿Cuál es la variable dependiente y cuál la independiente, por qué?
b) Explique desde el punto de vista físico, los cambios que se producen
en el agua en cada uno de los intervalos marcados en los gráficos y
represéntalo en el mismo gráfico, mediante el modelo de partícula.
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Módulo 1
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Módulo 1
La materia en la naturaleza:
Estados de agregación y propiedades.
Evalúo mis conocimientos
1. Rotule, dando razones, a cada uno de los siguientes procesos como
cambios físicos o químicos:
a) Corrosión de hierro metálico
b) Fusión del hielo
c) Pulverización de una aspirina
d) Digestión de una golosina
e) Explosión de nitroglicerina
2. Indique si las siguientes afirmaciones son Verdaderas o Falsas y
justifique:
a) El punto de fusión de una sustancia es una propiedad intensiva.
b) La masa de una sustancia es una propiedad intensiva.
c) El calor fluye espontáneamente de una sustancia que está a una
temperatura más baja a otra de temperatura más alta.
d) Los líquidos conservan un volumen definido pero son capaces de
fluir.
e) El arroz con leche es una mezcla.
3. Cuando el agua de una pava hierve, alrededor del pico se forma una nube.
¿De qué es? Indique cuál de las siguientes respuestas es la correcta y por
qué cada una de las otras no lo es:
a)
b)
c)
d)
calor condensado.
Gotitas de agua en el aire.
Vapor de agua.
Hidrógeno y oxígeno.
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Módulo 1
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Departamento de Química
Módulo 2
Mediciones y magnitudes:
Sistema Internacional de Medida, notación científica,
factores de conversión, cantidad de materia, masa, peso y
volumen.
Resuelva
1. Exprese las siguientes cantidades con prefijos del Sistema
Internacional de tal manera que siempre resulte una cantidad con 1, 2, 3 o
4 dígitos antes del punto decimal, seguida de la unidad con prefijo:
i) 614400 m ii) 0,012 mol iii) 0,00137 g iv) 0,000001254 s
2. Elimine los prefijos del Sistema Internacional y escribe las cantidades
correspondientes en notación científica en términos de las unidades
básicas.
3. ¿Cuántas cifras significativas hay en las cantidades anteriores?
Justifique.
4. Efectúe los cálculos siguientes y redondee la respuesta al número
apropiado de cifras significativas:
i.
913,3 m x 1,65 cm x 1,247 mm (expresado en metros);
ii. 3,0278g + 0,1104 kg + 4934 cg (expresado en gramos).
5. El ancho de una hoja de papel de impresora (A4) tiene alrededor de:
i) 22 m; ii) 22dm; iii) 22cm;
iv) 22mm.
6. El grosor del alambre de un clip para papeles es aproximadamente:
i) 1 mm; ii) 10 mm; iii) 1cm; iv) 10 cm.
7. Exprese cada uno de los siguientes valores en forma exponencial.
Incluya las unidades en la respuesta :
i. La velocidad del sonido ( a nivel del mar) : 34.000 centímetros por
segundo
ii. El diámetro medio de la célula humana: diez millonésima parte del
metro.
iii. El radio ecuatorial de la Tierra: seis mil trescientos setenta y
ocho kilómetros.
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Módulo 2
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8. Indique si cada uno de los siguientes valores es un número exacto, o una
cantidad medida sujeta a incertidumbre:
i.
El volumen de leche en una jarra de 400 cm3.
ii.
La distancia entre la Tierra y el Sol.
iii.
El número de páginas de este cuadernillo.
iv.
El número de días de un mes de enero.
9. ¿Cuál de las dos masas es mayor: 3.257 mg o 0,00475 kg? Explíquelo.
PROBLEMA N° 1
El dibujo presentado a continuación es de un ángulo de hierro, hecho con
acero (aleación de hierro – carbono) de densidad 7,78 g/cm3. ¿Cuál es la
masa en kilogramos de este objeto?
PROBLEMA N° 2
Una tableta de aspirina contiene 0,33 g de aspirina. Un paciente artrítico de
70,2 kg de peso toma dos tabletas de aspirinas diarias.
a) ¿Qué cantidad de aspirina, expresada en miligramos, hay en las dos
tabletas?
b) ¿Cuál es la dosis de aspirina expresada en miligramos por kilo de peso?
c) Con esta dosis diaria de tabletas de aspirina, ¿cuántos días tardaría
en consumir 45,36 g de aspirina?
PROBLEMA N° 3
Un termómetro clínico revela un aumento de temperatura mediante el
aumento del nivel del líquido que lo compone. En este proceso, ¿la masa del
líquido aumenta? SI/NO ¿por qué?
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Módulo 2
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PROBLEMA N° 4
Un trozo irregular de metal pesa 109,2 g y se colocó en una probeta
graduada que contenía 21,0 mL de agua. Cuando el trozo de metal se
introdujo en el agua, el volumen leído fue de 33,2 mL. Teniendo en cuenta la
tabla de densidades podrías decir de qué metal se trata.
PROBLEMA N° 5
Según un cuadro sinóptico publicado en la página de "EMARKETEER.NET", la
deuda externa Argentina ha pasado de 3276000000 dólares, en el año 1966
a 147667000000 dólares en el año 2000.
a. ¿A cuántos moles de dólares asciende la deuda externa?
b. Si el dólar se cotiza a $ 3,40 por unidad, ¿a cuántos moles de pesos
asciende la deuda externa?
c. ¿Cómo resulta la magnitud de la deuda externa argentina con respecto
al número de Avogadro?
PROBLEMA N° 6
Sabiendo que las 2/3 partes de la superficie del planeta Tierra están
cubiertas de agua y la profundidad media de los océanos es 2,7 km:
a. Calcule el volumen del agua de los océanos expresado en m3.
b. Conociendo que el volumen de agua de una gota de agua es la vigésima
parte de 1 mL, calcule cuántos moles de gotas de agua existen en los
océanos terrestres.
c. Calcule la masa de agua contenida en los océanos.
Datos: Diámetro de la tierra: 12756 km, Densidad del agua de mar: 1,03 g/cm3.
PROBLEMA N° 7
Tenemos una probeta graduada en mL. Indique hasta que división llega el
nivel del líquido contenido en ella si vertemos 8,00g de:
a) Agua
b) leche
c) nafta
Datos:, δleche = 1,031 g/cm3, δnafta = 0,7100 g/cm3
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Módulo 2
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Módulo 2
Mediciones y magnitudes:
Sistema Internacional de Medida, notación científica,
factores de conversión, cantidad de materia, masa, peso y
volumen.
Evalúo mis conocimientos
1. Indique cuántas cifras significativas hay en cada uno de los siguientes
números:
a) 0,00234
b) 120
c) 2,56
d) 10023
e) 12,05
2. Indique cuáles de las siguientes conversiones de unidades son correctas:
a) 2,5x10-3 L = 2,5 mL
b) 25,5 mg = 2,55x10-3 g
c) 1,0 µs = 1,0x10-12 s
d) 120 pm = 1,20x10-10 cm
e) 25 ºC = 298 K
3. Asocie por pares los valores de densidad con
correspondientes:
Sustancia
las sustancias
Densidad
a) aire a 25 °C
f) 1 g/mL
b) aluminio
g) 1,19 g/L
c) ciclohexano (líquido usado como solvente)
h) 0,778 g/mL
d) plomo
i) 2,70 g/cm3
e) agua pura
j) 11,3 g/cm3
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4. Señale cuál de las dos cantidades es mayor:
a)
b)
c)
d)
e)
1,3x10-2moles de átomos
4500 m
10 g
190 cm3
9 nm
ó
ó
ó
ó
ó
0,013 moles de átomos
2 km
3500 mg
1,9x102 cm3
3x10-9 cm
5. ¿Cuántos átomos hay en 2,00 cm3 de mercurio?
Dato: La densidad del mercurio es 13,55 g/mL
6. El metanol (alcohol etílico o alcohol de madera) puede usarse como
combustible para automóviles, ya sea al estado puro o mezclado con nafta
(alconafta).
Un automóvil modificado para utilizar una mezcla de 85,0 % de metanol y
15,0 % de nafta, recorre 25,5 millas por galón. Este combustible tiene una
densidad de 0,775 g/mL. ¿Cuántos kg de metanol consume el automóvil en un
recorrido de 808 km?
Datos:
1 milla = 1609 m
1 galón = 3,78 L
7. Rosa y Juan han hecho la misma experiencia. En los dibujos se reproducen
sus explicaciones. ¿Con cuál de sus opiniones estás de acuerdo? Justifique
su opción.
Mi explicación es:
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Módulo 2
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Módulo 3
Enlace y periodicidad:
Átomos y moléculas, características generales de las
moléculas, organización de los elementos en la Tabla
Periódica.
1. Para realizar esta actividad deberá utilizar la serie de tarjetas que
encontrará en las páginas siguientes.
a) Teniendo en cuenta la masa atómica de los elementos, ordene las
tarjetas de menor a mayor.
b) Reordene las tarjetas de modo tal que queden encolumnados elementos
con el mismo número de electrones externos.
c) Prediga en qué estado de agregación se encontrará la sustancia simple
de cada elemento.
d) Analice los puntos de fusión y ebullición de la sustancia simple de cada
elemento, ¿cómo se relaciona esta observación con lo predicho en el
inciso anterior?
e) Observe y analice los compuestos que forman los elementos que
quedaron en la misma columna. Caracterícelos.
f) Las fórmulas de los compuestos químicos en las que los electrones se
representan por puntos fue introducida por G. N. Lewis en 1916:
i. ¿Qué elementos de la Tabla periódica pueden cumplir, al
combinarse, la Regla del Octeto?
ii. Represente utilizando la “notación-punto” de Lewis las sustancias
simples correspondientes a los elementos Cl, O, N, H. ¿Por qué
dichas sustancias simples, en la naturaleza, son diatómicas?
iii. Para los elementos Na, C y S, represente los compuestos que
figuran en las tarjetas utilizando la “notación-punto” de Lewis. ¿Qué
tipo de enlace se establece en cada caso?
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Módulo 3
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2.
a) Complete la siguiente tabla:
Grupo
III A ( 13)
VII A (17)
IV A (14)
I A (1)
V A (15)
Notación de Lewis
Ejemplo
• X •
oxígeno
NOTA: X representa un elemento cualquiera del grupo.
b) Ordene los elementos anteriores teniendo en cuenta el número de
electrones de valencia.
3. Analice los valores experimentales de los siguientes radios:
Especie química
Radio / Å
Pb2+
1,32
Pb
1,54
Pb4+
0,84
¿Qué relación observa y por qué?
4. Señale si son correctas o no las siguientes afirmaciones, justificando las
respuestas.
i. El ion O2- tiene menor radio que el átomo de O.
ii. El ion Tl3+ tiene menor radio que el ion Tl+.
5. Si es necesario suministrar energía para ionizar un átomo, ¿por qué se
forman los iones?
6. Teniendo en cuenta las posiciones de los elementos en la tabla periódica
indique qué tipo de enlace se puede predecir para los siguientes
compuestos:
a) Cl2(g)
c)KCl(s)
b) NH3(g)
d) CCl4(l)
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Módulo 3
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Li
Masa atómica: 6,94
*Densidad: 0,53 g/cm3
*Pto. de fusión: 180 °C
*Pto. de Ebullición: 1350 °C
1s2, 2s1
Compuestos: Li2O, LiCl
* de la sustancia simple
H
Masa atómica: 1,008
*Densidad: 0,089 g/L
*Pto. de fusión: -259 °C
*Pto. de Ebullición: -239 °C
1s1
Compuestos: H2O
* de la sustancia simple
Mg
B
Masa atómica: 10,81
*Densidad: 2,3 g/cm3
*Pto. de fusión: 2075 °C
*Pto. de Ebullición: 3860 °C
1s2, 2s2, 2p1
Compuestos: B2O3
* de la sustancia simple
C
Masa atómica: 12
*Densidad: 2,2 g/cm3
(grafito)
*Pto. de fusión: sublima
*Pto. de Ebullición: ---1s2, 2s2, 2p2
Compuestos: CO2
* de la sustancia simple
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Masa atómica: 24,3
*Densidad: 1,74 g/cm3
*Pto. de fusión: 650 °C
*Pto. de Ebullición: 1163 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2
Compuestos: MgO
* de la sustancia simple
Si
Masa atómica: 28,08
Densidad: 2,3 g/cm3
*Pto. de fusión: 1410 °C
*Pto. de Ebullición: 2620 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p2
Compuestos: SiO2
* de la sustancia simple
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F
Masa atómica: 18,99
*Densidad: 1,69 g/L
*Pto. de fusión: -220 °C
*Pto. de Ebullición: -188 °C
1s2, 2s2, 2p5
Compuestos: NaF
* de la sustancia simple
Be
Masa atómica: 9,01
*Densidad: 1,85 g/cm3
*Pto. de fusión: 1283 °C
*Pto. de Ebullición: 2470 °C
1s2, 2s2
Compuestos: BeO
*de la sustancia simple
N
Masa atómica: 14
*Densidad: 1,27 g/L
*Pto. de fusión: -210 °C
*Pto. de Ebullición: -195 °C
1s2, 2s2, 2p3
Compuestos: NH3, N2O5
* de la sustancia simple
K
* de la sustancia simple
Al
He
Masa atómica: 4,0026
*Densidad: 0,17 g/L
*Pto. de fusión: - 272,2°C
*Pto. de Ebullición: - 268,9 °C
1s2
Compuestos: ----* de la sustancia simple
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Masa atómica: 39.09
*Densidad: 0,86 g/cm3
*Pto. de fusión: 63 °C
*Pto. de Ebullición: 776 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1
Compuestos: KCl, K2O
Masa atómica: 26,98
*Densidad: 2,7 g/cm3
*Pto. de fusión: 658 °C
*Pto. de Ebullición: 1800 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1
Compuestos: Al2O3
* de la sustancia simple
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O
Masa atómica: 15,99
*Densidad: 1,429 g/L
*Pto. de fusión: --*Pto. de Ebullición: -183 °C
1s2, 2s2, 2p4
Compuestos: H2O, Na2O
P
Masa atómica: 30,97
*Densidad: 1,8 g/cm3
*Pto. de fusión: 44 °C
*Pto. de Ebullición: 257 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3
Compuestos: P2O5
* de la sustancia simple
* de la sustancia simple
S
Cl
Ar
Masa atómica: 39,948
*Densidad: 0,66 g/L
*Pto. de fusión: - 189°C
*Pto. de Ebullición: -186 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6
Compuestos: ---* de la sustancia simple
Na
Masa atómica: 32,06
*Densidad: 2,1 g/cm3
*Pto. de fusión: 119 °C
*Pto. de Ebullición: 445 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4
Compuestos: H2S, Na2S
Masa atómica: 35,45
*Densidad: 3,1 g/L
*Pto. de fusión: -101 °C
*Pto. de Ebullición: -34 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5
Compuestos: NaCl
Masa atómica: 22,9
*Densidad: 0,97 g/cm3
*Pto. de fusión: 98 °C
*Pto. de Ebullición: 900 °C
1s2, 2s2, 2p6, 3s1
Compuestos: NaCl, Na2O
* de la sustancia simple
* de la sustancia simple
* de la sustancia simple
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Módulo 3
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7. Prediga el tipo de enlace en las siguientes situaciones:
i. Un líquido X no conduce la corriente eléctrica, es inmiscible en agua
y su punto de ebullición es de 115°C.
ii. La cera que se utiliza para fabricar velas se funde a baja
temperatura, no es conductora de la electricidad y es soluble en
disolventes como la gasolina.
iii. El ácido de los acumuladores es una solución de ácido sulfúrico en
agua y es buena conductora de la electricidad.
iv. HCl disuelto en agua y HCl(g).
8. Explique, por qué el bromuro de hidrógeno se disuelve fácilmente en
agua, mientras que el bromo líquido es sólo ligeramente soluble en la
misma.
9. Dibuje la estructura de puntos de Lewis para:
a) NH4+
c) NO3-
b) NH3
d) CH3-OH
10. Considere los siguientes elementos hipotéticos:
a) ¿A qué grupo de la tabla periódica pertenece cada uno?
b) Muestre la estructura de Lewis del compuesto que forma cada uno
con el hidrógeno.
c) Escribe, de ser posible, la fórmula de electrón-punto para los iones
que se forman cuando reaccionan con sodio.
d) Escribe, de ser posible, la fórmula de electrón-punto para los iones
que se forman cuando reacciona con cloro.
11. Marque con una X la opción correcta y justifíquela:
a) La Ley Periódica establece que las propiedades de los elementos son
función periódica de…
su masa atómica.
su peso atómico.
su número atómico.
su volumen atómico.
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Módulo 3
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b) El compuesto que se forma cuando el elemento que tiene 11 protones se
une al elemento que posee 9 electrones…
es buen conductor de la electricidad al estado sólido.
tiene bajo punto de ebullición y alto punto de fusión.
a temperatura ambiente es gaseoso y sus moléculas son entidades bien
diferenciadas entre sí.
es una red cristalina en la cual no se distinguen moléculas
c) La estructura de Lewis más correcta para el anión nitrito es:
12. Teniendo en cuenta las propiedades periódicas de los elementos explica
por qué el cloro al reaccionar con el sodio forma un compuesto iónico,
mientras que si lo hace con el carbono forma un compuesto covalente.
13. Indique cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas y
justifique
P La mayor parte de los elementos están formados por una mezcla de
isótopos que existen en la naturaleza en proporciones fijas y
determinadas.
P Los isótopos de un mismo elemento tienen idénticas propiedades
químicas.
P Los isótopos de un elemento tienen todos un número idéntico de
neutrones en su núcleo.
P La masa y la carga positiva de un átomo se encuentran concentradas en
el núcleo.
P Todos los átomos de un elemento en su estado natural tienen que poseer
el mismo número de neutrones.
22
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Módulo 3
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Módulo 3
Enlace y periodicidad:
Átomos y moléculas, características generales de las
moléculas, organización de los elementos en la Tabla
Periódica.
Evalúo mis conocimientos
I) Señale cuál de las representaciones del modelo de partículas mostradas
en la tabla, es la adecuada para las siguientes situaciones:
1. Un elemento cuya molécula esté formada por dos átomos.
2. Un elemento cuya molécula esté formada por tres átomos.
3. Un compuesto cuya molécula esté formada por dos elementos.
4. Un compuesto cuya molécula esté formada por dos átomos de un mismo
elemento y uno de otro elemento.
5. Una mezcla integrada por dos elementos.
6. Una mezcla integrada por dos compuestos.
7. Una mezcla integrada por un elemento y un compuesto.
A)
B)
C)
E)
F)
G)
D)
II) ¿Podría dar un ejemplo de cada uno de los casos representados?
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Módulo 3
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
III) Imagínese un diamante, un clavo de hierro y un trozo de cobre,
teniendo en cuenta su ubicación en la Tabla Periódica:
a. ¿qué podría decir acerca de sus densidades, punto de ebullición y punto
de fusión?
b. ¿Cómo se interpretan estas propiedades a nivel molecular?
IV) Explique, a nivel submicroscópico, por qué el azufre y el fósforo no
conducen la corriente eléctrica, mientras que el aluminio y el oro son buenos
conductores de la electricidad.
V) Dados los siguientes pares de elementos: Ar y K; Ni y Co; Te y I.
Ordénelos según:
a) sus masas atómicas y
b) sus números atómicos.
Discuta las diferencias encontradas en los ordenamientos.
VI) Se tiene un elemento X cuyo catión monopositivo tiene la siguiente
configuración electrónica: [Ar] 3s2 3p6. Si el número másico del isótopo más
estable de dicho elemento es 39 ¿Cuántos neutrones tiene el núcleo de ese
isótopo del átomo X?
VII) Señale si son correctas o no las siguientes afirmaciones, justificando
las respuestas.
a) El ión Cs+ tiene igual radio que el ión l-.
b) El ión Ca2+ tiene mayor radio que el ión S2-.
VIII) Dados los siguientes átomos:
elemento
Na
Mg
Al
Z
Configuración electrónica
a) Complete el cuadro usando la Tabla Periódica.
b) Indique para cada elemento el ion que forma y su configuración
electrónica.
c) ¿Por qué los iones formados se denominan isoelectrónicos?
d) ¿Qué relación tendrán los radios iónicos de iones isoelectrónicos ?
IX) ¿La energía de ionización es una propiedad periódica? SI/NO ¿Por qué?
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Módulo 3
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
X)
a) Una modista mide el ancho de una tela con su regla de madera que
sólo tiene las divisiones correspondientes a los centímetros.
Explique con sus palabras, si la modista puede afirmar que el ancho de la
tela es igual a 2,543 m.
b) ¿Cuál será el volumen de un charco de agua a 0°C, que queda cuando
se funde un bloque de hielo de 20 cm de arista?
Explique con cuántas cifras significativas debe expresar el resultado.
Datos: δH2O(l) = 1,000 g.mL-1 a 0°C
δH2O(s) = 0,917 g.cm-3 a 0°C
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Módulo 3
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Módulo 4
La materia reacciona:
reacciones químicas y sus relaciones cuantitativas.
Nomenclatura de los compuestos inorgánicos.
¿CÓMO NOMBRAR Y FORMULAR COMPUESTOS INORGÁNICOS?
Combinaciones binarias
(combinaciones de dos elementos)
OXIDOS = Elemento - Oxígeno
No metal + Oxígeno = Óxido no metálico
CO2; SO3; N2 O5; CO; Cl2 O3;
NO2
Metal + Oxígeno = Óxido metálico
XnO m
Fe2O3; Li2O; CaO; Ag2O; Al2O3
O: -2
N° de oxidación Metales: el suyo
No metales: +
Para formular:
Óxido de hierro (II)
Elemento a la
izquierda
Oxígeno a
la derecha
FeO
Intercambiar N°
de oxidación (sin signo)
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Para nombrar:
Palabra óxido
Fe2O3
Óxido de hierro (III)
Estado de oxidación escrito en
números romanos y entre paréntesis
Nombre del elemento
Palabra óxido
Nombre del elemento
Trióxido de dihierro
Prefijo numeral que indica el
número de oxígenos
Prefijo numeral que indica el número de
átomos del elemento (si es distinto de uno)
PERÓXIDOS = Metal (generalmente alcalino o alcalino-térreo) –
Grupo O2- 2 (grupo peróxido)
BaO2 ; CaO2 ; Li 2O2 ;Ag2O2 ;Na2O2; Hg2O2
XnO 2
O: -1
N° de oxidación
Metales: el suyo
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Para formular:
Grupo peróxido O2-2 a la
derecha
Elemento a
la izquierda
Na2O2
Peróxido de sodio
Intercambiar N° de oxidación (sin signo).
Para nombrar
BaO2
Nombre del elemento
Palabra peróxido
Peróxido de bario
H2O2 = Peróxido de hidrógeno a agua oxigenada
HIDRUROS = Metal - Hidrógeno
LiH; KH; CaH2
XHm
H: -1
N° de
oxidación
Metales: el suyo
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Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Para formular:
Metal a la
izquierda
Hidrógeno a
la derecha
KH
Hidruro de potasio
Intercambiar N°
de oxidación (sin signo)
Para nombrar:
Palabra hidruro
Hidruro de calcio
CaH2
Nombre del metal
Los
hidruros
no
metálicos
no
se
nombran como tales,
todos
ellos
tienen
nombres especiales, no
sistemáticos:
CH4 : Metano
SiH4 : Silano
NH3 : Amoníaco
PH3 : Fosfina
Las combinaciones binarias del hidrógeno con los no metales de los
grupos 15, 16 y 17 no se consideran hidruros. En ellos se invierte el
orden entre el H y el elemento y se nombran de la siguiente forma:
HF : Fluoruro de hidrógeno (en disolución: ácido fluorhídrico)
HCl : Cloruro de hidrógeno (en disolución: ácido clorhídrico)
HBr : Bromuro de hidrógeno (en disolución: ácido bromhídrico)
HI : Ioduro de hidrógeno (en disolución: ácido iodhídrico)
H2S : Sulfuro de hidrógeno (en disolución: ácido sulfhídrico)
Los cinco son gases y cuando se disuelven en agua se comportan como
ácidos (de ahí el nombre: hidrácidos)
AsH3 : Arsina
SbH3: Estibina
H: +1
N° de oxidación
Halógenos, elementos de los
grupos 15 y 16: negativo
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Departamento de Química
No metal - No metal
SF6; PCl3; CCl4
YnX m
N° de
oxidación
El más electronegativo: El otro: +
Para formular:
Elemento más electronegativo
a la derecha
Elemento menos
electronegativo a la izquierda
PCl3
Intercambiar N°
de oxidación (sin signo)
Tricloruro de fósforo
Para nombrar:
CCl4
Nombre del elemento más
electronegativo (situado a la
derecha) terminado en URO
Tetracloruro de carbono
Nombre del elemento menos
electronegativo (situado a la izquierda)
Prefijo numeral que indica el
número de átomos del elemento
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Metal - No metal (grupos: 15, 16 o 17)
Sales
KBr; Fe2S3; CaI2
MnXm
N° de
oxidación
No metal: Metal: el suyo
Para formular:
Cloruro de hierro (III)
No metal a la derecha
Metal a la izquierda
FeCl3
Intercambiar N°
de oxidación (sin signo)
Para nombrar:
No metal terminado
en URO
PbS2
Estado de oxidación escrito en
números romanos y entre paréntesis
Sulfuro de plomo (IV)
No metal terminado en URO
Nombre del metal
Disulfuro de plomo
Prefijo numeral que indica el
número de átomos del no metal
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Nombre del metal
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Departamento de Química
Combinaciones ternarias
(combinaciones de tres elementos)
Hidróxidos = Metal - (OH)
Ca(OH)2; NaOH ; Al(OH)3
X(OH)m
Anión (OH): -1
N° de oxidación del metal: +
Para formular:
Hidróxido de aluminio
Metal a la izquierda
Grupo (OH) a la derecha
Al(OH)3
N° de oxidación del
metal
Para nombrar:
Fe(OH)2
Palabra hidróxido
Hidróxido de hierro (II)
Nombre del metal
N° de oxidación del metal en números
romanos y entre paréntesis
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Departamento de Química
Nombre del metal
Palabra hidróxido
Dihidróxido de hierro
Prefijo numeral que indica el
número de grupos (OH)
OXOÁCIDOS = Hidrógeno - No metal - Oxígeno
HNO3; H2SO4; HClO; HClO3
HnXOm
O: - 2
N° de oxidación Hidrógeno: + 1
No metales: N°oxid. +
Para formular:
Ácido sulfúrico
No metal: elemento central
Hidrógeno a
la izquierda
Oxígeno a
la derecha
H2SO4
Subíndice del hidrógeno.
1, si el no metal actúa con N° de oxidación impar
2 si el no metal actúa con N° de oxidación par
Para saber el Nº de oxidación del átomo central:
Nombre terminado en ICO: Nº de oxidación mayor
Nombre terminado en OSO: Nº de oxidación menor
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Para determinar el subíndice del
oxígeno tener en cuenta que:
Subíndice del hidrógeno x (+1) + N°
de oxidación del no metal + subíndice
del oxígeno x (-2) = 0
Para los halógenos:
HIPO...OSO + 1
OSO
+3
ICO
+5
PER... ICO + 7
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Departamento de Química
Para nombrar:
HNO3
Nombre del elemento central con la terminación
que indica su estado de oxidación
Palabra “ácido”
Ácido nítrico
Para saber el N° de oxidación del elemento central:
Recuerda que la suma algebraica de los números de
oxidación de los elementos que integran el compuesto
debe ser cero.
En este caso:
3x(-2) + 1 + n = 0 ; n = 5
Subíndice del O
Nº de oxidación. del
no metal
Nº de oxidación del O
Nº de oxidación. del H
OXOSALES = Metal - No metal - Oxígeno
Ca(NO3 )2; Fe2(SO4 )3; KClO4
N° de oxidación
MnXOm
O: -2
Metales: el suyo
No metales: +
Las sales se puede considerar que derivan de los ácidos
al sustituir sus hidrógenos por metales:
HNO3
Ácido nítrico
KNO3
Nitrato de potasio
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Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Para formular:
1. Identifique el ácido del cual proviene la sal procediendo de la siguiente manera:
P Sustituye la terminación del no metal según el siguiente código:
Sal Ácido
ato " ico
ito " oso
P Escribe el ácido correspondiente.
2. Quítele los hidrógenos al ácido, lo que queda es un anión. Enciérrelo entre paréntesis. Su
carga es negativa e igual al número de hidrógenos que ha quitado al ácido.
3. Escriba el metal a la izquierda y el anión a la derecha. Teniendo en cuenta el N° de
oxidación del metal, escribe los subíndices en el metal y el anión, de manera que se
mantenga la electroneutralidad.
Deriva del ácido sulfúrico:
H2SO4
K+1(SO4)-2 ---" K2(SO4)
(El paréntesis no sería necesario)
Anión: (SO4)-2
Sulfato de potasio
Nombre del metal
Para nombrar:
Cu2CO3
Nombre del metal indicando su estado de
oxidación entre paréntesis y con números
romanos (si es necesario)
Nombre del anión
Carbonato de cobre (I)
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Módulo 4
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Departamento de Química
Existen otras sales que no tienen oxígeno.
Éstas provienen de los ácidos hidrácidos por
sustitución del hidrógeno por un metal:
Ácido
HCl
HBr
H2S
Estas sales son combinaciones binarias
no metal – metal y, por tanto, se
nombran y formulan como éstas:
Sal
"
"
"
NaCl : Cloruro de sodio
KBr : Bromuro de potasio
Na2S : Sulfuro de sodio
Na Cl
K Br
Na2S
Las sales ácidas se obtienen cuando se produce la sustitución parcial de los hidrógenos en aquellos
ácidos que tienen más de uno (ácidos polipróticos):
H2CO3 " HCO3- " NaHCO3
Sal ácida
Para nombrar: Igual que las oxosales, pero indicando el número de hidrógenos que quedan sin
sustituir. En el caso de las sales ácidas que resultan de ácidos con sólo dos hidrógenos se les puede
nombrar con el prefijo bi antepuesto al nombre de la sal:
NaHCO3: Hidrógeno Carbonato de sodio. Bicarbonato de sodio.
KH2PO4: Dihidrógeno Fosfato de potasio.
Para formular: Proceder igual que en las oxosales, pero en vez de sustituir todos los hidrógenos
dejar sin sustituir los que indique el nombre. Una vez obtenido el ion correspondiente, combinar con
el metal:
Hidrógeno carbonato de sodio. Bicarbonato de sodio
H2CO3 " HCO3 -
Na+(HCO3)-
NaHCO3
Hidrógeno sulfato de calcio
H2SO4 " HSO4-
Ca+2(HSO4)-
Ca(HSO4)2
Dihidrógeno fosfato de sodio
H3PO4 " (H2PO4)-
Na+(H2PO4)-
NaH2PO4
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Módulo 4
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Departamento de Química
Módulo 4
La materia reacciona:
reacciones químicas y sus relaciones cuantitativas.
Nomenclatura de los compuestos inorgánicos y orgánicos.
ESTEQUIOMETRÍA: CÁLCULOS EN LAS REACCIONES QUÍMICAS
La palabra estequiometría deriva del griego stoicheion, que significa “elemento”
y metría, que significa “medición”. Es el estudio de las relaciones numéricas según las
cuales reaccionan químicamente las sustancias. Toda la industria química y todos los
laboratorios químicos basan su producción en las proporciones resultantes de
ecuaciones químicas.
Si se desea obtener una determinada cantidad de producto mediante una reacción
química, es necesario:
a) Encontrar una reacción adecuada para obtener el producto que se busca y la
ecuación química que la representa.
b) Hallar factores estequiométricos para la ecuación química. Un factor
estequiométrico relaciona las cantidades de dos sustancias cualesquiera que
intervienen en una reacción química. Se pueden encontrar factores
estequiométricos que relacionen productos con reactivos, reactivos entre sí o
productos entre sí.
Aplicación:
Calcula, utilizando un factor estequiométrico, los moles de agua gaseosa que se
producen cuando reaccionan 2,72 moles de H2(g) en un exceso de O2(g).
2 H2(g) + O2(g)
2 H2O(g)
................. = .................. x
Información
buscada
.....................
= .................
......................
Información
conocida
Factor
estequiométrico
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
c) Tener en cuenta la pureza de los reactivos. Las materias primas (reactivos) con
que se fabrican productos químicos en escala industrial, así como los reactivos de
laboratorio, nunca son 100% puros. Esta condición debe tenerse en cuenta en el
momento de los cálculos estequiométricos.
En una reacción química, cuando los reactivos no se encuentran en las
proporciones que indica la ecuación química, el reactivo que está en defecto se
denomina reactivo limitante, porque será el que “limite” la obtención de los
productos.
En cualquier proceso químico, ya sea a escala industrial o de laboratorio, la
cantidad de producto que se obtiene es siempre menor que la calculada teóricamente
(por la proporción estequiométricamente). Esta diferencia se relaciona principalmente
con factores técnicos, por ejemplo: el tiempo y la forma de calentamiento, la presión a
la que se trabaja (para los gases), la eficiencia del catalizador empleado, la construcción
del equipo utilizado, etc.
El rendimiento de una reacción química es muy importante en la industria, ya
que determina la rentabilidad económica del proceso. Un bajo rendimiento obliga a
investigar y probar nuevas técnicas y distintos procesos para mejorar la eficacia de la
producción.
El rendimiento de una reacción es el porcentaje real obtenido, en relación con el
valor teórico calculado.
38
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Departamento de Química
Módulo 4
La materia reacciona:
reacciones químicas y sus relaciones cuantitativas.
Nomenclatura de los compuestos inorgánicos y orgánicos.
Resuelva:
1.
Analice la veracidad de la siguiente afirmación. “Una molécula de cloruro
de sodio contiene el número de Avogadro de átomos de cloro y el número
de Avogadro de átomos de sodio”. Justifique.
2. ¿Cuántos moles de agua tiene el cuerpo humano, si su peso promedio es
de 56kg y las ¾ de su masa es agua?, ¿cuántas moléculas son?
3. En un día claro en el Puerto de Ingeniero White, por cada inhalación,
entran a los pulmones de una persona, en promedio, las siguientes
sustancias contaminantes:
sustancias contaminantes
Monóxido de carbono
Hidrocarburos
Peróxidos
Óxidos de nitrógeno
Ozono
Dióxido de azufre
Número de moléculas
175.000.000.000.000.000
10.000.000.000.000.000
5.000.000.000.000.000
4.500.000.000.000.000
3.000.000.000.000.000
2.500.000.000.000.000
a) Exprese los números de moléculas en notación científica.
b) ¿Cuántos moles de moléculas contaminantes entran en cada
inhalación?
4. En ciertas condiciones de presión y temperatura 80 g de flúor ocupan el
mismo volumen que 150 g de un gas diatómico de la familia de los halógenos,
¿de qué gas se trata?
5. ¿Dónde hay más átomos de hierro, en 6,7 g, en 0,11 moles o en 7,83x10 22
átomos de hierro?
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6. Los siguientes esquemas representan la reacción de formación del
cloruro de hidrógeno. Asigne a cada representación la ecuación química
correspondiente. Justifique su respuesta.
A
B
1. 5Cl 2 + 3H 2 → 6HCl + 2Cl 2
3. 3Cl 2 + 3H 2 → 6HCl
2. Cl 2 + 2H 2 → 2HCl + H 2
4. Cl 2 + H 2 → 2HCl
7. Marque con una X la opción correcta y justifíquela mediante cálculos:
a) En 102,06 g de sulfato de calcio y 105,93 g de carbonato de sodio hay
el mismo número de…
moles.
moléculas.
átomos de oxígeno.
b) Si en el laboratorio se hace reaccionar una chapa de hierro de 125 g
con 2,00 moles de oxígeno gaseoso se obtienen…
179 g de trióxido
de dihierro.
209 g de trióxido
de dihierro.
40
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89,5 g de trióxido
de dihierro
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PROBLEMA N° 1
Todos los metales alcalinos reaccionan de forma vigorosa con el agua,
desprendiendo gran cantidad de calor y gas hidrógeno. Para un metal
alcalino M calcula:
a) ¿cuántos moles de hidrógeno se formarán al reaccionar 5,10 moles de M
con agua?
b) ¿cuántos L de hidrógeno en CNPT se formarán al reaccionar 27,42 g de
M con agua?
c) Los valores obtenidos en los incisos a) y b), ¿serán iguales para
cualquiera de los metales alcalinos? Si/No y por qué.
PROBLEMA N° 2
Para un óxido metálico de fórmula M2O y masa molar 29,62 g/mol:
d) Calcule la masa atómica del metal y caracterízalo por el lugar que ocupa
en la Tabla Periódica (grupo, período, número de oxidación, etc.)
e) De acuerdo a la ubicación del metal en la Tabla Periódica predice qué
tipo de enlace formarán M y O. Escriba la fórmula del óxido utilizando
la “notación-punto” de Lewis.
f) ¿Cuántos átomos de M hay en medio mol de M2O?
g) Indique cuál de los siguientes enunciados es V/F y justifique:
i.
La proporción de átomos de M y O es siempre 2 a 1 (que también
se escribe 2:1).
ii.
Dos docenas de átomos del metal (M) se combinan con dos docenas
de átomos de oxígeno para dar una docena de moléculas de M2O.
iii.
2x109 átomos de oxígeno se combinan con 4x109 átomos de metal
(M) para dar 2x109 moléculas de óxido.
iv.
6,02x1023 átomos de oxígeno se combinan con 1,204x1024 átomos
de metal (M) para dar 6,02x1023 moléculas de M2O.
h) ¿La masa de un mol de M2O, es igual a la masa de 1,464 moles de M2O?
SI/NO ¿por qué ?
PROBLEMA N° 3
¿Qué volumen de oxígeno en CNPT se necesitará para quemar 1,00 kg de
pentano, C5H12(g), que posee un 12% de sustancias que no participan en la
combustión?
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PROBLEMA N° 4
1) Represente cada una de las siguientes afirmaciones mediante una
ecuación química balanceada:
a) El monóxido de carbono reacciona completamente con el oxígeno
gaseoso para formar dióxido de carbono gaseoso con liberación de
calor.
b) El dióxido de carbono reacciona con agua para dar ácido carbónico.
c) El ácido carbónico reacciona con el carbonato de calcio en disolución
acuosa y forma hidrógeno carbonato de calcio.
d) El carbonato de calcio sólido se obtiene cuando reaccionan, en
disolución acuosa, hidrógeno carbonato de calcio e hidróxido de calcio.
e) Cuando el hidrógeno carbonato de calcio acuoso reacciona con una
disolución acuosa de hidróxido de sodio se obtiene carbonato de calcio
sólido y carbonato de sodio, soluble en agua.
f) La mezcla de disoluciones acuosas de carbonato ácido de sodio e
hidróxido de sodio libera calor y ocurre reacción, pero no hay
precipitado.
g) Al agregar carbonato de calcio sólido a una disolución de ácido
clorhídrico se observan burbujas y se forma cloruro de calcio, que no
precipita.
2) Indique el número de oxidación de los elementos que componen los
compuestos de las reacciones anteriores.
3) Clasifique las reacciones de los incisos anteriores en: ácido-base,
descomposición, síntesis o combinación, precipitación, combustión, óxidoreducción, exotérmica-endotérmica, polimerización.
NOTA: recuerde que puede haber más de una posibilidad.
PROBLEMA N° 5
En una de las etapas del proceso industrial de obtención de titanio puro
ocurre la siguiente reacción: el tetracloruro de titanio líquido se oxida
dando dióxido de titanio sólido y gas cloro.
Determine la pureza del tetracloruro de titanio, si al hacer
reaccionar 4,0 tn del mismo, en exceso de oxígeno, se obtuvieron 1,4 tn de
dióxido de titanio.
42
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PROBLEMA N° 6
Algunas de las primeras reacciones químicas que se investigaron tenían lugar
entre gases. En 1809 L. Gay – Lussac encontró que cuando las mediciones se
hacían en las mismas condiciones de temperatura y presión las relaciones de
los volúmenes de los reactivos y los productos estaba en concordancia con
las relaciones molares entre reactivos y productos de la reacción.
Verifique la hipótesis de Gay – Lussac en los siguientes ejemplos:
1)
a) ecuación química
b) relación en volúmenes
c) relación en moles
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2)
a) ecuación química
b) relación en volúmenes
c) relación en moles
3)
a) ecuación química
b) relación en volúmenes
c) relación en moles
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PROBLEMA N° 7
A) Un trozo de cinta de magnesio a la llama “arde” en presencia de oxígeno
atmosférico produciendo un polvo blanco, el óxido de magnesio.
Teniendo en cuenta lo anterior responde:
1. Distinga la reacción química de la ecuación química.
2. Describa lo que significa a nivel molecular la ecuación química.
3. Indique qué debe estar “balanceado”en la ecuación química
balanceada: ¿Los átomos, las moléculas, la masa, los moles? Explícalo.
B) Cuando se coloca una cinta de magnesio de 20,0 g en un vaso de
precipitado con una disolución acuosa de ácido clorhídrico, una vigorosa
reacción produjo hidrógeno gaseoso, cloruro de magnesio y suficiente calor
para que el vaso se sintiera caliente al tacto.
Teniendo en cuenta lo anterior responda:
1. Escriba una ecuación balanceada que represente la reacción.
2. ¿Cuántos moles de hidrógeno gaseoso se produjeron?
3. ¿Cuántos gramos de ácido clorhídrico se consumieron durante la
reacción?
4. Los gramos totales de reactivos y los gramos totales de productos.
Comente los resultados.
PROBLEMA N° 8
Un compuesto cristalino que posee un número definido de moléculas de agua
se lo denomina hidrato, estos sólidos tienen una composición definida y no
aparentan contener humedad; tal es el caso del sulfato de cobre (II)
pentahidratado y el carbonato de sodio decahidratado. Para los compuestos
anteriormente mencionados se desea conocer la cantidad de agua,
expresada en gramos, que puede liberarse calentando, en forma moderada
8g de cada uno de estos compuestos.
PROBLEMA N° 9
Analice la veracidad de las siguientes afirmaciones y justifique.
I) La fórmula química de la cafeína es C8H10N4O2.
a) La masa molar de la cafeína es de 170 g/mol.
b) Una molécula de cafeína posee 20 átomos totales.
c) 0,125 moles de cafeína contienen 21,25 g/mol de cafeína.
d) 50,0 g de cafeína corresponden a 50 moles de cafeína.
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
II) 3,84 moles de carbonato de sodio en disolución acuosa contienen la
misma cantidad de moles de iones sodio que de iones carbonato.
III) 1 mg de hidróxido de calcio disuelto en agua contiene 1,35x10-5
moles de iones oxhidrilos.
IV) dos cristales de sacarosa (azúcar común, C12H22O11) de 6mg de masa
cada uno contienen 6,023x1023 moléculas de sacarosa.
PROBLEMA N° 10
Durante la combustión del metano, constituyente mayoritario del gas
natural, se produce dióxido de carbono y agua gaseosa. Si se comparan
ambos gases a la misma temperatura y presión ¿cuántos litros de agua se
producen durante la formación de 12 L de dióxido de carbono?
Nota: indique los pasos a seguir para resolver el problema.
PROBLEMA N° 11
Indique V/F y justifique:
a) El volumen molar de las sustancias gaseosas es constante.
b) El volumen normal molar de un gas es 22,4 L.
c) El volumen normal molar de un gas es independiente de su composición
química.
d) En una sustancia monoatómica el mol coincide con el mol de átomos.
e) La masa de un mol de un gas se calcula multiplicando 22,4 L por la
densidad en CNPT.
f) En 11,2 L de gas en CNPT hay 3x1023 moléculas.
g) El mol es un número.
PROBLEMA 12
El ácido adípico (H2C6H8O4(l)) es un material empleado en la producción del
nylon, se fabrica comercialmente por oxidación controlada del ciclohexano
(C6H12(l)).
1. Calcule el rendimiento de ácido adípico si se parte de 22,0 g de
ciclohexano.
2. Se obtienen 35 g de ácido adípico. ¿A qué porcentaje corresponde?
3. ¿El porcentaje de ácido adípico obtenido en el inciso 2) puede ser del
100%? Justifique.
NOTA: El ciclohexano controla la reacción.
El subproducto de la reacción de formación de ácido adípico es el vapor de agua.
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Módulo 4
La materia reacciona:
reacciones químicas y sus relaciones cuantitativas.
Nomenclatura de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Evalúo mis conocimientos
PROBLEMA 1
La cal viva es utilizada en la preparación de la cal apagada, en la industria
siderúrgica y en agricultura.
La cal apagada se obtiene por hidratación de la cal viva en proporciones
estequiométricas, se la utiliza como conglomerante en la construcción y se
añade al cemento Portland para mejorar sus características.
a) Sabiendo que la cal viva es un óxido que se forma con el elemento (M)
de configuración electrónica [Ar]4s2, halle la fórmula del compuesto,
su masa molar y nómbrelo.
b) Escriba la ecuación química de formación del compuesto.
c) Teniendo en cuenta la reacción anterior indique cuál de los siguientes
enunciados es FALSO. Justifique:
i. La molécula de óxido está formada por dos átomos de (M) y un
átomo de oxígeno.
ii. 3,0 mg de (M) reaccionan con 3mg de gas oxígeno para formar 6,0
mg de óxido.
iii. 80,0 g de (M) reaccionan con 32,0 g de gas oxígeno para formar
58,0 g de óxido.
iv. 1 mol de (M) reacciona con medio mol de gas oxígeno para formar 1
mol de óxido.
v. 2 moles de (M) reacciona con 1 mol de gas oxígeno para formar 2
moles de óxido.
vi. 6,02x1023 moléculas de (M) reaccionan con 6,02x1023moléculas de
gas oxígeno para formar 6,02x1023moléculas de óxido.
d) El texto dice...”la cal apagada se obtiene por hidratación de la cal
viva”... Teniendo en cuenta lo anterior escriba la ecuación química de
formación de la cal apagada.
e) En los compuestos anteriores, ¿cuál es la diferencia entre escribir su
fórmula química y su notación por Lewis?
f) ¿Qué compuesto se forma cuando el elemento (M) se combina con gas
hidrógeno? Escribe la ecuación de formación.
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Módulo 4
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
g) ¿Cuál es el número de oxidación del hidrógeno en el compuesto
formado anteriormente y por qué?
h) La cal viva se puede obtener a partir de la piedra caliza (un mineral
que contiene un 91% de carbonato de calcio). ¿Cuántos kilogramos de
óxido de calcio se pueden obtener cuando se descomponen por
calentamiento 8,64 kilogramos de piedra caliza? ¿Cuántos dm3 de
dióxido de carbono, medidos en CNPT, se desprenden?
i) Si en la obtención de la cal viva planteada en h) se producen 3,5 kg de
óxido de calcio, ¿cuál es el rendimiento del proceso? ¿A qué puede
deberse esta diferencia? Enumere las posibles causas.
PROBLEMA 2
a) Indique el número de oxidación del CLORO en los siguientes
compuestos:
HClO(ac)
HClO2(ac)
HClO3(ac)
HClO4(ac)
b) ¿Por qué el estado de agregación de todos los compuestos anteriores
es acuoso?
c) Nómbrelos.
RESPONDA
a)
b)
¿El número de Avogadro tiene unidades? Justifique.
¿Qué diferencias hay entre:
i) MO y MO- .
ii) HF y Hf,
iii) CO y Co.
c)
¿Cuándo y por qué se usan paréntesis al escribir fórmulas químicas?
d)
Indique cuál de los siguientes compuestos es un:
i.
ácido.
ii.
Compuesto covalente binario de un elemento no metálico.
iii.
Compuesto iónico binario de un elemento metálico.
iv.
Óxido.
v.
Hidróxido.
vi.
Hidrácido.
vii.
Hidruro.
a. HCl(g)
b. HCl(ac)
c. CaO(s)
d. LiH(s)
e. H2CO3(ac)
f. NaOH(ac)
g. Ba(OH)2(s)
h. N2O4(g)
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Departamento de Química
Módulo 5
Disoluciones acuosas:
Unidades de concentración, preparación de disoluciones.
PROBLEMA 1
¿Cuáles de estos sistemas son sustancias puras y cuáles soluciones?
a) nafta
b) azúcar
c) agua lavandina
d) orina
e) vino
f) té azucarado
g) agua potable de red
h) sal
PROBLEMA 2
El vinagre que se utiliza, entre otras cosas, para condimentar las ensaladas
es una disolución de ácido acético al 5% (m/V).
a) ¿Cuántos mililitros de vinagre se necesitan para preparar 25 mL de
una disolución acuosa al 0,5 % (m/V)?
b) ¿Cuál es la molaridad de la disolución obtenida en el inciso a)?
PROBLEMA 3
a) ¿Cuántos mL de HCl 3,35 M hacen falta para disolver un trozo de
2,00 g mármol, que tiene un 75% de pureza?
Nota: el mármol es CaCO3(s). En la reacción química se producen
cloruro de calcio (ac), dióxido de carbono (g) y agua (l).
b) ¿Cómo prepararía 500 mL de la disolución de HCl 3,35 M si se dispone
de una disolución de HCl al 28% (m/V) y δ = 1,14 g/mL
PROBLEMA 4
Se evapora agua de 500 mL de una disolución de K2SO4 0,188 M hasta que el
volumen de la disolución es de 105 mL. ¿Cuál es la molaridad de la disolución
resultante?
PROBLEMA 5
Indique a qué volumen deben diluirse 50 cm3 de un jugo de naranjas
concentrado al 50% (m/V) para obtener un jugo bebible al 10 % (m/V).
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Módulo 5
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
PROBLEMA 6
Al analizar el agua de una pileta de natación, se halló que cada 100 cm3 de
agua contenía 0,20 mg de sulfato de cobre pentahidratado. La cantidad
máxima permitida para eliminar las algas es de 1,0 mg de sal anhidra por
litro de agua. ¿La concentración de esa disolución está dentro del límite
aceptable? SI/NO ¿Por qué?
PROBLEMA 7
Un técnico de laboratorio preparó dos disoluciones: una de azúcar en agua y
otra de sal en agua, en ambas pesó la misma cantidad de sustancia y las
disolvió en la misma cantidad de agua. Ayúdelo a reconocer si tienen igual:
a) Molaridad
b) %(m/V)
c) %(m/m)
Justifique su respuesta.
PROBLEMA 8
Indique a qué volumen deben diluirse 50 cm3 de un jugo de naranjas
concentrado al 50% (m/V) para obtener un jugo bebible al 10 % (m/V).
PROBLEMA 9
¿Qué volumen de disolución antiséptica al 70% habrá que emplear para
preparar 350 mL de una disolución al 40%? ¿Cuánta agua se tiene que usar?
PROBLEMA 10
Para preparar 200 mL de una disolución 1 M de KNO3 a partir de 200 mL de
una disolución 0,8 M de KNO3, se puede:
a) Añadir 0,20 moles de KNO3
b) Añadir 4,04 g de KNO3 sólido
c) Evaporar 20,0 mL de agua
d) Evaporar 20 moles de agua
PROBLEMA 11
La glucosa (C6H12O6) es muy abundante en la naturaleza. Se encuentra en las
frutas maduras. La miel está compuesta por un 50% de glucosa y un 50% de
fructosa. Normalmente la concentración de glucosa en la sangre oscila
alrededor de 1 g/mL.
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Módulo 5
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
1. Teniendo en cuenta la reacción de combustión completa de la glucosa.
Calcule el volumen de dióxido de carbono medido en CNPT que se libera
en la combustión de un mol de glucosa.
2. Halle, para el máximo rendimiento, la masa de agua necesaria para que
se fotosintetice un gramo de glucosa y el volumen de oxígeno liberado
simultáneamente en CNPT.
3. ¿Qué cantidad de energía aporta a la dieta alimenticia el comer 12
caramelos?
Datos: calor de combustión de la glucosa: 686 Kcal/mol.
Un caramelo contiene 5 gramos de glucosa
PROBLEMA 12
La masa de prótidos que conserva el equilibrio del cuerpo es de
aproximadamente 0,5 gramos de prótidos por kilogramo de peso y por día,
dependiendo de la edad, el trabajo desempeñado y otros factores
individuales. Además de la “cantidad” de prótidos interesa la “calidad”, es
decir, que contengan los α-aminoácidos esenciales. ¿Qué cantidad de carne
vacuna satisface el mínimo proteico diario de un adulto de 70 Kg de peso?
Dato: la carne vacuna posee 20%(m/m) de prótidos.
PROBLEMA 13
Indique si las afirmaciones siguientes son verdaderas o falsas. Justifique:
a) Un recipiente que contiene una disolución 2 M de glucosa siempre tiene
mayor masa de soluto que otro que contiene una disolución 1 M de
glucosa.
b) Un recipiente que contiene un litro de disolución acuosa 0,50 M
siempre tiene el doble de la masa de soluto que otro recipiente que
contiene un litro de disolución acuosa 0,25 M.
c) Decir que una disolución tiene una densidad de 1,085 g.cm-3 significa
que 1085 g de soluto ocupan un volumen de 1000 cm3.
d) Al evaporar parte del solvente en una disolución de soluto no volátil
disminuye su concentración.
e) Si se tiene una disolución 1,00 M de NaCl, para obtener una disolución
0,50 M deben agregarse 500 cm3 de disolvente.
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Módulo 5
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
PROBLEMA 14
El ácido nítrico es uno de los ácidos inorgánicos más importantes. Se utiliza
en la producción de fertilizantes, colorantes, fármacos y explosivos. Este
ácido se puede obtener a escala de laboratorio e industrialmente por el
proceso Ostwald.
1. El proceso Ostwald implica la reacción del dióxido de nitrógeno
gaseoso con agua líquida, obteniéndose como productos ácido nítrico
acuoso y monóxido de nitrógeno gaseoso.
Teniendo en cuenta el proceso anterior para 0,684 moles de dióxido de
nitrógeno calcule:
a) La cantidad máxima en gramos de agua que se consume durante la
reacción.
b) La cantidad máxima de ácido nítrico que puede formarse.
c) Los gramos totales de reactivos y los gramos totales de productos.
Comente los resultados.
d) Los moles de ácido nítrico que pueden formarse a la par con 217,5 g
de monóxido de nitrógeno.
e) Si se colocan 55,0 g de dióxido de nitrógeno gaseoso en el
recipiente de reacción junto con 55,0 mL de agua líquida, determine
cuál de las sustancias limita la reacción y los gramos de ácido nítrico
que es posible producir mediante la reacción.
2. A escala de laboratorio se puede preparar el ácido nítrico
calentando nitrato de sodio sólido con ácido sulfúrico 18 M.
Nota: se obtiene como producto secundario bisulfato de sodio acuoso.
Calcule:
a) El rendimiento estequiométrico de ácido nítrico que corresponde a
la reacción de 30,0 g de nitrato de sodio y 22,0 mL de ácido
sulfúrico 18 M.
b) Un estudiante obtuvo 17,0 g de ácido nítrico. ¿Cuál es el
rendimiento porcentual?
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Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
PROBLEMA 15
Indique V/F y justifique:
a)
100 mL de una disolución de 0,029 g de ácido sulfúrico es más
concentrada que 250 cm3 de una disolución que contiene 0,16 g del
mismo ácido.
b) Se pesaron 17,55 g cloruro de sodio para obtener 300 mL de una
disolución 1 M del mismo compuesto
c)
Un litro de una disolución 0,2 M de MgSO4 contiene 20 g de sal
disuelta
PROBLEMA 16
En el laboratorio, cuando se agrega ácido clorhídrico diluido sobre virutas
de magnesio se obtiene una sal y se desprende un gas.
a) Escriba la ecuación balanceada que represente dicha reacción.
b) ¿Cuántos mL de HCl 2,00 M se necesitarán para que reaccionen
totalmente 25,0 mg de magnesio con un 90% de pureza?
c) ¿Cómo procedería para preparar 100 mL de HCl 2,00 M a partir de
la información que muestra la etiqueta del ácido concentrado?
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Módulo 5
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Módulo 5
Soluciones acuosas:
Unidades de concentración, preparación de soluciones.
Evalúo mis conocimientos
I.
1. Escriba la ecuación química balanceada que representa los siguientes
procesos:
a) Un clavo de hierro reacciona con el oxígeno del aire y se transforma
en trióxido de dihierro sólido.
b) Las emisiones gaseosas de fluoruro de hidrógeno, formado en la
producción de aluminio, se pueden eliminar haciéndolo reaccionar con
trióxido de dialuminio sólido, obteniéndose trifluoruro de aluminio
sólido y agua gaseosa.
c) A temperaturas elevadas el nitrato de amonio sólido se descompone de
manera explosiva dando los siguientes gases: nitrógeno, oxígeno y
agua.
2. Indique el número de oxidación de los elementos en cada uno de los
compuestos que participan en las reacciones de los incisos 1 a) y 1 b).
II. Escriba un ejemplo para cada caso:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Un elemento que forme un catión bivalente.
Un elemento que no forme cationes ni aniones.
Un elemento no metálico.
Un elemento del tercer período.
Un elemento que en la naturaleza exista como gas diatómico.
Un elemento X que forme un óxido ácido de fórmula X2O3.
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Módulo 5
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
III. El zinc puede extraerse del mineral llamado blenda, que contiene ZnS.
En un primer paso la blenda reacciona con el oxígeno del aire, para dar:
óxido de zinc sólido y SO2 gaseoso. En una etapa posterior el óxido de zinc
se trata con carbono para obtener zinc metálico. El SO2 es un contaminante
atmosférico pero también se puede usar para obtener ácido sulfúrico.
1. Escriba:
a) la ecuación balanceada para la obtención del óxido de zinc.
b) el nombre de cada una de las sustancias que intervienen en la
reacción química.
2. Calcule:
a) Para la reacción del inciso 1a), ¿qué masa de óxido de zinc se obtiene
al oxidar 2,5 kg de ZnS, con un 75% de pureza?
b) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en la cantidad de SO2 que se
formó?
El Zn se utiliza para recubrir utensilios de hierro y otros metales con el
objeto de protegerlos de la herrumbre, mientras que el ácido sulfúrico se
emplea principalmente en la producción de fertilizantes.
Para obtener ácido sulfúrico, es necesario hacer reaccionar previamente al
SO2 con oxígeno para transformarlo en trióxido de azufre, todos al estado
gaseoso.
3. Escriba:
a) la ecuación balanceada que representa a esta reacción.
b) la estructura de Lewis para el trióxido de azufre indicando el tipo
de unión química y el número de oxidación de los átomos
involucrados.
4. Si reaccionan 80,0 g de SO2 con 0,7 moles de oxígeno y se obtienen
7,53x1023 moléculas de trióxido de azufre, suponiendo un 100% de
rendimiento, ¿cuántos litros, medidos en CNPT, del gas que está en exceso
quedaron sin reaccionar?
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Módulo 5
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
Problemas adicionales
PROBLEMA 1
En 1766 Dominico Troili descubrió en un meteorito caído en Italia un
mineral del cual se puede extraer el hierro. La troilita, llamada así en honor
a su descubridor, contiene sulfuro ferroso que reacciona con el oxígeno del
aire, para dar: Fe2O3 sólido y dióxido de azufre gaseoso. En una etapa
posterior la hematita o Fe2O3, se deriva a un alto horno para obtener Fe,
mientras que el dióxido de azufre se usa para obtener ácido sulfúrico.
1. Escriba:
a) la ecuación balanceada para la obtención del Fe2O3.
b) el nombre de cada una de las sustancias que intervienen en la
reacción química.
c) la estructura de Lewis para el dióxido de azufre indicando el tipo de
unión química y el número de oxidación de los átomos involucrados.
2. Calcule:
a) Para la reacción del inciso 1a), ¿qué masa de Fe2O3 se obtiene al
oxidar 1 kg de sulfuro ferroso, con un 85% de pureza?
b) ¿Cuántos átomos de Fe hay en la masa de Fe2O3, obtenida en el
inciso anterior?
El Fe se utiliza para la fabricación del acero, mientras que el ácido sulfúrico
se emplea principalmente en la producción de fertilizantes.
3. Para obtener ácido sulfúrico, es necesario hacer reaccionar previamente
dióxido de azufre con oxígeno para transformarlo en trióxido de azufre,
todos al estado gaseoso.
a) Escriba la ecuación balanceada que representa a esta reacción.
b) Si reaccionan 40,0 g de dióxido de azufre con 0,7 moles de
oxígeno y se obtienen 50,0 g de SO3, suponiendo un 100% de
rendimiento, ¿cuántos litros, medidos en CNPT, del gas que está
en exceso quedaron sin reaccionar?
PROBLEMA 2
La receta de un postre dice: Para hacer un almíbar disolver 2 moles de
azúcar (C12H22O11) en 500 cm3 de agua
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Problemas adicionales
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
a) ¿Cuántos g de azúcar debemos pesar?
b) ¿Cuál es la molaridad de la disolución?
c) Explica, dando razones qué sucede con la concentración a medida que
se va haciendo el almíbar.
PROBLEMA 3
El ácido sulfúrico comercial posee una concentración 16 M.
a) ¿Cuál es su concentración % (m/v)?
b) ¿Cuántos mL de ácido sulfúrico comercial se necesitan para preparar
200 mL de una solución 4,8 M?.
c) Mediante un dispositivo apropiado se recogieron 2,3x10-3 moles de
gas hidrógeno cuando se introdujo una chapita de Zn de 200 mg en un
recipiente conteniendo ácido sulfúrico comercial. ¿Cuál es el
rendimiento porcentual en la obtención de hidrógeno?
PROBLEMA 4
El carburo de Silicio (SiC) es uno de los materiales del futuro debido a sus
múltiples aplicaciones tecnológicas. Para obtenerlo se calienta una mezcla de
SiO2(s) y C(s), ocurriendo la siguiente reacción:
SiO2(s) + 3 C(s) → SiC(s) + 2 CO(g)
Si en esta síntesis se emplean 60,0 kg de SiO2(s) y 80,0 kg de C(s), indique
verdadero o falso y justifique mediante el cálculo:
a) Quedan sin reaccionar 10,0 kg de SiO2(s).
b) Se desprenden 44,7 m3 de CO(g) medidos en CNPT.
c) Se obtienen 40,0 kg de SiC(s) cuando el rendimiento de la reacción es
del 60%.
PROBLEMA 5
En un laboratorio se adquiere ácido sulfúrico en envases de 2,5 L al precio
de 75 euros el envase. Calcule el precio de 1g de ácido sulfúrico puro,
sabiendo que la pureza del producto adquirido es del 91% y su densidad es
1,82 g/cm3.
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Problemas adicionales
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
PROBLEMA 6
Las deficiencias de Zn en la dieta de los perros pueden causar problemas en
su pelaje. Los suplementos de Zn están formados generalmente por ZnO(s).
Cuando éste llega al estómago del canino reacciona con HCl allí presente
para dar ZnCl2(ac) y H2O(l).
1.
a)
b)
Escriba la ecuación de la reacción química que se produce en el
estómago.
Nombre reactivos y productos.
2. Un perro toma tres dosis diarias. Cada dosis del suplemento de Zn
contiene 150 mg de ZnO. Calcule:
a) La masa de ZnO, expresada en gramos, que consume diariamente.
b) Los miligramos de Zn que ingiere el perro en su dieta diaria.
c) Los átomos de O que hay en una dosis del suplemento.
3. Un químico en el laboratorio quiere preparar 20 cm3 de una solución de
HCl 0,15 M, similar a la que se encuentra en el estómago canino.
a) Si dispone de una solución de HCl concentrado 12 M ¿Qué volumen de
este ácido debe medir para preparar la solución?
b) ¿Qué concentración, expresada en % (m/v), tendrá la solución
preparada?
PROBLEMA 7
El zinc puede extraerse del mineral llamado blenda, que contiene ZnS. En un
primer paso la blenda reacciona con el oxígeno del aire, para dar: óxido de
zinc sólido y SO2 gaseoso. En una etapa posterior el óxido de zinc se trata
con carbono para obtener zinc metálico. El SO2 es un contaminante
atmosférico pero también se puede usar para obtener ácido sulfúrico.
1. Escriba:
a) la ecuación balanceada para la obtención del óxido de zinc.
b) el nombre de cada una de las sustancias que intervienen en la
reacción química.
2. Calcule:
c) Para la reacción del inciso 1a), ¿qué masa de óxido de zinc se obtiene
al oxidar 2,5 kg de ZnS, con un 75% de pureza?
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Problemas adicionales
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
d) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en la cantidad de SO2 que se
formó?
El Zn se utiliza para recubrir utensilios de hierro y otros metales con el
objeto de protegerlos de la herrumbre, mientras que el ácido sulfúrico se
emplea principalmente en la producción de fertilizantes.
Para obtener ácido sulfúrico, es necesario hacer reaccionar previamente al
SO2 con oxígeno para transformarlo en trióxido de azufre, todos al estado
gaseoso.
3. Escriba:
c) la ecuación balanceada que representa a esta reacción.
d) la estructura de Lewis para el trióxido de azufre indicando el tipo
de unión química y el número de oxidación de los átomos
involucrados.
4. Si reaccionan 80,0 g de SO2 con 0,7 moles de oxígeno y se obtienen
7,53x1023 moléculas de trióxido de azufre, suponiendo un 100% de
rendimiento, ¿cuántos litros, medidos en CNPT, del gas que está en exceso
quedaron sin reaccionar?
PROBLEMA 8
La urea (CO(NH2)2) fue el primer compuesto orgánico sintetizado por el
hombre en el año 1828. En el ser humano y otros vertebrados se origina
como producto de la degradación de las proteínas.
1. En el hombre la urea se elimina a través de las heces y la orina.
Normalmente un adulto de 70,00 kg de peso excreta 2,70 x103 mg de
urea por día.
a) ¿Cuántos moles de urea excretará por día y por kilogramo de peso?
b) Por la orina se elimina un 80,00% de la urea total producida por el
organismo. Si este adulto elimina diariamente 2,00 L de orina, ¿cuál
será la concentración molar de urea en la orina?
La urea se obtiene industrialmente como un sólido cristalino y blanco a
partir de amoníaco líquido y dióxido de carbono gaseoso.
2. En la industria, el proceso de obtención de la urea se realiza con un
rendimiento del 70,0 %. Para producir 250 kg de urea, calcule:
a) Los gramos de amoníaco que deben hacerse reaccionar.
b) Los litros de dióxido de carbono, en CNPT, necesarios.
c) Los moles de agua líquida producidos en la reacción.
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Problemas adicionales
Cuadernillo de Nivelación en Química
Departamento de Química
PROBLEMA 9
1. Complete la siguiente tabla para una disolución acuosa de ácido sulfúrico:
Densidad
g/mL
Molaridad
M
1,24
4,08
% (m/m)
% (m/V)
g de agua
en 1 L de
solución
2. Si se dispone de 250 mL de la disolución anterior, ¿hasta qué volumen se
debe agregar agua destilada para obtener una disolución cuya concentración
se reduzca a la mitad?
PROBLEMA 10
Los autos modernos poseen un dispositivo de seguridad denominado air-bag
(bolsa de aire). Es importantísimo que la bolsa de aire se infle con
extraordinaria rapidez, antes de que la víctima se proyecte hacia delante,
después del impacto. La única manera de producir una respuesta tan rápida
es mediante una explosión química que origina un gran volumen de gas. Para
este propósito se prefiere la azida de sodio sólida (NaN3) que se
descompone en sus elementos al producirse la explosión. Como la reacción se
da a temperaturas elevadas, el elemento metálico se encuentra fundido.
a) La bolsa de aire queda totalmente inflada con 4,00 L del gas en CNPT.
¿Cuántos gramos de azida de sodio comercial, con un 99,5 % de
pureza, serán necesarios para ello
No es deseable que los ocupantes del vehículo se salven de la colisión para
encontrarse con el metal fundido que es altamente corrosivo. Para
disminuir su peligrosidad, la bolsa contiene además nitrato de potasio que
reacciona con el fundido produciendo dos óxidos metálicos y una cantidad
adicional de gas.
b) ¿Cuántos gramos de nitrato de potasio se necesitan para eliminar el
90,0% del metal fundido obtenido en el inciso a).
Nota: para igualar la ecuación química considere
que 10 moles del fundido reaccionan con 2 moles de nitrato de potasio.
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Problemas adicionales