Ejercicios De Quimica
nagaech21 de Julio de 2013
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Conceptos Básicos.
El peso molecular pm
de una sustancia es la suma de los pesos atómicos de todos los átomos en una molécula de la sustancia y se expresa en unidades de masa atómica . Por ejemplo, el peso molecular del agua, H2O, es 18.0 uma.El peso fórmula (PF) de una sustancia es la suma de los pesos atómicos de todos los átomos en una unidad formular del compuesto, sea molecular o no. Por ejemplo, el cloruro de sodio,NaCl, tiene un peso fórmula de 58.44 uma. Este compuesto es iónico, así que estrictamente la expresión “peso molecular de NaCl” no tiene significado. El peso molecular y el peso fórmula calculados a partir de la fórmula molecular de una sustancia son idénticos. Un mol(símbolo mol) se define como la cantidad de una sustancia dada que contiene tantas moléculas o unidades formulares como el número de átomos en exactamente 12 g de carbono-12. El número de átomos en una muestra de 12 g de carbono-12, se llama
Número de Avogadro
(N A) y tiene un valor de 6.023×1023
. Por lo tanto, un mol de moléculas, de átomos, etcétera, contiene el número de Avogadro. Por ejemplo, una mol de etanol es igual a 6.023×1023moléculas de etanol.Lamasa molar
de una sustancia es la masa de una mol de la sustancia. El carbono-12 tiene,por definición, una masa molar de exactamente 12 g/mol. Para todas las sustancias, la masa molar en gramos por mol es numéricamente igual al peso fórmula en unidades de masaatómica.Lafórmula empírica (o la
fórmula más sencilla
) para un compuesto es la fórmula de unasustancia, escrita con los índices con números enteros más pequeños. Para la mayor parte delas sustancias iónicas, la fórmula empírica es la fórmula del compuesto, pero con frecuenciaéste no es el caso de las sustancias moleculares. Por ejemplo, la fórmula del peróxido de sodio,un compuesto iónico de Na
+y O22-, es Na2O2
. Su fórmula empírica es NaO. Por lo tanto, lafórmula molecular de un compuesto es un múltiplo de su fórmula empírica.
El
reactivo limitante
es aquel que se encuentra en una proporción menor a la requeridaestequiométricamente de acuerdo a la reacción balanceada, por lo que es consumidocompletamente cuando se efectúa una reacción hasta ser completa. El reactivo que no seconsume completamente se denomina
reactivo en exceso.
Una vez que uno de los reactivosse agota, se detiene la reacción, por lo que las moles de producto siempre son determinadaspor las moles presentes del reactivo limitante.El
rendimiento teórico
de una reacción es la cantidad máxima de producto que se puedeobtener por una reacción a partir de cantidades dadas de reactivos y se calcula a partir de laestequiometría basada en el reactivo limitante. El
porcentaje de rendimiento
de un productoes el rendimiento real (determinado experimentalmente) expresado como un porcentaje delrendimiento teórico calculado.
Formas comunes para expresar la concentración de una disolución:Molaridad
Molaridad = No. de moles de soluto ___ VOLUMEN de la disolución en litros= g de soluto ___
______________ PM de soluto/VOLUMEN de la disolución en litros
Porcentajes
La
composición en porciento
indica cómo están los porcentajes de la masa de cada elementoen una cantidad dada de un compuesto.a) Porcentaje peso/peso (% m/m)%m/m = masa del componente en la disolución x100masa total de la disoluciónb) Porcentaje volumen/volumen (v/v)%v/v= Volumen del soluto en la disolución x 100
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Volumen total de la disoluciónc) Porcentaje peso/volumen (p/v)%p/v= masa del soluto en la disolución (g) x 100Volumen total de la disolución
Molalidad
Molalidad = No. de moles de soluto =__________g del soluto________ MASA del disolvente en Kg (PM soluto x MASA del disolvente (Kg)
Normalidad
Normalidad =_____No. de equivalentes de soluto______ Volumen de la disolución en litrosPara la expresión de la concentración como normalidad se tiene que definir el equivalente desoluto de acuerdo a la reacción con la cual se trabaje.
Fracción molar
F.M. de x = ________No. de moles del componente “X”________ No. total de mol de los componentes de la disolución
Partes por millón
En el caso de la primera fórmula debemos tener el peso del soluto y de la disolución en lasmismas unidades (Kg)ppm= ___Peso del soluto___ x 10
8
ppm = ___mg del soluto___ Peso de la disolución Kg de la disolución
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I. CONCEPTO DE MOLProblemas resueltos
•
El cianuro de hidrógeno, HCN, es un líquido incoloro, volátil, con el olor de ciertos huesos defrutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamentevenenoso. ¿Cuántas moléculas hay en 56 mg de HCN, la dosis tóxica promedio?.0.056 g HCN x
HCN mol 1moléculas10 6.02 HCN g27HCN mol1
23
××
= 1.25 x 10
21
moléculas de HCN
•
¿Cuántos gramos de metano, CH
4
hay en 1.20 x 10
-4
moléculas?.1.20 x 10
-4
moléculas CH
4
x
4234
CH mol 1g 16xmoléculas10x6.02CH1mol
= 3.19 x 10
-27
g
•
¿Cuántos moles de sulfuro de sodio, Na
2
S corresponden a 2.709 x 10
24
moléculas desulfuro de sodio y cuántos moles de sodio?.2.709 x 10
24
moléculas Na
2
S x
SNamoléculas10x6.02SNa mol 1
2232
= 4.5 mol Na
2
S4.5 mol Na
2
S x
SNa mol1Na mol2
2
= 9 mol Na
•
¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 1 g de O
2
, O
3
y de O?.1 g O
2
x
Omolátomos10 6.02 O mol 1O mol 2xO g32O mol 1
23222
××
= 3.76 x 10
22
átomos1 g O
3
x
Omol 1átomos10 6.02 O mol 1O mol 3xO g48O mol 1
23333
××
= 3.76 x 10
22
átomos
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1 g O x
O mol 1átomos10 6.02 O mol 1 mol 1xgO16O mol 1
23
××
O
= 3.76 x 10
22
átomos
•
¿Cuántos moles de personas hay en el mundo si la población es de diez mil millones?.10 x 10
9
personas x
personas10 6.02mol 1
23
×
= 1.66 x 10
-14
moles
Problemas a resolver
1. Una muestra de dicromato de amonio, contiene 1.81 x 10
24
átomos de hidrógeno ¿cuántosgramos de nitrógeno hay en ella?.2. ¿Cuántas moléculas de agua hay en dos mL de una disolución de HCl , cuya densidad y %en masa son 1.19 g/mL y 37% en masa respectivamente?.3. Una planta de producción de NaOH, concentra una disolución que contiene 88% en masade agua y 12% en masa de NaOH. Si la densidad de esta disolución es de 1.1309 g/mL:a) ¿Cuántos iones OH
-
hay por mL de disolución?b) ¿Cuántos moles de iones sodio hay por mL de disolución?4. ¿Qué volumen (mL) de una disolución de etanol (C
2
H
6
O) que tiene 94% de pureza en masa,contiene 0.2 moles de etanol? . La densidad de la disolución es 0.807 g/mL.¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en 10 mL de etanol? (considera que es una disoluciónacuosa).5. Una aleación que contiene hierro (54.7% en masa), níquel (45.0 %) y manganeso (0.3%)tiene una densidad de 8.17 gramos sobre cm
3
:a) ¿Cuántas moles de hierro hay en un bloque de aleación que mide 10cm x 20cm x15cm?.b) ¿Cuántos átomos de manganeso hay en la mitad del bloque que se menciona en elinciso anterior?.
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6. Una muestra de 50 gramos de calcopirita contiene 28 gramos de CuFeS
2
.
¿Cuál es elporcentaje de cobre en la calcopirita?.
II. FÓRMULA MÍNIMA Y MOLECULARProblemas resueltos
•
El nitrato de amonio, NH
4
NO
3
, el cual se prepara a partir de ácido nítrico, se emplea comofertilizante nitrogenado. Calcula los porcentajes de masa de los elementos en el nitrato deamonio.% N =
××
g 80g 14.0 2
100 = 35 %% H =
××
g 80g 1.01 4
100 = 5%% O =
××
g 80g 16 3
100 = 60%
•
Una muestra de 3.87 mg de ácido ascórbico (vitamina C) por combustión genera 5.80 mg deCO
2
y 1.58 mg de H
2
O. ¿Cuál es la composición en porciento de este compuesto (elporcentaje de masa de cada elemento)?. El ácido ascórbico contiene solamente C, H y O.5.8 x 10
-3
g CO
2
x
C mol 1C g12xCO mol 1C mol 1 CO g44CO mol 1
222
×
= 1.58 x 10
-3
g C = 1.58 mg1.58 x 10
-3
g H
2
O x
Hmol 1Hg 1.01xHmol 1Hmol 2 Hg18Hmol 1
222
OOO
×
= 1.77 x 10
-4
g H = 0.177 mg% masa de C =
mg 3.87mg 58.1
x 100 = 40.82%% masa de H =
mg 3.87mg 77.1
x
...