PROBLEMAS DEL TEMA N1 1. ÁTOMOS Y MOLÉCULAS.

PROBLEMAS DEL TEMA N1 1.
ÁTOMOS Y MOLÉCULAS.1)
Calcular:
a)
La relación de las masas de dos muestras de carbono (P.a.=12) y helio (P.a =4) que contiene cada una de ellas
8,3.1012 átomos.
b)
El número de átomos de carbono y helio que hay en dos muestras que pesan 3,6 g y 1,2 g, respectivamente.
Rt/ Xc=3XHe ; no.at(C) = no.at(He)=1,81.1023
2)
Un determinado compuesto está constituido por C H y O. Cuando se queman 2,5 g del mismo, se producen 3,67 g de CO2
y 1,5 g de H2O. Determinar:
a)
La formula empírica de este compuesto.
b)
La formula molecular si la masa del compuesto es 180.
Rt/ a) (CH2O)n ; b) C6H12O6 .
3)
Un hidrocarburo tiene la siguiente composición: 82,66%C y el resto hidrógeno. Su densidad es 0,2308 g/l a 30 oC y 75
mmHg de presión. Determinar su masa molecular y su formula molecular.
Rt/ M.m =58 ; C4H10
4)
En un compuesto hay 1,2.1023 átomos de carbono;3,61.1023 átomos de hidrógeno y 6,02.1022 átomos de oxígeno. Cual es
su formula empírica?. Si su masa molecular es 138 g. )Cual será su formula molecular?.
Rt/ (C2H6O)n ; C6H18O3 .
5)
En una botella tenemos solamente un compuesto puro en el que existe: 0,90 at-g de C ; 1,445.1024 átomos de H y 4,8 g de
O . )Cual es su formula empírica?. Si su masa molecular es 120 g. )Cual es su formula molecular?.
Rt/ (C3H8O)n ; C6H16O2 .
6)
Tenemos un material molecular puro del que 1,8.10 18 moléculas pesan 1,11 mg. ) Cual es la masa molecular del material?.
Rt/ 371,4
7)
Una muestra de fluoruro de xenón contiene moléculas solamente del tipo XeF n donde n es un número entero. Dado que
9,03.1020 moléculas del fluoruro pesan 0,311 g. ) Cual es la formula del fluoruro ?.
M.a(Xe) = 131 ; M.a(F) = 19 .
Rt/ XeF4
8)
Tenemos una muestra formada por una mezcla de moléculas de N 2 y O2 .El número total de moles de la mezcla es de 4.10 -3
.El peso total de la mezcla es de 0,124 g. ) Cual es la composición de la mezcla en % ?.
M.a(N) = 14 ; M.a(O) = 16.
Rt/ 22,58% N2 y 77,42% O2 .
9)
Tenemos una mezcla consistente en C2H6 y C3H8 .En 0,187 g tenemos un total de 0,0048 moles. ) Cuantos gramos de
carbono hay ?.
Rt/ 0,152 g
10) Una mezcla de 1,65.1021 moléculas de X y 1,85.1021 moléculas de Y pesan 0.688 g. Si la masa molecular de X es 42
.)
Cual es la masa molecular de Y ?.
Rt/ M.a(Y)=186,6
11) Se sometió cloruro de manganeso a reacciones que transforman el manganeso en MnO2 .Si 0,613 g de este cloruro
originaron 0,330 g de MnO2.) Cual es la formula de dicho cloruro ?.
M.a(Mn)=54,94 ; M.a(Cl)=35,5
Rt/ MnCl3
12) Suponer que A y B son dos elementos que forman los compuestos A2B3 y AB2. Si 0,15 moles de A2B3 pesan 15,9 g y 0,15
moles de AB2 pesan 9,3g. Cuales son las masas atómicas de A y B ?.
Rt/ M.a(A)=26 ; M.a(B)=18
13)
Los elementos A y B reaccionan con oxígeno para formar los compuestos ABO 3 y AB2O5. El primero de estos
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compuestos contiene 17,36% de O en peso y el segundo 20.01% de O en peso. Cuales son las masas atómicas de A y
de B ?.
Rt/ M.a(A)=137,2 ; M.a(B)=91,3
14)
El elemento X reacciona con oxígeno para formar un compuesto cuya formula simplificada es X3O5 .Si 0,359 g de X
reaccionan dando 0,559 g de compuesto. Cual es la masa atómica de X ?.
Rt/ M.a(X)=47,87
15)
El análisis de una muestra da la siguiente composición:4,79% H;38,1% S y 57,1%C Sabiendo que la cantidad de
moléculas existentes en 5 g de muestra es 1,8.1022, determinar la formula molecular del compuesto.
Rt/ C8H8S2
16)
Tenemos una muestra de un compuesto molecular, deducir su formula química sabiendo que en la muestra hay 0,18
moles y contiene 1,08 at-g de O; 2,18 g de H y 6,5.10 23 átomos de C.
Rt/ C6H12O6 .
17)
Un compuesto orgánico dio por análisis los siguientes porcentajes: 30,57% C ; 3,82% H ; 20,38% O y 45,22% Cl. La
densidad del vapor es 5,42 veces la del aire, que es 1,293 g/L en C.N. Hallar la fórmula molecular de dicho compuesto.
Rt/ C4H6O2Cl2 .
18)
En la combustión completa de 1,24 g de una sustancia orgánica se obtuvieron 3,758 gramos de CO 2 y 1,924 g de H2O
.Establecer la formula empírica de la sustancia sabiendo que su densidad en C.N es 2,592 Kg/m3 .
M.a(C)=12 ;M.a(O)=16
Rt/ C4H10
19)
Cierto compuesto solo contiene C,H y N. Se quemó una muestra de 0,0781 gramos del mismo, de tal manera que el
hidrógeno se transforma en agua, mientras que el nitrógeno se desprende en forma de N2 gaseoso. Si el peso del agua
producida es de 0,0446 g y el N2 gaseoso desprendido ocupa un volumen de 11,1 mL en C.N, calcúlese la formula más
sencilla del compuesto.
M.a(C0=12 ; M.a(N)14
Rt/ C5H5N
20)
Se sabe que determinado compuesto contiene C,H y O. Al quemar 2,81 g del mismo, en presencia de oxígeno, se
producen 5,75 g de CO2 y 1,76 g de H2O. Calcúlese su formula más sencilla. M.a(C)=12 ; M.a(O)=16
Rt/ C2H3O
21)
Cierto compuesto contiene solo C y H. En la combustión de 0,588 g del mismo se originan 1,73 g de CO 2 y 1,00 g de
H2O.Su masa molecular es 32  5. Calcúlese:
a) La formula empírica.
b) La formula molecular.
DATO: M.a(C)=12
Rt/ CH3 ; C2H6
22)
Se investiga un ácido monoprótico; 1,370 g de dicho ácido dan por oxidación 2,010g de CO 2(g) y 0,811 g de agua. Al
calcinar 2,158 g de su sal de plata se obtiene un residuo de 1,395 g de plata Hallar la formula empírica y la molecular
de este ácido y establecer su constitución.
Rt/ (CH2O)n ; C2H4O2 ; CH3-COOH .
DISOLUCIONES.-
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23)
Una disolución de HCl concentrado de densidad 1,19 g/c.c contiene 37% de HCl. Calcular:
a) Su fracción molar.
b) Su molaridad.
Rt/ a) XHCl = 0,225 ;b) 12,06 M.
24)
Sabiendo que una disolución concentrada de ácido clorhídrico contiene un 35,2% en peso de HCl y si densidad es
1,175 g/c.c, calcular el volumen de disolución que se necesita para preparar 2 litros de HCl 2M.
Rt/ V = 353 c.c
25)
Se disuelven 5 g de HCl en 35 g de agua. La densidad de la disolución a 201C es 1,060 g/c.c. Hallar la concentración
de la disolución:
a) En % en peso.
b) En g/L.
c) En moles/L.
Rt/ a) 12,5% ; b) 132,5 g/L ; c) 3,63 M.
26)
)Cuantos c.c de disolución de ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,84 g/c.c y del 96% de riqueza serán
necesarios para preparar 500 c.c de una disolución 0,5 M de dicho ácido?.
Rt/ V = 13,9 c.c.
27)
De una disolución 5 M de KCl se toman 200 c.c y se diluyen al doble. De la disolución resultante se hacen dos partes
iguales y se diluyen: la primera al doble y la segunda al triple. Se vuelven a unir las dos partes y al conjunto se le
añaden 100 c.c de disolución 2 M de KCl. ) Qué molaridad tiene la disolución final?.
Rt/ 1,09 M.
28)
) Qué volumen de ácido clorhídrico concentrado del 36% en peso y densidad 1,1791 g/mL hay que tomar para
preparar 50 ml de disolución del 12% en peso y densidad 1,0526 g/mL?.
Rt/ 14,88 mL.
29)
Si mezclamos 200 ml de ácido sulfúrico 3 M con 400 mL de disolución 0,1 M del mismo ácido, )cuantos ml de agua
será necesario añadir para que la disolución resultante sea 0,1 M ?.
Rt/ 5.800 ml.
30)
50 g de Al se tratan con ácido sulfúrico dando sulfato de aluminio e hidrógeno:
a) Escribir y ajustar la reacción que tiene lugar.
b) Que volumen de ácido concentrado de densidad 1,8 g/mL y del 96,5% en peso debe tomarse para que reaccione
con los 50 g?.
c) Que volumen de hidrógeno se desprende en C.N ?.
Rt/ Vac =156,7mL ; VH = 62,2 lit
31)
Se hacen reaccionar 1,5 g de MgCO3 y 2,5 g de H2SO4 diluido, produciendose MgSO4 CO2 y H2O con lo que 0,24 g de
carbonato de magnesio no reaccionan.
a) Escribir y ajustar la reacción que tiene lugar.
b) Calcular la molalidad del ácido sulfúrico.
Rt/ 14,32 mol/Kg
32)
Se hace reaccionar cinc metálico con disolución de HCl obteniéndose como productos cloruro de cinc e hidrógeno.
a) Escriba y ajuste la reacción química correspondiente.
b) Que volumen de HCl comercial del 35% en peso y densidad 1,18 g/mL, se debe tomar para preparar 80 mL del
HCl 3M ?.
c) Que volumen de H2 en C.N se formará cuando se hacen reaccionar los 80 ml de HCl 3M, con exceso de cinc ?.
Rt/ VHcl =21,2 mL ; VH =2,7 lit
) Qué cantidad de ácido sulfúrico del 98% en peso debe añadirse a 1Kg de ácido del 60% en peso para obtener un
ácido del 90% ?.
Rt/ m = 3,75 Kg.
33)
GASES.34)
Una botella de acero de 5 litros de capacidad contiene oxígeno en C.N. )Qué cantidad de oxígeno deberá
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introducirse en la botella para que, a temperatura constante, la presión se eleve a 40 at ?.
Rt/ 278,7 g.
35)
Un matraz abierto, lleno de aire a la temperatura de 27 oC, se calienta a presión constante hasta 327oC. Hallar el %
en peso del aire contenido en el matraz que es expulsado al exterior.
Rt/ 50% .
36)
En un recipiente cerrado de 2 litros de capacidad hay 3,5 g de oxígeno a 201C. La presión exterior es de 740
mmHg y la temperatura 20oC. Si se abre el recipiente:
a)) )Entrará aire o saldrá oxígeno de él?.
b)) En el caso de que salga oxígeno,)qué cantidad sale?.
Rt/ a) Sale O2 b) 0,905 g.
37)
Un recipiente de 5 litros de capacidad contiene 14 g de nitrógeno, a la temperatura de 127 oC. La presión exterior
es de 760 mmHg. Se abre el recipiente hasta que se iguale su presión con la exterior. Calcular:
a)) La cantidad de nitrógeno que sale.
b)) La temperatura que debiera tener el nitrógeno que queda en el recipiente si se deseara que tuviera la presión
inicial.
Rt/ a) xN = 9,732 g b) T=1312 K = 1039oC.
38)
Dos esferas A y B, de 5 y 10 litros de capacidad respectivamente, contienen oxígeno gaseoso a la temperatura de
20oC. La esfera A contiene 96 g y la B 64 g. Calcular la presión de equilibrio si ambas esferas se ponen en
comunicación.
Rt/ P = 8 at.
39)
Un recipiente de 2 litros de capacidad contiene a 27oC un mezcla de gases formada por 0,8 g de monóxido de
carbono, 1,6 g de dióxido de carbono y 1,4 g de metano. Calcular la presión total que ejercen los gases y la
parcial de cada gas.
Rt// PCO=0,351 at./ PCO2=0,447 at./ PCH4 =1,076at. Pt=1,875 at.
40)
Una muestra de 0,726 g de compuesto que contiene únicamente boro e hidrógeno tiene 0,589 g de boro y o,137 g
de hidrógeno. A 231C y 780 mmHg, 50,4 mL del gas tienen una masa de 0,113 g. Calcular:
a) La masa molar del compuesto.
b) Su formula molecular.
Rt/ a) 53,1 g/mol;
b) B4H10
41)
Una botella de acero contiene 5,6 Kg de nitrógeno gaseoso a 27 oC de temperatura y 4 at de presión. Mediante un
compresor se inyectan, además, en su interior 3,2 Kg de oxígeno gaseoso. Hallar la presión final en el interior de
la botella a la misma temperatura.
Rt/ P = 6 at.
42)
Suponer que el aire no contaminado tiene la siguiente composición en volumen: 78,09% de N 2 ; 20,94% de O2 y
0,93% de Ar. Calcular:
a) El número de moléculas de N2 , O2 y Ar en un litro de aire a211C y 1 at.
b) Las fracciones molares de dichas sustancias en el aire.
Rt/
a) 1,95.1022 moléc de N2 ; 5,23.1021 moléc de O2 ; 2,41.1020 moléc de Ar
b) Xnit = 0,78 ; Xoxig = 0,21 ; Xarg = 0,01
43)
Muestras individuales de O2 , N2 y He se encuentran en tres recipientes de 3,50 L. Cada una ejerce una presión de
1,50 at.
a) Si se introducen los tres gases en el mismo recipiente de un litro sin cambio de temperatura ) Cuál será la
presión resultante ?.
b) ) Cuál es la presión parcial del O2 en la mezcla?.
c) ) Cuáles son las presiones parciales de N2 y He ?.
Rt/ a) 15,75 at ; b) 5,25 at ; c) 5,25 at.
44)
Una muestra de 50 g de cinc impuro reacciona con 129 mL de HCl de densidad 1,18 g/mL que contiene el 35% en peso
de HCl. )Cual es el % de cinc metálico en la muestra?. Supón que las impurezas no reaccionan con el HCl.
M.a(Zn)=65,37 ; M.a(Cl)=35,5
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4
Rt/ 95,4% Zn
45)
Un recipiente de volumen V, desconocido, contiene una muestra de 20,1 g de un gas A, desconocido, a 201C y 742
mmHg. Tras añadir 2,48 g de helio (He) al mismo recipiente a 201C, la presión total se transforma en 1863 mmHg.
Calcular;
a) El volumen V del recipiente.
b) El número de moles del gas A desconocido.
c) La masa molar del gas A desconocido.
Rt/
a) 10,1 L ;
b) 0,41 moles ; c) 49 g/mol
46)
Una mexcla de gases consta de 6,0 g de H2, 12,0 g de He y 24,0 g de N2. Se introduce dicha mezcla a251C y 1488
mmHg en un recipiente. Calcular:
a) La fracción molar de cada gas.
b) La presión parcial de cada gas en el recipiente.
c) El volumen del recipiente.
Rt/ a) Xhidrog=XHelio= 0,437 ; Xoxig = 0,125 ; b) Pnitrog = Phelio= 651 mmHg ; Poxig= 186 mmHg; c) 85,6 L
47)
La densidad de un gas en C.N es 1,48 g/L.)Cuál será su densidad a 3201K y 730 mmHg ?.
Rt/ 1,21 g/L.
ESTEQUIOMETRIA.48)
El sulfato de sodio y el cloruro de bario reaccionan en disolución acuosa dando lugar sulfato de bario (sal poco soluble
que precipita) y cloruro de sodio (que permanece en la disolución).
a)) Escribe la reacción ajustada para este proceso.
b)) Cuantos moles de sulfato de bario se forman cuando reaccionan 8 mL de sulfato de sodio 0,2M con exceso de
cloruro de bario?.
c)) Cuantos ml de disolución de cloruro de bario 0,1M son necesarios para obtener 0,4 g de sulfato de bario ?.
DATOS: M.a(Ba)=137 ; M.a(O)=16 ; M.a(S)=32 ; M.a(Cl)=35,5
Rt/ nsulf=0,0016 ; V= 17 mL
49)
Se disuelven en agua 1,48 g de cloruro de vanadio y todo el cloro presente se transforma en ión Cl - .Al añadir una
disolución de AgNO3 todo el Cl- precipita como AgCl. Si el precipitado de AgCl pesa 4,06 g.) Cual es la formula del
cloruro?.
M.a(V)=50,9 ; M.a(Cl)=35,5
Rt/ VCl3
50)
Se añade a 150 ml de una disolución de KF un exceso de disolución de Ca(NO 3)2 .
a)) Cual es la molaridad de la disolución de KF si el precipitado de CaF 2 pesa 1,38 g ?.
b)) Que volumen se necesitaría de la disolución de KF para precipitar 1,00 g de CaF2 ?.
M.a(Ca)=40 ; M.a(F)=19 ; M.a(O)=16 ;M.a(N)=14
Rt/ 0,24 M ; V=107 ml
51)
El fósforo reacciona con el bromo para dar Pbr 3, según la reacción:
2P + 3Br2 ---> 2PBr3
Si se hacen reaccionar 50 g de fósforo con 200 g de bromo. )Cuantos gramos de PBr3 se obtendrán?.) Que sustancia
queda sin reaccionar y cuantos gramos no reaccionan?.
M.a(P)=31 ; M.a(Br)=80
Rt/ x=225,8 g ; xexc=24,2 g
52)
Considere la reacción:
2 HNO3 + Ca(OH)2 -----> Ca(NO3)2 + 2 H2O
Si 10 ml de disolución de Ca(OH)2 reaccionan con 17,6 mL de HNO3 0,1M. ) Cual es la molaridad de la disolución de
Ca(OH)2 ?.
M.a(Ca) =40 ; M.a(N)=14 ;M.a(O)=16
Rt/ 0,088 M
53)
Se añaden a 50 mL de disolución de HCl 0,11 M, un exceso de disolución de AgNO3 )Que peso de AgCl
precipitará ?.
M.a(N)=14 ; M.a(Ag)=108 ;M.a(O)=16
Rt/ 0,787 g
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5
54)-
A partir de la reacción:
H2SO4 + 2 KOH -----> K2SO4 + 2 H2O
Calcular que volumen de KOH 0,08 M reaccionará con 25 mL de H2SO4 0,112 M. M.a(K)=39 ; M.a(S)=32
Rt/ 70 mL
55)
El HCl es un gas que puede ser preparado en el laboratorio por reacción entre NaCl y H 2SO4 concentrado,
obteniéndose también como producto de la reacción Na2SO4
a)) Escriba la ecuación química ajustada del proceso que tiene lugar.
b)) Si partiendo de 20 g de NaCl se obtienen 5,6 g de HCl. ) Cual ha sido el rendimiento de la operación?.
c)) Si se disuelven los 5,6 g de HCl en agua, obteniéndose un litro de disolución. ) Cual es el pH de la misma?.
56)
Hallar la densidad de una disolución acuosa de sulfato de magnesio 1,78 M y del 18% en peso.
Rt/ 1,187 g/c.c.
57)
Se tratan 6 g de aluminio en polvo con 50 ml de disolución acuosa 0,15 M de ácido sulfúrico. Determinar:
a)) El volumen de hidrógeno que se obtendrá, recogido en una cuba hidroneumática a 20 oC y 745 mmHg).
b)) El reactivo que se halla en exceso y su cantidad en gramos.
Rt/ a) 0,188 lit. b) 5,865 g de Al.
58)
Escribir la ecuación química representativa de la combustión completa de la glucosa (C 6H12O6). Si tenemos 12 g
de glucosa y la quemamos, calcular:
a)) La cantidad de agua que se obtiene.
b)) El volumen de CO2 que se obtiene, medido 17oC y 720 mmHg.
c)) La cantidad de aire necesario para la combustión, en C.N. (La composición volumétrica del aire es 21% de
oxígeno y 79% de nitrógeno).
Rt/ a) 7,2 g. b) 10,04 lit. c) 42,67 lit aire.
59)
Para determinar la riqueza de una muestra de cinc se toman 50 g de la misma y se tratan con HCl (ac) del 35% en
peso y densidad 1,18 g/mL, consumiéndose 129 mL. Calcular el % de cinc en la muestra y la molaridad de la
disolución.
Rt/ 95,52 % de Zn y 11,33 M.
60)
Una muestra de aleación de cinc y aluminio pesa 0,156 g. Se trata con ácido sulfúrico y se producen 114 mL de
hidrógeno ,medidos a 271C y 725 mmHg . Calcular su composición y el peso de ácido necesario para reaccionar
con el aluminio contenido en ella.
Rt/ 67,63% Zn ; 32,37% Al ; 0,275 g de ácido.
61)
Calcular la cantidad de blenda con 67,2% de ZnS que hace falta para obtener 1 Tm de ácido sulfúrico del
89,6%,sabiendo que la pérdida de SO2 en la tostación es del 60%.
Rt/ 3,3 Tm de blenda.
62)
Una mezcla contiene 80% de carbonato de calcio y 20% de sulfato de bario. Se toman 40 g de mezcla y se tratan
con ácido clorhídrico en exceso, hasta reacción total. El gas desprendido se recoge en un recipiente de 20 lit a
25oC. Calcular:
a)) La cantidad de gas desprendido en gramos.
b)) La presión final en el interior del recipiente.
Rt/ a) 14,08 g de CO2 ; b) P = 0,39 at.
63)
Una mezcla de monóxido de carbono y oxígeno ocupa un volumen de 200 mL. Después de inflamada, el volumen de la
mezcla resultante de dióxido de carbono y oxígeno es de 170 mL. Calcular los volúmenes de monóxido de carbono y
oxígeno que existían en la mezcla inicial.
Rt/ 60 ml de CO y 140 mL de O2.
64)
Una muestra de aleación de cobre y aluminio de 0,25 g se trata con HCl, obteniéndose 256,1 mL de hidrógeno gaseoso,
medidos 27oC y 730 mmHg. Calcular:
a)) El % de cobre y aluminio de la aleación.
b)) El volumen (ml) de HCl 0,5 M que se necesita en la operación.
Problemas Tema N1 1.
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6
NOTA: El cobre no reacciona con el HCl.
M.a(Al) = 27 ; M.a(Cl) = 35,5.
Rt/ a) 72 % Al y 28 % Cu . b) 40 mL
65)
) Qué masa de KNO3 (puro) hay que descomponer para producir 18,4 L de oxígeno gaseoso en condiciones
normales, según la reacción:
2 KNO3(s) -------> 2 KNO2(s) + O2(g)
b) Una muestra impura de KNO3 de masa 48,2 g se calentó hasta que se descompuso todo el KNO3. El oxígeno
liberado ocupó 4,22 L en condiciones normales de presión y temperatura. )Qué porcentaje de la muestra era KNO3
?.
DATOS: M.a[K]=39 ; M.a[N]=14 ; M.a[O]=16
Rt/ a) 166 g ; b) 79 %
a)
66)
Al calentar una muestra de 6,862 g de un mineral que contiene un sulfuro metálico (Me 2Sn) en presencia de exceso de
oxígeno se producen 1053 mL de SO2 a 661C y 739 Torr. Calcular el porcentaje en masa de azufre en la muestra.
DATOS: M.a[ S]=32 ; M.a[O]=16
Rt/ 17,2 %
67)
Cuando las glucosa [ C6H12O6] se metaboliza en el cuerpo es oxidada por la acción del oxígeno para formar dióxido de
carbono y agua.
a) Escribe la ecuación ajustada.
b) ) Qué volumen de O2 a temperatura corporal (371C) y una atmósfera de presión se requiere para oxidar 5,62 g de
glucosa?.
c) ) Qué volumen de CO2 se producirá en las mismas condiciones de presión y temperatura?.
DATOS: M.a[C]=12 ; M.a[O]=16
Rt/ b) 4,6 L ; c) 4,6 L
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7