Guía de Química General para Curso Propedéutico de la Facultad

Guía de Química General para Curso Propedéutico de la Facultad de Química 2013
Universidad Autónoma de Querétaro
Guía de Química General para Curso
Propedéutico de la Facultad de Química
2013
Academia Química
1
Contenido
Calendario de actividades........................................................................................................................ 3
Sesión I: Sistemas y Conversión de Unidades .................................................................................. 4
Sesión II. Tabla periódica. Notación y Nomenclatura. .................................................................. 7
Sesión III. Estequiometría. Cálculo de número de moles, composición porcentual de un
compuesto y fórmula empírica. .......................................................................................................... 12
Sesión IV. Reacciones químicas. Balanceo por tanteo y redox (números de oxidación).
......................................................................................................................................................................... 15
Sesión V. Estequiometría. Cálculos en reacciones químicas (reactivo limitante,
porcentaje de rendimiento). ................................................................................................................ 19
Sesión VI: Cálculo de Molaridad y Porcentaje en Masa de una solución. . ......................... 25
Tablas y Bibliografía. .............................................................................................................................. 32
Calendario de actividades.
SESIONES
FECHA
NÚMERO
NOMBRE
I
Sistemas y Conversión de Unidades
02 de Febrero
II
Tabla periódica. Notación y Nomenclatura
09 de Febrero
II
Tabla periódica. Notación y Nomenclatura
16 de Febrero
Estequiometría. Cálculo de número de moles,
III
composición porcentual de un compuesto y
23 de Febrero
fórmula empírica.
IV
V
Reacciones químicas. Balanceo por tanteo y
redox (números de oxidación)
Estequiometría. Cálculos en reacciones
químicas (reactivo limitante, porcentaje de
rendimiento).
02 de Marzo
09 de Marzo
VI
Cálculo de Molaridad y Porcentaje en masa
de una solución.
16 de Marzo
VII
Examen final
23 de Marzo
Sesión I: Sistemas y Conversión de Unidades
UNIDADES PATRON DE MEDIDAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL
Unidad básica o
Magnitud física fundamental
Símbolo
fundamental
Longitud
metro
m
Tiempo
segundo
s
Masa
kilogramo
kg
Intensidad de corriente eléctrica amperio
A
Temperatura
kelvin
K
Cantidad de sustancia
mol
mol
Intensidad luminosa
candela
cd
PREFIJOS PARA LOS
MULTIPLOS Y SUBMULTIPLOS DE LA UNIDAD
101
Deca
da 10-1
Deci
d
102
Hecto
h
10-2
Centi
c
3
-3
10
Kilo
k
10
Mili
m
6
-6
10
Mega
M 10
Micro
μ
9
-9
10
Giga
G
10
Nano
n
12
-12
10
Tera
T
10
Pico
p
1015 Peta
P
10-15
Femto
f
18
-18
10
Exa
E
10
Atto
a
1. ¿Cuántos milímetros hay en 2.5 m?
2. ¿Cuántos segundos hay en un día?
3. ¿Cuántos centímetros hay en 2 pies?
4. ¿Cuánto metros tiene un campo de fútbol de 100 yardas?
5. ¿Cuántos metros hay en 10.5 millas?
6. ¿Cuál es el área de un rectángulo de 6.0 pulgadas x 9.0 pulgadas en metros cuadrados?
7. El conductor de un automóvil respeta el límite de velocidad de 55 millas por hora. ¿A
qué velocidad viaja su auto en kilómetros por segundo?
8. La velocidad promedio del átomo de helio a 25°C es 1255 m/s. Convierta esta
velocidad a millas por hora.
9. La velocidad del sonido en el aire a la temperatura ambiente es de unos 343 m/s.
Calcule esta velocidad en millas por hora.
10. ¿Cuál es el volumen, en metros cúbicos, de un cuarto que mide 8 pies x 10 pies x 12
pies?
11. Durante un viaje a Europa, despiertas una mañana y encuentras que tu masa es de 165
libras. Determina el equivalente en kilogramos, para saber si es necesario ponerte a
dieta antes de regresar a casa.
12. En Estados Unidos, la leche se vende en envases de medio galón; determina el número
de litros que equivale a esta cantidad.
13. En 2004, se produjeron casi 95 mil millones de libras de ácido sulfúrico. Convierta
dicha cantidad a toneladas.
14. La temperatura normal del cuerpo humano es de 98.6 ºF. Convierte esta temperatura
a grados Celsius y a Kelvin.
15. La temperatura a la que funde la sal de mesa (cloruro de sodio) es de 800ºC ¿a cuánto
equivale esta temperatura en la escala de Fahrenheit y Kelvin?
16. Considerando que hay 20 gotas en 1 mL, ¿cuántas gotas hay en un galón?
17. La temperatura más fría que se ha registrado en el mundo es de -89.2°C en la estación
soviética del antártico, el 23 de julio de 1983. Expresa esta temperatura en °F y K.
18. ¿Qué volumen ocupan 3.5 kg de mercurio, si su densidad es de 13.6 g/cm3?
19. Si en la nevería “El Popo”, el kilogramo de helado cuesta $ 50.00 y en la nevería “El
Hada” el litro del mismo helado cuesta $ 50.00, ¿en cuál nevería es preferible
comprar, si la densidad del helado es de 0.6 g/ cm3?
20. A una presión inicial de 0.75 atm un gas mantiene un volumen de 250 ml, si la presión
aumenta a 1.5 atm ¿cuál será el volumen final?
21. Una olla de presión de 425 cm3 de capacidad contiene aire cuya presión es de 539.6
mm Hg a la temperatura ambiente (25 °C). Si la temperatura se eleva a 308 K ¿cuál
será la presión en la olla, en atmosferas?
22. A presión constante, el volumen de un gas a 25°C es de 100 cm3, ¿cuál será su
volumen a 310K?
23. El volumen de un gas es de 150 ml cuando la presión es de 1 atm y la temperatura 20
°C. A una presión de 1000 mm Hg ocupa un volumen de 0.2 L. Determina la
temperatura final.
24. Se tienen 100 ml de un gas en CNTP. ¿Cuál será la temperatura de dicho gas, si se
comprime a 50ml y a 1 216 mm Hg
25. Si el volumen de un mol de cualquier gas es de 22.4 L a 1 atm y 273 K ¿cuál será el
volumen de un mol de hidrógeno a 25 °C y 0.8 atm?
26. Se tienen 2000 ml de un gas en CNTP ¿ Cuál será su volumen en la ciudad de México?
(temperatura media 20°C, presión atmosférica media 585 mm Hg)
27. ¿Qué volumen ocuparán 2.5 moles de He a 15 °C y 0.5 atm?
28. Indica el volumen que ocupan:
a) 3.2 moles de Ne a 20 °C y 1520 mm Hg
b) 0.8 moles de O2 a -10 °C y 1.5 atm
29. Encuentra la presión que ejercen 1.2 moles de CO2 envasados en un recipiente de 500
ml a una temperatura de 22 °C.
30. Calcula la temperatura de los siguientes sistemas gaseosos:
a) En un recipiente de 800 ml están envasados 1.4 g de N2 que se encuentran a la
presión de 900 mm Hg
b) 0.7 moles de CO2 ocupan un volumen de 12 L y se encuentran a la presión de 1200
mm Hg
ALGUNAS ECUACIONES UTILES
PV = nRT
P1V1 = P2V2
donde R = constante universal de los gases = 0.082 atm L /mol K
la temperatura (T) debe estar en K
Sesión II. Tabla periódica. Notación y Nomenclatura.
NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGÁNICOS
NOMENCLATURA SISTEMÁTICA
Para nombrar compuestos químicos según esta nomenclatura se utilizan los prefijos
según el número de átomos presentes: MONO_, DI_, TRI_, TETRA_, PENTA_, HEXA_,
HEPTA_ …..
Cl2O3 Trióxido de dicloro
I2O
Monóxido de diyodo
NOMENCLATURA DE STOCK
En este tipo de nomenclatura, cuando el elemento que forma el compuesto tiene más de
un número de oxidación, ésta se indica al final, en números romanos y entre paréntesis:
Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II)
Fe(OH)3 Hidróxido de hierro (III)
NOMENCLATURA TRADICIONAL
En esta nomenclatura para poder distinguir con qué número de oxidación funcionan los
elementos en ese compuesto se utilizan una serie de prefijos y sufijos:
Hipo___ oso
Cuatro
números de
oxidación
_____ oso

Un número de
oxidación
Dos números
de oxidación
Tres números
de oxidación
Menor número
de oxidación
_____ ico
Per_____ ico
Mayor número
de oxidación
EJERCICIOS: Nombre o escriba la fórmula de los siguientes compuestos
1)
Compuestos binarios del oxígeno: óxidos y peróxidos
Fórmula
Nombre del compuesto
Fórmula
1.
Cl2O5
5.
Cu2O2
2.
HgO2
6.
I2O7
3.
CdO
7.
Sb2O5
4.
Al2O3
8.
B2O3
Nombre del compuesto
Fórmula
Nombre del compuesto
Fórmula
Nombre del compuesto
1.
Peróxido cálcico
5.
Dióxido de nitrógeno
2.
Óxido de hierro (III)
6.
Peróxido de zinc
3.
Óxido de cobre (I)
7.
Óxido de níquel (III)
4.
Óxido de dibromo
8.
Trióxido de azufre
2)
Hidruros, sales binarias e hidróxidos
Fórmula
Nombre del compuesto
Fórmula
1.
NaH
6.
Sn(OH)4
2.
HF
7.
CrH3
3.
RbH
8.
CH4
4.
K2S
9.
CoCl2
5.
BH3
10.
LiOH
Fórmula
Nombre del compuesto
Fórmula
Nombre del compuesto
Nombre del compuesto
1.
Hidruro de hierro(II)
6.
Hidruro de litio
2.
Fosfina
7.
Cloruro de hidrógeno
3.
Cloruro de níquel(II)
8.
Fósfuro de zinc
4.
Sulfuro de dihidrógeno
9.
Hidróxido de magnesio
5.
Hidróxido de estaño(II)
10.
Silano
3) Ácidos oxoácidos simples y derivados
Fórmula
Nombre del compuesto
Fórmula
1.
H2SO4
4.
H3AlO3
2.
H3PO3
5.
H2CO4
3.
H2Cr2O7
Nombre del compuesto
EJERCICIOS NOTACIÓN Y NOMENCLATURA
1. Escriba las fórmulas de los compuestos que se forman entre los siguientes pares de
iones. Dé el nombre de los compuestos marcados con un * (si el compuesto puede
nombrarse de más de una forma, incluya ambos nombres)
Cl
NH4+
-
OH
*
Na+
*
SO4
NO3
*
*
2-
*
Mg2+
Ni2+
*
*
Fe3+
Ag+
*
*
*
*
*
2. Completa la siguiente tabla:
Función Química
Fosfato cuproso o
de cobre (I)
Bromuro de potasio
Hidróxido Ferroso
Hidruro de sodio
Nitrito de cadmio
Sulfato de plata
Acido Carbónico
Clorato de litio
Sulfuro de estroncio
*
*
*
Oxido de Fósforo (V)
3-
PO4
Nombreó Fórmula
Fosfina
Disulfuro de carbono
Acido Clórico
Tetróxido de dinitrógeno
Amoniaco
Decóxido de tetrafósforo
Tricloruro de boro
Hexafluoruro de selenio
Tetracloruro de silicio
Cloruro de Hidrógeno
Acido Fosfórico
Hidróxido de Amonio
HNO3
SiC
NaI
H2SO4
HClO4
Cu3(PO4)2
Na2CO3
Ba(NO3)2
HCN
K2Cr2O7
FeN
PbSO3
SiH4
Cl2O7
SO3
H2S
Al(OH)3
HBrO
Ni(OH)2
3. Da el nombre o fórmula de los siguientes compuestos:
AsCl5
RbI
MgO
Al2O3
Ca(OH)2
MnI2
NH4BrO3
H3PO3
FeO
BaSO4
H2CO3
NO
HCl
SO3
PtO2
Au2O3
KHCO3
Na2O2
Co(ClO4)2
Cr(NO3)3
Hg2(NO2)2
HNO3
AlCl3
PbH4
NH4MgPO4
FeS
AuOH
H2O2
Cr2(SO3)3
Li2HPO3
BeBr2
CuSO4
ZnO
HIO
TiI4
Sulfato férrico
Carbonato de cobalto (II)
Hidruro de litio
Oxido crómico
Nitrato de zinc
Bromato de calcio
Tiosulfato de sodio
Pentóxido de fósforo
Permanganato de calcio
Acido nítrico
Acido hipoyodoso
Sulfato de amonio
Perclorato de sodio
Oxido plumboso
Sulfuro de aluminio
Cloruro de hierro (II)
Peróxido de sodio
Acido fosfórico
Dicromato de potasio
Cloruro aúrico
Hidróxido estanoso
Cianuro de magnesio
Bisulfito de bario
Acido carbónico
Nitrato ferroso
Yoduro de antimonio (V)
Fosfato cúprico
Perclorato mercúrico
Peróxido de hidrógeno
Selenuro de zinc
Fosfato diácido de potasio
Bicarbonato de sodio
Sesión
III.
Estequiometría.
Cálculo
de
número
de
moles,
composición porcentual de un compuesto y fórmula empírica.
1) Calcula la masa molar de:
a. Acido sulfúrico, H2SO4
b. Oxido de Aluminio, Al2O3
c. Nitrato de mercurio (II), Hg(NO3)2
d. Cromato doble de sodio y potasio, NaKCrO4
2) Calcula la cantidad de moles de las siguientes muestras:
a. 75 g de hierro, Fe
b. 200 g de sulfato de aluminio, Al2(SO4)3
c. 5.36 X 10 22 moléculas de H2SO4
d. 6.00 x 109 de átomos de cobalto (Co)
3) Calcula la masa en gramos de las siguientes cantidades:
a. 0.0085 mol de Na2CO3
b. 4.8 X 10 21 moléculas de C12H22O11
c. 12.3 mol de NH3
d. 2.00 x 1013 átomos de plomo (Pb)
e. 20 litros de CO2 en condiciones TPN
4) Calcula el número de moléculas que hay en
a. 0.65 mol de C3H8
b. 50 mg de Tylenol C8H9O2N
c. 100 g de glucosa (C6H12O6)
d. 40 litros de NO2 en condiciones TPN
5) ¿Cuál es el volumen, en litros, de los siguientes compuestos en condiciones de TPN?
a. 5 mol de NO
b. 20 mol de O2
c. 7.85 X 1022 moléculas de CH4
d. 30 kg de C4H!0
6) Determina la composición porcentual de:
a. Sulfato de calcio , CaSO4
b. Cianuro de hidrógeno HCN
c. Hidróxido de cobalto (III) Co(OH)3
d. NaKCrO4
7) El nitrato de amonio, NH4NO3, se emplea como fertilizante nitrogenado. Calcula los
porcentajes en masa de los elementos en este compuesto.
8) Una muestra de 3.87 mg de ácido ascórbico (vitamina C) por combustión genera 5.80
mg de CO2 y 1.58 mg de H2O. ¿Cuál es la composición porcentual de la vitamina C?
9) Durante un estudio en hojas de eucalipto se obtuvo el ingrediente activo llamado
“eucaliptol”, del cual se analizó una muestra de 3.162 g, dando una composición de
2.46 g de carbono, 0.373 g de hidrógeno y 0.329 g de oxígeno. Determina el
porcentaje en masa de cada uno de los elementos que forman el eucaliptol.
10) ¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto que contiene 43.65% de P y 56.35 % de
O?
11) El análisis de una muestra de un compuesto puro revela que contiene 50.1% de azufre
y 49.9% de oxígeno, en masa. ¿Cuál es su fórmula empírica?
12) Encuentra la fórmula empírica de un compuesto que contiene 35.18% de hierro,
44.66% de cloro y 20.16% de oxígeno.
13) El alcanfor es un compuesto de aroma característico, y está constituido por 78.9% de
C, 10.59% de H y 10.51% de O. ¿Cuál es su fórmula empírica?
14) La composición porcentual del acetaldehído es 54.5% de C, 9.2% de H y 36.3 % de O, y
su peso molecular es 44 uma. Determina la fórmula molecular del acetaldehído.
15) El ácido benzoico es un polvo blanco, cristalino, que se emplea como conservador de
alimentos. El compuesto contiene 68.8% de C, 5.0% de H y 26.2 % de O en masa. ¿Cuál
es su fórmula empírica?
16) La cafeína, estimulante primordial del café y el té, tiene una masa molar de
194.19g/mol y una composición porcentual en masa de 49.48% de C, 5.19% de H,
28.85% de N y 16.48% de O ¿Cuál es la fórmula molecular de la cafeína?
17) La alicina es el compuesto que proporciona el olor característico al ajo. Al realizar un
análisis de este compuesto se encuentra que tiene la siguiente composición
porcentual: C: 44.4 %, H: 6.21%, S: 39.5 % y O: 9.86%. También se encuentra que su
masa molar es igual a 162 g/mol. Calcula la fórmula empírica y la fórmula molecular
de este compuesto.
18) El ácido adípico es un compuesto formado por C, H, y O. Se utiliza en la fabricación de
nylon. Un análisis reveló que el compuesto contiene 49.3% de C y 43.8% de O. Calcula:
a. El porcentaje de H
b. La fórmula molecular, si la masa molar del ácido es 146 g/mol.
19) La aspirina es un analgésico que alivia el dolor y un antipirético que baja la fiebre. Su
masa molar es de 180.2 g/mol y tiene una composición de 60% de C, 4.48% de H y
35.5 % de O. Calcula la fórmula mínima y la fórmula molecular de la aspirina.
20) El ácido oleico es un componente del aceite de oliva. Tiene 76.5% de C, 12.1% de H y
11.3% de O. La masa molar del compuesto es aproximadamente 282 g/mol. ¿Cuál es la
fórmula molecular del ácido oleico?
21) La estrona, una hormona sexual femenina, presenta la siguiente composición: 8.2% de
hidrógeno, 80% de carbono y 11.8% de oxígeno. Se encontró que su masa molar es
igual a 270 g/mol. Determina la fórmula empírica y molecular de la estrona.
22) El ácido ascórbico (vitamina C) cura el escorbuto y puede ayudar a prevenir el
resfriado común. Se compone de 40.92% de carbono, 4.58% de hidrógeno y 54.50% de
oxígeno en masa. Si se sabe que la masa molecular es de 88.07 g/mol, determina su
fórmula
empírica
y
molecular.
Sesión IV. Reacciones químicas. Balanceo por tanteo y redox
(números deoxidación).
RESUMEN Y EJEMPLOS DE REACCIONES QUÍMICAS
1. REACCIONES DE COMBINACION: se combinan más de un reactivo y se obtiene un sólo
producto
a) Elemento + Elemento → Compuesto
2 Al(s) + 3 Cl2(g) → 2 AlCl3(s)
b) Compuesto + Elemento → Compuesto
2 SO2(g) + O2(g) → 2 SO3(g)
c) Compuesto + Compuesto → Compuesto
CaO(s) + CO2(g) → CaCO3(s)
2. REACCIONES DE DESCOMPOSICION: un solo reactivo, más de un producto
a) Compuesto → Elemento + Elemento
2 HgO(s) → 2 Hg(g) + O2(g)
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)
b) Compuesto → Compuesto + Elemento
2 NaNO3(s) → 2 NaNO2(s) + O2(g)
2 H2O2(l) → 2 H2O(l) + O2(g)
c) Compuesto → Compuesto + Compuesto
CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g)
2 KClO3(S) → 2 KCl(s) + 3 O2(g)
3. REACCIONES DE DESPLAZAMIENTO: Un elemento desplaza a otro de un compuesto.
Considerar la SERIE DE ACTIVIDAD DE LOS METALES y la ACTIVIDAD DE LOS HALOGENOS
Elemento(1) + Compuesto(1) → Elemento(2) + Compuesto(2)
Zn(s) + CuSO4(ac) → Cu(s) + ZnSO4(ac)
Zn(s) + H2SO4(ac) → H2(g) + ZnSO4(ac)
Cl2(g) + 2 NaI(ac) → I2(s) + 2 NaCl(ac)
4. REACCIONES DE METÁTESIS: Iones positivos y negativos de dos compuestos
se
“reacomodan” para formar 2 compuestos nuevos No hay cambios de número de
oxidación
a) Reacciones ácido-base (Neutralización): Se forma una sal; H2O es frecuentemente un
producto
HCl(ac) + NaOH(ac) → NaCl(ac) + H2O(l)
CH3COOH(ac) + KOH(ac) → KCH3COO(ac) + H2O(l)
2 H3PO4(ac) + 3 Ca(OH)2(ac) → Ca3(PO4)2(s) + 6 H2O(l)
b) Reacciones de precipitación: un producto es una sustancia insoluble que precipita de
la solución como un sólido. Considerar las REGLAS DE SOLUBILIDAD
CaCl2(ac) + Na2CO3(ac) → CaCO3(s) + 2 NaCl(ac)
Pb(NO3)2(ac) + K2CrO4(ac) → PbCrO4(s) + 2 KNO3(ac)
c) Reacciones de formación de gases: Uno de los productos es un gas insoluble o poco
soluble, el cuál se desprende de la solución
2 HCl(ac) + CaCO3(s) → CO2(g) + H2O(l) + CaCl2(ac)
MnS(s) + 2 HCl(ac) → H2S(g) + MnCl2(ac)
5. REACCIONES DE OXIDACION-REDUCCION: reacciones en las cuales hay cambios en el
número de oxidación de uno o más elementos. Procesos de oxidación y reducción ocurren
simultáneamente.
Oxidación: pérdida de electrones; aumento en el número de oxidación.
Reducción: ganancia de electrones; disminución en el número de oxidación.
Agente oxidante: especie química que oxida a otra sustancia. Uno de sus elementos se
reduce.
Agente reductor: especie química que reduce a otra sustancia. Uno de sus elementos se
oxida.
EJERCICIOS
1. Escriba y balancee la reacción de combustión en el aire de
a) Propano, C3H8
b) Alcohol metílico, CH3OH
c) Sacarosa, C12H22O11
2. Escriba y balancee las siguientes reacciones
a) En estado gaseoso, el nitrógeno molecular reacciona con hidrógeno molecular para
formar amoníaco
b) El óxido de calcio se disuelve en ácido clorhídrico formando cloruro de calcio y agua
c) Nitrato de plata + Fosfato de sodio → Fosfato de plata + Nitrato de sodio
d) Cloro + Yoduro de potasio → Cloruro de potasio + Yodo
e) Hidróxido de potasio + Acido sulfúrico → Sulfato de potasio + Agua
f) El cobre metálico reacciona con el ácido nítrico concentrado para producir nitrato de
cobre(II), NO2 y un producto X (escriba la fórmula)
g) El clorato de potasio se descompone por calentamiento produciendo cloruro de
potasio y oxígeno
h) El fosfato de calcio puede obtenerse de la reacción entre hidróxido de calcio y ácido
fosfórico; en esta reacción también se obtiene agua.
3. Balancee las siguientes ecuaciones químicas
a)
Al + Cl2 → Al2Cl6
b)
K + KNO3 → K2O + N2
c)
K2CO3 + Al2Cl6 → Al2(CO3)3 + KCl
d)
Mg3N2 + H2O → NH3 + Mg(OH)2
e)
Ca3(PO4)2 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + Ca(HSO4)2
f)
Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3 + NaHCO3
g)
H2O2
h)
PCl3 + H2O → HCl + H3PO3
→ H2O + O2
i) El nitrato de amonio, utilizado en la agricultura como fertilizante, puede ser
producido a partir de amoníaco a través de las siguientes reacciones. Balancee cada
una de ellas
NH3(g) + O2(g) → NO(g) + H2O(g)
NO(g) + O2(g) → NO2(g)
NO2(g) + H2O(l) → HNO3(ac) + NO(g)
HNO3(ac) + NH3(g) → NH4NO3(ac)
4. Asigne el número de oxidación del elemento indicado
a) S en S8, H2S, SO2, SO3, K2SO4, Na2S2O3
b) N en NO, N2O3, NH3, Mg3N2, HNO3
c) Mn en MnO, MnO2, Mn(OH)2, KMnO4
-
-
d) Cr en CrO2 , Cr(OH)4 ,Cr2O72e) S en S2-, SO32-, SO42-, S2O32-, S4O625. Balancee por el método redox las siguientes reacciones. Indique quién se oxida y quién
se reduce
a)Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O
b)Hg + HNO3 → Hg(NO3)2 + NO + H2O
c) Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
d) KMnO4 + HCl → KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
e) KMnO4 + H2SO4 + NaNO2 → K2SO4 + MnSO4 + NaNO3 + H2O
f) (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + H2O
g) ZnS + O2 → ZnO + SO2
h) NO2(g) + H2O(l) → HNO3(ac) + NO(g)
i) El carbono reacciona con ácido nítrico para producir dióxido de nitrógeno, dióxido de
carbono y agua.
Sesión V. Estequiometría. Cálculos en reacciones químicas
(reactivo limitante, porcentaje de rendimiento).
Cantidades de reactivos y productos
1. Todos los metales alcalinos reaccionan con agua para formar hidrógeno gaseoso y el
hidróxido del metal alcalino correspondiente. Una reacción común es la que ocurre
con el litio y el agua:
2Li(s)
+
2H2O(l)

2LiOH(ac)
+
H2(g)
a) ¿Cuántos moles de H2 se formarán al completarse la reacción de 6.23 moles de Li
con agua?
b) ¿Cuántos gramos de H2 se formarán al completarse la reacción de 80.57 g de Li
con agua?
2. La reacción entre el óxido nítrico (NO) y el oxígeno para formar dióxido de nitrógeno
(NO2) es un paso determinante para la formación del esmog fotoquímico:
2NO(g)
+
O2(g)

2NO2(g)
a) ¿Cuántas moles de NO2 se formarán por la reacción completa de 0.254 mol de O2?
b) ¿Cuántos gramos de NO2 se formarán por la reacción completa de 1.44 g de NO?
3. El sodio es un metal reactivo que reacciona en forma instantánea con agua para dar
gas hidrógeno y una disolución de hidróxido de sodio, NaOH ¿Cuántos gramos de
sodio se necesitan para obtener 7.81 g de hidrógeno según la siguiente reacción?
4. La esfalerita es un mineral de sulfuro de zinc (ZnS) y una fuente importante del metal
zinc. El primer paso en el procesamiento de la mena consiste en calentar el sulfuro con
oxígeno para obtener óxido de zinc ZnO, y dióxido de azufre, SO2 ¿Cuántos kilogramos
de gas oxígeno se combinan con 5.00 x 103 g de sulfuro de zinc en esta reacción?
5. En 1774, el químico británico Joseph Priestley preparó el oxígeno por calentamiento
del óxido de mercurio (II), HgO. El mercurio metálico también es un producto en esta
reacción. Si se recogen 6.47 g de oxígeno, ¿Cuántos gramos de mercurio metálico se
producen también?
2HgO
O2(g)
+
2Hg(l)
6. De acuerdo con la reacción:
2 NaOH
+
Cl2(g)

NaClO
+
NaCl + H2O
a) ¿Cuántos gramos de NaOH son necesarios para obtener 500 g de NaClO?
b) ¿Cuántos litros de Cl2 se necesitan para que se produzcan los 500 g de NaClO?
c) ¿Cuántas moléculas de NaClO se formarán?
7. El metanol (CH3OH) se quema en presencia de aire de acuerdo con la siguiente
ecuación:
2 CH3OH(l)
+

3 O2(g)
2 CO2(g)
+
4 H2O(g)
Si en un proceso de combustión se utilizan 209 g de metanol
a) ¿Cuál es la masa en gramos de bióxido de carbono producido?
b) ¿Cuántos moles de oxígeno se necesitan para la quemar 2.637 moles de metanol?
8. La fermentación es un proceso químico complejo que se utiliza en la elaboración de
vinos, en el que la glucosa (C6H12O6) se convierte en etanol (C2H5OH) y dióxido de
carbono (CO2):
C6H12O6(s)  2C2H5OH(l)
+
2CO2(g)
Si se cuenta con 500.4 g de glucosa, ¿Cuál es la máxima cantidad de etanol, en gramos
y en litros, que se obtendrá por medio de este proceso? (Densidad del etanol = 0.789
g/mL).
9. Los alimentos que se ingieren se degradan, o se consumen, en el cuerpo para
proporcionar energía, que se utiliza para el crecimiento y otras funciones. Una
ecuación general para este complicado proceso representa la degradación de glucosa
(C6H12O6) a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O):
C6H12O6
+
6O2

6CO2
+
6 H2O
Si una persona consume 856 g de C6H12O6 durante cierto periodo, ¿Cuál es la masa de
CO2 producido?
Reactivo limitante
1. La reacción entre el aluminio y el óxido de hierro (III) puede generar temperaturas
cercanas a los 3000 °C, lo que encuentra aplicación en soldadura de metales.
2 Al
+

Fe2O3
Al2O3
+
2 Fe
En un proceso químico, se hicieron reaccionar 124 g de Al con 601 g de Fe2O3.
a) Determina el reactivo limitante
b) ¿Qué cantidad de reactivo en exceso queda sin reaccionar al final?
c) Calcula la masa (en gramos) de Al2O3 que se formará.
2. El metanol, CH3OH, que se emplea como combustible, puede fabricarse por la reacción
del monóxido de carbono con hidrógeno.
CO(g)

+ 2 H2(g)
CH3OH(g)
Suponga que se mezclan 356 g de CO con 65.0 g de H2.
a) ¿Cuál es el reactivo limitante?
b) ¿Qué masa de metanol se puede producir?
c) ¿Qué masa del reactivo en exceso queda después de que se ha consumido el
reactivo limitante?
3. La “reacción termita” produce hierro metálico y óxido de aluminio a partir de una
mezcla de aluminio metálico en polvo y óxido de hierro (III).
2 Al(s)
+
Fe2O3(s)

Al2O3
+
2 Fe(s)
Si se emplea una mezcla de 50.0 g de Fe2O3 y 50.0 g de Al.
a) ¿Cuál es el reactivo limitante?
b) ¿Qué masa de hierro se puede producir?
4. El silicio puro, que se requiere para chips de computación y celdas solares, se fabrica
mediante la reacción
SiCl4(l)
+
2 Mg(s)

Si(s)
+
2 MgCl2(s)
Si se inicia con 225 g de SiCl4 y 150 g Mg,
a) ¿Cuál será el reactivo limitante en esta reacción?
b) ¿Qué cantidad de Si, en gramos se puede producir?
5. Al tratar una muestra de CaCO3 de 25 g , con 21.9 g de HCl en disolución,
a) Determine la masa de cloruro de calcio que se formará
b) ¿Qué masa de ácido clorhídrico reaccionó?
6. Se combinan 23 g de I2 con 6 g de Na para formar NaI. Determine:
a) ¿Cuál es el reactivo limitante?
b) ¿Cuál es el reactivo en exceso?
c) La masa del producto formado
d) ¿Qué masa del reactivo limitante habrá que añadir para que la reacción química
sea completa?
7. Se dispone de 198 g de sulfuro de sodio, 200 g de dicromato de sodio y 408 g de ácido
clorhídrico que se combinan de acuerdo con la siguiente ecuación.
24Na2S(ac) + 8 Na2Cr2O7(ac) + 112 HCl
3 S8(s) + 16 CrCl3 + 64 NaCl(ac) + 56 H2O(L)
a) ¿Cuál es el reactivo limitante?,
b) Encuentra la masa del reactivo en exceso,
c)
Calcula la masa del Cloruro de Cromo (III) que se formará
8. Una mezcla de 100 kg de CS2 y 200 kg de Cl2 se pasa a través de un tubo de reacción y
calentando se produce la reacción:
CS2 + 3 Cl2
CCl4 + S2Cl2
Calcula:
a) El reactivo que no reaccionará completamente,
b) La cantidad de este reactivo que no reacciona,
c) La masa de S2Cl2 que se obtendrá.
Rendimiento de reacción:
Para determinar la eficiencia de una reacción química se utiliza el término rendimiento
porcentual que indica la proporción entre el rendimiento real y el rendimiento teórico.
Ejercicios
1. El tetracloruro de carbono (CCl4) se obtiene al hacer reaccionar sulfuro de carbono
(CS2) y cloro (Cl2):
CS2(s)
+
3 Cl2 (g)

CCl4(l)
+
S2Cl2(s)
Si se hacen reaccionar 100 g de CS2 con suficiente Cl2
a) Calcula el rendimiento teórico.
b) Calcula el rendimiento porcentual si se obtuvieron 65 g de CCl4.
2. En la industria, el vanadio metálico, que se utiliza en aleaciones de acero, se puede
obtener al hacer reaccionar óxido de vanadio (V2O5) con calcio a temperaturas
elevadas:
5 Ca(s)
+

V2O5 (s)
5 CaO(s)
+
2 V(s)
Si en un proceso reaccionan 1.54x103 g de V2O5.
a) Calcula el rendimiento teórico de V.
b) Calcula el porcentaje de rendimiento si se obtienen 803 g de V
3. La nitroglicerina (C3H5N3O9) es un explosivo muy potente. Su descomposición genera
gran cantidad de calor y muchos productos gaseosos. Se puede representar mediante
la siguiente reacción:
4 C3H5N3O9

6 N2(g)
+
12 CO2(g)
+
10 H2O(g)
+
O2(g)
La velocidad de formación de estos gases, así como su rápida expansión, es lo que
causa la explosión.
a) ¿Cuál es la cantidad máxima de O2 en gramos que se obtendrá a partir de 200 g de
nitroglicerina?
b) Calcula el porcentaje de rendimiento de esta reacción si encuentra que la cantidad
de O2 producida fue de 6.55 g
4. El titanio, un metal fuerte, ligero y resistente a la corrosión, se utiliza en la
construcción de naves espaciales, aviones, en sus motores y para la construcción de
bicicletas. Se obtiene mediante la reacción de cloruro de titanio (IV) con magnesio
fundido, a una temperatura comprendida entre 950°C y 1150°C:
TiCl4(g)
+
2 Mg(l)

Ti(s)
+
2 MgCl2(l)
En cierto proceso industrial se utilizan 3.54x107 g de TiCl4.
a) Calcula el rendimiento teórico de Ti, en gramos.
b) Calcula el rendimiento porcentual si en la práctica se obtienen realmente 7.91x106
g de Ti.
5. En plantas industriales nuevas hacen reaccionar metanol líquido con monóxido de
carbono en presencia de un catalizador de acuerdo con la siguiente reacción:
CH3OH(l) + CO(g) → CH3COOH(l)
En un experimento se hicieron reaccionar 15.0 g de metanol.
a) ¿Qué masa teórica (en g) de ácido acético se debe obtener?
b) Si se obtienen 19.1 g, ¿cuál es el rendimiento de la reacción?
Sesión VI: Cálculo de Molaridad y Porcentaje en Masa de una
solución. Química Orgánica: alcanos, alquenos y alquinos.
Porcentaje referido a la masa
1. Calcule el porcentaje de soluto en cada una de las siguientes soluciones acuosas:
a) 8.50 g de cloruro de sodio en 95.0 g de solución
b) 25.2 g de carbonato de potasio en 100.0 g de agua
c) 3.88 g de cloruro de calcio en 78.50 g de agua
2. Calcule el porcentaje de soluto en cada una de las siguientes soluciones:
a) 13.7 g de cloruro de sodio en 110 g de solución
b) 12.4 g de cloruro de bario en 80.7 g de agua
c) 0.155 g de fenol (C6H6O) en 15.00 g de glicerol
3. Calcule los gramos de soluto que deben disolverse en
a) 350 g de agua para preparar una solución de sulfato de potasio al 17.0 por ciento
b) 15.0 g de agua para preparar una solución de cloruro de sodio al 12.0 por ciento
4. Calcule los gramos de agua que deben añadirse a
a) 16.0 g de azúcar (C12H22O11) para preparar una solución al 23.0 %
b) 4.00 g de yoduro de potasio para preparar una solución al 1.90 %
5. Calcule la cantidad de gramos de solución que se necesitan para tener
a) 68.3 g de cloruro de sodio de una solución acuosa al 12.0 %
b) 1.20 g de bicarbonato de sodio de una solución acuosa al 6.00 por ciento
Molaridad
1. Calcule la molaridad de cada una de las siguientes soluciones acuosas:
a. 75.5 g de alcohol etílico (C2H6O) en 450 mL de solución
b. 2.65 g de cloruro de sodio (NaCl) en 40.0 mL de solución.
2. Calcule la molaridad de cada una de las siguientes soluciones:
a. 22.0 g de bromuro de sodio (NaBr) en 850 mL de solución.
b. 12.0 g de cloruro de calcio (CaCl2) en 640 mL de solución.
c. 15.0 g de bromuro de bario en 1150 mL de solución.
3. Calcule la cantidad de gramos de soluto que se necesitan para preparar las siguientes
soluciones acuosas. Explique cómo prepararía cada solución.
a. 500 mL de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0.110 M
b. 250 mL de una solución de cloruro de calcio (CaCl2) 0.220 M
c. 100 mL de una solución de sulfato de sodio 0.155 M
4. Calcule la cantidad de mililitros de solución acuosa que se requiere para tener
a. 8.85 g de hidróxido de sodio (NaBr) de una solución 0.100 M
b. 7.65 g de cloruro de calcio (CaCl2) de una solución 1.40 M
c. 1.20 mol de ácido sulfúrico (H2SO4) de una solución 6.00 M
QUIMICA ORGÁNICA
Nomenclatura.
ALCANO
NOMENCLATURA DE ALCANOS:
GRUPOS ALQUILOS COMUNES
Metilo
 CH3
Etilo
 CH2
 CH3
n-Propilo
 CH2
 CH2
 CH3
n- Butilo
 CH2
 CH2
 CH2
 CH3



CH3


Isopropilo


CH3






C
 H



CH3


C

CH3
t-Butilo
1. Escribe el nombre IUPAC de estos compuestos:
CH3
CH3
CH3


CH2
CH2
CH3
CH
C



CH3
CH3
CH2
CH3
CH
CH
CH2
CH3
CH
CH3

CH2
CH3
CH
CH2
CH


CH3
CH2
CH2
CH3
 CH3
CH2
CH3
CH3
2. Escribe la estructura de:
a. 3,4-dimetilheptano
b. 2,2,3,3,4,4-hexametilpentano
c. 2,etil-3-isopropilheptano
d. 4-metil-2-propilhexano
NOMENCLATURA DE ALQUENOS Y ALQUINOS
CH3-CH2-CH3
CH3-CH=CH2
CH3-CCH
PROPANO
PROPENO
PROPINO
3. Escribe el nombre IUPAC de los siguientes compuestos:
CH3 CH = CH CH3
CH3 CH = CH CH

    
CH3-
CH2-
CH2

CH
CH3
-CH2
CH3
-CH2
4. Escribe la estructura de:
a. 7-metil-2-octeno
b. 2,3-dimetil-1,4-hexadieno
c. 4-etil-3-metil-1,3,5-hexatrieno

CH
=
CH2
CH3
d. 1,4-hexadieno
5. Escribe el nombre IUPAC de los siguientes compuestos:
CH3

CH3
C
 C
CH
CH
CH3
CH3
CH2
C
 C
CH2
CH3

CH3

CH3-CC-CH2 -
CH-CH2-CH2-CH3

CH3
6. Escribe la estructura de:
a. 5-metil-2-hexino
b. 6,7-dimetil-4-nonino
c. 5,6-dimetil-1-heptino
d. 1,4-hexadiino
Sesión VII. Identificación de grupos funcionales orgánicos.
Identifica a qué tipo de compuesto pertenecen y el grupo funcional en los siguientes
compuestos:
CH3
ι
CH3-CH2-CH2-OH
CH3- CH2
- CH
-CH3
CH3- CH-CH2-OH
ι
OH
CH3-O-CH3
CH3-CH2-CH= O
CH3-CH2- C-CH2-CH3
ІІ
O
CH3- CH-O-CH3
І
CH3
CH3- CH-CH2-CH = O
І
CH3
CH3-
CH3
І
CHІІ
O
C-CH3
CH3-CH2-O-CH2- CH-CH3
І
CH3
CH3
І
CH3-CH2-CH2- C-CH=O
І
CH3
CH3- CH- C-CH2-CH3
І
ІІ
CH3 O
CH3-
CH- CH-CH2-COOH
І
І
CH3 CH3
CH3- CH-CH2-CH2-COOH
І
CH3
CH3-
CH-CH2-COOH
І
CH3
CH3
І
CH3-CH2-NH2
CH3-CH2-NH-CH3
CH3-CH2-CH2- N-CH2-CH3
Guía de Química General para Curso Propedéutico de la Facultad de Química 2013
Tablas y Bibliografía.
NOMENCLATURA
FORMULA
GENERAL
NOMENCLATURA
* Óxido de nombre del metal (Valencia del metal)
Metal + Oxígeno → OXIDO
MO
Metal + Hidrógeno → HIDRURO
MH
Metal + No metal → SAL BINARIA
MX
No Metal + Oxígeno→ ANHIDRIDO
(Óxido no metálico)
No Metal + Hidrógeno → HIDRACIDO
XO
HX
* Óxido nombre del metal terminación OSO
ICO
* Hidruro de nombre del metal (Valencia del metal)
* Hidruro nombre del metal terminación OSO
ICO
* Nombre del no metal URO nombre del metal OSO
ICO
* Anhidrido PREFIJO nombre no metal terminación OSO
ICO
* Acido nombre del no metal terminación HIDRICO
* Hidróxido de nombre del metal (Valencia del metal)
Oxido + H2O → HIDROXIDO
M(OH)
Anhidrido + H2O → OXIACIDO
HXO
Acido + Hidróxido → OXISAL
MXO
* Hidróxido nombre del metal terminación OSO
ICO
* Acido PREFIJO nombre no metal terminación OSO
ICO
* Nombre no metal terminación ITO nombre metal terminación OSO
ATO
ICO
32
Guía de Química General para Curso Propedéutico de la Facultad de Química 2013
CATIONES Y ANIONES COMUNES
FORMULA
NOMBRE
FORMULA
Li , Na , K …
+
+
+
+
NH4
-
Amonio
2+
Cu1+
Cu2+
Mn2+
Co2+
Ni2+
Ni3+
Fe2+
Fe3+
Pb2+
Pb4+
Au1+
Au3+
Cobre (I)
Cuproso
Cobre (II)
Cúprico
Manganeso (II)
Manganoso
Cobalto (II)
Cobaltoso
Níquel (II)
Niqueloso
Níquel (III)
Niquelico
Hierro (II)
Ferroso
Hierro (III)
Férrico
Plomo (II)
Plumboso
Plomo (IV)
Plúmbico
Oro (I)
Auroso
Oro (III)
Aúrico
Cianuro
-
Hipoclorito
ClO2
-
Clorito
ClO3-
Clorato
ClO4-
Perclorato
-
MnO4
Permanganato
-
Nitrito
NO3
-
Nitrato
SCN-
Tiocianato
Sulfocianuro
O2-
Oxido
S2-
Sulfuro
NO2
HSO3
Sulfito ácido
Bisulfito
SO32-
Sulfito
HSO4-
Sulfato ácido
Bisulfato
SO42-
Sulfato
S2O32-
CO32-
Tiosulfato
Carbonato ácido
Bicarbonato
Carbonato
CrO42-
Cromato
Cr2O72-
Dicromato
PO43-
Fosfato
-
-
HCO3
2-
HPO4
Fosfato monoácido
H2PO41-
Fosfato diácido
3-
33
Fluoruro, …
-
ClO
2+
NOMBRE
Hidróxido
OH
Mg , Ca , Ba ..
Zn , Cd
-
-
CN
2+
2+
-
F , Cl , Br , I
Ag+
2+
-
AsO4
Arsenato
CH3COOC2O42-
Acetato
Oxalato
Chang, Raymond, 2002. Química. Séptima Edición. McGraw-Hill: México
Garzón, G., Guillermo, 1986. Fundamentos de Química General. Segunda Edición.
McGraw-Hill: México
Rosenberg, Jerome L., Epstein, Lawrence M., 1988. Química, Séptima Edición. McGrawHill: México
Wingrove, A. S., Caret, R. L., 1995. Química Orgánica. Quinta Edición. Oxford
UniversityPress, México