Problema 1
La nitroglicerina (trinitro 1,2,3-propanotriol, C3H5N3O9) es un explosivo que muestra su
capacidad de producir energía al menor movimiento. En 1867, Alfred Nobel logró un cierto
dominio sobre esta sustancia al absorberla sobre tierras diatomeas, con lo que obtuvo la
dinamita. Este éxito le proporcionó grandes beneficios económicos, que destinó en gran parte a
promover la investigación científica. Así la Fundación Nobel concede anualmente premios a los
mejores científicos.
Cuando explota, la nitroglicerina experimenta la siguiente reacción:
4 C3H5N3O9 → 6 N2(g) + 12 CO2(g) + 10 H2O (g) + O2(g) + 5700 kJ
a) Determina el volumen en condiciones normales de dióxido de carbono emitido a la
atmósfera cuando explota 1 kg de dinamita.
b) Calcula la energía desprendida en la explosión de esa cantidad de nitroglicerina.
c) Determina la masa de nitroglicerina necesaria para formar 30 L de nitrógeno en
condiciones normales de presión y temperatura.
Datos: Masas atómicas relativas: H = 1; O = 16; C = 12; N = 14
SOLUCIÓN
a) Para establecer la reacción estequiométrica primero calculamos los moles que hay en 1kg
de nitroglicerina.
n=
m
1000 g
=
= 4,4moles
Pm 227 g mol
Ahora establecemos la reacción fijándonos en los coeficientes estequiométricos de la ecuación
química ajustada:
4mol _ nitroglicerina 4,4moles _ nitro
=
⇒ x = 13,2moles _ CO2
12mol _ CO2
x
Como sabemos que un mol de cualquier gas ocupa 22,4 l en condiciones normales y como se
han producido 13,2 moles, tendremos
V=22,4 · 13,2 = 295,68 litros
b) Según la ecuación química, 4 moles de nitroglicerina liberan 5700 kJ. Como tenemos 4,4
moles en 1 kg de nitroglicerina.
4mol _ nitroglicerina 4,4moles _ nitro
=
⇒ x = 6270kJ
5700kJ
x
c) Como 1 mol de cualquier gas ocupa 22,4 litros en condiciones normales, podremos saber
cuántos moles tenemos en 30 litros
n = 30/22,4 = 1,34 moles de nitrógeno
4mol _ nitroglicerina
x
=
⇒ x = 0,9moles _ nitroglicerina
6mol _ N 2
1,34mol _ N 2
Problema 2
Ya en la antigüedad, Hipócrates y otros padres de la medicina conocían ls propiedades
curativas de la corteza del sauce, que usaban para rebajar la fiebre de los enfermos. Hubo que
esperar hasta 1827 para descubrir la sustancia responsable de esta acción, la salicina. De ésta
se obtiene el ácido silícico, potente analgésico, pero es muy corrosivo y su uso provocaba
problemas estomacales. Para solucionarlos Felix Hoffman, químico de la empresa Bayer,
preparó un derivado, el ácido acetilsalicílico (C9H8O4), que disminuye estos problemas. Este
preparado se comercializa desde 1899 como Aspirina.
Un gramo de comprimido efervescente de Aspirina C contiene 400 mg de ácido acetilsalicílico y
240 mg de ácido ascórbico (vitamina C), cuya fórmula es C6H8O6.
a) Calcula las masas molares de los dos principios activos de la Aspirina C.
b) Determina el tanto por ciento en masa de ácido ascórbico de un comprimido.
c) Si diluimos un comprimido con agua hasta un volumen de 150 mL, determina la molaridad
de la disolución en ácido acetilsalicílico.
d) Si disponemos de una disolución de concentración 0,5 g/L en ácido ascórbico halla la masa
de dicho ácido que contienen 100mL de esta disolución.
Datos:
Masas atómicas relativas: H = 1; O = 16; C = 12; N = 14
Densidad del H2O = 1g/mL
SOLUCIÓN
a) C9H8O4 = 9·12 + 8·1 + 4·16 = 180 g/mol
C6H8O6 = 6·12 + 8·1 + 6·16 = 176 g/mol
b) El tanto por ciento en masa
0
0
=
gramos _ soluto
0,240
·100 =
·100 = 24 0 0
1
gramos _ disolucion
c) Primero calculamos cuántos moles corresponden 400 mg de ácido acetilsalicílico que es lo
que hay en un comprimido de 1 g de aspirina.
n=
m
0,4 g
=
= 2,2·10−3 mol
g
Pm 180 mol
Y ahora calculamos la molaridad: M =
moles 2,2·10 −3
=
= 0,015M
V ( L)
0,150
d) De la propia expresión de la concentración podemos plantear una relación: si en 1000 mL
hay 0,5 g de ácido ascórbico, en 100 mL habrá…
1000mL 100mL
=
⇒ x = 0,05 g
0,5 g
x
Problema 3
La Mayoría de los nutrientes básicos provienen directamente o indirectamente de las plantas,
siendo éstas, por tanto, la fuente primaria de energía de todo el mundo animal. El ciclo
alimenticio depende de la asimilación por las plantas de dióxido de carbono, agua, minerales y
energía solar, y su posterior transformación en compuestos orgánicos. Las reacciones
responsables de la transformación compleja de energía radiante en energía química son
conocidas con el nombre de fotosíntesis, la cual es realizada por organismos fotosintéticos
como las plantas superiores. Los pigmentos fotosintéticos, como la clorofila de las plantas
verdes, absorben la energía solar que se emplea para sintetizar glucosa (C6H12O6) a partir de
dióxido de carbono y agua, liberándose oxígeno como producto de la reacción.
a) Escribe y ajusta la reacción de obtención de glucosa que tiene lugar en la fotosíntesis de
las plantas verdes.
b) ¿Cuál es la masa de 1012 de moléculas de glucosa?
c) ¿Cuántas moléculas de glucosa hay en una muestra de 1 g de este azúcar?
d) ¿Cuántos moles representan 270 gramos de C6H12O6?
Datos:
Masas atómicas relativas: H = 1; O = 16; C = 12; N = 14
NA=6,022·1023 particulas/mol
SOLUCIÓN
a) La reacción que tiene lugar ya ajustada:
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
b) Primero calculamos la masa molar de la glucosa
C6H12O6 = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 g/mol
Es lo que pesa un mol de glucosa que está formado por NA moléculas de glucosa.
180 g
x
= 12 ⇒ x ≈ 3·10−10 g
23
6,022·10
10
c) De nuevo hacemos uso del concepto de mol.
180 g
1g
=
⇒ x ≈ 3,34·10 21 moléculas
23
6,022·10
x
180 g 270 g
d)
=
⇒ x ≈ 1,5moles
1mol
x
Problema 4
a) Determina la energía necesaria para fundir completamente un cubo de hielo de 200 g que
se encuentra a -10ºC.
b) Si tenemos 1 L de agua a 80ºC y se enfría hasta 25ºC calcula la energía desprendida.
c) Si suministramos una energía de 3500 J a 100 g de aluminio que se encuentra a 20ºC halla
la temperatura final que adquiere.
Datos:
Calores específicos: Hielo = 2090 J/kg·K; Agua = 4180 J/Kg·K; Alumnio = 878 J/Kg·K
Calor latente de fusión del hielo: 333400 J/kg
a) La energía necesaria para fundir el hielo será la suma de la energía para subir su
temperatura desde los -10ºC hasta los 0ºC, más la energía necesaria para el cambio de
estado.
Q = m·Ce ·∆T + m·lF
Donde Ce es el calor específico del hielo y lF es el calor latente de fusión del hielo.
Q = 0,2·2090·(273 − 263) + 0,2·333400 = 70860 J
b) Como la densidad del agua es de 1kg/L, podemos decir que tenemos 1 kg de agua.
Q = m·Ce ·∆T = 1·4180·(298 − 353) = −229900 J
c) Con la misma expresión de antes,
Q
3500
=
= 39,8K
m·Ce 0,1·878
∆T = (T f − Ti ) ⇒ T f = 293 + 39,8 = 332,8K ≡ 59,8º C
∆T =
0
