Ejercicios propuestos para el final

TEMA 6
TEORÍA ATÓMICO-MOLECULAR DE LA MATERIA
RELACIÓN DE PROBLEMAS PARA PRACTICAR
Ecuación general de los gases
1. Una cierta cantidad de un gas ocupa un volumen de 120 L cuando se almacena a
la presión de 700 mm Hg y temperatura de 20ºC. Determina en atmósferas a
qué presión el volumen será sólo de 30 L, manteniendo la temperatura en 20ºC.
Solución: 3,68 atm
2. Se calienta un gas a presión constante hasta que su volumen se dobla, pasando
de 150 L a 300 L. Si la temperatura inicial del gas era de 20ºC, ¿cuál debe ser
la temperatura final?
Solución: 313 ºC
3. Una determinada cantidad de oxígeno molecular (O2) ocupa un volumen de 825
mL a 27ºC y 705 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará esa misma cantidad de oxígeno
en condiciones normales de presión y temperatura? (C.N.: P=1atm y T=0ºC)
Solución: 696,42 mL
Determinación de fórmulas, de composiciones centesimales y de masas
atómicas relativas
4. La fórmula del dióxido de carbono es CO2. A partir de las masas atómicas
relativas de los elementos que constituyen este compuesto determina la
composición centesimal de cada uno de ellos.
Solución: C(27,27%), O(72,73%)
5. La proporción constante en que se combinan los elementos hierro y azufre para
dar el compuesto sulfuro de hierro (FeS) es 1.74. a) A la vista de la siguiente
tabla indica en cada caso si reaccionan o no todos los reactivos, si sobra alguno
de ellos, cuál y en qué cantidad. b) Determina la composición centesimal de
azufre y de hierro en el sulfuro de hierro.
Experiencia
1ª
2ª
3ª
Reactivos
m(Fe) (g)
m(S) (g)
3.60
2.00
2.61
1.50
4.35
3.40
Producto
m(FeS) (g)
5.48
4.11
6.85
Solución b): Fe(63,5%), S(36,5%)
6. Determinar la composición centesimal de los elementos que constituyen las
siguientes sustancias compuestas: Metano (CH4); Butano (C4H10); Monóxido de
carbono (CO); Ácido nítrico (HNO3); Ácido sulfúrico (H2SO4)
Solución CH4: C(75,0%), H(25,0%)
Solución C4H10: C(82,76%), H(17,24%)
Solución CO: C(42,86%), O(57,14%)
Solución HNO3: H(1,59%), N(22,22%), O(76,19%)
Solución H2SO4: H(2,04%), S(32,65%), O(65,31%)
7. Determina las fórmulas empíricas de dos óxidos de hierro diferentes sabiendo
que 9.68 g de oxígeno se combinan con 32.82 g de hierro en un caso, y que en el
otro caso son 14.11 g de oxígeno los que se combinan con los 32.82 g de hierro.
Solución: FeO y Fe2O3
8. Al combinarse cloro gaseoso (Cl2) en exceso con sodio metálico (Na) se ha
obtenido cloruro de sodio (NaCl). Realizado el análisis cuantitativo de este
compuesto se obtiene que un 39.32% es de sodio y el resto es de cloro:
a) Determina la relación en que se combinan ambos elementos para formar NaCl.
b) Determina la cantidad de NaCl que se obtendrá a partir de 0.46 gramos de
sodio.
c) Determina la Ar(Na) sabiendo que la Ar(Cl)=35.5.
d) Determina entonces la Mr(NaCl)
Solución: a) m(Cl)/m(Na)=1,543; b) m(NaCl)=1,67g
c) Ar(Na)=23; d) Mr(NaCl)=58,5
9. Sustancias compuestas como el agua, el amoníaco o el cloruro de hidrógeno son
conocidas por los químicos desde hace mucho tiempo, sin embargo, a principios
del siglo XIX se desconocía cuáles eran sus fórmulas. El único acceso que
tuvieron los químicos a tales fórmulas fue a través de las experiencias de Gay
Lussac y, complementariamente, a través de la teoría atómico molecular.
Determina las fórmulas de las siguientes sustancias gaseosas a partir de los
siguientes resultados obtenidos por Gay Lussac:
a) El nitrógeno y el hidrógeno son dos gases que reaccionan dando lugar a otro
gas conocido como amoníaco. Por cada litro de nitrógeno que reacciona lo hacen
tres litros de hidrógeno y se obtienen dos litros de amoníaco, todos ellos
medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.
Solución: N2, H2, NH3
b) El oxígeno y el hidrógeno son dos gases que reaccionan dando lugar a otro gas
que no es más que vapor de agua. Por cada litro de oxígeno que reacciona lo
hacen dos litros de hidrógeno y se obtienen dos litros de vapor de agua, todos
ellos medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.
Solución: O2, H2, H2O
c) El cloro y el hidrógeno son dos gases que reaccionan dando lugar a otro gas
conocido como cloruro de hidrógeno. Por cada litro de cloro que reacciona lo
hace otro litro de hidrógeno y se obtienen dos litros de cloruro de hidrógeno,
todos ellos medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.
Solución: Cl2, H2, HCl
10. Ahora ya conocemos las fórmulas del amoníaco, la del agua y la del cloruro de
hidrógeno. Podemos conocer entonces las masas atómicas relativas del
nitrógeno, del oxígeno y del cloro sin más que determinar experimentalmente la
composición centesimal en cada uno de los tres casos. Los resultados que se
obtienen son:
a) En el caso del amoníaco, el 82.35% es nitrógeno y el 17.65% es hidrógeno.
Determina Ar(N) y Mr(NH3)
b) En el caso del agua, el 88.89% es oxígeno y el 11.11% es hidrógeno. Determina
Ar(O) y Mr(H2O)
c) En el caso del HCl, el 97.26% es cloro y el 2.74% es hidrógeno. Determina
Ar(Cl) y Mr(HCl)
Solución: a) Ar(N)=1 y Mr(NH3)=17
b) Ar(O)=16 y Mr(H2O)=18
c) Ar(Cl)=35,5 y Mr(HCl)=36,5
11. Ahora ya conocemos las masas atómicas relativas del N y del O. Podemos
averiguar entonces la desconocida fórmula de un determinado óxido de
nitrógeno (compuesto de oxígeno y de nitrógeno) si calculamos
experimentalmente su composición centesimal. De dicha experiencia se
desprende que el 63.64% es nitrógeno y el 36.36% restante es oxígeno.
Determina entonces la fórmula empírica de dicho óxido de nitrógeno.
Solución: N2O
12. También conocemos ya las masas atómicas relativas del Cl y del O. Podemos
averiguar entonces la desconocida fórmula de un determinado óxido de cloro
(compuesto de oxígeno y de cloro) si calculamos experimentalmente su
composición centesimal. De dicha experiencia se desprende que el 81.61% es
cloro y el resto es oxígeno. Determina entonces la fórmula empírica de dicho
óxido de cloro.
Solución: Cl2O
13. Al realizar el análisis de un determinado compuesto químico (AgxAsyOz) se ha
encontrado la siguiente composición centesimal: 69.98% de plata, 16.22% de
arsénico y 13.8% de oxígeno. Determina la fórmula empírica correspondiente a
este compuesto.
Solución: Ag3AsO4
14. Al realizar el análisis de un determinado compuesto químico (KxCryOz) se ha
encontrado la siguiente composición centesimal: 35.40% de cromo, 26.60% de
potasio y 38.00% de oxígeno. Determina la fórmula empírica correspondiente a
este compuesto.
Solución: K2Cr2O7
15. La putrescina, un producto resultante de la descomposición de la carne,
contiene un 54.50% de C, un 13.72% de H y un 31.78% de N. Determina la
fórmula empírica de la putrescina.
Solución: C2H6N
16. El fosfato de cinc es utilizado por los dentistas como cemento. Una muestra
de 50 mg se descompone en sus elementos, obteniéndose 16.58 mg de oxígeno,
8.02 mg de fósforo y 25.40 mg de cinc. Determina la fórmula empírica del
fosfato de cinc.
Solución: Zn3P2O8