guia de ejercicios 2009 - Universidad Nacional de La Pampa

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PAMPA
FACULTAD DE AGRONOMÍA
QUÍMICA I
GUIA DE EJERCICIOS Y PROBLEMAS
CAPÍTULOS I AL XIV
Prof. Asociado: Lic. Graciela G. Hevia
Prof. Adjuntos: Lic. Estela N. Hepper
Lic. Ana M. Urioste
Jefe de T. P.: Lic. Juan de Dios Herrero
Ayudante de segunda: Lucas Ridolfi
Año 2009
FACULTAD DE AGRONOMÍA – UNLPam
Carrera: Ingeniería Agronómica
Cátedra: QUÍMICA I
AÑO 2009
Para la resolución de los ejercicios y problemas que se presentan en esta Guía Ud.
dispone de una serie de tablas como material adicional, en donde encontrará toda la
información necesaria y además en algunos casos deberá consultar la Tabla Periódica de
los Elementos.
INDICE
CAPÍTULOS I, II Y III.
3
CAPÍTULO IV: ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS
20
CAPÍTULO V: PROPIEDADES PERIÓDICAS
23
CAPÍTULO VI: ENLACES QUÍMICOS
25
CAPÍTULO VII: ESTADO GASEOSO
27
CAPÍTULO VIII: ESTADO LÍQUIDO Y ESTADO SÓLIDO
31
CAPÍTULO IX: SOLUCIONES
34
CAPÍTULO IX: PROPIEDADES COLIGATIVAS
38
CAPÍTULO X: TERMODINÁMICA – TERMOQUÍMICA
40
CAPÍTULO XI: EQUILIBRIO QUÍMICO
44
CAPÍTULO XII: EQUILIBRIO IÓNICO
CAPÍTULO XVII: COMPUESTOS DE COORDINACIÓN
47
CAPÍTULO XIII: CINÉTICA QUÍMICA
53
CAPÍTULO XIV: OXIDACIÓN-REDUCCIÓN
56
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Carrera: Ingeniería Agronómica
Cátedra: QUÍMICA I
AÑO 2009
CAPÍTULOS I, II Y III.
1.- Para cada una de las siguientes soluciones:
• indique de qué tipo es en función del estado de agregación.
• especifique cuál es el solvente y cuál/les es/son el/los soluto/s.
a)glucosa disuelta en agua.
b)Acero inoxidable: 80,6%Fe, 0,4%C, 18%Cr y 1% Ni.
c)Mezcla de 98% de O2(g) y 2% de H2(g).
28
2.- Indique que representa la siguiente simbología 14Si y mencione el tipo y el número de
cada una de las partículas que constituyen dicha especie química.
3.- Indique con la simbología correspondiente el isótopo de vanadio
neutrones.
que contiene 28
4.- a) ¿Qué cantidad de neutrones tienen los siguientes nucleidos de cloro?:
36
17Cl
37
y
17Cl
b) Explique si dichos átomos son isótopos.
5.- Indique cuál es la afirmación correcta que completa el siguiente enunciado, justificando la
respuesta:
Si un átomo tiene en el núcleo 12 neutrones y 11 protones y en la zona extranuclear 10
electrones, se trata de:
a- un átomo neutro (X).
b- un anión mononegativo (X-).
c- un átomo que ganó dos electrones, es decir un anión X2-.
d- un átomo que perdió un electrón, es decir un catión X+.
e- un catión bipositivo (X2+).
6.- Identifique qué tipo de especies químicas (moléculas, átomos o iones) representan las
siguientes fórmulas:
a- O2-
210
b- O2
c-
82 Pb
d- H+
e- H2
f- Al3+
7.- En función de la ubicación de los elementos en la Tabla Periódica indique para los
elementos del Grupo 2:
•
•
si tienen carácter metálico o no metálico.
si tienen tendencia a dar cationes o aniones.
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Carrera: Ingeniería Agronómica
Cátedra: QUÍMICA I
AÑO 2009
8. - Complete el siguiente cuadro:
Sustancia
Fórmula
Glucosa
C6H12O6(s)
Carbono diamante
C(diamante,s)
Hidrógeno
H2(g)
Floruro de calcio
CaF2(s)
Calcio
Ca(s)
Nombre y símbolo de los Tipo
de
sustancia
elementos que la forman
(simple o compuesta) *
* Justifique en general la clasificación que realizó.
9.- Indique si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas. Justifique las respuestas.
a) En la sustancia iónica BaO, un catión Ba2+ neutraliza la carga de un anión O2-.
b) La carga de un catión Mg2+ se neutraliza con un anión Cl-.
10.- Indique la fórmula empírica de la sustancia formada por los iones Fe3+ y Cl-.
11.- Indique cuales de las siguientes afirmaciones son correctas para completar el siguiente
enunciado:
La expresión unidad elemental se utiliza para:
a) aquellas sustancias que forman moléculas.
b) aquellas sustancias que están formadas por átomos y forman redes covalentes,
como por ejemplo el Carbono diamante.
c) aquellas sustancias formadas por aniones y cationes, es decir sustancias iónicas.
12.- En cada uno de los siguientes pares de sustancias indique cuál de ellas presentará:
• mayor orden en la distribución de las partículas
• menor contenido energético
a- H2O (s) y H2O (g)
b- O2 (g) y O2(l)
13.- A) Para cada una de las siguientes transformaciones indique:
• de qué tipo es (física, química o nuclear).
• el nombre específico o el tipo según corresponda a una transformación física o
química respectivamente.
• si es endotérmica o exotérmica.
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226
a)
Ra
88
222
4
Rn
86
b) O2(g) + 2 H2 (g)
c) H2O (l)
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20°C-1 atm
+
He
2
2 H2O (g) + 483,6 kJ
H2O (g)
d) C2H5OH (l) + 277,7 kJ
2 C (grafito) + 3 H2 (g) + ½ O 2 (g)
e) 3 O2 (g) + 184,4 kJ
2 O3 (g)
B) Para cada una de las reacciones indicadas anteriormente indique si se cumple la Ley
de la conservación de la masa y la Ley de la conservación de los elementos.
14.- Se tienen tres muestras a las cuales se les determinó la masa de cada elemento que las
forman, los resultados fueron:
Muestra A : 23,2 g de S (azufre) y 55,0g de F (flúor)
Muestra B: 16,6 g de S y 9,8 g de F
Muestra C: 19,3 g de S y 68,6 g de F
Analice si se trata de la misma sustancia en las tres muestras.
15.- Indique para cada uno de los siguientes aniones que tipo de óxidos forman:
1- O22- O223- O216.- El Cesio forma tres tipos de óxidos. Indique las fórmulas y los nombres respectivos.
17.- Dadas las siguientes sustancias indique qué tipo de óxidos es cada una:
a- N2O5
b- K2O2
c- SrO4
d- SO3
18.- a) ¿Los elementos del grupo 2 de la Tabla Periódica tienen carácter metálico,
semimetálico o no metálico?.
b)Los óxidos normales que forman dichos elementos qué carácter ácido-base
tendrán?.Escriba la fórmula de uno de ellos.
19- A) Plantee la reacción de síntesis de cada uno de los siguientes óxidos normales:
a- óxido de hierro (II)
b- óxido de aluminio
c- óxido de cloro (VII)
B)Indique el carácter ácido base de cada óxido indicado en el apartado anterior.
20.- A) Indique para cada una de las siguientes sustancias si es un hidróxido o un oxoácido:
d- H2SO4
a- HClO
b- NaOH
c- Cu(OH)2
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B) Indique el nombre de cada una de las sustancias indicadas.
C) Plantee la disociación/ionización de cada sustancia en solución acuosa.
21.- Indique la fórmula de cada uno de los siguientes compuestos:
a- ácido ortofosfórico o tetraoxofosfato (V) de hidrógeno
b- hidróxido de rubidio
c- hidróxido de cobalto (III)
d- ácido nítrico o trioxonítrato (V) de hidrógeno
e- ácido nitroso o dioxonítrato (III) de hidrógeno
22.- Los siguientes óxidos reaccionan con agua:
a- Li2O
b- Br2O5
c- P4O10
Plantee para cada uno de ellos la ecuación correspondiente a dicha reacción y de el
nombre del producto formado.
23.- Indique qué tipo de compuesto es cada uno de los siguientes y de el nombre respectivo:
b- H2S(g)
c- MgH2
a- NH3
24.- Plantee la reacción de síntesis de los siguientes compuestos:
a- fluoruro de hidrógeno
b- hidruro de sodio
c- fosfina
25.- Plantee la ionización de los siguientes compuestos en solución acuosa:
a- amoníaco
b- cloruro de hidrógeno
26.- A) Entre los siguientes compuestos indique cuales corresponden a sales neutras, a
hidrogenosales y a hidroxidosales:
a) NaCl
e) Zn2S(OH)2
b)Ni(OH)3
f) Mg(HCO3)2
g) HClO2
c) SiO2
d) CaSO4
h) K2HPO4
B) Para las sales indicadas en el apartado anterior de el nombre correspondiente.
27.- Escriba las ecuaciones equilibradas que representan todas las reacciones posibles
entre los siguientes compuestos:
a) ácido sulfúrico o tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno e hidróxido de potasio
b) ácido clorhídrico e hidróxido de bario
28.- Escriba las fórmulas correspondientes a los siguientes compuestos:
a) sulfuro cuproso o sulfuro de cobre (I)
b) sulfato ácido de sodio o hidrógeno tetraoxosulfato(VI) de sodio
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c) carbonato de bario o trioxocarbonato de bario
d) nitrato dibásico férrico o dihidróxido trioxonitrato(V) de hierro (III)
29.- Escriba las ecuaciones equilibradas que representan todas las reacciones posibles
entre los siguientes compuestos:
a) dióxido de carbono e hidróxido de calcio.
b) ácido ortofosfórico o tetraoxofosfato(V) de hidrógeno e hidróxido de magnesio.
c) óxido de zinc y ácido fluorhídrico
d) óxido de zinc y óxido de sodio.
30.- Para cada uno de las siguientes sustancias indique la masa molecular relativa:
a) nitrógeno
b) helio
c) sulfato de amonio
d) hidróxido cúprico
31.- Indique cuál es la respuesta correcta para la siguiente expresión: La masa atómica
relativa del elemento sodio es:
a) la masa de 6,02 1023 átomos de sodio.
b) un número (23) que indica cuantas veces es mayor la masa promedio de los
isótopos del Na con relación a la uma.
c) 23 g.
d) la masa correspondiente a un átomo del isótopo 23 Na
11
32.- Indique la masa, expresada en gramos, correspondiente a:
a) 2,5 moles de átomos de nitrógeno
b) 0,5 moles de moléculas de sustancia simple nitrógeno.
c) 3,7 moles de iones nitrato.
d) 0,75 moles de cationes hierro(III).
33.- Calcule el número de moles de átomos que hay en 62 g de átomos de fósforo.
34.- ¿Cuántos mmoles de moléculas están contenidos en 3,61 g de dióxido de azufre?.
35.- ¿Cuántos moles de átomos de carbono y de oxígeno hay contenidos en 66 g de dióxido
de carbono?
36.- Se tienen 0,1 g de la sustancia fosfato diácido de amonio, calcule para dicha cantidad de
sustancia:
a) el número de mmoles de unidades elementales.
b) la masa y el número de mmoles de cationes.
c) la masa y el número de mmoles de aniones.
37.- Se dispone de 0,5 moles de sulfato de magnesio heptahidratado, calcule para dicha
cantidad de sustancia:
a) la masa, expresada en gramos.
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b) cuantos moles de agua, moles de cationes y moles de aniones están contenidos.
38.- Calcule la masa, en gramos y miligramos, de una molécula de agua.
39.- Calcule la masa, en mg, de 3 atómos de aluminio.
40.- Indique el volumen que ocupan 0,25 moles de sustancia simple oxígeno en condiciones
normales de presión y temperatura (CNPT).
41.- Calcule la masa correspondiente a 50 dm3 de amoníaco gaseoso en CNPT.
42.- Calcule la composición porcentual del fosfato ácido de amonio, sustancia que suele
utilizarse como fertilizante.
43.- Las siguientes sustancias son fertilizantes que aportan nitrógeno al suelo. ¿Cuál de
ellos es la fuente más rica en nitrógeno basándose en su composición porcentual en masa?.
a) urea (NH2)2CO
b) nitrato de amonio
c) amoníaco
44.- Se tienen 250 kg de piedra caliza de 90% de pureza en carbonato de calcio. ¿Qué masa
de carbonato de calcio puro hay en esa cantidad de piedra caliza?
45.- Se hicieron reaccionar 50 g de amoníaco con suficiente cantidad de óxido cúprico, según
la siguiente ecuación:
2 NH3 (ac) + 3 CuO (s)
N2(g) + 3 H2O + 3 Cu(s)
Suponiendo una eficiencia del 100%, calcule:
a) la masa de óxido cúp rico que reaccionó. Exprese el resultado en g y mg.
b) el número de moles de agua que se formaron.
c) el volumen de nitrógeno(g) obtenido en CNPT, expresado en dm3.
46.- ¿Qué masa de ortofosfato de calcio puede obtenerse mediante la reacción de 9,8 g de
ácido ortofosfórico con cantidad suficiente de hidróxido de calcio?. Considere que la
eficiencia del proceso es del 100%.
47.- La pirita es un mineral que se encuentra en la naturaleza y que contiene principalmente
sulfuro ferroso. La tostación de dicho mineral se produce según la reacción:
2 FeS(s)
+ 7/2 O2(g)
Fe2O3(s) + 2 SO2(g)
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Se pone a reaccionar una tonelada de pirita con un 92 % de pureza, considerando un
rendimiento del 100% calcule:
a) La cantidad de óxido férrico que se obtiene.
b) El volumen de oxígeno en CNPT que se necesitan para tratar dicha cantidad de pirita.
48.- La fotosíntesis es un proceso mediante el cual las plantas y otros organismos almacenan
la energía de la luz solar. La transformación total puede representarse por la siguiente
ecuación:
6 CO2(g) + 6 H2O (l)+ Energía
C6H12O6(ac) + 6 O2(g)
glucosa
Teniendo en cuenta que en un organismo fotosintético la eficiencia del proceso es del
80%, calcule la cantidad de glucosa que se obtendría a partir de 500 g de dióxido de carbono.
Exprese el resultado en moles y g.
49.- El carbonato de calcio sólido reacciona con ácido clorhídrico y da como productos cloruro
de calcio en solución acuosa, agua líquida y dióxido de carbono al estado gaseoso.
Se ponen en condiciones de reaccionar 200 g de carbonato de calcio y 2,8 moles de ácido
clorhídrico, indique:
a) si se consumirán completamente ambos reactivos.
b) cuántos moles reaccionan de cada reactivo.
c)que cantidad de dióxido de carbono se obtiene, en moles y en gramos, considerando el
rendimiento del proceso del 100%.
50.- Se ponen a reaccionar 300 g de peróxido de sodio al estado sólido con 3 moles de agua y
se obtiene una determinada cantidad de hidróxido de sodio y peróxido de hidrógeno,
ambas sustancias en solución acuosa.
a) Indique cuál es el reactivo limitante y cuál es el reactivo que está en exceso.
b) Indique la cantidad que reaccionó de cada uno de ellos, exprese el resultado en moles.
c) Calcule la cantidad del reactivo en exceso que quedó sin reaccionar. Exprese el
resultado en moles y en gramos.
d) Si el rendimiento del proceso es del 75%, calcule la cantidad de peróxido de hidrógeno
obtenido. Exprese el resultado en moles.
51.- ¿Qué volumen de amoníaco gaseoso se obtendrá en CNPT cuando se ponen a
reaccionar 15 g de la sustancia simple nitrógeno con 20 g de la sustancia simple hidrógeno?.
Considere el rendimiento del proceso del 85%.
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EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS
1.- Para cada una de las siguientes soluciones:
• indique de qué tipo es, en función del estado de agregación.
• especifique cuál es el solvente y cuál es el soluto.
a) bicarbonato de sodio disuelto en agua.
b) Mezcla de dióxido de carbono (g) (25%) y oxígeno (g) (75%) (% volumen
/volumen)
c) bronce de estaño (cobre 30% y estaño 70%)
d) mezcla de 10 ml de agua (l) y 80 ml de acetona (l) (la acetona y el agua son
miscibles en cualquier proporción)
e) solución alcohólica de hidróxido de sodio.
f) dióxido de carbono disuelto en agua.
2.- a) Complete el siguiente cuadro.
Nucleído
Nº protones
Nº neutrones
Nº electrones
Z
A
9
Be
4
19
20
22
18
6
12
17
37
3.- Dados los siguientes nucleídos indique cuáles son isótopos y cuáles isóbaros entre sí:
18
O,
8
58
Co,
27
18
F,
9
16
O,
8
58
Fe,
26
20
Na,
11
20
20
58
O,
F,
Mn,
8
9
25
54
Fe
26
Justifique la respuesta.
4.- A) Explique cuál es la diferencia entre sustancias simples y sustancias compuestas en
función del concepto de elemento químico.
B) Especifique para cada una de las siguientes sustancias si es sustancia simple o
sustancia compuesta:
a) CaCO3 (s)
b) I2 (s)
c) HCl (g)
d) N2 (g)
f) Mg (s)
g) NH3 (g)
h) KOH (s)
e) O3 (g)
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5.- Indique la fórmula empírica de las sustancias que forman los siguientes pares de iones:
a) Fe3+ y SO42-.
b) Ca2+ y OH-.
6.- Para cada una de las siguientes transformaciones:
• indique de qué tipo es (física, química o nuclear)
• dé el nombre específico si es física y si es química indique de que tipo es y cuáles
son los reactivos y cuáles los productos.
• analice si es endotérmica o exotérmica.
• indique como será la transformación desde el punto de vista energético, en el sentido
inverso.
• indique si se cumple la Ley de Conservación de los Elementos:
327 ºC
a) Fe(l)
Fe(s)
1 atm
7
1
4
b) 3Li + 1H
2 2He
c) CaCO3 (s) + Ecalórica
CaO(s) + CO2(g)
d) Hg(l) + ½ O 2(g)
HgO(s) + Ecalórica
e) Na2SO4(rómbico) + Ecalórica
f) CO2(s)
-78,5 ºC
1 atm
238
g)
92U
Na2SO4 (monoclínico)
CO2(g)
234
90 Th
h) K2SO4(ac) + BaCl2(ac)
4
+
2He
BaSO4(s) + 2 KCl(ac) + Ecalórica
i) NH3(g) + Ecalórica
½ N 2(g) + 3/2 H2(g)
j) Cgrafito + Ecalórica
Cdiamante
7.- A) Si por cada 30,0 g de monóxido de nitrógeno hay 16,0 g de oxígeno y 14,0 g de
nitrógeno, ¿cuántos gramos de oxígeno y cuántos de nitrógeno habrá en 50,0 g de dicho
óxido?
B) ¿Qué ley aplicó para resolver el apartado anterior?
C) Calcule la relación de masas de oxígeno y nitrógeno en 30,0 g y en 50,0 g de
monóxido de nitrógeno. ¿Qué se cumple en ambas masas?
11
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8.- En el dióxido de nitrógeno la relación o proporción de masas de oxígeno y de nitrógeno
es 2,3. Calcule la masa de nitrógeno que hay en una determinada cantidad de dicho
óxido sabiendo que en ella hay 80 g de oxígeno.
9.- Se dispone de dos muestras X e Y:
• La muestra X contiene 4,571 g de azufre y 6,857 g de oxígeno.
• La muestra Y contiene 11,428 g de azufre y 17,142 g de oxígeno.
¿Se trata de la misma sustancia en ambas muestras? Justifique la respuesta.
10.- Se dispone de dos muestras A y B:
• 20 g de la muestra A contienen 2,22 g de hidrógeno y 17,78 g de oxígeno.
• 15 g de la muestra B contienen 0,88 g de hidrógeno y 14,12 g de oxígeno.
¿Se trata de la misma sustancia en ambas muestras? Justifique la respuesta.
11.- a)¿Qué son los óxidos?.
b) Los elementos Na y Mg pueden formar óxidos normales, peróxidos y superóxidos.
Escriba las fórmulas correspondientes a dichos óxidos para cada uno de los elementos
mencionados, especificando a que tipo de óxido pertenece cada uno de ellos.
12.- ¿Cómo se clasifican los óxidos normales según el carácter ácido-base?
13.- Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos e indique a qué tipo pertenece cada
uno de ellos. En el caso de los óxidos normales indique el carácter ácido-base de los
mismos.
a) óxido de potasio
b) óxido de cloro(III)
c) óxido de plomo(IV)
d) peróxido de sodio
e) superóxido de bario
14.- Indique la ecuación equilibrada que corresponda a la síntesis de los siguientes
compuestos y dé el nombre correspondiente:
a) el óxido que forma el azufre con estado de oxidación +6.
b) el óxido normal que forma el rubidio.
15.- ¿Cuál es el anión característico de los compuestos denominados hidróxidos? Y ¿cuál es
el catión característico de los oxoácidos en solución acuosa?.
16.- Escriba las ecuaciones equilibradas que representan las reacciones entre los siguientes
compuestos, indicando el tipo de compuesto que se forma en cada caso y el nombre del
mismo.
a)Oxido de bario y agua
b)Oxido de boro y agua
c)Oxido de nitrógeno(III) y agua
d)Oxido de sodio y agua
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17.- ¿Qué son los hidrácidos?. ¿Qué semejanza presentan con los oxoácidos en solución
acuosa?.
18.- Especifique a qué tipo de compuestos pertenecen las sustancias cuyas fórmulas se
indican y dé los nombres correspondientes:
a) LiOH
e) Cu(OH)2
b) HBr (g)
f) K2O2
c) H2S (ac)
g) H3PO4
d) Al2O3
h) CaH2
19.- Indique la ecuación correspondiente a la disociación o ionización, según corresponda, de
cada una de las siguientes sustancias en agua y de el nombre de los iones que se generan:
b) H3PO4
c) Ca(OH)2
d) HCl
a) H2S
20.- ¿Qué es una sal? ¿Qué tipo de sales conoce y en función de qué las clasifica?.
21.- A) Especifique a qué tipo de compuestos pertenecen las sustancias cuyas fórmulas se
indican y dé los nombres correspondientes:
e) NiS
a)Fe(HS)2
b)Ca(H2PO4)2
f) (CuOH)2S
c) Na3AlO3
g) Al2(SO4)3
d) K2CrO4
h) (PbOH)2SO4
B) Para cada una de las sustancias indicadas plantee la disociación en solución acuosa.
22.- Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos e indique a qué tipo pertenece cada
uno de ellos y nómbrelo con otra nomenclatura:
a) ortofosfato ácido de cinc
d) nitrato de amonio
b) cloruro de calcio
e) carbonato ácido de calcio
c) bromuro básico estannoso
f) silicato de sodio
23.- A) Escriba las ecuaciones equilibradas que representan todas las reacciones posibles
entre los siguientes compuestos.
B) En las reacciones donde intervienen óxidos normales indique el carácter ácido-base
que demuestran en dicha reacción.
a) Ácido sulfúrico e hidróxido cúprico
b) Ácido sulfhídrico e hidróxido de calcio
c) Dióxido de silicio e hidróxido de potasio
d) Dióxido de germanio e hidróxido de cesio
e) Dióxido de germanio y ácido clorhídrico
f) Oxido de calcio y ácido perclórico
g) Oxido de iodo(III) y óxido de bario
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24.- Indique el carácter ácido-base de los siguientes óxidos normales y plantee la/s
ecuación/es correspondiente/s donde demuestren dicho carácter:
a) óxido de hierro (II) (no reacciona con agua)
b) óxido de cloro (V)
c) óxido de aluminio
25.- Complete las siguientes afirmaciones:
Una sustancia que está constituida por la especie química:
a) O2- se trata de …………………
b) OH- se trata de …………………
c) H- se trata de …………………
d) H+ se trata de …………………
e) M+n (M: metal) se trata de …………………
f) O22- se trata de …………………
g) O2- se trata de …………………
26.- A) En este ejercicio se indican los nombres o las fórmulas de determinados compuestos.
Especifique a que tipo de compuestos pertenece cada uno de ellos y, según
corresponda, indique el nombre o la fórmula:
a) óxido de nitrógeno (V)
b) Ca(HS)2
c) peróxido de rubidio
d) cloruro de amonio
e) CaO4
f) Co(OH)2NO2
g) HCl (ac)
h) Ácido perclórico o tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno
i) H2SO4
j) óxido de plata
k) hidruro de litio
l) HF (g)
m) Mn(OH)2
n) MgHPO4
B) Entre los compuestos mencionados en el apartado anterior algunos son óxidos
normales, indique para cada uno de ellos el carácter ácido-base.
27.- Escriba las ecuaciones equilibradas que representan todas las reacciones posibles
entre los siguientes compuestos y de el nombre de los productos:
a) óxido de azufre(VI) y agua
b)
c)
d)
e)
óxido de cobalto(III) y agua
ácido nítrico y hidróxido de cobre(I)
óxido de plomo(II) y óxido de sodio
ácido bromhídrico y óxido de níquel(II)
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f) óxido de estaño(IV) y óxido de potasio
g) dióxido de carbono y hidróxido de calcio
h) óxido de estaño(IV) y óxido de nitrógeno(III)
28.- Para la siguiente expresión indique cuales de las siguientes afirmaciones son correctas.
La unidad de masa atómica es:
a) una magnitud.
b) la masa de un átomo del isótopo 12C.
c) la masa correspondiente a un mol de átomos del isótopo 12C.
d) una masa igual a 1/12 de la masa de un átomo del isótopo 12C.
29.- Calcule la masa en gramos de 0,5 moles de:
a) protones
Datos: masa del protón = 1,673 10-24 g
b) electrones
masa del electrón = 9,1 10-28 g
30.- Indique la masa correspondiente a:
a) 2,5 moles de átomos de hierro.
b) 1,85 moles de moléculas de óxido de nitrógeno (III).
c) 3 moles de iones sulfato.
d) 1,5 moles de cationes amonio.
31.- ¿Cuántos moles de átomos de oxígeno hay en 100 g de ozono?
32.- Indique la masa correspondiente y el número moles de átomos totales que hay en:
a) 1,7 moles de moléculas de nitrógeno.
b) 0,5 moles de moléculas de dióxido de carbono.
33.- ¿Cuántos moles de átomos hay en las siguientes cantidades?
a) 25 g de moléculas de oxígeno.
b) 25 moles de moléculas de oxígeno.
c) 25 103 átomos de oxígeno.
34.- Indique cuántos moles de átomos hay en 1,35 moles de moléculas de ácido nitroso
35.- a) Calcule la masa, expresada en gramos, de un átomo de magnesio.
b) Calcule el número de átomos de magnesio contenidos en una muestra de 1 10-6 g
de átomos de magnesio.
36.- Calcule la masa, expresada en gramos, de una molécula de:
a) bromuro de hidrógeno.
b) sustancia simple oxígeno.
c) ácido sulfúrico.
37.- ¿Cuál es la masa en gramos de 3,01 1020 moléculas de NF3?.
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38.- ¿Cuál es la masa, expresada en gramos, de 0,818 moles de unidades elementales de
bromuro de litio?
39.- Indique para tres moles de unidades elementales de las siguientes sustancias cuántos
moles de cada uno de los iones contiene y la masa correspondiente a dicha cantidad de moles
de iones.
a) cloruro de sodio
b) sulfato de potasio
c) fluoruro de magnesio
d) nitrato niquélico
40.- Se tienen 0,25 moles de fosfato ácido de sodio heptahidratado, calcule para esa cantidad
de sustancia:
a) la masa, expresada en gramos.
b) la cantidad de agua, expresada en gramos.
c) los moles de iones sodio y los moles de iones fosfato ácido.
41.- ¿Cuántos moles de iones magnesio y cuántos moles de iones bromuro hay en 0,233 g de
bromuro de magnesio?
42.- Para la siguiente expresión indique cuál es la afirmación correcta, justifique.
Si se tienen 0,5 moles de moléculas de N2(g) en CNPT:
a) el volumen que ocupan es 22,4 dm3.
b) ocupan un volumen igual a la mitad del volumen ocupado por un mol de moléculas de
N2 en iguales condiciones.
c) ocupan el doble del volumen que ocuparían 0,5 moles de moléculas de O2(g) en las
mismas condiciones.
43.- Calcule el volumen, en dm3, que ocupan las siguientes cantidades de N2 (g) en CNPT:
a) 6,5 moles.
b) 150 mg.
44.- Indique si las siguientes afirmaciones son CIERTAS o FALSAS, justifique las respuestas.
a) La masa de una molécula de dióxido de azufre es 64,1 g.
b) Un mol de unidades elementales de nitrato de potasio contiene un ión nitrato y un
catión potasio.
c) En 10 g de amoníaco están contenidos 0,587 moles de moléculas de dicha sustancia.
d) En 1 mmol de moléculas de dióxido de nitrógeno hay 18,03 1023 átomos en total.
e) Un ión de carga +1 es más pesado que el átomo neutro correspondiente.
f) La masa de un mol de átomos de un determinado elemento es la masa en gramos de
6,02 1023 átomos.
45.- A)¿Qué es la composición centesimal de una sustancia?
B)¿Qué es la fórmula molecular de una sustancia? ¿Qué es la fórmula mínima?.
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46.- Las sustancias que se indican a continuación se utilizan como fertilizantes que aportan
nitrógeno al suelo. Basándose en su composición centesimal en masa, indique cuál de las dos
sustancias es la fuente más rica en nitrógeno.
a) sulfato de amonio
b) fosfato diácido de amonio
47.- En la etiqueta de un envase de polvo de hornear (carbonato ácido de sodio), se indica
que tiene una pureza del 99,4 % en masa. A partir de esta información calcule la masa de la
sal pura y la masa de impurezas presentes en 5 g de polvo de hornear.
48.- En un proceso para obtener amoníaco gaseoso se tratan 25 kg de cal seca (óxido de
calcio, 80% de pureza) con exceso de solución acuosa de cloruro de amonio. La ecuación
correspondiente al proceso es:
CaO(s) + 2 NH4Cl(ac)
CaCl2(ac) + H2O + 2 NH3(g)
Suponiendo que la eficiencia del proceso es del 100%, calcule:
a) el volumen de amoníaco obtenido en CNPT, expresado en dm3 y m3.
b) la masa de H2O formada, expresada en kg.
49.- Los nitratos presentes en el suelo pueden sufrir una transformación denominada
desnitrificación, la que es producida por bacterias específicas. El proceso en condiciones
anaeróbicas puede representarse por la siguiente ecuación:
2 NO3-(ac) + 12 H+(ac) + 10 e
N2(g) + 6 H2O
a) Analice la relación molar entre reactivos y productos.
b) Si la cantidad de N2 producida por dicho proceso, en determinadas condiciones, es de
300 mg, suponiendo que la eficiencia del proceso es del 100%:
• ¿Cuántos mg de nitratos reaccionaron?
• ¿Cuántos moles de H+ son necesarios?. Exprese el resultado también en mmoles.
50.- Se hacen reaccionar 6,35 g de cobre con exceso de ácido sulfúrico, en determinadas
condiciones. La reacción que se produce es:
Cu(s) + 2 H2SO4(ac)
CuSO4(ac) + SO2(g) + 2 H2O(l)
Considerando el rendimiento de la reacción del 90%, calcule:
a) la masa de sulfato cúprico obtenida, exprese el resultado en gramos.
b) el volumen de dióxido de azufre(g) obtenido en CNPT, expresado en dm3.
c) la cantidad de H2O obtenida, exprese el resultado en gramos y moles.
51.- Las bacterias nitrificantes cumplen un rol importante en el ciclo del nitrógeno en el suelo
ya que oxidan los nitritos en presencia de oxígeno, lo cual puede representarse por la
siguiente ecuación:
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NO2-(ac) + 1/2 O2(g)
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NO3-(ac)
A) Los iones nitritos están en el suelo en muy baja cantidad, por ejemplo en determinadas
condiciones aeróbicas se encuentran 10-7 moles. Calcule la cantidad de oxígeno necesaria
para la transformación de 10-7 moles de nitritos. Exprese el resultado en mg y mmoles.
B) Si la eficiencia del proceso es del 40%, calcule la cantidad de iones nitratos que se
obtendría a partir de 10-7 moles de nitritos. Exprese el resultado en mg y mmoles.
52.- Por descomposición térmica del clorato de potasio sólido se obtiene la sustancia simple
oxígeno en estado gaseoso y cloruro de potasio sólido.
a) Plantee la ecuación equilibrada correspondiente.
b) En un experimento se calienta una muestra de 25 g de clorato de potasio (s) puro
y se obtienen 9,592 g de oxígeno (g). Calcule el rendimiento de la operación.
53.- Los seres vivos obtienen energía para su normal desarrollo a partir de las
transformaciones químicas que experimentan determinadas moléculas, como por ejemplo la
glucosa. Una reacción típica que ocurre con la glucosa dentro de la célula es la siguiente:
C6H12O6 +
glucosa
HPO42-
C6H11O6PO32- + H2O
glucosa 1-fosfato
Si en un determinado instante en la célula hay 87 mmoles de glucosa y 0,12 mmoles de
HPO42-:
a) ¿ reaccionarán completamente ambos reactivos?.
b) Si alguno de los reactivos está en exceso indique cuál y que cantidad queda sin
reaccionar. Exprese el resultado en mmoles.
c) ¿Cuánto se obtendría de glucosa 1-fosfato?. Exprese el resultado en g y mmoles.
54.- Se ponen 23,8 g de cloruro de magnesio y 95 g de nitrato de plata en condiciones de
reaccionar.
A) Escriba la ecuación equilibrada e indique el nombre de los productos formados.
B) Suponiendo que la eficiencia del proceso es del 100%:
a) indique cuál de los reactivos está en exceso y qué cantidad del mismo,
expresada
en gramos, quedó sin reaccionar.
b) ¿Cuántos moles de cada uno de los productos se obtienen?.
55.- El dióxido de manganeso sólido reacciona con solución acuosa de ácido clorhídrico y se
obtiene solución acuosa de cloruro de manganeso (II), agua líquida y sustancia simple cloro al
estado gaseoso.
A) Plantee la ecuación equilibrada correspondiente.
B) Si se hacen reaccionar 2 moles de dióxido de manganeso con 6 moles de ácido
clorhídrico, suponiendo una eficiencia del 100%, calcule:
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a)
b)
c)
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la masa que reaccionó de cada uno de los reactivos. Exprese el resultado en g y
mg. En función de lo calculado indique si algún reactivo fue limitante de la
reacción.
la masa de H2O formada. Exprese el resultado en g y mg.
el volumen de Cl2 obtenido en CNPT, expresado en dm3.
56.- Dada la siguiente transformación:
2 Ca3(PO4)2 (s)+ 6 SiO2 (s)+ 10 C(s)
10 CO(g)+ 6 CaSiO3 (s)+ P4 (s)
Si se parte de 300 kg de fosfato de calcio impuro de 95% de pureza y cantidades
necesarias de dióxido de silicio y de carbono, calcule la cantidad de fósforo que se obtiene.
Considere el rendimiento de la reacción del 78 %. Exprese el resultado en moles y en g.
57.- Una forma de obtener cianuro de sodio (NaCN) es mediante la siguiente reacción:
N2(g) + 4 C(s) + Na2CO3 (s)
2 NaCN(s) + 3 CO(g)
Experimentalmente se hacen reaccionar 30,0 g de carbonato de sodio de 99 % de
pureza, con 20,0 g de carbono de 90% de pureza y sustancia simple nitrógeno en exceso,
obteniéndose 23,25 g de cianuro de sodio.
a) Calcule que masa, expresada en gramos, de cada uno de los reactivos se consumió.
b) Indique cuál es el reactivo limitante.
c) Calcule el rendimiento de dicho proceso.
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CAPÍTULO IV: ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS
1- ¿Qué es el cuanto o fotón?
¿Qué significa que la energía está cuantizada?.
2- Indique si se emite o absorbe energía y si aumenta o disminuye la estabilidad del
electrón cuando en el átomo de hidrógeno ocurren las siguientes transiciones
electrónicas:
a- del nivel n=4 a n=2.
b- de un orbital de radio 0.53 Å a uno de radio 8,4 Å.
3- A- ¿Qué entiende por orbital atómico?.
B- ¿Cuántos y cuáles son los números cuánticos que se requieren para caracterizar a un
orbital atómico?. Explique brevemente e indique qué valores toma cada uno de ellos y con
qué característica de los orbitales están relacionados.
4- ¿En qué son semejantes y en qué son diferentes los orbitales 1s y 4s de un átomo?.
5- Explique brevemente que entiende por:
* electrones apareados.
* electrones desapareados.
6- Indique si son correctos o no los siguientes conjuntos de números cuánticos para
caracterizar a un electrón que se encuentra en el nivel n=4 y otro electrón en el nivel n=3.
Justifique cada una de las respuestas
n
l
m
s
a)
4
2
0
1/2
b)
3
-2
-1 -1/2
7- Indique qué números cuánticos caracterizan al electrón resaltado con negrita y qué valores
toman los mismos.
↑↓
↑↓
1s
2s
↑↓ ↑
↑
2p
8- Indique cuáles son los números cuánticos y los valores correspondientes, para describir un
electrón en un orbital 2p.
9- ¿Cuántos electrones puede haber como máximo en el nivel n=2?. Justifique.
10- ¿Cuál es el símbolo utilizado para indicar los orbitales correspondientes a cada uno de los
siguientes valores de l : 0, 1, 2, 3 ?.
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11- ¿Es posible que en un determinado átomo se encuentren electrones en orbitales
2d?. Justifique la respuesta.
12- Compare desde el punto de vista energético dos electrones que se encuentran en igual
nivel, pero en diferente subnivel. Dé un ejemplo y justifique con los números cuánticos.
13- Las siguientes simbologías son cuatro formas posibles de representar la distribución de los
electrones en la estructura electrónica externa del átomo de C:
a) ↓↑
2s
↓↑
c) ↓↑
2s
↓
b)
↓↑
2s
d)
↓
2s
2p
↓
2p
↓
↓
↑
2p
↓
2p
↓
¿Cuál de ellas es la más probable? Justifique la respuesta en función del Principio de
Exclusión de Pauli y la Regla de Hund?.
La ubicación de los elementos en la Tabla Periódica está relacionada con la
estructura electrónica de los átomos respectivos. Uno de los objetivos de los ejercicios
14 y 15 es predecir la ubicación en la TP del elemento en función de la estructura, por lo
tanto analice y responda cada uno de los siguientes apartados sin consultar la TP.
Datos: ZHe = 2, ZNe = 10, Z Ar = 18, ZKr = 36, ZXe = 54
14-Para el átomo de un elemento en cuyo subnivel más externo, el 4p, tiene un solo electrón,
indique:
a- La estructura electrónica del átomo neutro, marcando en la misma la estructura
electrónica interna y la externa.
b- a qué grupo de elementos de la Tabla Periódica pertenece.
c- deduzca el grupo y período de la Tabla Periódica a los que pertenece.
Justifique las respuestas.
15- Para un átomo cuyo Z es 16:
a- Escriba la estructura electrónica del átomo neutro usando las notaciones
___
↑↓
y 1s 2s....
b- Indique si este elemento es de transición. Justifique la respuesta.
c- Indique grupo y período de la Tabla Periódica a que pertenece y explique como lo
deduce.
d-¿Es posible que origine un ión simple? En caso afirmativo indique la estructura
correspondiente y la carga (número y signo) de dicho ión.
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16- Analice las siguientes afirmaciones y explique si son Verdaderas o Falsas, consultando la
TP para obtener la información necesaria.
El ión Mg2+:
a- Es isoelectrónico con el anión O2-.
b- No tiene tendencia a ganar ni a perder electrones, ya que su último nivel está con el
máximo de electrones.
c- Tiene una estructura electrónica interna que podemos simbolizarla como [Ar].
d- Es isoelectrónico con los átomos de un elemento del grupo 18 de la TP.
e- Es muy inestable ya que tiene electrones desapareados en el último nivel.
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CAPÍTULO V: PROPIEDADES PERIÓDICAS
1- Indique en función de qué propiedad están ordenados los elementos en la Tabla Periódica.
Explique brevemente.
2- A- Analice la estructura electrónica de los átomos de elementos de un mismo grupo. ¿ En
qué son diferentes y en qué son semejantes dichas estructuras?.
B- ¿Existen semejanzas en las propiedades de los elementos de un mismo grupo?
Justifique la respuesta y cite ejemplos.
3- ¿Cómo puede explicarse que el orbital 1s en el átomo de Ne está más cercano al núcleo
que el orbital 1s en el átomo de He?.
4- Disponga los siguientes átomos en orden creciente de radio atómico. Explique.
Si, Na, Al y Mg
5- A- Prediga para los siguientes átomos cuál tendrá menor radio atómico, justificando la
respuesta.
K y Cs
B- Prediga cuál de los dos elementos tendrá mayor primera energía de ionización. Justifique
en función de las estructuras electrónicas respectivas y el radio atómico.
6- Dados los iones: Na+, Mg2+ y Al3+
A- Compare los tamaños de cada uno de ellos con sus respectivos átomos neutros.
B- Disponga dichos iones en orden creciente de radio iónico. Explique brevemente en
función de la estructura electrónica de dichos iones y la carga nuclear.
7- A- Escriba la ecuación que describe el proceso que corresponde a la primera y a la
segunda energía de ionización del Litio (Li).
Datos: Primera Energía de Ionización= 520 kJ/mol
Segunda Energía de Ionización= 7298 kJ/mol
B- Compare las energías involucradas en dichos procesos
C- Postule en función de la estructura electrónica del átomo neutro cuál será el ión más
estable.
8- Se ha comprobado experimentalmente que la sustancia Na(s) es más reactiva que la
sustancia Mg(s). Justifique en función de la estructura electrónica de los átomos y el radio
atómico.
9- A- Escriba para el átomo de Fluor, las ecuaciones que representan a los procesos:
a- primera energía de ionización
b- afinidad electrónica
B- Analice si uno de estos procesos es el inverso del otro. Explique brevemente.
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C- En función de la estructura electrónica del átomo neutro de F prediga cuál de los iones
indicados en el apartado A- será más estable.
10- Compare los metales y no-metales con respecto a:
a) Número de electrones en el nivel más externo.
b) Energía de ionización.
c) Afinidad electrónica.
d) Electronegatividad.
11- Para los átomos Rb y Ba prediga en función de las propiedades periódicas :
a- los iones que podrían formar
b- los óxidos normales que formarían
c- el carácter ácido-base de dichos óxidos normales.
_______________________
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CAPITULO VI: ENLACES QUÍMICOS
1- ¿Qué es la energía de red o energía reticular de un compuesto iónico?. ¿Qué relación tiene
la energía reticular con la estabilidad del enlace?
2- A) ¿Cuál de las siguientes sustancias esperaría que tenga mayor energía reticular?
a) cloruro de magnesio o cloruro de bario
b) cloruro de magnesio o cloruro de sodio
B) Para las sustancias indicadas en b) plantee las ecuaciones que representan el proceso
donde está involucrada la denominada energía reticular.
3- Explique cómo es la unión entre las partículas que forman el sólido cristalino cloruro de
calcio.
4- ¿Qué mantiene unido a los átomos de hidrógeno en la molécula de la sustancia simple que
forman?
5- Escriba una fórmula posible para la estructura de Lewis de las siguientes especies
químicas:
a) sustancia simple nitrógeno
b) óxido de litio
c) cloruro de hidrógeno
d) ión hidróxido
e) ión trioxoclorato (V)
6- Asigne a cada una de las siguientes sustancias un valor de longitud y energía de enlace
entre los átomos de carbono:
H

a) H – C –

H
H

C–H

H
H H
 
b) H – C = C – H
c)
H–C ≡ C-H
Datos: longitud de enlace 1,20 A; 1,54 A; 1,33 A
Energía de enlace: 83,1 kcal/mol; 123 kcal/mol; 100 kcal/mol
7- Explique como se forman los enlaces que mantienen unidos a los átomos en la molécula de
nitrógeno utilizando el concepto de traslape de orbitales atómicos. Especifique si se trata de
enlaces sigma o pi.
8- Compare las sustancias bromuro de hidrógeno e ioduro de hidrógeno respecto a polaridad,
longitud de enlace, energía de enlace y estabilidad.
9- ¿Cuál de las siguientes sustancias presentará mayor estabilidad?
b) Br2
c) I2
a) Cl2
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10 - Conociendo el estado de agregación de las siguientes sustancias presentes en la
naturaleza y las propiedades de los elementos que las forman, prediga para cada una el tipo
de partículas presentes y la naturaleza de la unión química entre ellas.
a) nitrógeno gaseoso presente en el aire.
b) cloruro de sodio sólido presente en depósitos sobre la corteza terrestre.
c) dióxido de silicio sólido presente en la arena.
11- Entre las siguientes sustancias explique cual/es conducen la corriente eléctrica al estado
líquido:
a) agua
b) cloruro de sodio
c) tetracloruro de carbono
d) sulfato de calcio
12- Se ha determinado experimentalmente que los ángulos de enlace en el metano (CH4),
amoníaco y agua son 109,5º; 107,3º y 104,5º respectivamente. Explique a que se debe la
diferencia en el ángulo de enlace en dichas moléculas isoelectrónicas.
13- Explique la estructura del anión silicato (tetraoxosilicato) con la teoría de hibridación de
orbitales atómicos.
14- Explique como se forman los enlaces en las siguientes sustancias y como se denominan
los mismos:
b) H – C ≡ C – H
(etino)
a) NH3 (ángulo de enlace: 107º)
15- Explique si las siguientes moléculas son polares:
a) N2
b) CO2 (Tenga en cuenta que experimentalmente se encontró que se trata de una
molécula lineal)
16- Se ha determinado experimentalmente que la molécula de agua es polar. Explique dicha
polaridad en función de la estructura molecular.
17- Explique en función de los enlaces y las interacciones intermoleculares porqué el dióxido
de carbono existe al estado gaseoso en condiciones de presión y temperatura ambiente,
mientras que el agua se encuentra al estado líquido.
18- ¿Cómo explica que la sustancia fluoruro de hidrógeno presente menor temperatura de
ebullición que el agua si la energía del enlace puente hidrógeno es aproximadamente de 20
kJ/mol en el agua mientras que en el fluoruro de hidrógeno es de 113 kJ/mol.
19- Explique si las moléculas que forman las siguientes sustancias interaccionan con las
moléculas de agua, cómo es dicha interacción y si esto provoca alguna transformación
química.
a) HCl(g)
b) NH3(g)
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CAPITULO VII: ESTADO GASEOSO
1) Respecto de las características y propiedades del estado gaseoso:
a) Indique qué tipo de partículas están presentes en las sustancias que se pueden
encontrar en la naturaleza en estado gaseoso.
b) Diferencie un gas de un vapor en cuanto a las interacciones entre las partículas que los
constituyen, relacione esto con la posibilidad de licuar una sustancia, dé un ejemplo de
cada caso.
c) Explique y esquematice la propiedad de compresibilidad que manifiestan los gases.
2) Indique cuáles de las siguientes cantidades de gas N2 llenarán un recipiente de 10 dm3 a 20
ºC y justifique:
a) 20 g
b) 1 mol de moléculas
c) 0,1 g
d) 6,02 1023 moléculas
3) Se realizó un trabajo experimental con un gas encerrado en un recipiente con émbolo, que
consistió en aplicar diferentes pesas, de manera que se fueron modificando las presiones
del gas, se mantuvo la temperatura constante y se midió el volumen que ocupó el gas en
cada caso. En la siguiente tabla se resume la información obtenida:
Experiencia Nº
1
2
3
4
Presión (atm)
2
4
8
10
Volumen (cm3)
20
10
5
4
A) Confeccione un gráfico, en el eje de las ordenadas represente el volumen y en el de las
abscisas la presión.
B) Responda:
a) ¿Cuál es la variable independiente y cuál la variable dependiente?
b) ¿Qué ocurre con el volumen al aumentar la presión?
c) ¿Qué relación encuentra entre el volumen y la presión?
d) Calcule el producto entre el volumen y la presión (P.V) en cada experiencia.
e) ¿Cómo es el producto P.V entre las distintas experiencias?
f) Enuncie la Ley de Boyle y Mariotte. Exprésela matemáticamente.
4) En un trabajo experimental se obtuvieron los siguientes resultados, cuando se trabajó
cuidando que la presión no se modificara:
Experiencia Nº
1
2
3
4
Temperatura, t (ºC) Temperatura, T (K)
-173
-73
27
127
27
Volumen (cm3)
4
8
12
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A) Complete en la Tabla los datos que faltan.
B) Basándose en la Tabla anterior confeccione los siguientes gráficos:
a) Volumen en función de la temperatura en ºC.
b) Volumen en función de la temperatura en escala absoluta.
C) Responda:
a) ¿Para qué valor de temperatura, en ambas escalas, el volumen se hace cero?
b) ¿Cuál es la ventaja de trabajar con temperaturas en escala absoluta?
c) ¿Cómo varía el volumen al aumentar la temperatura? ¿Qué relación existe entre
estas variables?
d) Calcule el cociente entre el volumen y la temperatura en escala absoluta (V/T)
en cada experiencia. Cómo son dichos cocientes?
e) Enuncia la Ley de Charles y Gay Lussac. Exprésela matemáticamente.
5) Cuando n moles de un gas confinado en un recipiente cerrado de volumen fijo absorbe
energía térmica:
a) ¿qué variables de estado se modifican y porqué?.
b) si la relación entre ambas variables es directamente proporcional, indique la expresión
matemática correspondiente.
6) El volumen de una sustancia al estado gaseoso es función de la temperatura a la que se
encuentra, de la presión que ejerce y de la cantidad de sustancia presente,
matemáticamente se representa:
V = V (T,P,n)
Indique la ecuación matemática correspondiente a dicha función para los gases ideales, el
significado de cada parámetro y las condiciones en las que puede ser utilizada para gases
reales sin cometer errores en los cálculos.
7) Los gases reales presentan comportamiento ideal cuando se encuentran en
determinadas condiciones de Presión y Temperatura:
a) Dé un ejemplo utilizando los datos de la Tabla correspondiente.
b) Indique de qué variable, presión o temperatura, dependerá que los gases que se
encuentran en el aire presenten comportamiento ideal en condiciones
ambientales compatibles con la vida.
8) Las moléculas de ozono presentes en la estratosfera absorben buena parte de la radiación
solar dañina. La temperatura y presión típicas del ozono en esta capa son 250 K y 1 10-3
atm y en esas condiciones presenta comportamiento ideal. ¿Cuántos moles de ozono están
presentes en 1 L de aire a esa temperatura y presión? (Suponer que a esa altura el aire
está formado solamente por ozono).
9) Si se dispone de 3,08 dm3 de metano (CH4) en estado gaseoso a 25 ºC y 1,013 105Pa de
presión, calcule qué masa de dicha sustancia se tiene.
10) El hielo seco es dióxido de carbono sólido. Una muestra de 0,05 g de esta sustancia se
coloca en un recipiente vacío cuyo volumen es de 4,6 L a 25 ºC. Calcule la presión dentro
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del recipiente después de que todo el hielo seco se ha convertido en dióxido de carbono
gaseoso, para ello utilice la ecuación general de los gases ideales. Considera que el
resultado obtenido es exacto o aproximado? Explique.
11) Analice la composición del aire que se indica en el Cuadernillo de Tablas.
A) ¿Qué sustancia contribuye en mayor medida al valor de la presión atmosférica?
¿Porqué?
B) Calcule las presiones parciales de oxígeno y de nitrógeno cuando la presión atmosférica
corresponde al valor normal y considerando que el aire tiene una composición porcentual
en moles de 20,8% de oxígeno y 79,2% de nitrógeno. Exprese el resultado en hPa.
12) Se recogió una muestra de nitrógeno gaseoso en una campana para gases a 27ºC y
presión atmosférica de 989 hPa. Si el volumen de gas medido sobre la superficie del agua fue
de 124 cm3, calcule la masa de gas obtenida.
13) La descomposición parcial del peróxido de hidrógeno líquido produce agua líquida y
oxígeno gaseoso. Al medir el volumen de gas que se obtuvo a partir de esta reacción a 30 ºC
y 1,008 105 Pa se encontró que era de 150 cm3. Calcule la masa de peróxido de hidrógeno
que se descompuso considerando el rendimiento del proceso del 100%.
14) Obtenemos energía por la degradación de los alimentos. Una ecuación simplificada que
representa este proceso es la combustión de la glucosa (C6H12O6) en las células de nuestro
organismo:
6 CO2 (g) + 6 H2O (g) + Energía
C6H12O6 (ac) + 6 O2 (g)
La energía liberada por mol de glucosa es de 628 kcal
Si una persona que realiza una actividad normal necesita consumir 60 kcal en una hora,
calcule:
a) ¿Qué volumen de aire necesita consumir una persona en una zona cálida de 35ºC de
temperatura y 1 atm de presión durante una hora de actividad normal?
b) ¿Cuál será el volumen de aire que requiere una persona en una zona fría donde la
temperatura es de 5 ºC, considerando el mismo consumo energético?
c) ¿En qué proporción se incrementa el consumo de aire, si la misma persona se
encuentra en la zona cálida y realiza una actividad física para la cual necesita una
energía de 360 kcal por hora?
15) Utilizando el concepto de efusión de los gases:
a) explique porqué los globos de látex utilizados en juguetería se desinflan.
b) responda ¿qué globo de látex se desinflará en menor tiempo, uno que contiene
He(g) o uno inflado con aire? Justifique.
16) Compare las siguientes sustancias gaseosas, a igual temperatura y presión, respecto de
sus velocidades de difusión y ordénelas de acuerdo a velocidad de difusión creciente:
CO (g), O3 (g), H2 (g), SO2 (g)
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Respuestas a ejercicios numéricos:
8)
n O3 = 4,88 10-5 moles
9)
m CH4(g) = 2 g
10)
P CO2 (g) = 613,46 Pa
11)
B) PO2(g)= 210,7 hPa
12)
m N2 (g) = 0,133 g
13)
m H2O2 (l) = 0,408 g
14)
a) V aire = 69,2 L
b) V aire = 62,4 L
c) En 6 veces
PN2 (g) = 802,3 hPa
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CAPITULO VIII: Estado líquido y estado sólido
1- Compare la sustancia agua en los tres estados de agregación, en función de:
a- atracciones intermoleculares.
b- grado de orden de las partículas.
c- densidad.
2- Indique en orden creciente cómo son las atracciones intermoleculares para la siguiente
sustancia en los tres estados de agregación. Especifique que tipo de interacción
intermolecular presenta.
Br2 (s), Br2 (l) y Br2 (g)
3- Dadas las siguientes sustancias, en las condiciones de presión y temperatura
correspondientes al estado líquido:
N2 (l)
y
H2O (l)
Compare ambas sustancias con relación a:
a- el tipo de fuerza de atracción intermolecular.
b- temperatura de ebullición, calor latente de evaporación y volatilidad. Explique brevemente.
4- ¿Cómo explica que en determinadas condiciones de temperatura y presión exista la
sustancia helio al estado líquido?.
5- Explique qué es presión de vapor de un líquido y cómo varía con la temperatura.
6- a- Explique la diferencia entre evaporación y ebullición.
b- ¿Qué es temperatura de ebullición de un líquido? ¿A que se denomina punto de
ebullición de un líquido?
7- A presión de 1 atmósfera la temperatura de ebullición del agua es 100 ºC y la del alcohol
etílico (CH3-CH2OH) es de 78ºC.
Compare dichas sustancias y estime cómo serán respecto a :
a- estado de agregación a 25ºC y 1 atm.
b- tipo de fuerzas intermoleculares y en cual de ellas son más intensas.
b- presión de vapor del líquido, ambas sustancias a 30ºC
c- calor latente de evaporación
d- volatilidad
8- Utilizando los datos que se dan a continuación:
0ºC
25ºC
50ºC
75ºC
100ºC
Pv Benceno (Pa)
3,61 103
1,25 104
3,6 104
8,58 104
1,81 105
Pv Alcohol metílico (Pa)
3,96 103
1,62 104
5,38 104
31
1,5 105
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a- confeccione un gráfico de presión de vapor del líquido (Pv) en función de la temperatura
para alcohol metílico y benceno. A partir del gráfico estime el punto de ebullición de cada
una de dichas sustancias.
b- estime cuál de las dos sustancias es más volátil, comparadas a igual temperatura.
Justifique la respuesta.
9- En un diagrama de fases de una sustancia pura ¿la curva de Presión de vapor del líquido
tiene puntos extremos? Explique brevemente.
10- El siguiente diagrama de fases corresponde al agua pura.
A-Indique que representan:
a- la línea curva AC.
b- la línea curva AD.
c- la línea recta AB.
B-¿Cómo se denomina el punto A y qué fases están en equilibrio a la temperatura y
presión correspondientes a dicho punto?
C- Indique que fase/s está/n presente/s a la temperatura y presión correspondientes a:
* el punto I y el punto J
* el punto E
E- ¿Qué cambios se producirán si la presión permanece constante en 0.46 atm y la
temperatura aumenta de -10 a 374°C?
F- Indique en el diagrama cuál es el punto crítico y cuáles son los valores de presión y
temperatura crítica.
11- A- El punto triple para el CO2 se encuentra a 5,26 105 Pa y 57°C. ¿Es posible que el CO2
exista en estado líquido a presión atmosférica normal? Explique.
B- ¿Qué tipo de fuerzas intermoleculares presentará el CO2 al estado sólido?
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C- Teniendo en cuenta los datos indicados en el apartado A- y en el ejercicio 12
explique las diferencias en las propiedades físicas entre el CO2 y el H2O.
12- ¿Cuáles son las principales diferencias entre los sólidos amorfos y los sólidos
cristalinos?
13- ¿Qué es una celda unitaria? ¿Qué entiende por red cristalina?
14- Los cristales de todas las sustancias conocidas se agrupan en siete sistemas cristalinos,
¿qué parámetros definen cada uno de dichos sistemas?
15- En el sistema cúbico:
* ¿qué relación existe entre la longitud de los ejes?
* ¿cómo son los ángulos entre las caras?
16- Compare las siguientes propiedades en los diferentes tipos de sólidos, en función del
tipo de partículas:
- Conductividad eléctrica y térmica.
- Enlace químico.
- Dureza.
- Punto de fusión.
- Solubilidad en solventes polares y no polares.
Dar ejemplos de cada tipo de sólidos.
17- Tanto el grafito como el diamante están formados por átomos de carbono. Ambos tienen
puntos de fusión muy altos. ¿Cómo explica que el diamante es duro, mientras el grafito es
un sólido blando, untuoso al tacto?.
18- Los elementos C y Si forman óxidos cuyas fórmulas empíricas son muy similares: CO2 y
SiO2.
El CO2 sublima a 194,5 K (-78,5 ºC) y el SiO2 funde aproximadamente a 1973 K (1700 ºC) e
hierve a 2473 K (2200 ºC).
En vista de esa gran diferencia, indicar que clase de sólidos forman el CO2 y SiO2.
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CAPÍTULO IX: SOLUCIONES
1- Defina los siguientes términos:
a)solución
b)soluto
c)solvente
d)concentración de una solución
2- Indique si la concentración de una solución es una propiedad extensiva o intensiva.
Justifique.
3-Dadas siguientes soluciones y la concentración correspondiente, indique para cada una
que información obtiene sobre la composición:
a) solución acuosa de hidróxido de sodio 6 mol/dm3 (molaridad)
b) solución acuosa de glucosa 0,2 mol/kg (molalidad)
c) solución acuosa de ácido acético 96 % m/m
d) solución acuosa de cloruro de calcio 20 % m/v
e) solución acuosa de alcohol etílico 25 % v/v
f) mezcla gaseosa de nitrógeno y oxígeno, fracción molar de nitrógeno = 0,8 y fracción molar
de oxígeno = 0,2.
g) solución acuosa de cromato de barrio 2 ppm (mg/dm3)
4- Indique que formas de expresar la concentración de una solución (entre las mencionadas
en este curso) producen resultados que sean independientes de la temperatura y cuáles
dependientes de la temperatura. Justifique.
5- Para cada una de las siguientes soluciones indique qué cantidad de soluto y solvente
contienen, exprese dichas cantidades en gramos:
a) 250 g de solución acuosa de cloruro de sodio cuya concentración es 2,6% m/m.
b) 1 kg de solución acuosa de yoduro de calcio cuya concentración es 15 % m/m.
c) 1 Kg de solución acuosa de sulfuro de potasio cuya concentración es 2 10-2 mol/kg.
d) 1 dm3 de solución acuosa de ácido nítrico cuya concentración es 1,79 mol/dm3 y la
densidad de dicha solución es 1,058 g/cm3.
6- a)¿Qué entiende por solubilidad?
b) ¿De qué factores depende y cómo es dicha dependencia?.
7- Calcule la solubilidad en agua del dióxido de carbono gaseoso y la del oxígeno gaseoso
considerando que ambas soluciones están a 20°C y la presión parcial del gas en cada una de
ellas es 3,039 103 Pa. Compare las solubilidades calculadas.
8-Explique qué significa que una solución sea:
a) diluida
b) concentrada
c) saturada
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d) sobresaturada
9- Analice e indique cuál de las siguientes soluciones acuosas es la más concentrada.
Justifique.
a) 0,020 g de cloruro de potasio disueltos en 250 ml de solución.
b) 0,020 moles de cloruro de potasio disueltos en 250 ml de solución.
c) 25 mg de cloruro de potasio disueltos en 100 ml de solución.
10- Analice e indique cuál de las siguientes soluciones acuosas es la más concentrada.
Justifique.
a) 1,5 moles de cloruro de sodio disueltos en 500 ml de solución.
b) 1 mol de cloruro de calcio disuelto en 500 ml de solución.
11- Calcule la concentración de una solución acuosa saturada de BaCl2.2H2O a 293ºK.
Exprese el resultado en mol/kg. Indique si dicha solución es concentrada o diluída.
12- ¿Una solución saturada resulta ser siempre una solución concentrada? Explique.
13- Las sustancias dihidrógeno tetraoxofosfato(V) de amonio e hidrógeno tetraoxofosfato(V)
de amonio son utilizadas comunmente como fertilizantes :
En caso de disponer de soluciones acuosas saturadas de ambos fertilizantes a igual
temperatura indique:
a) cuál es la más concentrada.
b) si dichas soluciones son concentradas o diluidas.
14- Si se tienen iguales volúmenes de dos soluciones acuosas (A y B) y la densidad de la
solución A es mayor que la densidad de la solución B ¿Cuál de las dos soluciones es más
concentrada?. Justifique.
15- Si se aplica hidrógeno tetraoxofosfato(V) de amonio como fertilizante sólido al suelo y en
un determinado instante en la fase líquida del suelo se forma una solución acuosa saturada,
calcule:
a) La concentración de la solución saturada a 30°C, expresada en mol/kg y % m/m.
b) La concentración de iones amonio en dicha solución, expresada en mol/kg.
c) La concentración de iones hidrógeno tetraoxofosfato(V) en dicha solución, expresada en
mol/kg.
d) La concentración de fósforo, expresada en mol/ kg.
16- a) ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio sólido se necesitan para preparar 2 dm3 de
solución acuosa 0,2 mol/dm3?
b) Indique para la solución del apartado anterior cuál es la concentración respecto de cada
uno de sus iones, expresada en mol/dm3?.
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17- Se prepara una solución al disolver 15 g de cloruro de calcio en suficiente agua para
formar 0,60 dm3 de solución. ¿Cuál es la concentración de la solución y de la cada uno de los
iones, expresadas en mol/dm3?.
18- Calcule cuántos gramos de nitrato de sodio deberán pesarse para preparar 250 cm3 de
solución acuosa, tal que su concentración resulte de:
a) 20 ppm de iones nitrato.
b) 35 ppm de nitrógeno.
19- Una disolución acuosa de ácido sulfúrico de concentración 93,2 % m/m tiene una densidad
de 1840 g/dm3. Calcule la concentración de dicha solución expresada en mol/dm3 y en mol/kg
(molaridad y molalidad respectivamente).
20- Una solución acuosa contiene 15 g de azúcar C12H22O11 en 0,120 dm3 de solución. La
densidad de esta solución es 1047 g/dm3. Calcule la concentración expresada en:
a) mol/dm3 (molaridad)
b) mol/kg (molalidad)
c) % m/m.
d) ppm
21- ¿Qué volumen de una solución de ácido sulfúrico 93,2% m/m y densidad de 1840 g/dm3
se necesitaría para preparar 0,5 dm3 de una solución que contenga 1,5 moles de ácido
sulfúrico en 1 dm3 de solución?. Exprese el resultado en cm3.
22- ¿Qué volumen de ácido clorhídrico concentrado (37 % m/m y d= 1186 g/dm3) se debe
utilizar para preparar 500 ml de solución acuosa de dicho ácido cuya concentración es 3
mol/dm3?. Exprese el resultado en ml.
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Respuestas a ejercicios numéricos:
5- a)6,5 g de NaCl y 243,5 g de H2O
b) 150 g de CaI2y 850 g de H2O
c) 2,19 g de K2S y 997,80 g de H2O
d) 112,77 g de HNO3 y 945,23 g de H2O
7- 3,9.10-5 moles de O2(g) en 1 dm3 de agua
6,9.10-4 moles de CO2(g) en 1 dm3 de agua
9- la b)
10- la b)
11- 1,46 mol/kg.
15- a) 5,67 mol/kg, 42,86 %(m/m)
b) 11,34 mol/kg
c) 5,67 mol/kg
d) 5,67 mol/kg
16- a) 23,4 g
b) 0,2 mol dm-3 de Na+ y 0,2 mol/dm3 de Cl-.
17- a) 0,225 mol/dm3
b) 0,225 mol/dm3 de Ca2+ y 0,45 mol/dm3 de Cl18- a) 6,85 10-3 g de NaNO3
b) 5,31 10-2 g de NaNO3
19- 17,51 mol/dm3 y 139,85 mol/kg
20- a) 0,365 mol/dm3
b) 0,396 mol/kg
c) 11,94 %
d) 1,25 105 ppm
21- 42,8 cm3
22- 125 ml
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CAPÍTULO IX: PROPIEDADES COLIGATIVAS
1- Enuncie la Ley de Raoult para soluciones formadas por soluto fijo y solvente volátil, y dé su
expresión matemática.
¿Se cumple la Ley de Raoult en cualquier solución? Explique.
2- ¿Qué son las propiedades coligativas y de qué dependen?
3- Defina ascenso ebulloscópico y descenso crioscópico.
4- En un mismo gráfico represente el diagrama de fases para agua pura y para solución
acuosa de urea. Indique los puntos de congelación y de ebullición del solvente puro y del
solvente en solución, el descenso crioscópico y el ascenso ebulloscópico.
5- a) Explique el proceso de ósmosis. ¿Qué es una membrana semipermeable?
b) ¿Qué entiende por presión osmótica?
6- Si se prepara una solución disolviendo 396 g de sacarosa (C12H22O11) en 624 g de agua a
30º C:
a) ¿Cuál es el descenso de la presión de vapor del solvente en la solución?
b) ¿Cuál es la presión de vapor del solvente en la solución?
7- ¿Cuántos gramos de urea (H2NCONH2) deben agregarse a 450 g de agua para dar una
solución donde la presión de vapor del solvente sea inferior en 3,37 102 Pa a la del agua pura
a 30°C?
8- La lisozima es una enzima que rompe las paredes de las células bacterianas. Una muestra
de lisozima extraída de la clara del huevo de gallina tiene una masa molecular relativa de
13.390. Se disuelven 0,10 g de ésta enzima en 150 g de agua a 25°C.
Calcule:
a) el descenso de la presión de vapor del solvente
b) el descenso crioscópico.
c) el ascenso ebulloscópico.
d) la presión osmótica de la solución.
9- Dadas las siguientes soluciones:
a) solución acuosa de glucosa (C6H12O6) 0,01 mol/kg a 20 ºC.
b) solución acuosa de sacarosa (C12H22O11) 0,01 mol/kg a 30 ºC.
c) solución acuosa de glucosa (C6H12O6) 0,1 mol/kg a 30 ºC.
Tanto la glucosa como la sacarosa son no electrolitos.
A) Compare la solución indicada en a) con la solución indicada en b) y prediga, sin hacer
cálculos, cuál tendrá mayor presión osmótica. Explique brevemente.
B) Realice el mismo análisis que en el apartado anterior pero comparando la solución
indicada en b) con la solución indicada en c).
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10- Defina el factor i de van´t Hoff. ¿Qué información proporciona este factor?
11- Se tienen las siguientes soluciones de igual concentración expresadas en mol/kg y a igual
temperatura:
• solución acuosa de cloruro de calcio.
• Solución acuosa de fructosa (C6H12O6).
• Solución acuosa de nitrato de potasio.
Ordene estas soluciones en sentido creciente de las siguientes propiedades, explicando
en cada caso:
a) presión de vapor del solvente
b) punto de ebullición
c) punto de congelación
d) presión osmótica.
12- La presión osmótica de las soluciones acuosas de igual composición (0,01 mol/dm3) de
cloruro de calcio y de urea, a 25°C, son 6,129 104 Pa y 2,482 104 Pa, respectivamente.
Calcule el factor i de van´t Hoff para la solución de CaCl2.
13-Experimentalmente se determinó, a presión de 1 atm, para una solución acuosa de un
soluto A de concentración 0,175 mol/kg, que la temperatura de ebullición es 100,09 ºC y para
una solución acuosa de un soluto B de concentración 0,175 mol/kg que la temperatura de
ebullición es 100,26 ºC.
A) Explique porque ambas soluciones no tienen la misma temperatura de ebullición.
B) Explique si los solutos de las soluciones indicadas son electrolitos o no electrolitos.
Nota: A y B no representan las fórmulas mínimas de los solutos.
14- Considerando que una solución acuosa de nitrato de calcio 0,03 mol/kg es lo
suficientemente diluida como para usar el valor máximo de i, estime la temperatura de
ebullición de dicha solución a presión de 1,013 105 Pa.
Respuestas de los ejercicios numéricos:
6- a) ∆ Pv = 137,38 Pa
b) Pv = 4,102 103Pa
7- 128,4g
8- ∆ Pv = 2,83 10-3 Pa
∆ Te = 2,59 10-5 gdo.
12- i = 2,47
∆ Tc = 9,26 10-5 gdo.
¶ = 1,23 102 Pa
14- Te = 100,047 °C
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CAPITULO X: TERMODINÁMICA - TERMOQUÍMICA
1) Se tienen las sustancias Cu(s) y Al(s) a igual temperatura:
a) Si a la misma masa de cada una de estas sustancias se les suministra energía
calórica tal que ambas alcancen la misma temperatura final ¿cuál de ellas absorberá
mayor cantidad de energía?.
b) Si a la misma masa de cada una de dichas sustancias se les suministra la misma
cantidad de energía calórica ¿Cuál de ellas presentará mayor variación de
temperatura?.
2) Calcule la cantidad de calor, expresada en kilojoule y kilocalorías, que se requiere para
convertir 40 g de agua sólida a -12ºC en vapor de agua a 115ºC. Suponga que no hay
pérdidas por evaporación.
3) A) Calcule el trabajo, por cambio de volumen, asociado a:
a) la fusión de 1 mol de hielo a 0ºC y presión de 1 atm.
b) la ebullición de 1 mol de agua líquida a 100ºC y presión de 1 atm.
B) Compare los resultados obtenidos en a) y b) y si hubiera diferencia explique.
Datos: d H2O(s) a 0ºC y 1 atm = 916,8 kg/m3
d H2O(l) a 0ºC y 1 atm = 999,8 kg/m3
d H2O(l) a 100ºC y 1 atm = 958,4 kg/m3
d H2O(v) a 100ºC y 1 atm = 0,578 kg/m3
4) Al quemarse combustible en un cilindro del motor de un automóvil se liberan 120 kJ de
calor. Calcule la variación de energía interna del sistema si el trabajo realizado por los
gases producidos en la combustión es de 50 kJ. Indique si la energía interna aumenta o
disminuye.
5) Una masa de 50 g de agua líquida, a 100ºC, es transformada en vapor a 1,013 105 Pa.
Calcule:
a) la energía transferida, en forma de calor, del entorno al sistema.
b) el trabajo realizado por el sistema.
c) la variación de energía interna.
6) Dado un sistema cerrado gaseoso, a determinada temperatura y presión, en un
recipiente:
A) con émbolo móvil
B) con tapa fija (sin émbolo móvil)
¿Mediante que cambios es posible que aumente la energía interna del sistema en la
situación A)? ¿y en la situación B)?.
7) Se introducen dos gases en un recipiente con émbolo móvil, a presión constante. Al
producirse la reacción entre ambos se liberan 185 kJ en forma de energía calórica y al
mismo tiempo se realiza un trabajo del entorno sobre el sistema de 100 kJ.
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a) Indique si la reacción que se produjo es endotérmica o exotérmica, explique como lo
deduce.
b) Explique si hubo variación de volumen del sistema.
c) Calcule la variación de energía interna y la variación de la entalpía del sistema.
8) a) Indique como es la energía del agua en estado líquido respecto a la energía del agua
en estado vapor, a igual temperatura.
b) Calcule la variación de energía interna que se produce al transformarse 100 g de agua
a 25ºC en vapor a 100ºC a presión constante de 1 atm.
c) En función del resultado obtenido en el apartado anterior explique si la energía interna
del sistema aumentó, disminuyó o permaneció constante. ¿El resultado obtenido es
coherente con lo indicado en el apartado a)?.
9) Calcule la variación de energía interna para el proceso de combustión de 1 mol de etano
(C2H6(g)) a 25ºC y 1 atm cuando se obtiene agua líquida, si en estas condiciones la
variación de entalpía es -1559,7kJ.
10) Calcule la variación de entalpía y de energía interna en condiciones estándares para la
combustión de amoníaco según la siguiente ecuación:
4 NH3 (g) + 5 O2(g)
4 NO(g) + 6 H2O (l)
11) Explique a que se debe que el calor latente de vaporización del agua (∆Hºvap. H2O = 44
kJ/mol) sea mayor que el del metano (∆Hº vap. CH4 = 8,2 kJ/mol).
12) Indique la ecuación termoquímica que representa a los siguientes procesos en
condiciones estándares:
a) síntesis de un mol de dióxido de carbono gaseoso.
b) descomposición completa del trioxocarbonato de calcio sólido.
c) neutralización completa entre soluciones acuosas de hidróxido de sodio y ácido
clorhídrico.
13) Al ingerir 45 g de glucosa disueltos en agua, ¿Cuánta energía aporta esa glucosa al
organismo en condiciones estándares? Suponga que se produce agua en estado líquido
y que el rendimiento del proceso de combustión de la glucosa es de 100%.
14) a) Calcule la variación de entalpía, en condiciones estándares, para la reacción de
combustión completa del ácido acético (CH3COOH(s)) con obtención de agua en
estado líquido.
b) Calcule el poder calorífico superior del ácido acético.
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15) Uno de los componentes principales de la nafta es el octano (C8 H18(l)). Suponiendo que
la nafta sea octano puro:
a) Escriba la ecuación que representa el proceso de combustión de la nafta cuando se
forma agua en estado gaseoso.
b) Calcule la energía calórica liberada en la combustión, a presión constante, de 5 litros
de nafta sabiendo que su densidad es de 800 Kg/m3.
c) ¿Qué volumen de dióxido de carbono gaseoso medido a 30ºC y presión atmosférica
de 1,013 105 Pa se generará en tal combustión? Considere comportamiento ideal
del gas.
16) A partir de los datos de energías de enlace suministrados en la siguiente tabla:
Enlace
Energía
(kJ/mol)
436
415
347
H–H
C–H
C–C
Calcule:
a) El calor de formación del metano en condiciones estándares. Datos: ∆H0sublimación
[C(s)
C(g)] =716,7 kJ/mol
b) La variación de entalpía para la hidrogenación del etileno para formar etano,
según la reacción: CH2 = CH2 (g)+ H2 (g)
CH3–CH3 (g)
17) Calcule el calor latente de vaporización del agua en condiciones estándares a partir de
los siguientes datos:
a) H2(g) + ½ O 2(g) → H2O(g) ∆Hº = – 241,8 kJ
b) H2(g) + ½ O 2(g) → H2O(l)
∆Hº = – 285,8 kJ
18) Las entalpías de combustión de la glucosa (C6H12O6(s)) y del etanol (C2H5OH(l)) son –
2815 kJ/mol y –1372 kJ/mol, respectivamente. Con estos datos determine la energía
intercambiada en la fermentación de un mol de glucosa, reacción que puede
representarse según la siguiente ecuación:
C6H12O6 (s) → 2 C2H5OH (l) +2 CO2 (g)
42
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Respuestas a los ejercicios numéricos:
2) Q= 122,8 kJ; 29,3 kcal
3) a) W = 0,167 J
b) W = 3130 J
4) ∆U = -170 kJ
5) a) Q = 113,05 kJ
b) W = 8,76kJ
c) ∆U = 104,29 kJ
7) ∆U = -85 kJ
∆H = -185 kJ
8) b)
∆U = 239,94 kJ
9) ∆U = -1551,5 kJ
10) ∆Hº = -1168,6 kJ
∆Uº = -1156,2 kJ
13) aporta 700,32 kJ de energía
14) a) ∆Hº = -480,9 kJ ; poder calorífico superior = 8,015 kJ/g
15) b) ∆Hº = -1,22 105 kJ
c) VCO2(g) = 3,49 m3
16) a) ∆Hº CH4(g) = -71,3 kJ/mol
b) ∆Hº = -47 kJ
17) ∆Hº vap. = 44 kJ
18) ∆Hº = -71 kJ
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CAPITULO XI: EQUILIBRIO QUÍMICO
1- Dados los siguientes sistemas en equilibrio, a 25°C y presión de 1 atm, indique de qué tipo
son los mismos en función del número de fases y del tipo de partículas cuya concentración
puede variar.
a) 2NO2(g)
N2O4(g)
Ag+(ac) + Cl-(ac)
b) AgCl(s) + H2O
NH4+(ac) + OH-(ac)
c) NH3(ac)+ H2O(l)
d) I2(s) + H20
I2(ac)
2- Para cada uno de los siguientes sistemas en equilibrio (a 25ºC y 1 atm) escriba la expresión
de la constante de equilibrio Kc y/o KP en los casos que corresponda:
a) 2CO2(g)
2CO(g) + O2(g)
b) C(s) + CO2(g)
2CO(g)
3- Considere los siguientes sistemas en estado de equilibrio a 25ºC. Indique cuál de ellos está
más desplazado hacia la derecha y explique.
a) N2(g) + O2(g)
b) N2O4(g)
Kc(25°C)=6,5 10-16
2 NO(g)
Kc(25°C)=4,63 10-3
2 NO2(g)
c) N2(g) + 2O2(g)
2 NO2(g) Kc(25°C)=8,32 10-10
4- Dados los siguientes sistemas en equilibrio, a una determinada temperatura:
a) 2SO2(g) + O2(g)
b) C(g) + CO2(g)
2SO3(g)
2CO(g)
∆Hº < 0 para la reacción directa
∆Hº > 0 para la reacción directa
Explique cómo podría aumentarse la producción de SO3(g), en el primer caso y de CO(g), en
el otro ejemplo, modificando la temperatura del sistema.
Especifique en cada caso si variará el valor de Kc.
5- Para el siguiente sistema en equilibrio, a determinada temperatura:
CaCO3(s)
CaO(s) + CO2(g)
Explique cómo podría aumentarse la descomposición del carbonato de calcio, a temperatura
constante, modificando la concentración de una de las sustancias intervinientes, cuya
concentración puede variar. Especifique si Kc variará.
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6- En el siguiente sistema en equilibrio, a determinada temperatura, ¿es posible aumentar la
producción de NH3 modificando la concentración de los reactivos, a temperatura y presión
constantes?. Explique.
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
En caso afirmativo especifique si Kc varía.
7- Se tienen los siguientes sistemas en equilibrio, cada uno en un recipiente con pistón móvil,
a una determinada temperatura.
a) 2NOBr(g)
2NO(g) + Br2(g)
b) C(g) + CO2(g)
2CO(g)
a) Explique si en dichos sistemas se modificará la condición de equilibrio si a temperatura
constante:
•
•
aumenta el volumen del recipiente
disminuye el volumen del recipiente
b) Especifique si se producirán cambios en el valor de las constantes Kc respectivas.
8- En un recipiente cerrado, a una determinada temperatura, hay N2(g), H2(g) y NH3(g) siendo
las concentraciones en el equilibrio: [N2]= 2,7 mol/dm3 ; [H2]= 0,25 mol/dm3; y [NH3]= 0,05
mol/dm3. El sistema en equilibrio es:
3 H2(g) + N2(g)
2 NH3(g)
Calcule el valor de Kc, en esas condiciones.
9- En un recipiente cerrado de 1,5 dm3 se encuentran en equilibrio 0,5 moles de Cl2(g), 0,015
moles de H2O(g), 0,18 moles de HCl(g) y 0,1 mol de O2(g),a una temperatura de 350 K .
Calcule el valor de Kc para el siguiente sistema, a la temperatura indicada:
2 Cl2(g) + 2 H2O(g)
4 HCl(g) + O2(g)
10- Para obtener el siguiente sistema en equilibrio:
A(g) + B(g)
2 C(g) + 2 D(g)
en un recipiente cerrado de 0,5 dm3 se introducen 3 moles de A(g), 2 moles de B(g) y 2 moles
de C(g), a una determinada temperatura.
a) ¿En qué sentido evolucionará el sistema hasta alcanzar el estado de equilibrio?
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b) Si en el estado de equilibrio la concentración de D(g) 0,3 mol/dm3, calcule:
• Las concentraciones de A(g), B(g) y C(g) en el equilibrio, expresadas en mol/dm3.
• El valor de Kc.
11- Para el siguiente sistema en equilibrio el valor de Kc es 7, a 127°C:
Br2(g) + Cl2(g)
2 BrCl(g)
Si inicialmente se introducen 0,06 moles de Br2(g) y 0,06 moles de Cl2(g) en un recipiente
cerrado de 1 dm3, a 127°C, ¿cuál es la concentración de cada una de las especies químicas
presentes en el sistema cuando se establece el equilibrio?.
12- Dado el siguiente sistema:
PCl5(g)
PCl3(g) + Cl2(g)
Kc (25ºC) = 5,5
En un determinado momento, a 25°C, las concentraciones son: [PCl5 ] = 0,05 mol/dm3,
[PCl3] = 0,035 mol/dm3 y [Cl2]= 0,035 mol/dm3.
a) Explique si el sistema está en estado de equilibrio, o en qué sentido está evolucionando
para alcanzar dicho estado.
b) Calcule la concentración de las especies químicas en el equilibrio.
13- Para el siguiente sistema:
2NO2(g)
2NO(g) + O2(g)
Kp (727ºC)= 158
En un determinado momento, a 727ºC, las presiones parciales de NO2 (g), de NO(g) y de
O2(g) son 4,0520 104 Pa, 2,7351 104 Pa y 3,468 102 Pa, respectivamente. Explique si el
sistema está en estado de equilibrio, o en qué sentido está evolucionando para alcanzar dicho
estado.
Respuestas a ejercicios numéricos:
8.- Kc = 5,95 10-2
9.- Kc = 1,245
10.- b) Concentración de A(g): 5,85 mol/dm3 ; Concentración de B(g): 3,85 mol/dm3
Concentración de c(g): 4,3 mol/dm3
Kc = 0,073
11.- Concentración de Br2(g): 0,025 mol/dm3
Concentración de Cl2(g): 0,025 mol/dm3
Concentración de BrCl(g): 0,07 mol/dm3
12- b) [PCl5]eq = 0,00127 mol/dm3; [Cl2]eq = [PCl3]eq = 0,08373 mol/dm3
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CAPÍTULO XII: EQUILIBRIO IÓNICO
CAPÍTULO XVII: COMPUESTOS DE COORDINACIÓN
1- En las siguientes reacciones identifique los pares conjugados ácido-base:
a) H2O + H2O
H3O+ + OH-
b) HCN (ac) + H2O
H3O+ + CN- (ac)
c) NO2- (ac) + H2O
HNO2 (ac) + OH-
d) NH3 (g) + H2O
e) HNO3(ac) + H2O
f) [Co(H2O)6]2+(ac) + H2O
OH- + NH4+ (ac)
NO3-(ac) + H3O+
[Co(H2O)5(OH)]+(ac) + H3o+
2- El ión HPO42- en solución acuosa es anfotérico y se comporta como electrolito débil.
Escriba las ecuaciones químicas que representan los procesos donde demuestra el carácter
anfotérico.
3- Dadas las siguientes soluciones acuosas diluidas de igual concentración en
a) HNO3 (ac) α= 1
b) HNO2 (ac) α=0,067
A) ¿Cuántos moles de oxonios habrá, en cada solución, por cada mol de ácido?
B) Explique en cada caso que tipo de electrolito es el soluto.
mol/dm3:
4- Se preparó una solución acuosa conteniendo 0,01 mol de amoníaco en 1 dm3 de solución,
a 25ºC. Si la concentración de amonio en el estado de equilibrio es 4,24 10-4 mol/dm3, calcule
el grado de ionización e indique qué tipo de electrolito es.
5- Se tiene una solución acuosa de CH3COOH 0,1 mol/dm3 cuyo porcentaje de ionización es
1,34% y una solución acuosa de CH3COOH 0,05 mol/dm3 cuyo porcentaje de ionización es
1,9%. Explique a que se debe la diferencia en el valor del porcentaje de ionización de las
soluciones.
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6- Complete la siguiente tabla considerando que las soluciones indicadas se encuentran a
25ºC:
[H3O+]
[OH-]
pH
pOH
medio
-4
3
a)sol.ac. A
1 10 mol/dm
b)sol.ac. B
2
-6
3
c)sol.ac. C
4 10 mol/dm
d)sol.ac. D
5
e)sol.ac. E
0
7- ¿Cuál sería la escala de pH a una temperatura de 45°C?. En dicha escala, ¿qué valor de
pH corresponde a medio neutro?
8- A. Klemenc y E. Hayek (1929) determinaron las constantes de ionización, en solución
acuosa, para el ácido nitroso (dioxonitrato(III) de hidrógeno) a las temperaturas de 0 °C;
12,5 °C y 30 °C, y resultaron ser de: 3,2 10-4 ; 4,6 10-4 y 6,0 10-4 respectivamente.
a) Indique el equilibrio correspondiente.
b) Explique brevemente si la ionización del ácido se ve afectada con aumento de la
temperatura.
c) Explique si soluciones de ácido nitroso de igual concentración inicial a 0 ºC; 12,5 ºC; y 30
ºC tendrán igual pH.
9- Explique cómo se modifica el pH del agua pura a 25ºC cuando se disuelve cada una de las
siguientes sustancias. Para cada sistema represente, con la simbología correspondiente, los
procesos que ocurren, especifique si se originan equilibrios ácido-base.
a) cloruro de aluminio (s)
b) nitrito de sodio (s)
c) cianuro de amonio (s)
d) dióxido de azufre (g)
e) amoníaco (g)
f) cloruro de sodio (s)
g) fosfato diácido de sodio (dihidrógeno tetraoxofosfato V de sodio) (s)
10-Teniendo en cuenta el proceso de disolución del dióxido de carbono en agua.
A) Plantee los equilibrios correspondientes.
B) Explique cómo influye un aumento de la presión de CO2(g) sobre:
a) el pH de la solución que se forma.
b) la solubilidad del dióxido de carbono.
11- Se dispone de las siguientes soluciones acuosas, a la misma temperatura e igual
concentración:
a) HCl (ac) (α = 1)
b) HCOOH (ac) (ácido fórmico)
c) CH3-COOH (ac) (ácido acético)
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A) Plantee las ecuaciones químicas que representan a los procesos que ocurren en cada
sistema.
B) ¿Cuál de las disoluciones tendrá mayor pH?. Explique.
12- Una disolución de amoníaco 10-3 mol/dm3 se encuentra ionizada en un 13% a 25ºC. A
partir de estos datos calcule el pH y las concentraciones de todas las especies químicas,
presentes en el equilibrio, expresadas en mol/dm3.
13- Un ácido débil monoprótico en solución acuosa 0,1 mol/dm3, a 25°C, tiene un grado de
ionización de 0,027. Calcule el pH de dicha solución.
14- A) Calcule el pH a 25ºC para cada uno de los siguientes sistemas:
a)
b)
c)
d)
Solución acuosa de ácido nítrico 0,01 mol/dm3 (α= 1)
Solución acuosa de hidrógeno trioxocarbonato de sodio 0,25 mol/dm3
Solución acuosa de hidracina (N2H4) 0,05 mol/dm3
Solución acuosa de hidróxido de potasio 0,1 mol/dm3 (α= 1).
B) Calcule el porcentaje de ionización de los electrolitos indicados en a) y c).
15- Dadas las siguientes soluciones acuosas a 25ºC:
1) NH3 (ac) (0,25 mol/dm3)
2) HCN (ac) (2 10-2 mol/dm3)
A) Plantee para cada una de ellas las ecuaciones químicas que representan los procesos
que ocurren.
B) Indique en cada caso los pares conjugados ácido-base según Bronsted-Lowry.
C) Calcule el pH de la solución de ácido cianhídrico.
16- Dada una solución acuosa de hidrógeno sulfuro de sodio (sulfuro ácido de sodio) 0,02
mol/dm3 a 25ºC:
a) Indique las ecuaciones químicas que representan los procesos que ocurren en dicho
sistema y analice la predominancia relativa de dichos procesos.
b) En función del análisis realizado anteriormente indique el rango en el que se encuentra el
pH de dicha solución.
17-A) Explique para los sistemas indicados en cada uno de los siguientes apartados si
actúan como soluciones buffer o reguladoras de pH.
a) HF(ac) 0,1 mol/dm3 y NaF(ac) 0,1 mol/dm3
b) HBr(ac) 1 mol/dm3 y Br-(ac) 1 mol/dm3
c) CH3NH2(ac) (metilamina) 1 mol/dm3 y CH3NH3+(ac) (metilamonio) 1 10-2 mol/dm3
d) NH3(ac) 0,1 mol/dm3 y NH4ClO4(ac) 0,1 mol/dm3
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B) Indique en qué rango se encontrará el pH de cada una de las soluciones buffer indicadas
en el apartado anterior.
18- Una solución acuosa contiene iones tetraoxofosfato (V) e iones hidrógeno
tetraoxofosfato (V) en concentraciones iguales, indique el valor de pH de dicho sistema a 25ºC
y si este sistema puede actuar como solución buffer.
19- Dada una solución acuosa de ácido nitroso (dioxonitrato(III) de hidrógeno) 0,1 mol/dm3 a la
cual se le agregó 0,2 moles de nitrito de sodio (dioxonitrato(III) de sodio) en 1 dm3 de solución
(considerando que por agregado de la sal no existe variación de volumen):
a) Plantee las ecuaciones químicas de los procesos que ocurren en dicha solución y
explique si el sistema es una solución buffer.
b) Calcule el pH de la solución indicada a 25ºC.
20- a) ¿Qué tipo de sistema se origina cuando a 1 dm3 de agua pura se le agregan 10 g de
carbonato de calcio sólido a 25°C?. La solubilidad del carbonato de calcio en agua es
de 6,85 10-5 mol/dm3 a 25°C.
b) Para el sistema indicado en el apartado anterior plantee las ecuaciones químicas que
representan a los procesos que ocurren e indique las especies químicas que predominan.
c) Calcule la constante del producto de solubilidad del CaCO3 a 25°C.
21- Se dispone de una solución acuosa saturada de Ca(OH)2 a 25ºC, calcule:
a) cuántos gramos de iones Ca2+ están contenidos en 0,5 dm3 de dicha solución.
b) el pH a 25ºC.
22- Se dispone de una solución acuosa a 25°C en la cual la concentración de iones Cu2+ es de
1 10-3 mol/dm3. Indique si precipitará Cu(IO3)2(s) si se agrega una determinada cantidad de
iones IO3- en solución, de manera que la concentración de dicho anión resulta de 0,25 10-2
mol/dm3.
23- Se dispone de una solución acuosa a 25ºC en la cual la concentración de iones SO42- es
de 0,02 mol/dm3. Indique si precipitará BaSO4(s) si se agrega una determinada cantidad de
iones Ba+2 en solución, de manera que la concentración de dicho catión resulta de 0,001
mol/dm3.
24- Se tiene el siguiente sistema en equilibrio a 25ºC:
CaHPO4(s) + H2O
Ca2+(ac) + HPO42-(ac)
A) Analice en qué sentido está más desplazado el equilibrio planteado.
B) Plantee las ecuaciones que representan a los procesos que ocurren en el sistema,
además del indicado e indique las especies químicas predominantes en el mismo.
C) Analice como variará la solubilidad de dicha sal si disminuye el pH por agregado de
ácido clorhídrico.
D) Explique si el CaHPO4, es más soluble en medio ácido o en agua.
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25- Explique en cuál de los siguientes sistemas es más soluble el CaCO3 (s). Plantee las
ecuaciones químicas que representan a todos los procesos que ocurren en cada caso.
a) Agua líquida.
b) Solución acuosa de ácido clorhídrico 0,2 mol/dm3:
c) Solución acuosa de ácido acético 0,2 mol/dm3.
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Respuestas a los ejercicios numéricos
4- α= 4,24 10-2
6- [H3O+]
[OH-]
a)
--1 10-10
b) 1 10-2
1 10-12
-9
c) 2,5 10
---9
d) 1 10
1 10-5
e)
1
1 10-14
pH
4
--8,6
9
___
pOH
10
12
5,4
___
14
medio
ácido
ácido
básico
básico
ácido
7- Escala: 0 - 13,4; pH= 6,7
12- pH = 10,11 [NH4+] = 1,3 x10-4 mol/dm3
[OH-] = 1,3 x10-4 mol/dm3
[NH3] = 8,7 x10-4 mol/dm3
13- pH= 2,57
14- A)
a) pH= 2
b) pH= 9,89
c) pH= 10,34
B) % ionización HNO3(ac)= 100%
d) pH= 13
% ionización N2H4(ac)= 0,44%
15- C) pH HCN(ac)= 5,55
18- pH= 12
19- b) pH= 3,65
20- c) Kps= 4,7 10-9
21- a) 0,2 g
b) pH = 12,31
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CAPÍTULO XIII: CINÉTICA QUÍMICA
1- a- ¿Qué es velocidad de una reacción química?.
b- ¿Cuáles son las unidades de velocidad de una reacción? Indique con un ejemplo las
expresiones correspondientes para deducir las unidades.
c- ¿La velocidad de una reacción es constante a medida que transcurre el tiempo?
Justifique la respuesta.
2- a-¿Qué significado tiene el orden de una reacción?
b-¿Qué es orden total de una reacción y cómo se determina?
c-¿Qué es orden parcial respecto de un reactivo de una reacción?
3- Explique qué son sustancias activas y qué son sustancias actuantes.
4- a-Explique qué significado tiene la ley de velocidad de una reacción.
b-¿Cuáles son las sustancias que se indican en la ley de velocidad?
c-¿Qué es k y de qué depende?.
5- Considere la siguiente reacción: 3 A + B
A y de orden 3 respecto de B.
a- Indique cuáles son las sustancias activas.
b- Escriba la ley de velocidad de la reacción.
c- Indique cuál es el orden total.
A3B, la cual es de orden cero respecto de
6- a- Si al duplicar la concentración inicial de un reactivo se cuatriplica la velocidad inicial de la
reacción, ¿cúal será el orden de reacción respecto de ese reactivo?
b- Si al duplicar la concentración inicial de un reactivo la velocidad permanece igual ¿cuál
será el orden parcial respecto de este reactivo?
7- La reacción A + B
C es de orden cero con respecto al reactivo A y de segundo orden
con respecto al reactivo B. Si se duplican las concentraciones de ambos reactivos, ¿qué
ocurre con la velocidad de la reacción?. Justifique.
8- En función de los siguientes datos determine la expresión de la ley de velocidad para la
reacción:
A+2B
C+2D
[B] inicial
vel. inicial de formación de C
Nºexperimento
[A]inicial
mol/ dm3
mol/ dm3
mol/dm3 min
1
2
3
4
0,1
0,3
0,3
0,4
0,1
0,3
0,1
0,2
53
4,0 10-4
1,2 10-3
4,0 10-4
8,0 10-4
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9- En función de los siguientes datos, a 25°C, determine la expresión de la ley de velocidad y
la constante de velocidad para la reacción:
A + 2B
C
Nºexperimento
[A] inicial
[B] inicial
vel. inicial de formación de C
mol/ dm3
mol/ dm3
mol/ dm3/ min
1
0,1
0,1
5,5 10-6
2
0,2
0,1
2,2 10-5
3
0,1
0,3
1,65 10-5
4
0,4
0,1
8,8 10-5
10- Para la reacción:
NO(g) + 1/2 O2 (g)
NO2(g)
La expresión de velocidad a determinada temperatura es:
v= k [NO]2 [O2]
Se efectúan dos experiencias con esta reacción a la misma temperatura. En el segundo
experimento la concentración inicial de NO se reduce a la mitad, mientras que la
concentración inicial de O2 se mantiene constante. ¿Cómo será la velocidad inicial del
segundo experimento con respecto a la velocidad inicial del primer experimento?
11- Una determinada reacción es de orden cero en el reactivo A y de segundo orden en el
reactivo B. Si se duplican las concentraciones de ambos reactivos, ¿qué ocurre con la
velocidad de reacción?.
12-Indique para cada uno de los siguientes pares de transformaciones cuál es la que se
produce con mayor velocidad, suponiendo igualdad de condiciones. Justifique las respuestas.
a- evaporación de gasolina ó evaporación de agua.
b- combustión de cera ó combustión de papel.
c- un trozo de Mg(s) con HCl o polvo de Mg(s) con HCl.
d- NaOH(ac) + HCl(ac)
NaCl(ac) + H2O
e- 6 CO2(g) + 6 H2O
C6H12O6(s) + 6 O2(g)
(∆ H° > 0)
N2O4(g) es
v= k [NO2]2.
13- La ley de velocidad para la reacción: 2 NO2(g)
¿Cuál de los siguientes cambios provocará una variación en el valor de k?:
a) La presión de NO2 se duplica a temperatura constante.
b) El volumen del recipiente se duplica a temperatura constante.
c) Se disminuye la temperatura a presión constante.
d) Se añade un catalizador a temperatura y presión constantes.
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Respuestas a los ejercicios numéricos:
6- a) La reacción es de segundo orden respecto de ese reactivo.
b) La reacción es de orden cero respecto de ese reactivo.
7- La velocidad de la reacción se cuadriplica.
8- v = k [B]
9- v = k [A]2 [B] ; k = 5,5.10-3 dm6/ mol2 min
10- Vi(segundo experimento)=1/4 Vi(primer experimento)
11- Debido a que la [B] se duplica, la velocidad de la reacción se cuadriplica.
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CAPITULO XIV: OXIDACIÓN - REDUCCIÓN
1- Indique el estado de oxidación del elemento que se especifica en cada una de las
siguientes especies químicas:
a) el N en: NH3 ; NO3- ; N2 ; HNO2 ; NO2 ; NH4+
b) el C en: CO ; CO2 ; CO32- ; CH4 ; CH3COOH ; C(grafito)
2- Explique qué entiende por:
a) reacciones de oxido - reducción
b) agente oxidante
c) agente reductor
3- Indique si los siguientes tipos de reacciones son de oxido – reducción, ejemplifique en
cada caso:
a) Síntesis
b) Neutralización
c) Descomposición parcial
d) Descomposición total
4- Equilibre las siguientes ecuaciones por el método del ión electrón, agregando H+ y H2O ó
OH- y H2O, según corresponda:
Indique para cada una de ellas:
a) las hemiecuaciones correspondientes a la oxidación y a la reducción
b) la ecuación iónica total equilibrada
c) la ecuación molecular total equilibrada
d) el agente oxidante y el agente reductor
1) Cu(s) + SO42-(ac)
Cu2+(ac) + SO2(g) (medio ácido)
2) MnO4-(ac)+AsO2-(ac)
MnO2(s)+AsO43-(ac) (medio alcalino)
3) H2O2 + KMnO4(ac) + H2SO4(ac)
O2(g) + MnSO4(ac) + K2SO4(ac) + H2O
4) H2S(ac)+K2Cr2O7(ac)+H2SO4(ac)
5) Cl2(g) + NH3(ac) + KOH(ac)
6)FeSO4(ac)+KClO3(ac)+H2SO4(ac)
K2SO4(ac)+S(s)+Cr2(SO4)3(ac)+H2O
KCl(ac) + KNO3(ac) + H2O
Fe2(SO4)3(ac)+Cl2(g)+H2O+K2SO4(ac)
7) NaI(ac) + H2O2 (ac) + H2SO4(ac)
I2(ac) + Na2SO4(ac) + H2O
5- A) Explique qué entiende por:
a) unidad de carga eléctrica: Faraday
b) equivalente gramo redox del oxidante
c) equivalente gramo redox del reductor.
B) Para las ecuaciones 3) y 7) del ejercicio 4) calcule el equivalente gramo redox del
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oxidante y del reductor e indique en la ecuación molecular equilibrada el número de
equivalentes de oxidante y de reductor que reaccionan.
6- A) Plantee los cambios redox que pueden ocurrir en el suelo, en determinadas
condiciones, al transformarse en medio ácido:
1) MnO2(s) en Mn2+(ac)
2) S2-(ac) en SO42-(ac)
B) Indique para cada una de las transformaciones anteriores:
a) la hemiecuación que corresponda según la transformación redox indicada en cada
apartado con la correspondiente a la cupla O2(g)- H2O (l).
b) la ecuación iónica total equilibrada.
c) si el cambio planteado para Mn y para S es favorecido en condiciones aeróbicas o
anaeróbicas.
7- La nitrificación comprende las siguientes etapas:
NH4+(ac)
NO2-(ac)
NO3-(ac)
Tales cambios son producidos por determinado grupo de bacterias y en determinadas
condiciones, favorecidos en condiciones aeróbicas.
a) Plantee la hemiecuación redox en cada etapa, y analice qué cambio redox experimenta
el N en cada una de ellas.
b) En cada etapa actúan determinadas enzimas las cuales tienen en su estructura una
especie química que puede oxidarse o reducirse, indique cómo actúan , desde el punto de
vista redox, las especies químicas NH4+ y NO2- según corresponda frente a dichas enzimas.
c) Indique la ecuación que involucre el cambio total de NH4+ a NO3-.
8- a) Explique qué entiende por electrodo simple o semipila.
b) ¿Qué es una pila?
c) ¿De qué factores depende la FEM de una pila?
d) ¿Cómo varía la FEM de una pila al cabo de un período de funcionamiento? Explique
brevemente.
e) ¿Qué indica el valor numérico y signo del potencial de reducción estándar de una
hemirreacción?
9- Utilice los valores de potenciales de electrodo de reducción, de la Tabla de Potenciales
Estándares, para predecir si las reacciones que se indican a continuación ocurrirán
espontáneamente en condiciones estándares electroquímicas:
a) Ca(s) + Cd2+(ac)
Ca2+(ac) + Cd(s)
+
3+
b) Cu (ac) + Fe (ac)
Cu2+(ac) + Fe2+(ac)
10- Prediga si el Fe3+(ac) puede oxidar espontáneamente el I-(ac) a I2(ac) en condiciones
redox estándares, reduciéndose a Fe2+(ac). Plantee lo que corresponda.
11- A) Indique cuáles de las siguientes especies químicas pueden oxidar el Br- (ac) a Br2 (l),
en condiciones redox estándares, en medio ácido:
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a) Cu2+(ac)
b) Cr2O72-(ac)
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c) MnO4-(ac)
B) De las especies químicas que oxidarían al Br- (ac) ¿cuál es el agente oxidante más
fuerte en las condiciones indicadas?
12- ¿Podrán los iones ClO4-(ac) oxidar al Pb(s) en medio alcalino, en condiciones redox
estándares? Explique.
13- Se tiene el siguiente sistema:
- Una tira de magnesio (s) sumergida en una solución acuosa de Mg2+ 1 mol/dm3 y una
tira de zinc (s) sumergida en una solución acuosa de Zn2+ 1 mol/ dm3 a 25ºC.
a) haga un diagrama de la pila que puede construirse con dicho sistema e indique en el
mismo la dirección del flujo de electrones, ánodo, cátodo y polaridad de los mismos.
b) plantee la hemiecuación correspondiente a la reacción que ocurre en el ánodo y a la
que ocurre en el cátodo.
c) plantee la ecuación equilibrada para la reacción total que se produce
espontáneamente.
d) Indique la notación convencional correspondiente a dicha pila.
e) calcule la FEM° de la pila.
14- Dada la siguiente notación convencional de una pila:
Pt/Hg(l)/Hg2+(ac)(1mol/dm3)/NO3-(ac)(1mol/dm3),H+(ac)(1mol/dm3)/NO(g)(1atm)/Pt
Indique la reacción que ocurre espontáneamente en cada electrodo, dando el nombre y
signo de los mismos.
15- ¿Cuáles son las semejanzas y cuáles las diferencias entre una pila (o celda voltaica) y
una electrólisis?
16- Se hace circular corriente eléctrica en celdas electrolíticas con electrodos de grafito,
conteniendo lo siguiente:
1) solución acuosa de nitrato de sodio
2) cloruro de sodio fundido
En cada una de ellas:
A) realice un diagrama de la cuba electrolítica indicando en que dirección fluyen los
electrones y los iones.
B) indique la reacción que ocurre en cada uno de los electrodos.
17- Considérese la electrólisis del CaCl2 fundido, con electrodos de grafito:
a) indique la reacción que ocurre en cada uno de los electrodos.
b) calcule cuántos gramos de calcio metálico pueden producirse al hacerse pasar durante
30 minutos una corriente eléctrica cuya intensidad es 0,5 A.
18- a)Plantee las reacciones que se producen en los electrodos de una cuba electrolítica
durante la electrólisis de una solución acuosa de ZnSO4 con electrodos de grafito.
b)Calcule durante cuántos minutos se debe hacer circular una corriente de 3 A en dicha
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solución para producir 0,5 dm3 del gas que se desprende en el ánodo, recogido sobre agua
a 32°C y P externa de 9,736 10 4 Pa?. Suponiendo comportamiento ideal de dicho gas.
c) ¿Cuántos gramos de Zn(s) se depositan en el electrodo correspondiente?
Respuestas de los ejercicios numéricos
5- B) 3) 23,8 g (oxidante)
17 g (reductor)
10 equivalentes de oxidante
10 equivalentes de reductor
7) 17 g (oxidante)
127 g (reductor)
2 equivalentes de oxidante
2 equivalentes de reductor
13- e) FEM°= 1,60 v
17- b) 0,186 g de Ca
18- b) 39 minutos
c) 2,38g
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