promoción a Grado Once

Glosario
A continuación aparecen algunos de los términos más importantes presentados en este capítulo. Las definiciones de
los términos no incluidos en esta lista pueden localizarse
usando del índice.
Molécula diatómica (Sección 2.3). Una molécula consistente en dos átomos.
Átomo (Sección 2.1). La partícula más pequeña de un
elemento que retiene las propiedades del elemento.
Número de Avogadro (Sección 2.4). El número de entidades en un mol 6.02205xlO23•
Concentracion
(Sección 2.9). La cantidad de una sustancia disuelta en una cantidad dada de una solución o de
solvente.
Peso atómico (Sección 2.2). La masa promedio de los
átomos de un elemento, en relación a la masa de un átomo
de carbono 12, tomado exactamente como 12.
Ecuación química (Sección 2.7). Una representación de
una reacción química en términos de los símbolos y fórmulas
de los elementos y compuestos involucrados.
Peso fórmula (Sección 2.4). La suma de los pesos atómicos de los átomos en una fórmula.
Estequiometría
(Introducción). Las relaciones cuantitativas entre los elementos y compuestos en reacciones químicas.
Fórmula empírica (Sección 2.3). Una fórmula de un
compuesto que se escribe utilizando la relación de números
enteros más simple de átomos presentes en el compuesto;
también se llama la fórmuia más sencilla.
Fórmula molecular'(Sección 2.3). Una fórmula química·
para una sustancia molecular que da el número y tipo de
cada átomo presente en una molécula de la sustancia.
Ion (Sección 2.3). Una partícula compuesta de un átomo
o grupo de átomos que posee una earga 'positiva o negativa.
Molaridad (Sección 2.9). El número de moles de una
sustancia (llamada soluto) disuelta en un litro de solución.
Mol' (Sección 2.4). La cantidad de sustancia que contiene
tantas entidades elementales como el número de átomos que
hay en 12 g de carbono 12; un conjunto del número de
Avogadro de unidades.
Molécula (Sección 2.3). Una partícula formada de dos o
más átomos.
Peso molecular (Sección 2.4). La suma de los pesos atómicos de los átomos que constituyen una molécula.
Porcentaje de rendimiento (Sección 2.8). 100% veces
el rendimiento experimental dividido por el redimiento teórico.
Reactivo limitante (Sección 2.8). El reactivo que, de
acuerdo con la ecuación química, se suministra en la cantidad
estequiométrica más pequeña, y de ahí es que limita la
cantidad de producto que puede obtenerse de la reacción
química.
Rendimiento experimental (Sección 2.8). La cantidad
de producto verdaderamente obtenido de una reacción química.
Rendimiento teórico (Sección 2.8). La cantidad máxima
de producto que puede obtenerse de una reacción química,
calculado usando la Estequiometría sobre la base de la
ecuación química para la reacción.
-
Problemas *
Teoría de Dalton y pesos atómicos
2.1 Describa la ley de la conservación de la masa y la ley
de las proporciones definidas. ¿Cómo difieren? ¿Cómo las
explica la teoría de Dalton?
2.2 Compare la ley de las proporciones definidas y la ley
de las proporciones múltiples. Utilice los compuestos NO
y N02 en su discusión.
2.3 Explique por qué los pesos atómicos relativos no tienen
unidades.
2.4 El metano tiene la fórmula CH. y tiene 75.0% de carbono. Demuestre cómo estos datos pueden utilizarse para
asignar una masa atómica relativa al átomo de carbono sobre
la base de la masa del átomo de hidrógeno que se ha establecido igual a 1.00.
2.5 Enumere los siete elementos que se presentan en la
naturaleza como moléculas diatómicas.
El mol y el número de Avogadro
2.6 ¿Cuántos moles y cuántas moléculas se hallan presentes
en 50.0 g de (a) H2, (b) H,o, (e) H2SO.?
2.7 ¿Cuántos átomos se hallan presentes en cada uno de los
ejemplos descritos en el problema 2.6?
'Los problemas más difíciles están marcados por un asterisco. El apéndice G contiene las respuestas de los problemas codificados en color.
48
Capítulo 2
Estequiometría
2.8 Solamente un tipo de átomo de aluminio se presenta en
17.50% de S, y 7.65 % de N. ¿Cuál es la fórmula molecular
de la sacarina?
la naturaleza. Hasta cuatro cifras significativas, ¿cuál es la
masa (en gramos) de un átomo de Al?
2.9 Un átomo de elemento tiene una masa de 9.786xlO-23
g. ¿Cuál es el peso atómico del elemento?
2.24 Una muestra de un compuesto que contiene solamente
C e H se quemó en oxígeno y se obtuvo 9.24 g de CO2 y
3.15 g de H,o. (a) ¿Cuántos moles de átomos de C, y
cuántos moles de átomos de H contenía la muestra?
(b) ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto? (e) ¿Cuál
era la masa del compuesto que se quemó?
2.10 El prototipo internacional del kilogramo es un cilindro
de una aleación que tiene 90.000% de platino y 10.000%
de iridio. (a) ¿Cuántos moles de Pt y cuántos moles de Ir
hay en el cilindro? (b) ¿Cuántos átomos de cada clase se
hallan presentes?
2.11 Una onza (avdp) es 28.350g. (a) ¿Cuántos moles y
cuántos átomos de Au hay en 1,000 onza de Au? (b) Si el
oro se vende a $650.00 dólares la onza, ¿cuántos átomos
puede usted comprar por un dólar?
*2.12 La distancia de la tierra al sol es 1.496xlOB km. Suponga que los átomos en 1.000 mol fuesen convertidos en
esferas de 1.000 cm .de diámetro. Si estas esferas se ordenaran en una línea tocándose la una a la otra, ¿ilegarían
hasta el sol?
*2.13 El oro puro es de 24 quilates. Si una aleación de oro
de 14 quilates consiste de 14.0 partes en masa de Au y 10.0
partes en masa de Cu, ¿cuántos átomos de Cu hay en la
aleación por cada átomo de Au?
Fórmulas
2.14 Determine las fórmulas moleculares de los compuestos
para los cuales corresponderi las siguientes fórmulas empíricas y pesos moleculares: (a) HBS2, 227.81; (b) NaS02,
174.10; (e) V3S.,281.06; (d) NaP03, 815.69; (e)CH" 56.1l....
2.15 Determine las fórmulas moleculares de los compuestos
para los cuales correspondan las siguientes fórmulas empíricasy pesos moleculaies. (a)COS, 60.07; (b)B,H., 232.33;
(e) S2N, 156.25; (d) NSF, 195.20; (e) PNCI2, 579.43.
2.16 ¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto que
tiene 7.40% de Li, 11.53% de B, y 81.07% de F?
2.17 La quinina tiene 74.05% de C, 7.46% de H, 9.86%
de O y 8.63% de N. ¿Cuál es la fórmula empírica de la
quinina?
.12.18 La putrescina, un producto de la descomposición de
!
2.25 Una muestra de un compuesto que contiene sólo C, H
Y S fue quemada en oxígeno y se obtuvo 15.84 g de CO2,
3.24 g de H20 y 5.77g de S02 (a) ¿Cuántos moles de átomos
de C, cuántos moles de átomos de H y cuántos moles de
átomos de S tenía la muestra? (b) ¿Cuál es la fórmula erndel compuesto? (e) Cuál era la masa de la muestra
que se quemó?
*2.26 Una muestra de 7.61 g de ácido p-aminobenzoico
(APAB, un compuesto utilizado en los cosméticos con filtros
solares) se quemó en oxígeno y se obtuvo 17.1 g de CO2,
3.50 g de H20 y 0.777 g de N2. El compuesto contenía
carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. (a) ¿Cuántos moles de átomos de C, cuántos moles de átomos de H y cuántos
moles de átomos de N contenía la muestra, (b) ¿Qué masa
de C, H y N contenía la muestra? (e) Basado en la masa de
la muestra original ¿qué masa de O contenía la muestra?
(d) ¿Cuántos moles de átomos de O contenía la muestra?
(e) ¿Cuál es la fórmula empírica del APAB?
2.27 Por calentamientode 7.50 g de un hidratode CoCI2.xH20
en el vacío, se eliminó el agua y quedaron 4.09g de CoCl2
anhidro. ¿Cuál es el valor de x en la fórmula CoCl2'x H20?
2.28 Por calentamiento de 6.45g de un hidrato de CuSO•.
x H20 en el vacío, se eliminó el agua y quedaron 4.82g de
CuSO. anhidro. ¿Cuál es el valor de x en la fórmula CuSO•.
xH20?
2.29 Una muestra de 6.2g de un compuesto que contiene
vanadio y cloro se disolvió en agua. La adición de una sal
de plata soluble en agua precipita AgCI, que es insoluble
en agua. El proceso produjo 17.19g de AgCI. ¿Cuál es la
fórmula empírica del cloruro de vanadio?
Composición en porcentaje
la carne, contiene 54.50% de C, 13.72% de H, y 31.78%
de N. ¿Cuál es la fórmula empírica de la putrescina?
2.19 La apatita hidroxílica, un constituyente de los huesos
y dientes, contiene 39.895% de Ca, 18.498% de P, 41.406%
de O y 0.201 % de H. ¿Cuál es la fórmula empírica de la
spatita hidroxílica?
2.20 La aspirina contiene 60.00% de C, 4.48% de H y
35.52% de O. ¿Cuál es la fórmula empírica de la aspirina?
2.21 La droga L-Dopamina, utilizada en el tratamiento de
la enfermedad de Parkinson, contiene 54.82% de C, 5.62%
de H, y 7.10% de N y 32.46% de O. ¿Cuál es la fórmula
empírica de la L-Dopamina?
2.30 Utilizando hasta tres cifras significativas, ¿qué porcentaje del carbonilo de níquel, Ni(CO)., es níquel?
2.31 Utilizando hasta cuatro cifras significativas, ¿qué porcentaje del mineral witerita, BaC03, es Ba?
.
2.32 Hasta cuatro cifras significativas, determine qué porcentaje del Silicato de circonio, ZrSiO 4' es circonio.
2.33 ¿Qué masa de Zn se puede obtener teóricamente de
1.25 kg del mineral esfalerita que tiene 75.0% de ZnS?
2.34 ¿Qué masa de cobre se puede obtener teóricamente de
10.0 kg de un mineral de calcocita que tiene 25.0% de CuS?
2.22 El peso molecular del ácido cítrico es 192.13 y el
compuesto contiene 37.51% de C, 58.29% de O y 4.20%
de H. ¿Cuál es la fórmula molecular del ácido cítrico?
2.35
2.23 El peso molecular de la sacarina es 183.18 Y el compuesto contiene 45.90% de C, 2.75% de H, 26.20% de O,
2.36 ¿Cuántos gramos de litio y nitrógeno se necesitan teóricamente para preparar 5.000g de Li3N?
¿Cuántos gramos de xenón y de fíúor se necesitan
teóricamente para preparar 1.000 g de XeF.?
Problemas
49
¿Cuántos gramos de caja uno de los reactivos se necesitan
para preparar 2.50 g de NO?
2.37 Una muestra de 1.74g de un compuesto que contiene
solamente C e H se quemó en oxígeno y se obtuvo 5.28 g
de CO2 y 2.70 g de H20. ¿Cuál es la composición porcentual
del compuesto?
2.47 Determine el número de gramos de HI que se producirán por la adición de 3.50g de PI3 a agua en exceso:
*2.38 El colesterol es un compuesto que contiene carbono,
hidrógeno y oxígeno. La combustión de una muestra de
~-º-g:del
compuesto produjo 29.20 g de CO2 y 10.18 g
(fe H20. ¿Cuál es la composición en porcentaje del compuesto?
PI3
+
3H20 -7 3Hl
+
H3P03
2.48 Una muestra de 13.38g de un material que contiene
parte de As.06 requiere 5.330 g de 12 para reaccionar de
acuerdo a la ecuac!ón química
*2.39 El mineral hematita es Fe203. El mineral de hematita
contiene material desechable, llamado ganga, además del
Fe203. Si 1.000 kg del mineral contiene 0.5920 kg de Fe,
¿qué porcentaje del mineral es Fe203?
As.06
+
412
+
+
4H20 -7 2As20,
8HI
(a) ¿Qué masa de As.06 reaccionó con el 12 suministrado?
(b) ¿Qué porcentaje de la muestra es As.06?
(e) ¿Qué porcentaje de la muestra es As?
*2.40 Los compuestos que contienen S son un componente
indeseable de algunos aceites. La cantidad de azufre en un
aceite puede determinarse por oxidación del S a sulfato,
SO/-, y precipitación del ion sulfato como sulfato de bario
BaSO., el cual puede recogerse, secarse y pesarse. De 8.25
g de una muestra de aceite, se obtuvieron 0.929 g de BaSO a¿Cuál es el porcentaje de S en el aceite?
2.49 Una muestra de 6.55g de una mezcla de Na,S03 y
Na,SO. se disolvió en agua y se calentó con azufre sólido.
El Na,SO. no reacciona, pero el Na,S03 reacciona así:
+
Na,S03
S -7 Na,S203
y 1.23g de S se disolvieron y formaron Na2S203. ¿Qué
porcentaje de la mezcla original era Na,S03?
Ecuaciones químicas
2.50 ¿Cuántos gramos de NH.SCN pueden prepararse con
5.oog de CS2 y 4.00g de NH3? La ecuación para la reacción
es:
2.41 Balancear las siguientes ecuaciones químicas:
(a) V20, + H2 -7 V203 + H20
(b) B203 + C -7 B.C + CO
(e) Bi + O2 -7 Bi,03
..¡. (d) CaC2 + H,o -7 Ca(OH)2 + H2C2
.-,\-(e) Ba(N03)2 + H2SO. -7 BaSO. + HN03
CS2 + 2NH3 -7 NH. SCN + H2S
2.51 ¿Cuántos gramos de OF2 pueden prepararse
1.60 g de F2 y 1.60g de NaOH? La ecuación-es
2F2
+
2NaOH -7 OF2
~-
+
2NaF
+
a partir
de
H20
2.52 Determine el número de gramos de B2H6.que pueden
obtenerse de 3.204 g de NaBH. y 5.424 g de BF3 mediante
la siguiente reacción:
2.42 Balancear las siguientes ecuaciones químicas:
+ H20 -7 HN03 + NO
+ H20 -7 AI(OH)3 + H2S
(e) SiCI. + -Si -7 Si2CI6
(d) (NH.)2Cr,07 -7 N2 + H20 + Cr203
(e) Ca3N2 + H20 -7 Ca(OH)2 + NH3
(a) N02
(b) Al2S3
+
3NaBH.
4BF3 -7 3NaBF.
+
2B2H6
2.53 Determine el número de .gramos de SF. que pueden
obtenerse de 400 g de SCl2 y 2.00 g de NaF mediante la
siguiente reacción:
2.43 El gasohol es una mezcla de gasolina y alcohol etílico.
del octano (C.H1., un componente de la gasolina) en O2, Los
productos de la reacción son CO2 y H20. (b) Escriba la
ecuación química para la combustión del alcohol etílico
(C2H60) en 02' Los productos de la reacción son CO2 y
H20.
(a) Escriba la ecuación química para la combustión
3SCl2
+
4NaF -7 SF.
+
S2Cl2
+
4NaCI
2.54 .(a) ¿Cuántos gramos de OP(NH2)3 deben obtenerse de
la reacción de 7.oog deOPCl3 y 5.00g de NH3? La ecuación
es:
OPCl3
Problemas basados sobre ecuaciones químicas
+
6NH3 -7 OP(NH2)3
+
3NH.Cl
(b) Si 3.50g de OP(NH2)3 se separaron, ¿cuál es el porcentaje
de rendimiento?
2.44 Determine el número de gramos de H3PO. que pueden
obtenerse de loo.Og de P.OIO:
P.OIO
+
{-
6H20 -7 4 H3PO.
2.45 Usando la ecuación.2NaNH2
+ NH3
•
+
N20 -7 NaN3
+ NaOH
.
(a) Determine el número de gramos de NaNH2 y de N20
que se requieren para preparar 5.oog de NaN3. (b) ¿Cuántos
gramos de NH3 se producen?
2.46 El gas NO, puro, seco, puede obtenerse por medio de
la siguiente reacción:
3KN02
50
+
KN03
+
Cr203 -7 4NO
+
Capítulo 2
2K2 CiO,
Estequiometría
2.55 (a) ¿Cuántos gramos de Ti metálico se requieren para
reaccionar con 3. 513g de TiCl.? La ecuación para la reacción
es
3TiCl.
+
Ti -7 4 TiCl3
(b) ¿Cuántos gramos de TiCl3 pueden producirse de la reacción? (e) Si 3.000g de TiCl3 se separan como producto de
la reacción, ¿cuál es el porcentaje de rendimiento?
2.56 (a) ¿Cuántos gramos de NaN3 pueden obtenerse de la
reacción de 3.50 g de NaNH2 y 3.50 g de NaN03? La
ecuación es
3 NaNH2
+
NaN03 -7 NaN3
+
3 NaOH
+
NH3
) Si 1.20g de NaN, se separan, ¿cuál es el porcentaje de
zendimiento?
2.62 ¿Cuántos gramos de NaOH se necesitan para preparar
0.250 litros de solución 1.50 M de NaOH?
"2.57 Una mezcla de óxido de sodio, Na,O, y óxido de bario,
BaO, que pesa 5.00g se disolvió en agua. Esta solución se
trata con ácido sulfúrico diluido, H,SO., el cual convierte
los óxidos en sulfatos. El sulfato de bario, BaSO., se precipita de la solución, pero el sulfato de sodio, Na,SO., es
soluble y permanece en solución. El BaSO. se recoge por
filtración y se encontró que pesa 3.43 g cuando está seco.
¿Qué porcentaje de la muestra original de la mezcla de óxidos
es BaO?
2.63 ¿Cuántos mililitros de solución 3.00 M de H,PO. se
requieren para reaccionar con 28.8 ml de solución 5.00 M
de KOH?
_
La ecuación para la reacción es:
·2.58 Una muestra de 10.50 g de una mezcla de carbonato
de calcio, CaCO" y sulfato de calcio, CaSO., se calentó
para descomponer el carbonato:
CaCO, --7 CaO
+
CO,
El CO, gaseoso escapó y el CaSO. no se descompone por
el calentamiento. La masa final de la muestra es 7.64g.
¿Qué porcentaje de la mezcla original es CaCO,?
~.59 Una muestra de 9.90g de una mezcla de CaCO, y
aHCO, se calentó y los compuestos se descompusieron:
CaCO, --7 CaO
2NaHCO, --7 Na,CO,
+
+
CO,
CO,
+
+
H,PO.
3KOH --7 K,PO.
+
3H,O
2.64 ¿Cuántos mililitros de 0.500 M AgNO, se necesitan
para reaccionar con 25.0 rnl de solución de 0.750 M de Na,
crO.? La ecuación para la reacción es
Na,CrO.
+
2AgNO, --7 Ag, crO.
+
2NaNO,
2.65 ¿Cuántos mililitros de 0.150 M de KMnO. se necesitan
para reaccionar con 15.0 ml de 0.250 M de FeCl,? La
ecihción es
5FeCl, + K MnO. + 8HCl --7
5FeCl, + MnCl,
+
KCl
+
4H,O
2.66 ¿Cuántos gramos de CaO sólido se necesitan para reac. cionar con 50.0 m! de 0.600 M de HCl? La ecuación de la
reacción es
H,O
La descomposición de la muestra produjo 2.86g de CO, y
0.900g de H,O. ¿Qué porcentaje de la muestra original es
CaCO,?
Reacciones en solución
2.60 ¿Cuántos gramos de H,SO. se necesitan para preparar
375m! de solución 6.00 M de H,SO.?
2.61 ¿Cuántos gramos de KIO, se necesitan para preparar
-.000 litros 'de solución 0.1000 Arde KIO,?
2.67 ¿Cuántos gramos de 1, se necesitan para reaccionar
con 45.0 mi de 0.500 M de Naz,S,O,. La ecuación es
+
2Na,S,O,
1, --7 2Nal
+
Na,S.06
2.68 (a) ¿Cuántos gramos de Na,CO, hay en una muestra
impura del compuesto si se necesitan 35.0 mi de 0.250 M
de HCI para hacerlo reaccionar? La ecuación de la reacción
es
Na,CO,
+
2HCI --7 2NaCI
+
CO,
+
H,O
(b) Si la muestra pesaba 1.25 g,¿qué porcentaje del material
es Na,CO)?
Problemas
51