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Problemas de
Química
y cómo resolverlos
Dirigido p o r :
F élix A ucallanchi V elásquez
Primera edición en español
Copyright©2001 por RACSO Editores
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier método de publicación y/o almacenamiento de
información, tanto del texto como de logotipos y/o ilustraciones sin autorización escrita del autor y los editores. Caso omiso
seprocederáadenunciaralinñactoralalNDECOPIdeacuerdoalaLeyN0 13714yalartículaN°221 del Código Penal vigente.
Printed in Perú - Impreso en Perú
Imprenta MAQUETI E.I.R.L. - Jr. Carlos Arrieta 1319-Lima 1
SERIE DE LIBROS Y
C O M PEN D IO S
CIENTÍFICOS
COLECCIÓN RACSO
PROB L E M AS D E Q U IM IC A
Y CO M O RESO L V E R LO S
l m EDICIÓN
COLABORADORES:
Ing.
Prof.
Prof.
Daniel Rodríguez Chávez
Luis Seguil Mirones
Willian Aguilar Jave
UNI
UNCP
UNC
RACSO EDITORES
Título de la obra:
Problemas de Química y cómo resolverlos
© 2001, por Carlos Jara Benítez y Rubén Cueva García.
Primera edición
Publicada por RACSO EDITORES - NOVIEMBRE 2001
Supervisión general:
Ing. Arturo Jacinto Cahuana (UNI)
Profesor del CEP San Juan Bosco - Huancayo.
Revisión de estilo:
Ing. Alfredo Salcedo Lozano
Revisión Técnica :
Ing. Daniel Rodríguez Chávez
Composición, Diagramación e Ilustraciones:
Compañía Editorial: RACSO EDITORES
Supervisión de la edición:
Miguel Ángel Díaz Lorenzo
Compañía Editorial: RACSO EDITORES
Dirigida por: Félix Aucallanchi Velásquez
Primera edición en español
Copyright © 2001 por RACSO EDITORES
Los derechos amorales de ésta obra son de propiedad de Racso Editores. Hecho el depósito legal en la Dirección de
Derechos de Autor de INDECOPI, y amparado a la Ley N° 13714 y al Código Penal (Articulo 221).
Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier método de publicación y/o almacenamiento de informa­
ción, tanto del texto como de logotipos y/o ilustraciones sin autorización escrita del autor y los editores. Caso omiso se
procederá a denunciar al infractor a la INDECOPI de acuerdo a la Ley N° 13714 y el artículo N° 221 del código penal vigente.
Printed in Perú - Impreso en Perú
PRÓLOGO DE LOS AUTORES
Luego de 22 años de ejercicio docente nos complace presentar ante el público
lector un libro acerca de una ciencia que se ha convertido en nuestra actividad profesio­
nal principal y que ponemos a vuestra consideración con la esperanza de satisfacer las
inquietudes de todo investigador en cuanto a ejercicios y problemas se refiere.
No cabe duda que se encontrarán algunos casos que se prestarán a la polémica por
lo cual sugerimos recurrir a la bibliografía que al final de este libro proponemos pues de
ellos hemos considerado las definiciones y aplicaciones principales que aquí se publican.
*
Este trabajo constituye un reto para todo estudiante que pretenda sumergirse en la
amplitud del curso de química y que esperamos pueda culminar con éxito dicha inten­
ción. Aquí se hace un repaso previo a determinadas defunciones y algunos conceptos
que se requieren conocer antes de pasar al desarrollo de los ejercicios y problemas.
En la presentación del resumen teórico se podrá apreciar algunos mapas concep­
tuales o gráficos que pretenden ordenar algunas ideas básicas sobre un tema determina­
do, con ello intentamos aplicar una de las estrategias metodológicas que propone el
Constructivismo como nuevo paradigma de la educación. Sin duda este es un aporte
muy útil especialmente en una ciencia que se sabe requiere de un profundo conocimien­
to teórico el mismo que se necesita conocer para poder explicar los distintos fenómenos
que se dan al interior de la materia concentrada.
Los últimos tres capítulos que presentamos en este libro se refieren a temas pocas
veces desarrollados en las sesiones de una clase sea de secundaria o pre-universitaria, sin
embargo siempre a sido la ilusión de todos y cada uno de los que nos dedicamos a la
enseñanza de esta ciencia poder incluirlos en nuestros programas curriculares por su
enorme trascendencia en la vida de todo ciudadano, más aún en tiempos como los
actuales en donde la automedicación es muy común así como necesaria una conciencia y
ética ecológica.
Consiente que toda obra que llega al público lector especializado, se expone a la
crítica respectiva, agradeceremos a todos aquellos que lo estimen conveniente alcanzar­
nos su opinión y sus críticas relativas al presente libro.
Carlos Jara Benítes
Rubén Cueva García
PRÓLOGO DEL EDITOR
Sea esta una oportunidad para renovar nuestro compromiso con el público lector
que espera de esta casa editorial textos que le brinden conocimiento actualizado, nove­
doso, útil y certero. El texto: Problemas de Qpímica y cómo resolverlos, se enmarca en
esta intensión, que esperamos contribuya a aliviar el trabajo de investigación de todo
estudiante pretende al acercarse a una ciencia natural que todos sabemos resulta ser muy
teórica pero de indudable trascendencia para el hombre.
Después de un prolongado tiempo de casi veinte meses vemos culminado un libro
extenso no solo por el número de páginas que fue necesario considerar, sino además, por
el gran número de temas que deseábamos desarrollar. Es por lo tanto enorme la satisfac­
ción que sentimos por haber cumplido con la tarea de poner en circulación un trabajo
que ha demandado muchas horas-hombre para su elaboración, desde los manuscritos
hasta la revisión última previas a su publicación.
Como en ningún otro texto en este texto se encuentran más de 1200 ejercicios y
problemas resueltos, didácticamente expuestos por personalidades de la educación como
son los dos autores de esta obra. Cabe resaltar la paciencia que tuvieron con esta casa
editorial al escuchar todas nuestras pretensiones y requerimientos, así como las suge­
rencias que alcanzamos para las exposiciones teóricas mediante el uso de mapas concep­
tuales que han logrado dinamizar la lectura, “ablandando” las explicaciones.
Es la primera vez que un libro presenta el curso completo de química en los niveles
básicos de nuestra educación, por lo que creemos que estamos poniendo un hito en esta
materia, colocándonos a la vanguardia de textos de esta disciplina.
Esperamos cubrir las expectativas que este trabajo tenía hasta antes de su publica­
ción, ya que de este modo estaremos cumpliendo una labor que tiene por propósito
cultivar mejores mentes y ciudadanos más capaces al servicio de nuestro país.
Atentamente:
■
Félix Aucallanchi Velásquez
AL PROFESOR
Siempre ha sido una necesidad permanente por parte de quienes desarrollamos la
profesión de docentes en el área de las Ciencias Naturales, el de contar con un material
bibliográfico adecuado para poner en práctica los principios de la Química.
Por experiencia podemos ir acumulando una serie de ejercicios adecuados para
cultivar el dominio en las distintas situaciones problemáticas en que puede encontrarse
un estudiante de secundaria, de nivel intermedio y porqué no decirlo, los de nivel supe­
rior. Por tales razones aceptamos elaborar un texto práctico de Química para la prestigio­
sa Colección RACSO, denominado Problemas de Química y cómo resolverlos, en el que
hemos intentado plasmar a través de ejercicios, la mayor parte de nuestras experiencias
como docentes.
Debemos señalar que en concordancia con las demás publicaciones de la colección
de esta misma línea, se inicia cada capítulo con una breve referencia a los fundamentos
teóricos, los que a su vez están enriquecidos con ejemplos dirigidos especialmente para
observar las aplicaciones o algunas propiedades particulares. A continuación presenta­
mos los problemas resueltos que hemos seleccionado de modo que el nivel de dificultad
sea creciente y de criterio amplio, con la finalidad de abarcar el máximo de los modelos
o tipos de problemas de cada tema.
No es extraño observar resoluciones de problemas de Química por medio de algu­
nos procedimientos aritméticos, puesto que el campo de aplicación de la Química se
introdujo en regiones más áridaí del pensamiento humano. Lo que antes no fue lícito, es
hoy una necesidad que apuesta por el avance.
Deseamos expresar nuestros mayores sentimientos de gratitud a la editorial RACSO
que depositó en nuestras personas la confianza de poder realizar el presente trabajo, el
que esperamos esté en el nivel de la exigencia del buen público lector.
Consientes que toda obra que llega al lector especializado, se expone a la crítica
respectiva, por ello agradeceremos a todo aquel que lo estime conveniente alcanzamos
su opinión y sus críticas relativas al presente texto.
/
Los autores
AL ESTUDIANTE
Como todo lo que se ha logrado producir a través de esta casa editorial, nos
complace ver concluido lo que antes fuera un proyecto del libro titulado: Problemas de
Química y cómo resolverlos. Han sido prolongados meses de marchas y contramarchas,
de dilectos conversatorios y de enriquecidas discusiones respecto de un sinnúmero de
puntos de vista, de lo que podía ser y de lo que debía ser, un libro de amplio alcance y
contemporáneo enfoque.
El texto que ponemos en vuestras manos, intenta satisfacer todas las exigencias de
la Química actual, la misma que se encuentra sumergida y conectada, como en sus
inicios, con muchas otras disciplinas de las CCNN. Esto ha sido el preámbulo de un
trabajo serio y permanente en busca de darle lo mejor a nuestro público lector. Creemos
haber hecho bastante, sin embargo somos consientas de que la realidad es cambiante y
lo que hoy nos parece aceptable o bueno, dentro de no mucho tiempo nos parecerá poco
y con menos bondades; sin embargo estamos dispuestos a todo lo nuevo que se nos
exija, por que aceptamos la renovación por las cosas mejores.
En esta obra se pueden distinguir temas que la Química convencional pocas veces
atendió, sin embargo debemos reconocer que en la actualidad estos son temas básicos
para todo educando que aspira a los niveles superiores como son los institutos y las
universidades. Entre estos tenemos : Cinética Química, Equilibrio Químico, Química
Nuclear, Bioquímica, Fármacos, Química Ambiental y Recursos Naturales, .... etc.
Esperamos que el presente texto constituya la fuente del orden en temas y proble­
mas que todo profesor busca al inicio de su carrera, aliviándole de este modo su labor,
pues todos por experiencia sabemos que un ejercicio o problema con características
apropiadas, originales y de resolución a veces inesperada y directa (pero meditada) y con
cálculos que casi siempre conducen a números de fácil operatividad, nos permite ser
aceptados con agrado por nuestros alumnos, provocando en ellos una especial atención
por el curso.
Los autores
\
.
ÍN D IC E GENERAL
Página
CAP 1.-Química y Materia..................................................................................
CAP 2.-Estructura Atómica 1..............................................................................
CAP 3.-EstructuraAtómica I I ............................................................................
CAP 4.-Tabla Periódica.......................................................................................
CAP 5.-EnlaceQuímico...............................................................................:......
CAP 6.-Compuestos Inorgánicos I .....................................................................
CAP 7.-Compuestos Inorgánicos I I ....................................................................
CAP 8.-Reacciones Químicas I ..........................................................................
CAP 9.-Reacciones Química II...........................................................................
CAP 10.-Unidades Químicas de Masa..................................................................
CAP 11.-Fase Gaseosa I .....................................................................................
CAP 12,-Fase Gaseosa I I .....................................................................................
CAP 13.- Soluciones................................................................................................
CAP 14.-EstequiometríaI.....................................................................................
CAP 15.-EstequiometríaII....................................................................................
CAP 16.-Electroquímica........................................................................................
CAP 17.-CinéticaQuímica-EquilibrioQuímico..................................................
CAP 18.-Ácidos y B ases.......................................................................................
CAP 19,-QuímicaNuclear.....................................................................................
CAP 20.- Química Orgánica...................................................................................
CAP 21.- Hidrocarburos.........................................................................................
CAP. 22.- . Serie Cíclica y Bencénica.................................................................
CAP. 23.- . Alcoholes, Aldehidos y Cetonas.......................................................
CAP 24.- Ácidos Carboxílicos y Deri vados..........................................................
CAP. 25.- . Compuestos Nitrogenados................................................................
CAP. 26.- . Isomería..............................................................................................
CAP 27.- Polímeros.................................................................................................
CAP. 2 8 .-. Bioquímica...........................................................................................
CAP. 29.- .Fármacos..............................................................................................
CAP. 30.- . Química Ambiental y Recursos Naturales........................................
11
41
77
111
149
189
215
249
281
321
353
383
411
443
471
505
535
569
593
623
655
687
727
763
797
831
871
901
951
975
Claves dq Respuestas............................................................................................... 1013
Bibliografía................................................................................................................ 1016
1.1. CONCEPTO DE QUÍMICA
Es la ciencia que estudia la materia, su estructura, sus propiedades y sus transformacio­
nes, así como las leyes que rigen éstas. La química es una ciencia natural que se basa en
hechos experimentales (es una ciencia fáctica).
1.1A DIVISION DE LA QUIMICA
AI tener un campo de estudio tan am­
plio, la química se divide como se muestra:
Mientras que la química inorgánica
estudia las sustancias minerales (inanima­
das); la química orgánica se encarga de los
compuestos del carbono, excepto el CO,
C02, carbonatos, etc.
La química analítica utiliza técnicas
adecuadas para determinar las sustancias
que forman una muestra m aterial: quími­
ca analítica cualitativa y para determinar,
también las cantidades presentes de dichas
sustancias química analítica cuantitativa.
GENERAL
DESCRIPTIVA
QUÍMICA
INORGÁNICA
ANALÍTICA
APLICADA
CUALITATIVA
BIOQUÍMICA
FISICOQUÍMICA
QUIMICA
ORGÁNICA
CUANTITATIVA
QUÍMICA
INDUSTRIAL
PETROQUÍMICA
-
GEOQUÍMICA
FAKMOQUÍMICA
L ASTROQUÍMKLA
1.1B MÉTODO CIENTÍFICO
Para el estudio de la materia la química usa el m étodo científico, cuyos pasos más im­
portantes s o n :
1.- Observación.- El químico observa el fenómeno o los hechos acontecidos.
2.- Registro.- También debe anotar todos los datos producto de la observación del fenómeno.
3.- Organización.- Los datos registrados deben ser organizados de tal forma que se muestre
una regularidad; ya sea esquem áticam ente o mediante unos cuadros.
4.- Formulación d e u na H ipótesis.- La hipótesis científica es una suposición que plantea el
químico para poder explicar el fenómeno, una vez organizados los datos.
5.- Experim entación.- El químico debe repetir situaciones similares al fenómeno observado,
luego de plantear la hipótesis, para explicarlo completamente.
6.- Conclusiones Lógicas.- Después de la experimentación, el químico busca una conclusión
lógica para el fenómeno observado.
7.- Informe.- t a s conclusiones se informan por escrito a las diferentes comunidades de quí­
micos, así ellos expresarán sus aportes para mejorarlas.
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
12
8.- Ley Científica.- Cuando una hipótesis llega a ser comprobada por la comunidad científica,
se convierte en ley científica.
1.1C NOTACIÓN CIENTÍFICA
En el trabajo práctico, las cantidades muy pequeñas o muy grandes se deben represen­
tar en notación científica, por ejemplo :
19 c i t e
Carga del electrón (qe) :
,
q c = 0,00000000000000000016 C
=>
qo = 1.6.10 19 C
—
m asa de la tierra (mT) :
m T = 5900000000000000000000000 g
En forma g en e ral:
a, b c d __ x 101”
=* m T = 5,9.1o24g
Siendo : a < 10 {parte entera) y b, c, d, .... las cifras significativas. Además “n" es el
exponente de la base 10 y nos señala el núm ero de posiciones que se corre la com a decimal
(número de lugares). Si n es positivo la com a decimal debe correr hacia la derecha. En caso
contrario, cuando “n ” en negativo la coma decimal debe correr hacia la izquierda, por ejem plo:
i) 0,000083 = 8,3 x 10*
/// //
(la com a ha corrido 5 lugares hacia la derecha)
ii)
(la com a ha corrido 5 lugares hacia la izquierda)
325 000 = 3,25 x 10s
W W\
SUBMÚLTIPLOS
M Ú L T IP L O S
PREFIJOS DEL SISTEMA INTERNACIONAL
PREFIJO
exa
p eta
tera
8¡ga
m ega
kilo
hecto
deca
deci
centi
mili
m icro
nano
pico
fem to
atto
SÍMBOLO
E
P
T
G
M
k
h
da
d
c
m
P
n
P
f
a
FACTOR
10“
10,s
1012
10®
106
to 3
102
10
10'
102
10s
10*
10■9
lo '2
10-,S
10“
VALOR
1 000 000 000 000 000 000
1 000 000 000 000 000
1 000 000 000 000
1 000 000 000
1 000 000
1 000
100
10
0.1
0,01
0,001
0,000 001
0,000 000 001
0,000 000 000 001
0,000 000 000 000 001
0,000 000 000 000 000 001
Química y Materia
Rubén Cueva G
13
ALGUNOS FACTORES DE CONVERSIÓN
I) LONGITUD
III) VOLUMEN
1 m = 10 dm = 102 cm = 103m m
1 milímetro =1 m i = 1 cm 3 = lee
1 km = 103m = 104 dm = 10s cm = 106 m m
1 littro = 1/ = 1 dm 3 = 1 000 m i = 1 000 cm 3
1 pulg = 2,54 cm
1 barril (cilindro) = 42 galones
1pie -12 pulg = 30,48 cm
1 galón USA = 3,78 /
1yarda = 1 yd = 3 pie = 36 pulg = 91,44 cm
1 galón 1NG = 4,55 /
1 milla terrestre = 1 609 m
1 pie3 = 28,3 /
1 milla marítima = 1 852 m
1 botella = 956 m i
1micrometro (miera) = 1pm - 10-3m m = 10^ m
1 m 3 = 1 000 /
1 angstróm = 1 Á = 10'8 cm = 1010m
1 año luz = 9,46 x 1012 km
II) MASA
IV) TIEMPO
1 kg = 1 000s = 2,2 Ib
*) Todas estas unidades se han estableci­
do en base al día solar medio
1 Ib = 453,6 g = 1 6 onzas
1 día = 24/7
1 onza = 28,35 g
1 día = 720 min
1 arroba = 25 Ib = 400 onzas
1 día = 86 400 s
1 tonelada (t) = 1 000 kg = 2 200 Ib
1/7 = 60 min = 3 600 s
1 u.m.a. = unidad de masa atómica
1 min = 60 s
1,610'24g
1.1D CONVERSIÓN DE UNIDADES
Se puede convertir unidades aplicando el “m étodo de los factores” de conversión con
aproximación a la unidad.
Ejemplo :
c .
Solución:
Ejemplo :
Soluc.on
.
Convertir 144 km /h a m/s
144 ^
x
f 1000m j
(
\K
)
1>rf J x | ^ 600s J = 40m /s
Convertir 10 m/s2-a km /m in2
^
[tTSó J = “ lW * ~kmT = 36
i r, M i „ ( 1km ^ w ( 60X ^2 10x 3 600 „
10
x
x
14
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
1.2. CONCEPTO DE MATERIA
Una idea bastante ditundida y aceptada de m ateria es esta : “Todo aquello que tiene
m asa y ocupa un lugar en el espacio, constituyéndose en el material físico del Universo”
Un concepto más elaborado y dirigido a lo fundamental (filosófico) es “Llamamos m ate­
ria a todo aquello que se encuentra en movimiento, y no puede moverse de otro m odo que en
el espacio y en el tiempo”. La m ateria puede existir de dos m o d o s: Concentrada, o localizada,
llamada sustancia, o, Dispersa o no localizada, llamada campo.
La sustancia es entonces m ateria concentrada y el cam po es m ateria dispersa. En este
libro al referimos a la sustancia lo haremos con el nom bre de materia, y es la que se presenta
formando cuerpos por m edio de unidades estructurales (átomos, moléculas, iones,. . . , etc.)
Cuerpo.- Es una porción limitada de materia concentrada. Ejem plo: piedra, auto, animal, etc.
Masa.- Es la cantidad de m ateria que tiene un cuerpo.
Peso.- Es la fuerza de atracción gravitatoria que la tierra ejerce sobre un cuerpo.
Inercia.- Todo cuerpo mantiene su reposo o su movimiento a no ser que una fuerza externa
logre lo contrario. La m asa mide la inercia de un cuerpo.
1.2A PROPIEDADES DE LA MATERIA
1. Propiedades G enerales (G enéricas).- Presentes en todos los cuerpos sin excepción
Ejemplo : masa, volumen, impenetrabilidad, porosidad, etc.
2. P ropiedades Particulares (Específicas).- Se presentan solo en algunos cuerpos.
Ejemplo : dureza, maleabilidad, tenacidad, viscosidad, etc.
3.- P ropiedades Extensivas.- Son aquellas que dependen de la cantidad de materia.
Ejemplo : la masa, el volumen, la presión, la energía,. . . ,etc.
4.- P ropiedades Intensivas.- Son aquellas que no dependen de la cantidad de materia.
Ejemplo : el color, el olor, el sabor, la temperatura, la d ensidad,. . . , etc.
Química y Materia
Rubén Cueva G.
15
En adelante el término sustancia estará referida a la m ateria formada por unidades es­
tructurales iguales que tienen propiedades iguales en toda su extensión.
Ejemplos : Sustancias simples : oro, cobre, nitrógeno, grafito, diamante
Sustancias com puestas : agua, ácido sulfúrico, propano, alcohol.
Fase es la porción de la mezcla con propiedades iguales en toda su masa.
Com ponente es cada una de las sustancias que forman la mezcla
Constituyente es cada una de los elementos químicos presente en la mezcla.
Las mezclas tienen moléculas diferentes y se logran al reunir dos o m ás sustancias, en
cualquier proporción; de tal forma que éstas no pierden sus propiedades y se pueden separar
posteriormente mediante métodos físicos y/o químicos. En las mezclas hom ogéneas hay una
sola fase y en las heterogéneas más de una fase.
En la actualidad, el término fase tiene una más intensa aplicación en term odinám ica y
se refiere a aquella composición física hom ogénea que presenta una sustancia en un deter­
minado rango de presiones y temperaturas. Así en la naturaleza una sustancia puede estar en:
Fase Sólida, Líquida o Gaseosa.
Ejem plo: agua + sal + tetracloruro de carbono
componentes = 3 ;
fases = 2 ;
constituyentes = 5
SISTEMA
DIFÁSICO Y
TERNARIO
k
[>
V
- - tetra cloruro de carbono (CC1J
- - agua H20
- - sal (NaCl)
16
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Al observar, los coloides y las suspensiones
a través de un microscopio eléctrico, se com prue­
ba que son mezclas heterogéneas.
MEZCLAS HOMOGÉNEAS
Acero
Latón
Bronce
Amalgama
Petróleo
Aire
En el cuadro adjunto se m uestra la com po­
sición de varios cuerpos conocidos:
C + Fe
Zn + Cu
Sn + Cu
Metal+ Hg
Hidrocarburos
N, = 78%Oj = 21%
Otros = 1%
1.3. ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA (EASES
En cada una de estas fases los cuerpos pre­
sentan forma y volumen que dependerán de la
relación que guarden entre si las fuerzas de cohe­
sión y repulsión, y a la tem peratura y presión ade­
cuadas.
FASE
gas
Sólido
0
■■
•
>
■
■ « > »» »» >
>■
Fc
Fr
Líquido
0
19 6 d
h b c¡i
III
&
La materia s t presenta en tres fases lla m a ­
dos estados de agregación molecular.
Estos “estados” dependen de las fuerzas intermo­
leculares de cohesión o atracción (Fc) y repulsión
(Fr). Los estados de agregación son el sólido, lí­
quido y gaseoso.
L o'
Fc « F
1
r
FUERZAS INTERMOLECULARES
FORMA
|
VOLUMEN
SÓLIDO
INVARIABLE
|
INVARIABLE
FC> F ,
LÍQUIDO
VARIABLE
INVARIABLE
Fc o F .
GASEOSO
VARIABLE
VARIABLE
F .> F C
1
.
>
GaseosO
Los estados condensados son el sólido y el líquido (volumen invariable) y los estados
fluidos son el líquido.y el gaseoso (forma variable)
Un estado especial de la materia es el plasmático y se presenta en lugares donde las
temperaturas son elevadas com o el sol, las estrellas, explosiones nucleares, etc. El plasm a es
una mezcla de iones positivos y electrones libres.
1.2D CAMBIOS DE FASE
Los cuerpos pueden sufrir cambios de estado al variar su presión y/o su temperatura man­
teniéndose incluso en una misma fase. La evaporización es el paso de liquidó a vapor y es un
fenómeno de superficie que se produce a cualquier temperatura. En cambio la ebullición es un
cambio de fase de líquido a vapor que se produce en toda la m asa del líquido y a una tempera­
tura fija llamada punto de ebullición. (Ejemplo : El agua hierve a 100 °C a nivel del mar).
En algunos casos la evaporación, se produce con m ucha facilidad; a estos líquidos se les
llama “volátiles” (Ejemplo : alcohol, acetona, éter sulfúrico, etc.).
Rubén Cueva G
Química y Materia
17
Son sustancias que se subliman fácilmente el alcanfor, el naftaleno, el hielo seco, el
yodo, etc. El vapor es un gas de gran concentración molecular, es decir, sus moléculas están
unas muy cerca de las otras. El paso de vapor a líquido se llama condensación.
T = tem peratura ; P = presión
+j . _p
SUBLIMACIÓN DIRECTA
SUBLIMACIÓN REGRESIVA (COMPENSACIÓN, o , DEPOSICIÓN)
-T ;+ P
1
1.4. DIVISIÓN DE LA MATERIA
Los cuerpos, es decir la materia concentrada, se pueden dividir sistem áticam ente m e­
diante métodos m ecánicos (M.M.); métodos físicos (M.F), métodos químicos (M.Q.), bom bar­
deo nuclear (B.N.) o con energía cósmica (E.C) desde cuerpo hasta quarks.
cuerpo
partículas
moléculas
átomos
subatómicas
quarks
Las partículas m antienen todas las propiedades (físicas y químicas) del cuerpo. Las
moléculas m antienen solo las propiedades químicas del cuerpo mas no las físicas. Los áto­
mos ya no m antienen propiedades del cuerpo y representan la mínima expresión de una
sustancia simple o elem ento químico. Las sustancias compuestas están formadas por molé­
culas h e te ro a tó m ic a s. Algunas su sta n c ia s sim ples están fo rm ad as por m oléculas
homoatómicas.
Ejem plo: Moléculas homoatómicas :
Moléculas heteroatómicas :
0 2, 0 3, H2,P4, Cl2
HzO, CH3OH,
1.5. FENÓMENO
Es todo cambio que sufre la materia.
A) Fenómeno Físico.- Es un cambio transitorio en la que la materia no sufre cambios en su
estructura íntima. Es fácilmente reversible. Ejemplos dilatación, disolución, fusión del hie­
lo, el reciclaje de papel, etc.
B) Fenóm eno Quím ico.- Se trata de un cam bio perm anente en el que la m ateria sufre
cam bios en su estructura íntima transform ándose en nuevas sustancias (productos).
No es reversible. Ejemplo : com bustión del papel, oxidación del hierro, ferm entación
del m osto (preparación del vino), etc.
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
18
c) Alotropía CFenómeno alotrópico). Un elemento químico se puede presentar de dos o más
formas diferentes y en una misma fase, con propiedades diferentes. Por ejemplo:
FORMAS ALOTRÓPICAS
ELEMENTO QUÍMICO
oxígeno
diatómico (Oa); triatómico (0 3: sozono)
carbono
diamante; grafito
fósforo
fósforo rojo; fósforo blanco
azufre
azufre róm bico; azufre monoclínico
1.6. COMBINACIÓN
Las sustancias se reúnen en cantidades definidas generando otras llamadas productos.
Toda combinación es un fenómeno químico.
Ejemplo:
H2S 0 4 + 2 NaOH -------->
Na^O,, + 2HzO
1.7. ENERGÍA
La energía es la capacidad que poseen tanto los cuerpos com o los campos para desa­
rrollar trabajo. La materia y la energía del universo son constantes. La materia y la energía del
universo no se crean ni se destruyen solo se trasforman. Según Albert Einstein, “a toda partícu­
la discreta, le corresponde una energía equivalente, la misma que depende directam ente de
su m asa”, com o sigue :
E = m . c2
Siendo : E = energía equivalente
m = m asa de la partícula discreta
c = velocidad de la luz en el vacío = 300 000 km /s
E
m
c
ergio
8
3x10wcm/s
joule
k8
3x10Bm/s
Equivalencias:
1 J (joule)
1 J =0,24 cal
= 107 ergios
1 cal (caloría) = 4,18.7
1 kcal (kilocaloría) = 1 000 cal
1 eV (electrón-voltio) = 1,6 x 10'12 ergios
1.8. RELATIVIDAD
De acuerdo con esta teoría sustentada por Albert Einstein, se plantea que : “No hay
cuerpo alguno, en el universo, que se m ueva a una velocidad mayor que el de la luz”.
Cuando un cuerpo se mueve a gran velocidad, su
masa se increm entará de acuerdo con el aum ento de su
velocidad, de m anera que si su m asa inicial (en el reposo
relativo) es m . , su masa final será m p cuando alcance la
velocidad “v", la cual estará dada por la siguiente relación:
Rubén Cueva G.
19
Química y Materia
01.- Dadas las propiedades de la materia :
( ) inercia
( ) calor latente de fusión
( ) área
( ) densidad
( ) color
( ) presión de un gas
( ) olor
( ) calor ganado
¿Cuántas son Extensivas (Ex) y cuántas Intensivas (ln)?
A )4 ; 4
B) 5 ; 3
C) 2 ; 6
E)3; 5
D )6;2
Resolución.La materia presenta dos clases de propiedades físicas :
A) Propiedades Extensivas : Aquellas que dependen de la cantidad de materia.
Ejemplos : masa, volumen, inercia, área, presión de gas, calor ganado, calor perdido, nú­
mero de moléculas, núm ero de átomos, etc.
B) Propiedades Intensivas: Aquellas que no dependen de la cantidad de materia.
Ejem plos: densidad, color, olor, ductibilidad, maleabilidad, dureza, calor latente de fusión,
temperatura de ebullición, etc.
RPTA.A
02.- De las siguientes proposiciones:
I
La dureza es la resistencia de un sólido a ser rayado
II
La inercia es una propiedad extensiva de la materia
III
Triturando una molécula de agua es posible obtener átomos de hidrógeno y oxígeno.
Son correctas:
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D ) l y II
E) 1,11y III
Resolución.I (V) La dureza es la resistencia de un cuerpo a ser rayado, es la escala de MOHS el m ás alto
valor lo tiene el diamante (10) y el m enor lo tiene el talco (1).
II (V) La inercia es la propiedad por la cual los cuerpos tienden a perm anecer en reposo o en
movimiento hasta que algo cambie esa condición. Aumenta con la m asa del cuerpo.
III (F) Por trituración (medios mecánicos) solo se pueden obtener partículas.
O
cuerpo
(H A .))
Medios
Mecánicos
Oo0
°° °
partículas
Medios
Nucleares'
moléculas
átomos
(H)
e'
partículas
subatómicas
RPTA. D
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
20
0 3 .-¿Cuántas mezclas se tienen en la siguiente relación?
( ) aire
( ) peróxido de hidrógeno ( ) bronce
( ) amalgama
A)
1
( ) ácido dórico
B) 2
C) 3
( ) latón
D )5
( ) agua oxigenada
(
) petróleo
( ) ácido muriático
(
) mercurio
E) 7
Resolución.Las mezclas están formadas por dos o m ás sustancias, que pueden ser simples o compuestas.
Luego, analizando cada alternativa tenem os :
*
* aire
mezcla formada por 78% N2,21% 0 2 ,1% otros gases (H2 , C02...)
* bronce
mezcla de Sn (estaño) y Cu (cobre)
* petróleo
mezcla de hidrocarburos
* ácido dórico
sustancia com puesta cuya fórmula química es HC103
* ácido m uriático
m ezcla : 30% de HC1 y 70% de HzO
* peróxido de hidrógeno: sustancia cuya fórmula química es HsO.
2 2
* agua oxigenada
mezcla formada por 3% de H20 2 y 97% de HzO
* amalgama
mezcla formada por Hg y un metal
* latón
mezcla formada por Cu y Zn
* mercurio
sustancia simple de símbolo Hg
RPTA. E
Se observa que hay 7 mezclas
04.- Marque la proposición incorrecta :
A ) La evaporación es un fenómeno de superficie
B) La ebullición se da a cualquier temperatura
C) La licuefacción de un gas se puede iograr a l incrementar notablemente la presión.
D) E l oro es más dúctil que e l hierro
E) La dureza es una propiedad específica de la materia
Resolución.A)
(V) Se o b serv a:
(
superficie
a cualquier )
tem peratura;
' a tem peratura)
ñja
libre
-líquido
EVAPORACIÓN
EBULLICIÓN
Química y Materia
Rubén Cueva G.
21
B) (F) Se realiza a una determ inada temperatura, com o el agua : T£B = 100 °C
C) (V) Para licuar un gas se enfría el sistema y/o se increm enta su presión.
D) (V) El oro se caracteriza por su alta ductibilidad y su elevada maleabilidad; se puede
transformar en hilos y láminas respectivamente.
E) (V) Las propiedades específicas o particulares se presentan sólo en algunos cuerpos. La
dureza es una propiedad que se presenta solo en los sólidos. El material más duro en
la naturaleza es el diam ante y el más blando es el talco.
RPTA B
05.- Diga cuántas son sustancias simples (SS) y cuántas son sustancias compuestas
(SC) en la siguiente relació n :
( ) acero inoxidable
( ) a ir e
( ) diamante
( ) agua potabie
( ) ozono
( ) cloro
( ) ácido suifúrico
( ) agua regia
( ) sal gema
( ) anhídrido carbónico
A ) 3,4
B) 3,3
C) 3,5
D) 4,3
E) 5,2
Resolución.Conviene analizar cada proposición, veamos
Acero inoxidable
mezcla de Fe, C, Cr, Mn
Diamante
carbono puro
Ozono
oxígeno triatómico (sustancia simple) . 0 3
(sustancia simple) . C
Ácido sulfúrico
H2S04
(sustancia com puesta)
Sal gema
NaCl
(sustancia com puesta)
Aire
mezcla de N2, 0 2 y otros gases
Agua potable
mezcla de H20 , Cl2, sales,. . . , etc
Cloro
CL
Agua regia
mezcla de HC1 y HNO
Anhídrido carbónico
co2
.-.
Sustancias simples
3
Sustancias com puestas
3
f
(sustancia simple)
(sustancia com puesta )
RPTA. B
06.- ¿Cuántas sustancias no presentan alotropía?
( ) Carbono
A) 1
( ) Fósforo
B )2
( ) Azufre
C) 3
D) 4
( ) Potasio
( ) Sodio
( ) Oxigeno
E) 5
Resolución.La Alotropía es la existencia en un mismo estado físico de dos formas diferentes de un mismo
elemento debido a que presentan un ordenamiento de átomos diferentes. Presentan alotropía
los siguientes elementos:
22
Carlos Jaro B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Blanco
Diamante
Carbono
Fósforo
Rojo
Grafito
Oxígeno (Oz)
Ortorrombico
Azufre
Oxígeno
<L
Ozono (0 3)
Monoclínico
RPTA. B
07.- Indique e l número de propiedades extensivas e intensivas en la siguiente reiación :
( ) Densidad
( ) Solubilidad
( ) Entalpia
( ) Presión
( ) Volumen
( ) Temperatura
( ) Entropía
( ) Color
( ) Sabor
( ) Maleabilidad
A )5y 5
B)3 y 7
C )6y4
D )4y6
E)7y3
Resolución.Como ya se ha dicho las propiedades intensivas no dependen de la m asa del cuerpo. Por
ejemplo : La densidad de un litro de agua es 1 g/mr, de dos litros de agua es tam bién 1g/ml.
POr lo tanto, la densidad es una propiedad intensiva.
EXTENSIVAS
INTENSIVAS
Entalpia
Volumen
Entropía
Densidad
Solubilidad
Presión
Temperatura
Color
Sabor
Maleabilidad
RPTA. B
08.- Indicar ¿cuántas son propiedades físicas?
( ) Sabor
( ) Porosidad
( ) Olor
( ) Dureza
( ) Punto de fusión
( ) Solubilidad
( ) Combustibilidad
( ) Ignición
( ) Impenetrabilidad
A) 6
B) 8
C) 7
D) 4
( ) Oxidación
E) 5
Resolución.Las propiedades físicas son aquellas que se conservan en los cuerpos luego de experimentar
un fenómeno.
Por ejemplo : El color de un caramelo, no cambiará si lo partimos en dos.
En cambio la combustión de la m adera hace que sus propiedades cambien y se convierta en
otro cuerpo.
FISICAS
Sabor
Olor
Punto de fusión
QUIMICAS
Porosidad
Dureza
Solubilidad
Oxidación
Combustión
Ignición (descomposición de los alimentos)
RPTA. C
Química y Materia
Rubén Cueva G.
23
09.- Relacionar correctamente las siguientes parejas :
1.
sangre
a.
fenómeno químico
II.
disolución
b.
decantación o sifón
c.
coloide
III. diamante y grafito
IV. combustión
d.
fenómeno físico
V. separa líquidos no miscibles
e.
alótropos
A) I a - II b - III c - IV d - V e
B) I c - II d - III e - IV a - V b
D) I c - II d - III a - IV b - V e
E) I e - II d - III c - IV b - V a
C )la-¡lb-lllc-IV e-V d
Resolución.Ic
Al igual que la leche, el almidón, pintura, geles, mayonesa, mantequilla, queso, piedra
pómez; la sangre también es un coloide.
II d
Las disoluciones son mezclas hom ogéneas de dos com ponentes : un soluto y un solven­
te. Toda disolución es un fenómeno físico, ya que los com ponentes m antienen latentes
sus propiedades físicas.
III e El diamante y el grafito son las dos formas alotrópicas del carbono. También presentan
alotropía : el oxígeno (Oz y 0 3); el fósforo (fósforo blanco y fósforo rojo); el azufre (el
azufre rómbico y azufre monoclínico), el selenio, el arsénico, el antimonio, el bismuto,
el hierro, el estañ o ,... etc.
IV a Las combustiones son fenómenos químicos.
-------->
C 02 + HzO
C3Hg + 0 2 -------->
C 02 + HzO
combustible + comburente
Ejemplo :
Vb
Los líquidos inmiscibles se separan por decantación
10.- Marque la pareja incorrecta.
A ) Movimiento Browniano : coloide
D) Líquidos inm iscibles: forman más de una fase
B) Mínima expresión de un elemento : átomo
E) Humo, neblina : coloides.
C) Separa e l mineral de ¡a ganga : sedimentación
Resolución.A (V) Respecto ai diámetro de las partículas dispersas se cumple la siguiente relación :
solución < coloide < suspensión
Problemas de Química y cómo resolverlos
24
Carlos Jara B.
Las partículas dispersas en los coloides se conocen como “micelas”, éstas se mueven
caóticam ente e incesantem ente (movimiento Browniano). Además dispersan la luz
(Efecto Tyndall). Son ejemplos de coloides : espum a, hum o, neblina, gelatina, cola, etc.
B (V) La mínima expresión de un elem ento químico o sustancia simple es el átom o y la míni­
m a expresión de un com puesto químico o sustancia compuesta es la molécula.
C (F) Los líquidos son miscibles cuando al m ezclarse forman una sola fase. Ejemplos :
(agua + alcohol), (kerosene +petróleo), etc. En caso contrario se dice que son
inmiscibles, ejem plos: (agua + aceite), (agua + petróleo), etc.
D(V) Para separar el mineral de la ganga (residuo sólido sin valor comercial) se ejecuta la
Leuigación. Ejemplo : En los lavaderos de oro las corrientes de agua arrastran la ganga
(m enor densidad) y queda el mineral (contiene oro)
E(V) El humo y neblina son coloides
RPTA. C
11.- ¿Cuántas de las siguientes sustancias son simples?
( ) Acero
( ) Sodio
( ) Cal viva
( ) Mercurio
( ) Hielo
( ) Hielo seco
( ) Azúcar
( ) Cromo
A)
9 B) 6
C) 4
D) 3
( ) Ozono
E) 1
Resolución.Las sustancias simples son aquellas que están formadas por un solo tipo de átom os :
Acero
: Fe + C
Sodio
: Na
(SS)
Cal viva : Ca O
Mercurio
: Hg
Ozono : 0 3
(SS)
Hielo
(SS)
Azúcar : C]2H
Hielo seco : C °2(s)
Luego, hay cuatro sustancias simples (SS)
: H20 (sJ
Cromo : Cr
(SS)
RPTA. C
12.- Una mezcla de mercurio con saimuera forma un sistema :
A) monofásico y ternario con 4 constituyentes
B) difásico y binario con 3 constituyentes
D) difásico y ternario con 5 constituyentes
C) trifásico y binario con 3 constituyentes
E) trifásico y ternario con 3 constituyentes
Resolución.Fases 2 : Una superior formada por la salmuera y
una inferior por el mercurio.
Componentes 3 : mercurio, agua y sal.
Salmuera
agua + sal
Constituyentes 5: Hg, H, O, Na, Cl
Se trata de un sistema difásico y ternario con 5 cons­
tituyentes.
RPTA. D
- Mercurio
Rubén Cueva G.
Química y Materia
25
13.- Com pletar:
“El agua oxigenada de uso medicinal, es un sistema monofásico d e ................. com­
ponentes, por lo tanto es u n a .......................... cuya representación .................. H20 2(aC) ”
A)
dos - solución - no es
D) un - sustancia - es
B) dos - solución - es
C) tres - solución - es
E) dos - sustancia - no es
R esoludón.El agua oxigenada es una solución (sistem a m onofásico) que resulta de la m ezcla del
peróxido de hidrógeno (H20 2) y agua, es decir dos com ponentes, por lo que su representa­
ción es H20 2(acJ.
RPTA. B
14.-La mezcla de agua, un trozo de cuarzo, 25 g de Sacarosa y un cubo de hielo se encuen­
tran en un sistema cerrado. En relación a ¡as fases y componentes se tiene un sistema:
I Tetrafásico - Ternario
IV Tetrafásico - Cuaternario
A)
I B) II
III Tetrafásico - Binario
II Trifásico - Ternario
V Difásico - Cuaternario
C) III
D)
IV
E) V
Resolución.La sacarosa es soluble en HzO, no así el cuarzo.
Yápor de agua
Agua (el hielo es agua)
al igual que el vapor (HzO)
* Existen 3 sustancias
-Hielo
Cuarzo (SiOz)
Agua +
Sacarosa
Sacarosa (C]2H220 1,)
Existen 4 fases
RPTA. A
15.- El agua dura e s :
A) E l agua apta para e l consumo humano
D) E l peróxido de hidrógeno
B) E l agua pesada o isotópica DzO
E) El hielo
C) E i agua con exceso de iones de magnesio y calcio
Resolución.A) El agua apta para el consumo hum ano es el agua potable
B) El agua isotópica o pesada contiene deuterio (D20 ) a diferencia del agua común que con­
tiene protio (HzO) y el agua hiperpesada o tritiada que contiene tritio (TzO).
C) El peróxido de hidrógeno es el H20 2 y cuando se mezcla con el agua en un 3% se llama
agua oxigenada.
D) El agua dura es la que contiene un exceso de iones de calcio (Ca+2) y magnesio (Mg+2). El
jabón no forma espuma, en el agua dura.
E)
El hielo es agua común en estado sólido (H20 (s))
RPTA. D
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
26
1 6 - Indicar cuáles son fenómenos físico s :
I
Solución de azúcar en agua
III Fermentación de la sacarosa
V
II
Oxidación de una barra metálica
IV
Explosión de la dinamita
Destilación del vino
A) I , II y III
B) II y V
C )lylV
D )lyV
E)lll,IVyV
Resolución.Un fenómeno es físico cuando al producirse no se forman nuevas sustancias y no hay cam ­
bios en la estructura interna del cuerpo.
I
Solución de azúcar en agua
—» Toda mezcla es un Fenómeno Físico
II
Oxidación
—» Fenómeno Químico (como el óxido de las ventanas)
III Fermentación de la sacarosa
-* Fenómeno Químico (preparación del vino)
IV Explosión de la dinamita
-» Fenómeno Químico
V
Destilación del vino
—» Fenómeno Físico (extracción del alcohol)
RPTA. D
17.- Marque verdadero (V) o falso (F), según corresponda :
I
( ) Las moléculas resultan a l dividir las partículas mediante métodos físicos.
II ( ) Los elementos químicos están formados p or átomos iguales o moléculas iguales.
¡II ( ) Toda sustancia está formada por moléculas iguales y tiene iguales propiedades
en toda su extensión
IV ( ) Las soluciones son mezclas heterogéneas
¿Cuántas son Extensivas (Ex) y cuántas Intensivas (ln)?
A ) VFVF
B) VFVV
C) FVFV
D)VFFV
E) FVVF
Resolución.I) (V) A partir del cuadro de división de la materia :
Mét
Mee.
I
cuerpo
Mét
Físicos
partículas
II (F) Un elem ento está formado por el mismo tipo de átomos.
III (V) Del siguiente cuadro :
*“*
moléculas
Química y Materia
Rubén Cueva G.
27
IV (V) Las soluciones son mezclas homogéneas (ejemplo: salmuera, aire, acero, etc.) RPTA. B
18.- ¿Cuál de los siguientes es e l producto de una combinación?
A) Agua potable
B) Ácido clorhídrico
C) Aleaciones
D) Amalgama
E) Hidróxido de Potasio
Resolución.Analizando las alternativas:
Agua potable
: Mezclade HzO y sales con cloro
Ácido clorhídrico
: mezcla de cloruro de hidrógeno y H20
Aleaciones
: Mezcla de sólidos
Amalgama
: Mezcla de Hg con un metal
KOH
Hidróxido de Potasio : Combinación de 1^0 + HzO
o también
KOH + H„
K + HzO
RPTA. E
19.- Dado e i siguiente diagrama de fases dei COz , indicar lo incorrecto :
I
A la presión de 5,11 atm y -56,6 BC se encuentra en
equilibrio la fase sólida, liquida y el vapor.
II En e l proceso M -» N, se establecen dos estados
de equilibrio y dos cambios de fases.
.
III El COz existe en la fase sólida a 1 atm y 25 BC
IV A la presión de 67 atm y a una temperatura inferior
a la del ambiente, pero m ayor que -56eC se repre­
senta la fase líquida
A ) Sólo I
B) I I , III
C ) l l l , IV
D) I , II y IV
E) Sólo III
Resolución.Un diagrama de fases, es una gráfica de presión us temperatura, que muestra a una sustancia
en sus distintas fases (sólido, líquido y gas) a una determ inada condición de presión y tem pe­
ratura, según :
Problemas de Química y cómo resolverlos
28
Carlos Jara B.
Donde : P„T
: Presión del punto triple
PT
r : Temperatura del punto triple
PT
: Punto triple : coexisten las tres fases
: Presión del punto crítico
PC
rPC : Temperatura del punto crítico
B : Punto crítico
CA : Equilibrio sólido - vapor (gas)
AB : Equilibrio líquido - vapor (gas)
PA : Equilibrio sólido líquido
I (V) Luego, de la gráfica se observa que a la presión de 5,11 atmósferas y a la temperatura de
-56,6 °C se tiene el punto triple, es decir, el punto donde coexisten la fase sólida, la fase
líquida y la fase vapor.
II (V) En el proceso M N se pasa de la fase sólida a la fase líquida y de la fase líquida a la
fase gaseosa pasando por los dos estados de equilibrio : B y D.
III(F) A 1 atm y 25 °C el COz existe en fase gaseosa.
IV(V) En el gráfico se puede observar que para una presión de 67 atmósferas la fase es líquida
entre -56,6 °C y 25 °C (temperatura ambiente).
RPTA. E
20.- Dadas las afirm aciones:
( ) Mientras que los estados fluidos son e l líquido y e l gaseoso, los estados condensados son las fases sólida y líquida.
( ) La deposición es la sublimación regresiva
( ) En la fusión y en la vaporización se puede producir una absorción de energía.
( ) En e l universo, e l estado que más abunda es e l gaseoso
¿Cuántas son verdaderas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.l (V) A partir del cuadro m ostrado abajo se puede compartir : las fuerzas inlermoleculares,
de cohesión (Fe) y de repulsión (Fr) y asi com o los estados de agregación s o n :
ESTADOS CONDENSADOS
SÓLIDO
LÍQUIDO
FUERZAS
INTERMOLECUALES
fc > fr
Fc«F r
FORMA
definida
no definida
no definida
constante
constante
variable
CASI NULA
ALTA
VOLUMEN
COMPRESIBILIDAD
NULA
GASEOSO
F„ > Fc
S
ESTADOS FLUIDOS
Rubén Cueva G.
Química y Materia
29
II (V) Los cambios de fase se logran al variar la tem peratura y/o la presión, tal com o se plan­
teó en el resum en teórico.
SUBLIMACIÓN DIRECTA + T ,'P.
SUBLIMACIÓN REGRESIVA (COMPENSACIÓN, o , DEPOSICIÓN)
“-T , +P
III (V) Se deduce del cuadro anterior
IV (F) El llamado cuarto estado “estado plasmático” se encuentra en las estrellas, el sol, las
explosiones nucleares, erupciones volcánicas, etc. En este caso la materia se encuen­
tra ionizada (la tem peratura alcanza varios millones de grados). Este estado es el que
más abunda en el universo.
Luego : son 3 verdaderas
RPTA. D
21.- De las siguientes proposiciones:
I
La condensación, es e l paso del vapor de un líquido a la fase sólida.
II Cuando e l alcohol líquido pasa a vapor de alcohol es que ha ocurrido una evaporación.
III Si ocurre un cambio de fase, éste se produce mediante pérdida o ganancia de energía.
Son verdaderas:
A ) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D ) l y II
E) 1,11 y III
Resolución.I (F) La condensación es el paso de vapor de un líquido a la fase líquida.
II (V) Cuando el alcohol líquido pasa a vapor de alcohol a temperatura ambiente, se dice que
ha ocurrido una evaporación; si es a 78 °C, es una ebullición
III (V) Un cambio de fase se da ganando energía (Endotérmico) o perdiendo energía (Exotérmico)
RPTA. A
22.- Con respecto a la fase líquida :
I Presenta m enor viscosidad cjue la fase sólida.
II La energía cinética de las moléculas depende de la temperatura a bso lu ta.
III Son incompresibles y poseen densidad variable.
Son verdaderas:
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) I y II
E) 1,11 y III
Problemas de Química y cómo resolverlos
30
Carlos Jara B.
Resoluclón.I (V) La fase líquido presenta m enor viscosidad que la fase sólido, debido a la m enor cohe­
sión de sus moléculas, siendo la viscosidad, la resistencia de un líquido a fluir. (Como la
miel de abeja, que es un líquido viscoso)
II (V) La energía cinética depende de la tem peratura absoluta, ya que la energía cinética, se
relaciona con el movimiento de sus moléculas
III (V) Los líquidos pueden no comprimirse y su densidad cambia con la temperatura.
RPTA. E
23.- Las temperaturas de ebullición de los siguientes compuestos son :
I ) Ácido acético 118,9 BC
II) Benceno 80,1 gC
III) Agua 100,0 -C
¿Cuál de los compuestos, presentará mayor presión de vapor a 25 BC?
¿Cuál de los compuestos es e l menos volátil?
A) Solo II
B) Solo III
C) II y III
D )lylll
E )lyll
Resoluclón.La presión de vapor es la presión que ejerce el vapor de un líquido, cuando éste pasa de la
fase líquida a la fase vapor; la presión de vapor es inversamente proporcional a la temperatura
de ebullición, entonces el com puesto II (Benceno) tendrá mayor presión de vapor.
El com puesto m enos volátil es aquel que presenta m enos presión de vapor y mayor tem pera­
tura de ebullición, esto es la sustancia I (ácido acético).
RPTA. E
24.- Respecto a los estados de agregación de la materia, indicar verdadero o fa ls o :
I) Los sólidos son incompresibles.
II) Los líquidos, a l igual que los gases, presentan mayor movimiento molecular.
III) Los gases no se difunden en los líquidos.
A) FFV
B) FVF
C) VVF
D) FFF
E) VVV
Resolución.Analizando las alternativas:
I (F) Debido a que se comprimen a una alta presión.
II (V) Sus moléculas presentan una mayor energía cinética que en los sólidos.
III (F) Si recuerda las bebidas gasificadas, en los líquidos si se disuelven los gases.
RPTA. B
25.- Dadas las proposiciones :
I
La energía es materia en su más alto grado de enrarecimiento
II
La energía de los vientos o energía eólica se puede transformar en energía eléctrica.
III
La materia es energía concentrada o almacenada.
IV
La energía equivalente de una partícula es inversamente proporcional a su masa.
¿Cuántas son falsas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Rubén Cueva G
Química y Materia
31
Resolución.1) (V) Albert Einstein propuso su teoría para la equivalencia entre la materia y la energía. A cada
partícula le corresponde una energía equivalente o almacenada, la misma que es directa­
m ente proporcional a su masa, por lo que la energía es materia dispersa y enrarecida.
II (V) La energía eólica, es una alternativa (no constante) para producir energía eléctrica.
III (V) De acuerdo con la teoría de Einstein.
IV (F) Según E = m e2 , E y m son directam ente proporcionales.
26.- Dada la reacción:
A
10 kg
+
RPTA. B
B ------ s>- C + 7 ,2 .1 (f° Joules
x kg
30 kg
Se pide calcular la energía equivalente e l 4% de la masa x.
A) 1,29.1019 J
B) 3,14.1 (f1 J
C) 2,16.1CF° J
D) 1,34.1013 J
E) 2,89.1019 J
Resolución.En la reacción química se cum ple :
(10 + x) kg = 30 kg + 7,2.1020 J
Primero convertimos la energía a m asa : m =
Entonces en la reacción se tiene :
Luego el 4% de esta m asa es :
s
E
72 102^
’~
kg
=
(10 + x) kg = 30 kg + 8 000 ftg
=>
m = 8 000 kg
=*
x = 8 020 kg
x 8 020 = 320,8 kg
100
5
Finalmente la energía de esta m asa es : E = m e2 = (320,8 kg) (3.108 m /s)2
E = 320,8 x 9.10,6J
=>
E = 2,89.1019J
RPTA. E
27.- Calcular la energía almacenada en un cuerpo de 2,5 toneladas de masa.
A) 2,25. K f20 J
B) 1,2.1018 J
C) 9. id 20 J
D) 1,5.1019 J
E) 3, id 21 J
Resolución.Datos :
m = 2,5 /
- Primero expresamos la m asa en kilogramos :
m = 2,51
10 kg
- La energía alm acenada en un cuerpo se calcula con la ecuación de Eisntein, lu eg o :
E = (2,5.103 kg) (3.108 m /s)2 = 2,5.10a x 9 x 1016 joules
E = 2,25.10 20 J
RPTA. A
2 8 .-En un reactor nuclear se usó una muestra de plutonio -239. Luego de una reacción el
85% queda sin desmaterializarse. Si la energía producida es de 5,4.1 d22 ergios, cal­
cular la masa de la muestra.
A) 100 g
B) 200 g
C) 300 g
D) 400 g
E) 500 g
Problemas de Química y cómo resolverlos
32
Carlos Jara B.
Resolución.Muestra
J00% ^
------ >-
E = 5,4 x 10**®Síds
m T= 7
+
(15 %)
Residuos (85 %)
Primero calculamos la m asa equivalente para la energía producida:
E = M.c2
=*
M = ' E 2. '
vC y
5,4.1022 ergios
M = (3.1010 c m /s ) 2
=*
=► 60 g
Luego con una regla de tres : 15%
100%
— -=►
mt
=*
M = 6° S
Mt = 400 g
RPTA. D
=?
29.- En una explosión nuclear se liberan 522 PJ, s i además se recogen 14,2 kg de sustan­
cia residual. ¿Qué porcentaje de la masa se transformó en energía?
A) 42%
B) 36%
C) 58%
D )6 4 %
E) 29%
Resolución.La energía liberada en joules es :
E = 522 PJ = 522.1015 J = 52,2.1016J
Cálculo de la m asa que se convierte en en e rg ía: m = -%■ =
c
(3.10 )
~ = 5,8 ko
Q = 5,8 kg + 14,2 kg = 20 kg
La m asa total Q será :
% transformado =
20 kg
. 100 =
29%
RPTA. E
30.- Se dispone de 5 gramos de uranio como combustible en un reactor nuclear. S i toda
esta masa se transforma en energía. ¿Durante qué tiempo funcionará con esta ener­
gía, un motor de 250 caballos de vapor (CV)? D a to : 1 C .V = 735 Watts a 1W = 1J/S
A) 77,7 años
B) 777 años
C) 7,77 años
D) 7778 años
E) 0,77 años
Resolución.a) Primero transformamos la potencia (Pót) en watts: Pot - 250C.V
j _ i 34 iq5watts
b) Calculamos la energía de los 5 g de Uranio : E = m .c2
=>
E = (5 g) (3.1010 cm/s)2
E = 5 x 9.10Mergios=> E = 4,5 x 10 ergios
=
E = 4,5 x 10 UJ
.„
, ,
energía
c) Recordando que : t = — r - - =
potencia
Convirtiendo a años : t — 2,45.10 s
íl -10r ergios
^ -l
4,5 x 1014 joules ^
t = 2,45.1010s
1,84 xlO5 watts
------
x
occ
I =>
/ = 777 a ñ o s RPTA. B
Rubén Cueva G.
Química y Materia
31.- Considere la siguiente reacción nuclear:
7
1
3 Li + 1H
-------->
33
4
'
2 2 He + ENERGIA
Si las masas s o n : 7Li = 7,0160 U.M.A, ] h = 1,0078 U.M.A , ¿ He = 4,0026 U.M.A
Calcular la energía liberada en MeV.
(1 M eV = 1& eV
A) 36,43
;
1 e V = 1 ,6 .10'12 ergios
B) 12,45
C) 28,56
;
1 U.M.A. = 1,6.1 CT24 g)
D) 40,35
E) 17,32
Resolución.a) Primero debem os convertir 1 U. M.A. a energía :
1 U.M.A. = l,6.10Mg
E, = (1,6.10‘24 g)(3.10 10cm /s)2 = 1,44.10'3 ergios x ------ ^
OJO:
1 U.M.A. o
931 MeV
1>610
------- x - - - - = > E, = 931 MeV
erSios
10 eV
b) En la reacción se cumple :
7,0160 U.M.A. + 1,0078 U.M.A. = 2 (4,0026 U.M.A.) + E
Convirtiendo:
=*
E = 0,0186 U.M.A.
E = 0,0186 U.M.A. x
E = 17,32 MeV
RPTA. E
32.- Calcular la energía en M eV liberada en el siguiente p ro ce so :
-------- >
7L¡ + \ h
3
S i:
1
7 U = 7,016 U.M.A
A) 16,38
;
B) 17,31
2 *H e + Energía
2
*H = 1,0078 U.M.A
C) 10,38
;
*H e = 4,0026 U.M.A
D) 42,15
E) 38,26
Resolución.Del ejercicio anterior sabem os que : 931 MeV equivalen a 1 U.M.A. Para calcular la energía
liberada calcularemos primero la m asa que se convierte en energía.
Entonces ten em o s: Masa ^gLij + Masa ^ ¡HJ = 2
+ ^energía
7,016
u + 1,0078
u = 2(4,0026
u) + Menergía
, = » M energía = 0,0186
u
*
*
’
1
Ahora bien :
1u
> 931 Mev
0,0186 u
De d o n d e :
E=
-------->
E
17,31 MeV
RPTA. B
33.- En la transición nuclear, la bomba de hidrógeno (típica p o r su fusión nuclear) mani­
fiesta la reacción que se da a continuación :
23
2 He
-------->
2 He + 2* H + 12,86 MeV
¿Cuál es la masa en U.M.A. para el isótopo inestable ¿He ?
D a to :
A) 3,016
¿H e = 4,003 U.M.A.
B) 3,048
\ h = 1,008 U.M.A.
C) 3,002
D) 3,042
E) 3,032
34
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Resolución.Se sabe que :
19 fifi
1 U.M.A. = 931 MeV =* 2x = 4,003 U.M.A. + 2(1,008 U.M.A.) +
=>
X = 3,016 U.M.A.
^ He = 3,01 6 U.M A
U.M.A.
RPTA. A
Tg.pl
3 4.- H allar “L " en kg, s i : L = 4 j y, . S i toda esta m asa se transform a en energía.
¿A cuántos GJ equivale la energía liberada?
A) 3,6. 1CP
B )4 .1 0 13
C) 3,6.1o7
D) 5 .1 (f
E) 3,6.1 CP
Resolución.Primero se debe calcular el valor de “L” en kg y luego calcular la energía.
L = 4 7 ^ / = 4.1012g .I0 -12/
dm
dm
E = mc2 =*
_ g .
^
L = 4 . 10**»
10 5
E = 4.10"3A?g (3.108 m-S'1)2 = 36.1013 J “ ijrj =
3,6.105 GJ
RPTA. A
35.- La masa de un cuerpo “Q ” en reposo es 1,6 kg. ¿A cuántos PJ equivale el aumento
que experimenta su masa cuando se mueve a 3/5 de la velocidad de la luz?
A) 3,6.1o15
B) 3 ,6 .1016
C) 3,6.10 14
D) 3,6.1017
E) 36
Resolución.Primero calculamos la m asa del cuerpo cuando alean :a una velocidad igual a 3/5 c. Luego
del dato: (u /c) = (3/5) =9/25 .
. .
,
rn
I6fo?
A dem ás:
m. = ¡
„
=>
m, = ,
=> m , = 2kg
f
J l-íü lc )2
f
f
Aumento de m asa : Am - 2kg - 1,6 kg = 0,4 kg
AE = 0.4.9.1016 = 3,6.1016 J
=>
AE = Am.c2
=*
AE = 36.1016 J
RPTA. B
36.- En el reposo relativo una partícula tiene una masa de 100 microgramos. ¿Cuál será
su masa si alcanza una velocidad igual a la quinta parte de la velocidad de la luz?
A) 70&
o i —15&
B)
¿j— fig
125&
C) —
- — pg
D) -2j 6m\ L g
C1 21 p g
E)
Resolución.„
.
Se sabe que : m =
Racionalizando :
100 p g
.
1— ~ =* m = ■.
°
V l-(ü /c ) 2
V l-[C c/5 )/cf
=> m =
f
5x100
r- pg
2 V6
125
m f= -----
\xg
RPTA. C
Química y Materia
Rubén Cueva G.
37.- En la cinética de una partícula cósmica se cumple que
mf
35
4
= ^ ■S i c = velocidad de
la luz, m¡ = masa en el reposo relativo, mf = masa final; se pide calcular la velocidad
de la partícula en ese instante.
aI
3J 2
n 1C
A )-j-c
C
B )^
C )^
n i 1 /7
r ,
d) ~ 4 - c
J~3
)~2~
Resolución.Por la relación conocida de la m asa relativista tendrem os :
m -=
‘
^
-
=*
[V l-C ^/c ) 2 ] 2 =
=»
c =
(§T - *
J7
4
RPTA. D
38.- Un cuerpo en reposo tiene una energía de 9 .1014 J, a l lanzarlo a l espacio su energía
aumenta en 4 ,5.1014J. Determinar la velocidad final del cuerpo.
A) J E c
B)(JH/3)c
C) (5/9) c2
D )(9 /5 )c
E)(yÍ3/s)c
Resolución.Cálculo d e m . :
1
m. =
1
c2
= ----- 9j ° J , 9 = —
J ■ - 10 2 A:g
(3.10 m .s )
9.10 n / . s
=*
m = lOg
E
13.5.1014J
13.5.1014 J
m = —^ = -------5-------¡- 5- = -----— =— =- = 1,5-IO^Amj => m . = 15g
f c2
(3.10 m .s" )
9.10 m .s )
1
✓ \2
_
-[2
m .'2
= |Vl —(u/c)2J
=>
ü = S e
RPTA. B
Reemplazando e n :
3
1 .
Cálculo de m . :
f
39.- ¿Cuál debe ser la velocidad de un cuerpo para que su masa final varíe en un 40%?
A )J ^ -c
7
B ) ^ c
9
C )^ -c
7
D )J ^ -c
7
o
E)
c
Resolución.Sabemos que la m asa del cuerpo aum enta con la velocidad y com o trabajamos con porcenta­
jes, tenem os : m¡ = 100 a m t = 140; luego de la relación :
v = & c
RPTA. D
36
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
PROBLEMAS PROPUESTOS
1.- ¿Cuántas son propiedades extensivas y
cuántas intensivas?
( ) Temperatura
( ) Entropía
( ) Masa
( ) Entalpia
( ) Elasticidad
( ) Inercia
( ) Densidad
( ) Presión
A) 5 y 3
B) 4 y 4
D) 3 y 5
E) 2 y 6
C) 7 y 1
2.- Marque la proposición incorrecta :
A) Las moléculas son partes de la materia que
mantienen aún las propiedades químicas del
cuerpo.
B) delicuescencia - mezclas
C) evaporación - sustancias simples
D) difusión gaseosa - sustancias compuestas
E) efusión gaseosa - mezclas
5.- En un matraz Erlenmeyer con agua se in­
troduce 10 trozos de hielo y luego tapamos;
se considera como sistema todo el contenido
del balón incluyendo el aire. Precisar cuántas
fases existen y cuántas componentes, además
considere el aire como una mezcla de N , CCL,
0 2, H2 y CO.
A) 2 y 6
B) 4 y 5
D) 2 y 5
E) 3 y 5
C )3y6
B) La densidad es una propiedad intensiva
de la materia ya que no depende de la canti­
dad de la misma.
6.- ¿Cuántas son sustancias simples, cuántos son
compuestos orgánicos y cuántos son mezclas?
C) Todo líquido se considera como fluido ya
que su volumen es constante.
( ) praseodimio
( ) acetaldehido
( ) radón
( ) éter
D) La energía es una forma de materia, es
materia enrarecida.
( ) cinc
( ) molibdeno
( ) alquitrán
( ) etanol
E) La materia y la energía no se crean ni se
destruyen solo se transforman.
( ) anilina
( ) úrea
3.- Considérese la siguiente descripción del
elemento sodio: “El sodio es un elemento
blanco-plateado, dúctil y maleable, es un buen
conductor de la electricidad. Puede preparar­
se haciendo pasar una corriente eléctrica a tra­
vés del cloruro de sodio fundido. El metal hier­
ve a 883 °C, arde al calentarlo en presencia
del aire”. Determine cuántas propiedades son
físicas y cuántas químicas.
A) 5 y 2
B) 4 y 3
D) 3 y 3
E) 5 y 0
C)6y 1
4.- Cuando el agua de cristalización de una
sal hidratada se escapa al medio ambiente, se
trata del fenómeno conocido c o m o ............
.................. Además estas sales so n ..................
A) eflorescencia - sustancias compuestas
( ) petróleo
( ) maltosa
A) 3 - 6 - 3
B) 4 - 6 - 2
D) 5 - 2 - 5
E) 4 - 3 - 5
C) 4 - 4 - 4
7.- El ácido sulfúrico se mezcla con el agua
formado u n a ........................ , ya que son lí­
quidos ........................... esto no sucede con el
agua y e l ...........................................................
A) suspensión - inmiscibles - petróleo
B) suspensión - inmiscibles - gasolina
C) solución - hipotérmicos - petróleo
D) suspensión - miscibles - thiner
E) solución - miscibles - tetracloruro de carbono
8.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
Rubén Cueva G.
Química y Materia
( ) Eldiamanteesunsólidocristalinoquenoconduce la electricidad a diferencia del grafito
que es amorfo y si conduce la electricidad.
( ) Las partículas subatómicas se obtienen
mediante métodos químicos.
( ) Todos los compuestos químicos tienen
moléculas hetereoatómicas.
A) FVFV
B) VFVF
D) FFFF
E) FVVF
C) FFFV
9.- La resistencia al rayado se conoce como
..............................y la resistencia que pone un
líquido cuando un cuerpo se desplaza en su
seno se llam a.................................
A) dureza - viscosidad
B) maleabilidad - elasticidad
C) elasticidad - viscosidad
D) elasticidad - ductibilidad
E) ductibilidad - viscosidad
10.- Identificar si es fenómeno químico (Q) o
fenómeno físico ( F ) :
( ) fermentación de las uvas
( ) hervir agua
( ) tala de árboles
( ) alear metales
12.- Dadas las siguientes afirmaciones :
I
Solidificación es el cambio de fase sólida
a líquida.
II Sublimación es el cambio de fase sólida a
líquida.
III Licuación es el cambio de fase gaseosa a
líquida
Son correctas:
A) Sólo I
B) Sólo III
D) I y II
E) I , II y III
A) FFFQQ
B) FQQQF
D) QQQFF
E) QFQFQ
C) QFFFQ
11.- ¿Cuáles son fenómenos físicos (F), fe­
nómenos químicos (Q) y cuáles fenómenos
alotrópicos (A)?
-=►
c .(diam
. . ante).
co„
( ) c 0(g)+0 2
¿(E)
13.- De la relación :
( ) Salmuera
( ) Cal viva
( ) Hielo seco
( ) Diamante
( ) Agua
( ) Gasolina
( ) Alcohol yodado
( ) Plata
Indicar con “M” a la mezcla, con “E” a los
elementos y con “C” a los compuestos e indi­
car cuántas son mezclas, elementos y com­
puestos, respectivamente
A) 3; 1 y 4
B)2;2;4
D) 2; 1; 5
E)4;2;2
* En las mezclas, las sustancias no pierden
sus propiedades.
* Las mezclas pueden ser homogéneas o
heterogéneas.
* El plasma es una mezcla de iones y elec­
trones libres.
* En los descargadores de gas se produce un
plasma empleado en los láseres de gas o
generadores cuánticos de luz.
(g)
A) 0
2 (g)
( ) H2°( s)
o,
( ) O,
ng)
D) QQAFF
C) 3; 2; 3
¿Cuántas son falsas?
(S)
A) FFFQQ
C) Sólo II
14.- Dadas las afirmaciones :
( ) corroer con ácido
( ) c,(grafito)
37
B) AFQAF
E) AQFFA
(g)
C) QAFQA
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
15.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) Mientras que el cemento y el agua pota­
ble son mezclas, el ozono y el wolfranio
son sustancias simples.
Problemas de Química y cómo resolverlos
38
Carlos Jara B.
c.
compensación
d.
olor
( ) CH3OH, (NH2)2CO, C 0 2 ; son ejemplos
de mezclas homogéneas
e.
coloides
( ) El aire es una disolución gaseosa
A) I e - II b - III a - IV c - V d
A) VFVF
B) VFFF
B )Ia-IIb-IIIc-rV d-V e
D) FFFF
E)FFVV
( ) El agua regia y el agua isotópica son mez­
clas usadas en el análisis químico.
C) VFFV
C) I e - II d - III c - IV b - V a
D) I e - U b - III a - IV d - V c
16.- C om pletar:
“Un metal es más maleable cuando más fácil
sea s u ......................... y más tenaz cuando más
resista a s e r .........................”
A) fusión - rayado
B) hilado - estirado
C) laminación - fraccionado
D) forjado - destruido
E )Ib-IIc-H Ia-IV e-V d
19.- Dadas las afirmaciones :
I
Un líquido se puede hervir a una tempe­
ratura por debajo de 0 °C.
II
Una de las características de la materia es
estar en constante transformación y en
permanente movimiento.
E) planchado - laminado
HI Licuefacción o licuación es lo mismo que
condensación.
17.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
V El oro es sustancia heterogénea al igual
que el bronce
( ) La cantidad de la materia es una propie­
dad extensiva que se conoce como masa.
Indique la(s) correcta (s):
A) I y n
B) Sólo I
( ) El volumen y la viscosidad son propieda­
des extensivas de la materia
D) I y II
E) Todas
( ) Algunos cuerpos se mantienen en reposo
absoluto
20.- De las propiedades dadas, cuál es la in­
correcta :
( ) Los poros físicos de la materia son espa­
cios vacíos microscópicos
A) La sedimentación es un fenómeno obser­
vado en las suspensiones
A)
VVVV
B) VFFF
D)
VFVF
E) VFFV
B) El movimiento Browniano es caótico e in­
cesante y lo desarrollan las ñúscelas de los
coloides.
C) VFVV
18.- Relacione correctamente:
I leche, mayonesa
II
Hg + metal
III cuarto estado de la materia
IV deposición
V propiedad intensiva de la materia
a. plasmático
b.
amalgama
C) Sólo DI
C) Las partículas dispersas de las soluciones
tienen m ayor dim ensión que las de los
coloides.
D) Las miscelas dispersan la luz : efecto
Tyndall
E) Son soluciones: el alcohol al 30%, el acero
y el aire.
21.- La figura muestra el diagrama de fases
para el agua. Indicar lo correcto :
Química y Materia
Rubén Cueva G
39
serva la adherencia al imán de un tercer compo­
nente. ¿Qué componentes quedan en la mezcla?
A) Sal común y carbón
B) Yodo y sal común
C) Carbón y arena
D) Yodo y limadura de hierro
E) Arena y limadura de hierro
24.- De las siguientes proposiciones :
I La curva “TS” representa el equilibrio de
sublimación del agua sólida.
II La curva “TBC” representa el equilibrio
entre agua líquida y el vapor de agua.
III El punto “F ’ es el punto de ebullición
normal del agua.
IV A lo laigo de la línea “TA” , el agua sóli­
da y el agua líquida están en equilibrio
A) I, II, III
B) I, II, IV
D) I, III
C) III, IV
E) II, IV
I) En los gases, el volumen es definido
II) En los líquidos, para un mismo volumen
III) Los sólidos presentan volumen no definido
Indicar verdadero o falso :
A) FVV B) FVF C) VVV D) FFV E) VVF
25.- Los sistemas coloidales, denominados so­
les, implican una fase dispersa y un sólido, y
en la fase dispersante a un líquido, indicar la
propiedad que caracteriza a los soles.
I) Efecto Thyndall
22.- De :
I
Los líquidos hierven cuando la presión de
vapor se iguala con la presión exterior
II La presión de vapor de una sustancia au­
menta con la temperatura.
III Es posible hervir el agua a 0o C.
Son correctas:
II) Movimiento Browniano
III) Forman miscelas
A) Sólo 1
B) Sólo II
D)
E) II y III
I, II y III
C) I y II
26.- Marca la relación correcta :
A) arena + cemento + agua : combinación
A) Sólo I
B) Sólo II
D) I y II
E) I, II y III
C) Sólo III
B) naftaleno(s)—> naftaleno(e): subí, regres.
C) E = m2 c: Ecuación de A. Einsten
23.- En un experimento se prepara una mez­
cla de yodo, carbón, sal común, limaduras de
hierro y arena, sometiéndolas a las siguientes
pruebas consecutivas :
D) Quaks: partículas que resultan de la fusión
de 2 heliones
I
II
27.- De las afirmaciones :
Calentamiento
Adición de agua
III Acercamiento de un imán a la porción
insoluble
En la prueba I se observa la sublimación de un
componente, en la prueba II se aprecia la solu­
ción de un componente y en la prueba III se ob­
E) M nS04 : mezcla homogénea
I
De acuerdo con la termodinámica existen
infinitos estados de la materia.
II El plasma de hidrógeno con menos de
100% de ionización está formado por
protones, electrones libres, y algunos áto­
mos neutros.
40
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
III El cuarzo tiene grado de dureza igual a 6
en la escala de Mohs.
No es (son) correcta ( s ) :
A) Sólo I
B) Sólo II
D) I y II
E) I, II y III
C) Sólo III
A) 100
B) 80
C) 60
D) 40
E) 20
34.- ¿Cuál debe ser la velocidad de un cuerpo
para que su masa varié en un 10%? (c = velo­
cidad de la luz)
A) -J2l c/11
C) 3 -J Z c n
B )2 ^ 6 c /5
28.- Un elemento “Q” radioactivo tiene una
masa de 120 kg y al desintegrarse parte de él
libera 2,7 EJ de energía. ¿Qué porcentaje del
elemento “Q” no se desintegró?
35.- Calcular la velocidad (en km/s) de un
cuerpo para que su masa se duplique .
A) 75% B) 44% C) 25% D )56% E)5%
A) 7,5x10“
B) 15V3xlO“
29.- En cierta reacción química se usaron 40
mg de reactivo y solo el 0,005 % se transforma
en energía calorífica que en ergios es :
D)
E) 7 2 x1o5
A) 1,8 x 1015 B) 1,8 x 1014
C) 1,8 x 1018
D) 1,8 x 1021 E) 3,6 x 1022
30.- Se requieren 40 g para una determinada
reacción, al final solo se recuperan 39,5 g de­
bido a que el resto se transformó en energía
calorífica. Determina está energía en kJ.
D)
j6 c /5
6 x l0 4
E )V 3 c/2
Q óV ^xlO 4
36.- En un reactor de fisión se dispone de 20 g
de combustible nuclear, si en la etapa de fi­
sión se desprenden 5,4.1014 7 de energía, de­
terminar la masa no desintegrada de dicho
combustible.
A) 6 g
B) 16 g
C )4 g
D) 14 g
E )8 g
37.- En la reacción nuclear:
3 “He
A) 4,5 x 1012 B) 4,5 x 1010 C) 4,5 x 1 o 8
-------->
¿2C
D) 4,5 x 1011 E) 4,5 x 109
La energía en ergios que se libera será :
31.- Si un cuerpo alcanza la velocidad de la luz:
I. deja de ser cuerpo
II. su masa se hace infinitamente grande
III. desaparece y se transforma en “taquión”
D a to .
Son verdaderas :
A) Sólo I
B) Sólo II
D) Todas
E) Ninguna
C) Sólo III
B) 1,9.1o-4
D) 3,8.109
E) 3.10"22
A) 4,5.1019
D)
2,8.105
C) 4,2.1018
33.- Hallar la masa (en gramos) que adquiere
un cuerpo cuando alcanza una velocidad igual
a la mitad de la velocidad de la luz, si la masa
inicial es 30-J3 gramos.
a
B) 7,2.10"5
[2C = 12,001 u
C) 3,8.109
E) L19.10-5
38.- Si en una explosión se libera ergios de
energía, la masa consumida será :
A) 1 2000 kg
32.- Un protón y un antiprotón al chocar mu­
tuamente, sus masas totalmente se transforman
en energía, calcular la energía liberada en 77,
si la masa del protón es 1,672.10 24 gramos.
A) 1,5.10'22
“He = 4,003 u
D)
0,8 kg
B) 800 kg
C) 600 kg
E) 0,6 kg
39.- Determinar cuántas moles de fotones po­
seen una energía de 1,6.10"12 J , si cada mol
transporta 2,5 MeV
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
40.- Si de una masa de 40 g de una sustancia
radioactiva, se descompone la décima parte,
determinar la cantidad de joules liberado.
A)
4.2.1012 7
B) 5,4.10 16 7 C) 8,2.10iz7
D)
6,9.10 16 7
E) 3,6.10 7
2.1. CONCEPTO
La palabra átom o fue propuesta por los griegos Leucipo y Dem ócrito : A = sin ;
TOMO = división, consideraban que la materia estaba constituida por átom os y que estos
eran indivisibles. Planteaban la discontinuidad de la materia.
Ot O
4
Q
3
materia
partículas
moléculas
átomos
Cuerpo (Materia Discintinua)
Aristóteles se encargó de negar la discontinui­
dad de la materia y propuso que ésta era la reunión
de 4 elementos : agua, aire, tierra, fuego.
2.Z. TEORIA ATOMICA
2.2A POSTULADOS DE JOHN DALTON (1 808)
Io Los elem entos químicos están constituidos por partículas muy pequeñas llamadas átomos
que son indivisibles, impenetrables e indestructibles.
2o Los átomos de un mismo elem ento son idénticos en todas sus propiedades, especialm ente
en tam año y peso (masa).
3o Los átomos de elem entos diferentes son totalmente diferentes en todas sus propiedades.
4° Los diversos com puestos químicos están formados por átomos combinados en proporcio­
nes fijas, estos se combinan de acuerdo a una relación aritmética sencilla.
2.2B RAYOS CATÓDICOS
Son de electrones que se m ueven del
cátodo al ánodo, en línea recta, a una velocidad
que llega a 150,000km /s. Esto se comprueba en
el tubo de descarga de William Crookes el cual
contiene un gas enrarecido. (Esto es a bajas pre­
siones) y con un alto voltaje (10 000 voltios)
CÁTODO
An o d o
fiAR Enrarecido (0,01 Ion.)
• Gas
42
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Los rayos catódicos se desvían dentro de los campos eléctricos y magnéticos y además son
de naturaleza corpuscular ya que son electrones tienen masa muy pequeña (m = 0,00055 urna).
(En un cam po Eléctrico)
(En un cam po Magnético)
J.J. Thomson, después de experimentar con los rayos catódicos, descubrió el electrón y
planteó un modelo atómico conocido com o “budín de pasas”.
2.2C MODELO ATOMICO DE J . J. THOMSON
En este modelo el átom o está constituido por una esfera
con caiga eléctrica positiva y en su cuerpo están “incrustados”
los electrones. Entonces la carga eléctrica positiva de la esfera
es equilibrada por la carga eléctrica negativa de los electrones.
o í - - carga m asa :
Relación
Q = -1,7.10°-----------i 1 1 «8 coulomb
—
m
gramo
En 1 913, Millikan determ ina la carga del electrón :
= l,6 x l0 '19 coulomb
2.2D RAYOS CANALES
Llamadas también rayos positivos o anódicos, fueron descubiertos porGoldstein (1886). Es­
tos rayos se mueven en dirección contraria a los
rayos catódicos ya que son partículas positivas
que se producen com o reacción al movimiento
de los rayos catódicos en el gas enrarecido. Se
mueven con 1/100 de la velocidad de los rayos
catódicos.
Cátodo (-)
+
f
(Rayos Canales)
♦ í
-
+
^■S93 3
Electrones
(Rayos Catódicos)
2.2E RAYOS X (Roentgen -1895)
A diferencia de los rayos catódicos, que tienen naturaleza corpuscular, los rayos X son
de naturaleza electromagnética com o la luz; o sea que se pueden polarizar y difractar. Tienen
menor longitud de onda que la luz y no se perturban con los cam pos electromagnéticos. Así
mismo tienen la propiedad de atravesar láminas de metal y vidrio, (excepto el plomo). Actúan
energéticamente sobre los tejidos orgánicos y fotografías.
2.2F RADIOACTIVIDAD (H. B ecquerel -1896)
Este concepto está asociado con la ruptura espontánea del átomo, con emisión de par­
tículas y/o radiación. El átom o puede emitir rayos a con rayos y , o , rayos 0 con rayos y.
Estructura Atómica I
Carlos Jara B.
43
La radiación alfa (a ) t iene n at ur al eza
corpuscular, los mismos que se denom inan partí­
culas alfa o heliónes (^He) y que se mueven a ra­
zón de 20 000 km/s.
La radiación beta O ) también tiene naturale­
za corpuscular y está constituida por partículas beta
o electrones ( °e) las que se mueven con una rapi­
dez de 275 000 km/s.
La radiación gam m a (y) no tiene naturaleza
corpuscular, es pura energía ya que se trata de ra­
diación electromagnética (°y) y en el vacío se m ue­
ve a razón de 300 000 km /s.
PODER DE PENETRACION:
y » P » <*
muestra Radioactiva
PODER DE IONIZACIÓN:
PAPEL
Al
0,1 mm
3 mm
Fe
30 cm
a »P »y
2.2G MODELO ATÓMICO DE E. r'iTHERFORD(1911)
Ernest Rutherford bom bardeó una placa muy delgada de oro (espesor = 6 x 1 0 4 m m )
con partículas alfa y notó que ia mayoría no cam biaba de dirección, algunas variaban su tra­
yectoria y muy pocas era repelidas. Así descubrió el núcleo atómico.
Lámina de oro
44
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Entonces E. Rutherford planteó su modelo ató­
mico conocido com o “modelo planetario": El áto­
mo es hueco, tiene un núcleo positivo y los electro­
nes giran a su alrededor así com o los planetas giran
alrededor del sol. El movimiento de estos electro­
nes se produce en trayectorias circunferenciales y
concéntricas a grandes velocidades. El núcleo ató­
mico es aproximadamente 10 000 veces m ás peque­
ño que el átomo.
Donde : d = Diámetro del núcleo
D = Diámetro del átomo
2.3. RADIACIONES ELECTROMAGNETICAS (R.E.M.)
Resultan de la perturbación de dos campos: un cam po eléctrico y un cam po magnético.
No tienen naturaleza corpuscular y son solo energía.. En el vacío se m ueven a 300 000
aaaaaaaaaaaaaaarf54re. Ejem. Rayos X, rayos UV, ondas de TV, lu z ,.... etc.
D onde:
E = Campo eléctrico
B —Campo magnético
c = Velocidad de la luz
ELEMENTOS DE UNA ONDA ELECTROMAGNETICA
A) Longitud de onda (X): Es la distancia entre dos
nodos no consecutivos m ás próximos. Se expresa
en cm; Á; km , etc.
B) Frecuencia (/): Es el núm ero de longitudes de
onda (oscilaciones completas o ciclos) que atra­
viesan un punto fijo por unidad de tiempo. Tam­
bién se dice que es la recíproca del periodo.
f =
Unidad :
núm ero d e ciclos
tiem po (f)
- s'1 = Hertz (Hz)
f =
1
periodo (T)
1 MHz = 10 Hz
1 kHz = 103 Hz
C) Periodo (T) : Es el tiempo que dem ora una onda (ciclo) para atravezar un plano normal a la
dirección del movimiento. Se expresa en segundos.
D) Velocidad (c): Las R.E.M., en el vacío, se mueven a la velocidad de la luz y su longitud con
su frecuencia son inversamente proporcionales:
Estructura Atómica I
Carlos Jara B.
X.f=c
c = velocidad de la luz = 3 x l 0 lü cm/s ó
45
3x108 m /s
2.4. TEORÍA CUÁNTICA DE M AX PLANCK (1900)
Concluyó que la energía es discontinua. La radiación electrom agnética se propaga
ondulatoriamente en forma de pequeñas cantidades de energía (cantidades discretas). Esta
energía emitida o absorbida por un cuerpo es directam ente proporcional a su frecuencia.
E = h .f
a
c
E = h . j-
Siendo : E = energía del fotón
Además : h = constante de Planck
h = 6,62x 10'27 erg x s = 6,62xlO‘34J x s
2.5. EFECTO FOTOELÉCTRICO
Si una radiación electromagnética (luz) in­
cide sobre una placa metálica pulida, ésta emite
electrones con cierta energía cinética.
Nótese que la energía del fotón se desdo­
bla en d o s :
Wo= función trabajo que es la mínima energía
para arrancar el electrón. Es característico
de cada metal.
Ec = energía cinética del electrón emitido.
h f =V¡0 +±mv2
Siendo :
# iJ = W0 + |/m > 2
m = m asa del electrón
;
o = velocidad del fotoelectrón
También: Wo = hfo donde f se llama frecuencia umbral y corresponde a la mínima
frecuencia que debe tener un fotón incidente para producir fotoelectrones. Luego:
h f = h.f0 + lm v Z
Observación : S i: f < f : no hay fenómeno fotoeléctrico
S i: f > f : s e produce el fenómeno fotoeléctrico.
La energía cinética de los fotoelectrones emitidos varia directam ente con la frecuencia
del fotón incidente.
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
46
W„ (ergios/electrón)
Metal
Li
K
3,55 x 10'12
3,57 x 10
Zn
5,47 x ÍOT"
7,18 x 1012
7,52 x 1012
Hg
Ag
Pt
10,01 x 1012
2.6, ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas que se manifiestan en la naturaleza, según:
f
E
RAYOS
CÓSMICOS
RAYOS
RAYOS
X
r
RAYOS
X
INFRA
ROJOS
(CALOR!
LUZ
ULTRA
VIOLETA
VISIBLE
MICRO
ONDAS
ONDAS
ONDAS
DE
DE
RADAR
TV
ONDAS
FM
DE
RADIO
MICRO )
PULSA-fc
ClO N ESj
ONDAS H ERM ANAS
X = 3900 A
V
I
O
L
E
T
A
1
N
D
1
G
O
V
E
R
D
E
A
Z
U
L
A
M
A
R
I
L
L
O
N
A
R
A
N
J
A
R
O
J
O
1 = 7000 A
La naturaleza y el origen de las diferentes radiaciones no es precisam ente la misma para
todos, tal com o se ve en el siguiente cuadro :
R.E.M.
'' .
ORIGEN
- ,
<.
;
RAYOS CÓSMICOS
Reacciones nucleares
RAYOS GAMMA
Reacciones nucleares
RAYOS X
Transiciones electrónicas en niveles internos del átomo
RAYOS U.V
Transiciones electrónicas en niveles Internos del átomo
RAYOS VISIBLES
Transiciones electrónicas en niveles externos del átomo
RAYOS INFRARROJOS
Vibraciones moleculares
MICROONDAS
Rotaciones moleculares
ONDASTV
Circuitos electrónicos oscilantes
ONDAS RADIO
Circuitos electrónicos oscilantes
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica I
47
2.7. ESPECTROS DEL HIDRÓGENO
PC)Espectro de em isión: Se produce sobre un fondo oscuro, en forma de líneas brillantes. Esto
sucede cuando la luz proveniente del hidrógeno (bajo una descarga eléctrica) atraviesa un
prisma óptico e imprime una placa fotográfica.
B) Espectro de absorción : En este caso se imprimen líneas oscuras sobre un fondo blanco;
después que se hace pasar luz blanca sobre el didrógeno.
VIOLETA AZUL
VERDE
ROJO
VIOLETA AZUL
E
Xi
*4
(EMISIÓN)
VERDE
X,3
X2
(ABSORCIÓN)
ROJO
E
2 .8 . MODELO ATÓMICO DE NIELS BOHR (1913)
Explicado el fenómeno de absorción; así como la cuantificación de la energía fotónica,
Bohr propone un modelo atómico que se puede resumir en los siguientes postulados :
Primer postulado: (De la estabilidad del electrón y su órbita).
En el átom o de hidrógeno el electrón gira alrededor de su núcleo positivo en una órbita
circunferencial, de m anera que al fijar nuestro sistema referencia en el electrón se verificará
que todas las fuerzas que actúan sobre el resultan anularse.
Fe = Fc .f
Conclusión:
Siendo : u = velocidad tangencia] del electrón
q = carga eléctrica del electrón = 1,6.10‘I9C
r = radio de la órbita
m = m asa del electrón = 9,1 x 10'31 kg
k e = const. de coulomb = 9.109 N.m2/c2
Segundo postulado : (De las órbitas permitidas).
El electrón gira sólo en aquellas órbitas, donde se cumple que la cantidad de movimiento del
electrón multiplicada por la longitud de la órbita resulta ser un núm ero entero de veces la
constante de Planck.
Cantidad de movimiento del electrón = m v
longitud de la órbita = 2 nr.
m e . 2 n r = nh
,
siendo n = 1,2,3,4,___
48
Rubén Cueva G
Problemas de Química y cómo resolverlos
Conclusión;
r n = 0,529 n 2 A°
(para calcular el radio de órbita)
2 2 x l0 8
v = —
cm /s
(para calcular la velocidad del electrón)
Tercer postulado : (De los niveles estacionarios de energía).
Si el electrón gira en una misma órbita no pierde ni gana energía. No hay emisión ni absorción
de energía).
_ n f¡
En = — ~ eV
Conclusión:
©
"
ó
En =
„ ,
n = 1
v
313,6 ^ o í / m o l
«
n =2 n =3 n =4
*
t,
E3
E
'
n =°o
£
4
Eoo
Cuarto postulado : (De las transiciones electrónicas).
Cuando un átomo salta de un nivel superior (de mayor energía) a otro inferior (de m enor
energía) emite energía. En caso contrario absorbe energía. Esta energía emitida o absorbida
se manifiesta com o fotones (paquetes de energía o cuantos).
A)
EMISIÓN :
. n =00
0
B) ABSORCION :
n
a
•
©
Conclusiones:
A E = E. - Ec
' F
« =°°
A E = 13,6 e V — - —
LnF ”l j
Siendo : Ej : La energía del nivel de inicio del salto electrónico
EF : La energía del nivel final del salto electrónico
Y por la teoría cuántica :
AE = h f = h ^ = E a - Eb
2.8A SERIES ESPECTRALES DE EMISIÓN DEL ÁTOMO DE HIDRÓGENO :
Las longitudes de onda (X) de las diferentes líneas del espectro del hidrógeno se pueden
asociar a los diferentes niveles de energía m ediante la ecuación de J.R. Rydberg :
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica I
i
g
-
R
“
H
n
2
L«f
, x i
2
49
I
ni J
Siendo : n t < n 2 (números enteros de los niveles energéticos)
Rh = constante de Rydberg.
Rh = 109 678 crn'1 = 1,1 xlO5c m ]
2.8B SERIES ESPECTRALES DEI HIDRÓGENO
n “ oo
-n = 7
-n = 6
\f \t u
- n —5
PFUND
v v u\i
— n =4
NIVELES
EXCITADOS
DE
ENERGÍA
BRACKETT
— n=3
PASCHEN
—
n
=
2
BALMER
— n=1
nivel basa!
LYMAN
CONCLUSIONES :
Serie
Espectral
Nivel de
llegada (nF)
Nivel de
partida (n^
Región del
espectro
Lyman
1
2; 3; 4 ; . . .
Ultravioleta
Balmer
2
3; 4; 5 ; . . .
Visible
Paschen
3
4; 5; 6 ; . . .
I.R. cercano
Brackett
4
5; 6; 7 ;__
I.R. m edio
Pfund
5
6; 7; 8 ; . . .
I.R. lejano
2.8C ESPECIES HIDROGENOIDES (mono electrónicas)
Son átom os de elem entos diferentes al hidrógeno, que solo tienen un electrón, y
éstos son :
He+(Z = 2) ; Li+2 (Z = 3) ; Be+3(Z = 4); etc.
Las relaciones determ inadas por Bohr se ven afectadas por el núm ero atómico (Z) de
cada elemento, de esta forma estas se expresan de la siguiente forma :
Rubén Cueva G
Problemas de Química y cómo resolverlos
50
A) Velocidad del electrón:
v _ ^ ? ílL .x z—
"
n
s
B) Radio de la órbita del electró n :
r = Qr*29xn
C) Energía de un nivel:
n
E = - ^ ( Z ) 2Ev
n
n
z
a
Á
E =
"
n
m ol
2.8D MODELO ATOMICO DE BOHR-SOMMERFELD
Después que Peter Zeeman (1896) descubriese que las líneas espectrales se desdoblan
en líneas más finas (Efecto Zeeman) sugirió un m odelo atómico donde el electrón se mueve
en órbitas circunferenciales y también elípticas (aparece el criterio de sub nivel energético.
2.9. DUALIDAD DE V. BROQLIE
Indica que la materia presenta un comportamiento dual, com o una onda y como una
partícula, según la siguiente ecuación :
X=
donde :
X = longitud de onda ;
mv
o = velocidad
m = m asa
2 .1 0 . ECUACION DE ONDA DE E. SCHRODINGER
Es una relación m atem ática que expresa el probable com portamiento del electrón,
mediante la siguiente ecuación :
-.2
-.2
-.2
dx
&2
dz
Donde : y = función de onda ; y = f(n, I, rrí)
m - m asa del electrón
E = energía total
d2
—Y
dx
d2
. —^
dy
86 2m
h2
x, y, z = coordenadas espaciales
h = constante de Planck
V = energía potencial
d2
. — jf = segundas derivadas parciales con respecto a x, y, z.
dz
Estructura Atómica I
Carlos Joro B
51
PR0 BL6MAS R€SU€LTOS
01.- No es c ie rto :
A ) Rutherford descubrió el núcleo atómico.
B) En las transiciones electrónicas el electrón no pierde n i gana en e rg ía .
C) Todos los átomos tienen electrones y protones.
D) En algunos casos los átomos no tienen neutrones.
E) El electrón tiene m ayor energía cuanto más lejos esté del núcleo.
Resolución.A (V) Rutherford propuso que el átom o es un gran vacío, después de descubrir el núcleo
atóm ico (m odelo planetario).
x
'
Absorción
B (F) En las transiciones de electrones :
^ \
de energía
Emisión
I r * de energía
C (V) Los átomos tienen protones y electrones pero no siempre neutrones.
D (V) En el caso del protio (H; n = 0)
n = \ n =2 n=3 n ~* ^
E (V) Respecto a la en e rg ía:
n
RPTA. B
00
femeñtaiaeneiW
^
02.- Marque verdadero (V) o falso (F) según convenga
( ) De las partículas fundamentales, los nucleones son los protones y los neutrones
( ) Respecto a las masas de las partículas fundamentales se cum ple:
M nS> Mp+ >
( ) Los rayos catódicos son un flujo de electrones, más veloces que los rayos beta.
( ) Las radiaciones electromagnéticas (R.E.M.) son formas de energía que se transmite
ondulatoriamente.
A ) VVFF
B) VVFV
C) VFFV
D) VVVV
E) VFFF
Resolución.i)
Mientras que los protones y neutrones se alojan en el núcleo atómico, electrones se ubi­
can en la corteza atómica.
(V)
ii) Mn„ = 1,67482 x 10‘24g
;
Mp+ = 1,67252 x 10‘24g
; M£. = 9,1 x 10_28g
(V)
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y cómo resolverlos
52
iii) Rayos Catódicos : Electrones que se mueven del cátodo al ánodo, en los tubos de des­
carga, hasta con una velocidad de 150 000 km /s.
Rayos Beta : Electrones que se mueven hasta con una velocidad de 275 000 km /s (F)
iv) Las radiaciones electromagnéticas (R.E.M.) se transmiten ondulatoriamente en forma de
paquetes discretos de energía (fotones)
(V)
RPTA. B
03.- Dadas las proposiciones:
* El modelo “budín'de pasas” fue propuesto p o r John Dalton.
* En el modelo "planetario” de E. Rutherford el electrón se mueve alrededor de un nú­
cleo positivo, en forma circular y concéntrica.
* La frecuencia de una onda electrom agnética es inversam ente propo rcio n al con
su longitud de onda.
* La radiación cósmica es más energética que las micropulsaciones.
¿Cuántos son falsos?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.i)
J.J Thompson propuso el m odelo atóm ico conocido com o
“budín de pasas”. En este m odelo se m uestra una esfera car­
gada positivamente en, la que se encuentran “incrustados”
los electrones con carga negativa.
(FALSA)
ii) El átomo es “hueco” y los electrones se mueven en forma cir­
cular y concéntrica alrededor de un núcleo positivo; así como
los planetas se m ueven alrededor del sol. Así explicó R.E.
Rutherford su modelo atómico
(VERDADERA)
X .f = c
iii) Para todaR.E.M :
donde: X = longitud de o n d a ; f = frecuencia; c = velocidad de la luz.
(VERDADERA)
iv) Respecto a la energía de las R.E.M
Rayos cósmicos > Rayos y > Rayos X > Rayos U.V > Luz visible > Rayos I.R. > microondas
> ondas TV > FM > ondas radio > micropulsaciones.
(VERDADERA)
.-.
Hay solo una proposición falsa
RPTA. B
04.- Respecto, a las velocidades de la radiaciones a , P , y , podemos a firm ar:
A )a = p > y
B )a = p = y
C)a>P>y
D ) a < p <y
E)a>p<y
Resolución.Las radiaciones a, P, y, tienen las siguientes velocidades :
ua = 20 000 km /s
;
up = 270 000 km /s
Luego el orden que corresponde es :
a < P< y
;
i> = 300 000 km /s
RPTA. D
Estructura Atómica I
Carlos Jara B.
53
05.- Indicar verdadero (V) o falso (F), según corresponda :
I.
Las partículas, a tiene una carga igual a +2.
II.
Una partícula beta ($) tiene una masa igual a cero.
III. Las emisiones gamma se desvían hacia la placa con carga negativa.
A)
WWW
B) WFF
C) FFW
D)WWF
E) FWW
Resoluclón.I. (V) Debido a que las partículas alfa (a) son núcleos de Helio (2He+2) tienen carga positiva
igual a +2.
II. (F)
Las partículas beta (P) tienen una m asa pequeña (0,00055 urna) pero se les represen­
ta con un núm ero de m asa igual a cero, según : -,°P
III. (F) Como la radiación gam m a es energía, no tiene masa, ni carga, ni son desviados por
campos eléctricos, ni magnéticos.
RPTA. B
06.- R elacione:
I. Átomo con subniveles energéticos
a. Wíctor de Broglie
II. Dualidad de la materia
b. Heisemberg
III. Principio de la incertidumbre
c. Rutherford
IW. Descubrió los isótopos
d. Soddy
W. Átomo hueco
e. Sommerfeld
A ) I - e , II - b , III a , I W c , W d
D) I - b , I I - a , III - c , I W - d , W - e
B) I - e , II - a , III - b , IW - d , W - c
E) I - d , I I - e , III - a , IW - b , W - c
C )l-a ,ll-b ,lll-c ,IW -d -W -e
Resolución.* ARNOLD SOMMERFELD propuso el modelo atómico con órbitas circulares y elípticas para
explicar el EFECTO ZEEMAN ; de esta m anera incluyó subniveles energéticos en su modelo.
* HEISEMBERG (1 927) establece que no se puede determinar sim ultáneam ente el m om ento
{mu) y la posición de un electrón (Principio de incertidumbre ).
La relación para la incertidumbre de la posición (Ax) y la incertidumbre del m om ento (Ap) es:
Ap . A x 2 h/2n
,
h = constante de Planck
* Los átom os de un mismo elem ento son iguales pero no idénticos. Los isótopos (Descubier­
tos por F. Soddy) son un buen ejemplo : ' 2C , ' 3C , ' 4C
O
O
O
Luego corresponde a :
le - lia - Illb - IV d - Ve
RPTA. B
54
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y cómo resolverlos
07.- ¿Qué velocidad en cm/s le corresponde a un electrón, si su longitud de onda es de 1A ?
A )2 ,3 6 x 1 (f
B) 1,16x107
C )7,27x10P D )2 ,3 2 x 1 (f
E )5 ,2 5 x 1 0 w
Resolución.Según la teoría de Víctor L. de Broglie (1 924) “Los cuerpos materiales que viajan a una cierta
velocidad poseen dos propiedades, (carácter dual) propiedad de onda (ondas de materias) y
propiedad de partícula (propiedad mecánica)”. Luego para ondas de materia con velocidad “v”:
h = 6,62x 10~21ergx.s
X = mv
m = 9,lxl0~8g
datos :
X = lA = 10~8m
„
,
j j
6,62x10 27ergxs
Reemplazando datos : 10 cm =
9,1x10 28g x v
6,62x10 27
cm
1—=5=---- =« x —
9,1x10 xlO
s
=>
v=
=>
o = 7,27 108 cm /s
RPTA. C
08.- Ordene las líneas de la luz visible en orden creciente de sus longitudes de o n d a :
A) azul - verde - naranja - rojo
D) azul - rojo - amarillo - verde
B) amarillo - rojo - índigo - violeta
E) naranja - verde - índigo - violeta
C) violeta - amarillo - rojo - naranja
Resolución.En el espectro de luz visible aum enta su longitud de onda del violeta al rojo, según :
3900
4500
4900
5700
5900
Se observa que se cumple la alternativa A.
6200
RPTA. A
09.- Determine la relación : E 1/ E 2 , según e l gráfico mostrado:
A) 1/5
D) 6/11
B) 7/12
E) 12/7
FOTON (1)
FOTON (2)
C) 8/5
7000
Carlos Joro B.
Estructura Atómica I
55
Resolución.Observando la figura se tiene, para una misma longitud
-_2_
L = 1,75 X, = 3X2
e
...
(0
t,
X
E1 ... g2
■. ( 2)
. h
E2
Por lo tanto de (1) y (2) :
12
c
E
L uego:
_
RPTA.
= 12
B
10.- En la gráfica mostrada calcularla relación entre las energías del fotón ( 1 ) y e l fotón (2).
A) 7 : 13
D) 9 :7
B )4: 8
E) 5 : 13
Plantilla
C) 6 : 1 5
Resolución.E,
c = ?
En la figura se tiene :
■
.»
Luego : Xj +
Xj
x,
— X2 + X2 + Xj +
14 A1
X “- ±¿X
4 A2
Pero :
X, = ~
Entonces :
1
ei
x«
7X, = 13 X,
y
K = 1-/-
7x ~ = I 3 x ~
L\
2
JL
13
RPTA. A
11.-¿Qué frecuencia y qué valor para la longitud de onda le corresponde al fotón que se
muestra en la figura?
A) 1,342 x 10^ Hz; 2,834 x 10'12m
B) 1,042 x 1 0 ^ H z ; 3,476 x 10 ,3m ~1
C) 2,834 x 10^H z; 8,333 x 10~15m ~1
D) 5,082 x lO ^Hz ; 10,234 x 10'14m ~1
E) 2,083 x 1 0 *H z ; 6,943 x 10'13m
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y cómo resolverlos
56
Resolución.i) En la figura se tiene :
11
T = 220 min
^
T = 220(60 s) = T = 4 800 s
ii) Calculamos la frecuencia : f = y
c = X.f
iii) Además ;
X=
ó
3 x l ° 8m
^S■ =
- - -41
2,083x10
Hz
:
siendo T = periodo
f =
1
4800 s
/ = 2,083 x 10 Hz
X=
RPTA. E
X = 6,943
x 10‘ 13iJ|-'
7
12.- Calcular la longitud de onda para la segunda línea de la serle de Balmer (espectro de
emisión del hidrógeno) y señalar a qué color del espectro visible corresponde:
4000
4 500
5000
-J5F
Violeta
A) azul
A zul
5 500
] Verde |
B) naranja
A m anillo
C) rojo
6000
j
6 500
7000 A
Naranja
E) amarillo
D) violeta
Resolución.Serie de B alm er: “Salto de un nivel lejano al segundo nivel”
----------------------- n = oo
n = 4
n = 3
n = 2
Niveles
excitados
de energía
n , = 2 , n2 = 4
Balmer
n = 1
Usando la ecuación de Rydberg :
=
x = 109678l 7
r h
= 109 678
(^ )
u
_
Convirtiendo a A : X = 4,86 x 10 cm x
1
= 20564,625
X
O
IA
-? )
X = 4,86 x 10-5cm
X = 4860 A
10 8 cm
Observando el gráfico, el valor corresponde al color azul del espectro visible.
RPTA. A
Estructura Atómica 1
Carlos Jora B.
57
13.- En la gráfica se muestra una R.E.M. Calcular la energía del fo tó n : (h = 6,62x1 C34 J.S.)
A) 2,5x1<T10 fJ
D )4 ,5 x 1 trw fJ
B)5x10r16fJ
E) 2,1x1 a 20 fJ
C) 1,3x10r14 fJ
Resolución.En la figura se tiene :
X = 15 km = 15 x 103 m
Recordemos que :
E= h í
D onde:
h = constante de Max Planck , c = velocidad de la luz
X = longitud de onda
, E = energía del fotón
g
E = 6,62 xlO'34 J.sx 3x10 ™/ s
15x10 m
Convirtiendo a fem tojoules:
1 fJ
E = l,324x 10‘29J x
Luego:
=>
E = 1,324 xlO'29J
E = 1,324
X
1 0 14 fJ
RPTA. C
14.- 20 fotones tienen una energía de 200 J. Calcular la frecuencia en M H z .
A) 4,32x1o20
B) 4,23x1 Ó26
C) 1,51x1CPe
D) 2,83x1 (P°
E )1,31x10w
Resolución
i)
200 J
Energía de un fotón :
E
ii) Por Max Plank :
20
E= v .h
f = 1,51 xlO34 Hz
E = 10J
10 J
6,63x1
f = 1,51 XlO34 X
r = 1,51 X l O
-Mr Hz.
106
MHz
RPTA. C
15.- Calcular la energía correspondiente a 1 (f6 moles de fotones de una R.E.M. que se
gráfica como s ig u e :
Lámpara_
Emisora
A) 2,09x1020J
B) 3,08x10?5J
-Pantalla
C) 1,83x1CF4J
D) 2 ,99 x1 (f6J
E) 1,56x1CPsJ
Problemas de Química y cómo resolverlos
58
Carlos Jora B
Resolución.i)
Primero calculamos la longitud de onda (X) del fotón :
4 X = 16 cm
En la figura se tiene :
ii)
=> X = 4 cm
=>
X = 4 x l C _2m
x 6,63 x 10’34 J . s
=>
E = 4,97 X 10~24 J
Hallamos la energía de un fotón :
■h
E=
=>
e
f_
E = 3x10
4x10 ~*m
iii) Finalmente hallamos la energía para 1026 moles de fotones.
1026 moles fotones x
6,023x 1023fotones
1m ol fotones
/
\
4,97 x!0~24 J
1fotón
=
2,99 X 1026 J
RPTA. D
16.- Una estación de radio ubicada en e l punto “P ” emite su señal con una frecuencia de
1 160 kHz. S i hasta el punto “Q ” emite 5 000 ondas. Calcular la distancia PQ
A) 1 2 9 5 km
B) 1 400 km
C) 1 650 km
D) 1 820 km
E) 4 200 km
Resolución.­
La frecuencia es :
ii)
u = 1 160 kHz x
' io3
TkHz2] = 1,16 x 106Hz = ]»16 x 106 ^
Calculamos la longitud de o n d a :
g
X.f = c
=>
X= y
r
=>
X = -3 x l° m / f => X = 2,59 x 102m
1,16x10 —
s
iii) Luego, la longitud de P a Q es :
PQ= 1 295 000 m
=> X = 259m
PQ = 5 000 ondas x
ó:
PQ = 1 295 km
RPTA. A
17.- Se requiere saber e l número de fotones que debe almacenar una célula fotovoltaica
para dar una lectura de 800 kcal. Se sabe que esta célula fotovoltaica absorbe radia­
ción de 6000 A de longitud de onda. (D A TO : 1 cal = 4,18 J ; 1 A = 10~1om)
A) 1,01x1o25
B) 2,35x1 Ó28
C) 2,18x1o10
D) 1,36x1o20
E) 1,34x1035
Resolución.i) La longitud de onda es :
X = 6x 103 Á x
ii) Calculamos la energía de un fotón :
10',cm |
—^ —
E = —■h
=»
,
„ ,„_7
X =6x10 m
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica 1
E = 3x10
6x10 m
x 6,63x1o-34 J.s
=>
59
E = 3,315 x 10'19 J
ni) Entonces calculamos el núm ero de fotones requeridos :
800kcal x ( ^ g r )
x
x
=
1,01 x 1025 fotones
RPTA.A
18.- Calcular la longitud de onda de un cuanto cuya energía es 3x1(T29 J.
A) 10,2 km
B) 9,4 km
C)5km
D) 2,83 km
E) 6,63 km.
Resolución.E = -i- . h
e
Por la teoría de M. Planck :
X = ^JrE
=>
,
3x108m . s . 6,63x10"34J.s
X = --------fe--------------- =>
3x10 J.
=>
,
X = 6,63x10 m
X = 6,63 km
RPTA. E
19.- Un fotón para la línea violeta del espectro visible tiene una energía de 5 x UT19 J.
Calcular su longitud de onda (en cm).
A) 8,6
xior 5
B) 6,8 x 1(T5
C) 6,251 x 10T5
D)3,9725
x 10T5
E) 5,4 x UT5
Resolución.Datos :
E = 5 x 10',9J
;
e = 3 x 108m/s
h = 6,62 x 10‘34J
;
xs
Calculamos la longitud de onda; a partir de :
_ .
c
E = /i x ,*
,
he
X=
=>
=>
,
6,62x10 34 J s x 3 x l 0 8m / s
X=
5x10- ,9J
=>
X = 3,972 X IO 5 cm
E
X = 3,972x10'7m
RPTA. D
20.- Si consideramos e l esquema de longitudes de onda para el espectro visible:
v io le t a
X - 3900 A
azul
4500
v e rd e
4900
a m a r illo
5700
a n a r a n ja d o
5900
r o jo
6100
7000 A
¿Qué color del espectro visible le corresponde a la 4U línea de la serie de Balmer?
A)
verde
C) violeta
D) azul
D) rojo
Resolución.En la serie de Balmer el nivel d e llegada (n,) es el segundo nivel:
E) amarillo
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
60
1ra línea ; n 2 = 3
n, = 2
2da línea ; n 2 = 4
n,= 2
3ra línea ; n 2 = 5
n, = 2
4,a línea ; n 2 = 6
n, = 2
Luego, por la ecuación de Rydberg.
4
-
1
= 109 678 cm ' 1 y
1
n
g = 109 678 cm ' 1
k = 4102Á
2
que en la gráfica corresponde al color violeta.
RPTA. B
21.- ¿Cómo ordenaría Ud. las líneas del espectro electromagnético p or e l orden decre­
ciente de sus frecuencias?
A) F.M. - ondas de radio - rayos X - rayos y
B) ondas TV - rayos X - rayos cósmicos - rayos U. V.
C) rayos X - microondas - ondas TV - ondas de radios
D) rayos y - rayos cósmicos - rayos U. V. - rayos X
E) F.M. - rayos y - rayos X - rayos U. V.
Resolución.A partir de la ecuación de Planck :
E=h f
E=
de d o n d e :
h.c
f (Hertz)
<C——l
RAYOS
ONDAS
INFRA- MICRO ONDAS
MICRO
RAYOS RAYOS RAYOS RAYOS LUZ
F.M. RADIO PULSACIONES
CÓSMICOS f
TV
X
U.V. VISIBLE ROJOS ONDAS
(CALOR)
AM OL
a
= longitud de onda
E = energía
f = frecuencia
Luego analizando las alternativas, corresponde.
RPTA. C
22.- La distancia del planeta Mercurio al so l e s d e 57,7 x 109m y la distancia del planeta
Plutón al so l e s d e 5,904 x 1012m. Cierta R.E.M. S e desplaza del planeta Mercurio al
so l y luego “rebota” hasta el planeta Plutón sin “deformarse". S e pide calcular el
total d e ondas recorridas por s u respectivo fotón s i s u frecuencia e s d e 3 x 1(f° Hz.
A dem ás s e requiere saber el valor d e la energía fotónica. (h = 6,63 x 10T34 J.s)
A) 8,324x1010 ondas
2,45x10ru J
B) 5,062x1024 ondas
1 ,9 9 x W 13J
D) 4,234x10 25 ondas
1,25x1 CT16J
E) 3,864x1040 ondas
2 ,3 6 x ia 1s J
C) 6,345x1er30 ondas
2, 86x 1Cí10J
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica I
61
Resolución.i)
La longitud total (/.) recorrida por un fotón es :
\ ' /
L = 57,7 x 109m + 5,904 x 1012m
— ( so l )
L = 57,7 x 109m + 5904 x 109m
/ I\
L = 5,962 x 10,2m . . . . (1)
ii) Calculamos la longitud de onda del fotón :
3x108 m /s
3x10 2OHz
k = 10 ' ,2m . . . . ( 2 )
iii) Hallamos el total de ondas en todo el recorrido :
de ( 1) y (2 ) :
iv)
# 0NDAS
5,962x10 u m
, n -12
10
&
ONDAS
L
é
# ONDAS = 5,962 x 1024
m
Por la teoría cuántica de Planck ; la energía del fotón es :
E= hf
=>
E = 6,63 x 10"34 J.s . 3 x 102°Hz
RPTA.B
E = 1,99 x 1 0 13 J
23.- ¿Cuál e s la razón entre las longitudes d e onda m áxim a de la serie d e Lyman y míni­
ma d e Brackett?
A) 1:10
B) 1:12
C) 3:8
D) 5:9
E) 1:15
Resolución.n = oo i
n =7
n =6
n =5
i
i i í 1i
n =4
Brackett
n =3
^nln
i
Niveles
excitados
de energía
n =2
f i r ' ' if
Lyman
n = 1 (nivel basal)
62
Carlos Jara ft
Problemas de Química y cómo resolverlos
_
?
*m.-n(Brackett)
i) Recuerde que Xmáx corresponde a Emfn, y en la serie de Lyman : r¡2 = 2 y n, = 1
Nos p id e n :
1
Entonces:
'Tná x
= 109 678 í i - i '
^1
2 J
ii) Además; Xm¡n corresponde a Emáx , y en la serie de B rackett:
1
Entonces:
= 109 678 — - — 1
|_42
co2 j
J_
\ n á x _ J iL
_4_
48
^min _ 3
4
Xmn
.
iii) Finalmente (P) + (a) :
(o)
n 2 = «*>
y n, = 4
-(P)
^m á
x
^mln
12
RPTA. B
24.- Un electrón excitado, en e l átomo de Bohr, experimenta una transición desde un
nivel de energía -8,704x10~zo J hasta otro nivel de radio 2,116x10~10 m. ¿Cuál es la
línea espectral que genera?
A)
P fu n d : segunda línea
B) B alm er: tercera línea
D)
Lyman : segunda línea
E) B alm er: primera línea
C)
B rak e tt: tercera línea
Resoluclón.i)
Conociendo la energía del nivel inicial calculamos n , :
E„, =-8,704 x 10-2» J = ^ - 6^
62X10" 19J
n, = 5
r>\
ii) También podemos calcular n„ conociendo el radio del nivel final.
R
= 0,529 x(n„) 2x lO ' 10r77 = 2,116xlO '10m
n2 = 2
iii) Luego la transición se produce del nivel 5 al nivel 2; y analizando las series del espectro de
emisión del hidrógeno.
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica I
63
2 5 .- M a rq u e la p ro p o s ic ió n c o rre c ta , re s p e c to a la te o ría a tó m ic a d e Bohr.
A ) C u a n d o e l e le c tró n s e m u e v e e n s u ó rb ita , s u fre v a ria c io n e s d e e n e rg ía d e p e n d ie n d o
d e s u ve lo c id ad .
B ) U n a tra n s ic ió n e le c tró n ic a d e u n n iv e l s u p e rio r a o tro in fe rio r e m ite e n e rg ía e n fo rm a
d e un fo tó n g e n e ra n d o u n a lín e a b rilla n te en e l e s p e c tro d e e m is ió n .
o
.
C ) E l ra d io d e la ó rb ita “ n" e q u iv a le a 0 ,5 3 n A .
D ) E s a p lic a b le a á to m o s p o lie le c tró n ic o s .
E ) S u g ie re la e x is te n c ia d e lo s s u b n iv e le s d e e n e rg ía
Resolución.o
A (F) En la teoría atómica de Bohr se plantean órbitas de radios definidos R = 0,53 n A y
energías constantes E = -13,6/n2 eV ; por eso se habla de “niveles estacionarios de ener­
gía”. Esta teoría se aplica solamente a átomos de un solo electrón (tH , 2He+ 1 , 3Li+2)
B (V) En los saltos electrónicos (transiciones electrónicas) el electrón emite o absorbe ener­
gía en forma de fotón; cuando salta de un nivel superior a otro inferior o de un nivel
inferior a otro superior respectivamente.
©
Núcleo
RPTA.B
Absorción de Energía
Emisión de Energía
2 6 .- A p lic a n d o la te o ría d e N ie ls B ohr, d ig a q u é p ro p o s ic ió n (e s ) e s (s o n ) c o rre c ta (s )
re s p e c to a la s tra n s ic io n e s e lé c tric a s :
I.
S e p ro d u c e n tre s lín e a s b rilla n te s e n e l e s p e c tro .
II.
L o n g itu d d e o n d a d e lo s fo to n e s : Xy > X x >
III.
E n e rg ía d e lo s fo t o n e s :
E =E
x
A ) S ó lo I
B ) S ó lo I I
D)
E ) n in g u n a
Tod as
y = Ez
C ) S ó lo III
Resolución.I (F) Las líneas brillantes en el espectro corresponden a las emisiones; en la figura solam en­
te hay dos “x” y “z".
II (F) Para calcular la energía de las transiciones aplicamos :
* Para ux" : n = 2
AE = E,
n í
~
1
AE = E E
"f no
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
64
AE = (-13,6 eV) - 1_ 13’6 eV I = -10,2 eV
* Para “y”: no = 2
;
; (A E < 0)
emisión
nf = 4
AEy = E4 - E2
AE =
y
13,6 eV
' 13,6 eV
* Para “z” : n
absorción
= +2,55 e V ; (AE > 0)
nf = 4
AEz = n 4 - ns
*
AEz =
j -
= -0,36 eV ; (AE < 0)
Considerando solo los valores absolutos,* tendrem os :
=
emisión
Ex > Ey > Ez
Luego; com o la longitud de onda es inversamente proporcional con la energía:
Xz > Xy > Xx
(Falsa)'
v
III) Según la demostración anterior encontram os que :
Ex = Ey = Ez
(Falsa)
RPTA. E
27.- ¿Cuál de las afirmaciones es falsa?
A)
Según Rydberg e l número de onda del fotón en el átomo de hidrógeno e s :
1
n~
«f
donde n 1 < n2
B) La serie espectral de Lyman se encuentra de la región ultravioleta
C) Las series espectrales del átomo de hidrógeno se encuentran entre la región ultravioleta
y la infraroja
D) La serie de Brackett corresponde a l infrarojo lejano
E) En la serie de Paschen e l nivel de llegada es 3.
Resolueión.La inversa de la longitud de onda (X) según Rydberg está dado p o r :
1
Í = Rk n,
‘1
I
; siendo n 2 >
n2
Las series espectrales del hidrógeno, son :
y RH = 109 678 cm ' 1 = constante de Rydberg
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica I
65
SERIE
ESPECTRAL
Nivel de
llegada (n,)
Lyman
1
2,3,4,
ultravioleta
Balmer
2
3 ,4 ,5 ..........
visible
Paschen
3
4 ,5 ,6 ,........
infrarojo cercano
Brackett
4
5 ,6 ,7 ,.
infrarojo m edio (verdadero)
Pfund
5
6 ,7 ,8 ..........
infrarojo lejano
Nivel de
partida (n2)
Región del espectro
Luego, la proposición incorrecta es la alternativa D
RPTA. D
28.- Determine la energía em itida por un átom o d e hidrógeno correspondiente a la s e ­
gunda línea d e la serie d e Paschen.
A) 0 ,9 7 eV
B) 1,32 eV
C )1 ,8 5 eV
D )2 ,1 e V
E )3 ,8 e V
Resolución.Serie de P asch en :
n = 1
\
©
/
La segunda línea corresponde a la transición de no = 5 a n f = 3
Luego:
_
-13,6 eV
E3 =
^2
= '1.51 eV
=>
_
-13,6 eV
Eg =
Entonces:
AE = E3 -E 5
=>
AE =-1,51 eV -(-0,54 eV)
AE = -0,97 eV (AE < 0)
=>
emisión
= -0,54eV
RPTA. A
29.- Calcular la distancia, en Hexámetros, entre el 3ro y 7mo nivel energético para el átom o
de Bohr.
A) 3,3x10 24
B) 6,2x10 20
C) 2,2x10 27
D) 4,5x10 18
E) 1,2x1er30
66
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resolución.­
* En la figura .
d = r7-r3
Recuerde que :
Rn = 0,53 n 2 Á
d = 0,53(7)2Á - 0,53(3) 2 Á
d = 0,53 (49 - 9) Á
d = 21,2 Á
O
o
3
* Convertimos a hexámetros :
d = 21,2
o
l
1A
J
/
\
lE/77
, n18
U0 m )
d = 2 ,1 2 x 1 0 27Em
RPTA. C
30.- Calcular la expresión “d f + d2" en la figura : (Á tom o d e Bohr)
A) 19,044 A
D) 18,256 A
B) 28,325 A
,3 nn -~A4 n \ = S " \\ 6
n =1
E) 14,234 A
00
©
C) 21,426 A
Resolución.-
Determinando las distancias respectivamente :
i)
d, =
0,529(4)2 A - 0,529(1 ) 2 A
=>
d, =
i¡)
d 9 = 0,529(5)2 A - 0,529(2)2 A
=>
d, = 0,529(25 -4) A
Luego : d, + d 2 = 7,935 A + 11,109
0,529(16 -1 )
d , + d 2 = 19,044
A
d, = 7,935 A
A
d2 =
A
11,109 A
RPTA. A
31.- Calcular la longitud d e onda d el fotón en h exám etros q u e em ite el electrón al pasar
del tercer nivel a un nivel superior recorriendo 2,116x10'9 m, en e l átom o d e Bohr.
(D ato: E = exa = 101B).
A) 2,23x1a20 Em
B )1,01xW 24 Em C) 4,32x1c20 Em
Resolución.i)
Calculamos el valor na :
d = r na - r,3
d = [ 0,529 nD2 - 0,529 n 2 ]
n =7
A
D) 5,16x1C18 Em
E) 3,21x1c 28 Em
Estructura Atómica I
Rubén Cueva G.
67
ii) Luego calculamos la longitud de onda del fotón que se absorbe en la transición; para esto
usamos la ecuación de Rydberg :
h —------- —
= Rh r H
n r,
n2¿,
i
j
X = 1,01x10'4c/77
= 109 678 c m '1
02
,2
*
X = 1,01 x 10~4x 10~2x TTÍ8 m
10 *'
X = 1,01 x 10"
Em
RPTA.B
32.- Cuando el electrón del átom o d e Bohr sufre una transición del nivel basal al nivel
“n ”, a b sorbe una energía d e 2,04 x 10~1BJ. ¿Con qué velocidad s e m u eve dicho elec­
trón en el nivel “n ”?
A)
2,3x1 (fm /s
B) 1,2x1 Ó7m /s
C) 8,2x1 (fm /s
D) 8,9x10* m /s
E) 5,5x1 (fm /s
Resolución.i)
Si el electrón absorbe energía significa que
salta de un nivel inferior a otro superior:
Por el 4o postulado de Bohr :
A E = 13,6 e.V.
Además :
nu
n.
le.V. = l, 6 x 10" 19 J
Luego, en el 4o postulado:
2,04 x 10 SJ = 13,6 x (1,6x10
Operando se obtiene :
n =4
ii)
J)
1
,2
1
1
n
2
Entonces calculamos la velocidad del electrón en el 4o nivel, por el 2° postulado de B ohr:
_ 2,2x10Dm /s
_
2,2x10Dm /s
v 4 = 5,5x10* m /s
RPTA. E
33.- Para el átom o d e Bohr halle el valor d e la energía total absorbida o emitida en las
transiciones g ra ficadas:
A) 0 eV
B) 13,6 eV
C )2 7 ,2 eV
D) 40,8 eV
E) 54,4 eV
68
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resolución.En la gráfica: A Ea = E, - EL, (emisión)
A Eb = E4- Es (emisión)
A
A Ec = Es- E, (absorción)
A Ed =
- E4 (emisión)
A ®*Tolal
Núcleo
RPTA. A
®
34.- ¿Q ué longitud d e onda le corresponde al fotón em itido en una transición del 6 ta al
3er. nivel en el átom o d e B ohr?
A) 2464,8 cm '1
C) 384,3 cm '1
B) 9139,83cm'1
D) 4964,2 cm '1
E) 241,3 c m 1
Resolución.1
1
1
A partir del 4o postulado de B ohr: g- = RH
e
n j2
J
32
A = 109 678 cm '
n, < n 2
r¡22
1_
A = 109 678c m '1
62
1
9 ' 36
A = 9139,83 c m ' 1
RPTA. B
3 5 .-En el átom o d e Bohr, cierto electrón s e desplaza del nivel"n” al cuarto nivel. Esta exci­
tación produce una radiación con una longitud d e onda igual a 102 823 cm '1. ¿ Cuál e s
el nivel “n ” y a q ué serie pertenece la serie espectral producida? (fíH = 109 678 cm '1)
A) n = 1 , serie d e Lym an
B) n = 2 , serie de Balmer
D )n = 5 , serie d e P fund
E) La transición e s im posible
C )n = 3 , serie de P aschen
Resolución.Si se excita el electrón (n < 4)
Recordemos q u e :
f
Entonces c o m o :
n2 = 4
1
Tenem os:
102 823
=RH
2
n,
"
Y
= 109 678
2
n2
donde
nx=n
("2 ' <!)
—v - ^1 = 0,9375
n¿
Ib
n 2 > n,
n = 1
n 2
_
1
Finalmente com o se trata de una absorción de n = 1 a n = 4, la línea espectral corresponde
a la serie de Lyman.
RPTA. A
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica I
69
36.- Hallar la energía para una transición del 4?°. al 8vo. nivel energético en el átomo de Bohr:
B) 1,2x1o 24 J
A) 4 ,8 x1 0 leJ
C )3 ,4 4 x1 0 19J
E) 1,02x1 O 19 J
D)2,8x1O20J
Resoluclón.Por el 4o postulado de B ohr:
A E = 1 3 ,6 x l,6 x l0 "19J
RPTA. E
AE = 1,02 x 1 0 I9J
82
37.- ¿Q ué energía tiene el electrón en el infinito p o r la teoría d e Niels Bohr?
A) -13,6 eV.
B) -1,51 eV.
C) -2,3 eV.
E )O eV
D) -3,8 eV.
Resolución.Del Tercer postulado de Bohr :
Io nivel:
Ej =
3o nivel:
Eg =
-13,6
-13,6
100° nivel:
En =
13,6 el/
eV = - 13,6 eV
2o nivel:
E„ =
eV = -1,51 eV
4° nivel:
E„ =
-13,6
eV = - 3,4 eV
-13,6
eV = - 0,85 eV
42
E _ = —^ 4 eV = - 0,00136 eV
Jl0°
( 100)2
Si se aum enta un nivel, la energía tiende a ser cero, por lo que se considera igual a Cero
RPTA. E
38.- Uno de los niveles energéticos en el átom o de Bohr tiene una energía d e -2,69x1OZ0J.
¿Cuál será la longitud d e la órbita circunferencial? (1e. V. = 1,6 x 1 0 19 J)
A )3,852x1O 10m
B) 5,631x10 6m
C )2,692x108m
D) 2,186x10iem
E) 1,346x10 16m
Resoluclón.i)
Conociendo la energía del nivel energético se puede calcular el valor de “n ” : (tercer
postulado de Bohr).
E = z l M eV =* -2,69 x 1 0 '20J x í
n
n2
le ^
^1,6x10
1 = ^^eV
JJ
n2
.-.
n =9
ii) Luego calculamos el radio de la órbita con n = 9 (2o postulado de B ohr):
Rn = 0,529 . n 2 Á
=>
Rg = 0,529 x (9)2 x 10‘ 10r77
=>
Rg = 4,285 x 1 0 '9m
iii) Finalmente calculamos la longitud de la órbita circunferencial con n = 9.
Lg. = 2ti Rg => Lg. = 2 (3,1416) (4,285 x 1 0 '9m )
=* Ls. = 2,692 x 1 0 '8m
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
70
Carlos Jara B.
39.- El electró n d el á to m o d e B ohr salta d e un n ivel “n ” a otro n ivel d e energía igual a
-0,34x1(T 19J, absorbiendo 2,08x1CT19J. ¿Cuál e s la distancia entre lo s niveles d onde
s e desarrolló la transición?
A) 2,9x10 9
B) 3,6x10 -*m
C) 4,5 x1 0 ' 10m
D) 1,2x10 wm
E) 2,8x10 -*m
Resolución.i) Se trata de una absorción de energía; luego el electrón salta de un nivel inferior a otro superior:
A E = E a -E b
Luego : 2,08 x 10 ,9J = - 0,34 x 1019J - E,,
nb
Eb = - 2 ,4 2 x l0 19J.
(+ “
ii) A continuación calculamos n a y n b
E =
-13,6xl,6xlO ~ 19J
= - 0 ,3 4 x l0 ‘ 19 J
=>
E b= -13,6x1,6xlO~19J = , 2>42x 10. 19j
iii)
n. = 8
n.b = 3
Entonces calculamos la distancia entre los niveles :
d = Ra - Rb
=>
d = [ 0,529x ( n j 2 - 0,529x {nbf ] Á
d = 0,529x ( 8)2 - 0,529(3)2 .10"'° m
=>
rf = 2,9x 10' 9 m
RPTA.A
40.- ¿ Cuál e s la especie m ono electrónica donde el 2?° nivel energético tiene el m enor radio ?
A)
LP2 ; (Z = 3)
B) He*; (Z = 2)
C)B*4; ( Z = 5)
D )H ;(Z = 1 )
E)Be* 3;(Z = 4 )
Resolución.Para las especies hidrogenoides se cum ple :
B)
C)
D
0,529 x 2 2
A
- -3
=>
R2 = 0 ,7 1 x l0 'lom
(para 3L¡+2)
D
0,529 x 2 2
A
=>
R2 = l,0 5 8 x l0 ‘ 10m
(pcira 2He+1)
A
=>
R2 = 0,42x10'10 m
(para SB+4)
0,529 x 2 2
A
i
=>
R2 = 2,116xlO '10m
(para ,H)
=>
R2 =
2
D
2
D
D) «2
E)
^
n =2
Si:
A)
Rn = P»?.2^ x n
2
0,529 x 2 2
5
D _ 0,529 x 2 2
2
4
A
0,529 x 10' 10 m
(para 4Be+3)
RPTA. C
Rubén Cueva G.
71
Estructura Atómica l
PR0BL6MAS PR0PU6ST0S
01.- Según la Teoría Atómica indique el nú­
mero de afirmaciones no incorrectas :
( ) 500 años a C, Leucipo y Demócrito sos­
tuvieron que la división de la materia era
finita.
( ) La Teoría Atómica no logró desarrollarse
por el predominio en la época, de los 4
elementos aristotélicos.
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
04.- La teoría Atómica de John Dalton sirvió
como marco de referencia para que los científi­
cos pudieran ampliar y modificar la estructura
atómica. Indicar el número de enunciados que
no están de acuerdo con la teoría de Dalton.
( ) Un elemento está compuesto de partículas
indivisibles llamadas átomos.
( ) Dalton con su teoría logra cambiar la men­
talidad en el estudio de la materia de una
forma filosófica a otra científica.
( ) Si los elementos son diferentes, entonces
le corresponden átomos diferentes.
( ) Según Dalton los átomos pueden subdividirse si las reacciones químicas son muy
violentas.
( ) Si dos átomos son iguales entonces perte­
necen al mismo elemento.
( ) Todo tipo de átomo es indestructible.
( ) Según Kanada la división infinita de la ma­
teria es absurda.
( ) Si dos átomos no combinan, liberan o ab­
sorben calor.
A) 1
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
02.- Marque la proposición incorrecta :
05.- No es una proposición correcta :
A) Según Demócrito y Leucipo la materia es
discontinua.
A) Los rayos (a ) son un torrente de núcleos
de helio y se desplazan aproximadamente a
20 000 km/s con muy leve poder de penetración.
B) Aristóteles postuló la continuidad de la materia
B) Los rayos (P) son un flujo de electrones
semejantes a los rayos catódicos
C) Según los griegos, el átomo es indivisible
D) Según Aristóteles la materia es! -5 formada
por átomos indivisibles
E) John Dalton planteó que la materia está
formado por átomos indivisibles.
C) Los rayos catódicos llegan a moverse sólo
hasta 150 00 0 km/s, en cambio los rayos beta
tienen velocidad aproximadamente igual a la
de la luz.
03.- De la teoría atómico-molecular de John
Dalton. ¿Cuántas son correctas?
D) Los rayos beta (P) tienen mayor poder de
penetración que los rayos alfa (a )
( ) La materia está formado por partículas ex­
traordinariamente pequeñas e indivisibles
llamadas átomos.
( ) Los átomos de un mismo elemento son
iguales entre si, particularmente en peso
pero diferentes de otro elemento.
E) Los rayos gamma (y) tienen naturaleza
corpuscular
06.- Indicar cuántas proposiciones no son
correctas :
( ) Los cambios químicos son los cambios en
las combinaciones de los átomos entre sí.
( ) Según Thompson el átomo es una esfera
de carga positiva e incrustados en esta es­
fera se tienen a los electrones.
( ) Los compuestos químicos resultan de la u­
nión de los átomos en relaciones sencillas.
( ) Los rayos catódicos son afectados por
campos eléctricos y magnéticos
72
Problemas de Química y cómo resolverlos
( ) En el modelo atómico de Rutherford, el nú­
cleo concentra casi toda la masa del átomo.
( ) Según Dalton, el elemento está formado
por átomos de iguales características :
masa, tamaño, forma y en cualquier otra
cualidad.
Carlos Jara B.
D) Ionizan los gases que lo rodean
E) Son radiaciones electromagnéticas de na­
turaleza ondulatoria.
10.- Indicar el número de afirmaciones conectas:
( ) Rayos catódicos: flujo de electrones
( ) Según Rutherford, los electrones giran en
órbitas circulares de energía constante al­
rededor del núcleo.
( ) Los rayos canales son iones que se for­
man al chocar los rayos catódicos con una
sustancia gaseosa.
A) 1
( ) Rutherford tuvo dificultades en plantear
el movimiento del electrón en tomo al nú­
cleo, frente a la física clásica.
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
07.- ¿Cuántas afirmaciones son incorrectas?
( ) Los rayos canales están constituidos por
gasiones.
( ) Los rayos “X” están constituidos por
protones.
( ) Todos los elementos tienen isótopos na­
turales.
( ) Los nucleones no están unidos por fuerzas
electrostáticas de Coulomb
( ) Los rayos catódicos se producen en los
tubos Crookes.
A) 1
( ) Los rayos catódicos producen energía
mecánica.
11.- Indicar cuántas afirm aciones no son
correctas:
A) 0
( ) Los gases son conductores eléctricos a ba­
jas presiones y altos voltajes.
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
08.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) Los rayos catódicos se producen en los
tubos de W. Croockes a presiones de va­
cío de 0,1 mm Hg y tensiones superiores
a los 10 00 0 voltios entre el cátodo y el
ánodo.
( ) Los rayos catódicos se originan en el
cátodo y son de carga eléctrica negativa
( ) Los rayos catódicos son corpusculares
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
( ) Crookes trabajó con rayos catódicos a presiores de 10 atmósferas.
( ) Los rayos canales están constituidos por
gasiones.
( ) Los rayos “X” son de naturaleza ondulatoria.
( ) La luz es un medio homogéneo, se despla­
za en línea recta y a velocidad constante.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
( ) Los rayos catódicos se propagan en línea
recta y producen efecto fluorescente
12.- Ordene cronológicamente los siguientes
acontecimientos:
A) VVVV
B) VFFF
1. Descubrimiento del electrón
D) VFFV
E) FFVV
C) VFVF
09.- Respecto a los rayos X, marque la pro­
posición incorrecta:
2. Teoría Atómica de Dalton
3. Sugerencia de Stoney como unidad de elec­
tricidad al “electrón”
A) Impresionan las placas fotográficas
4. Experiencia de Crookes en los tubos de
descarga.
B) No son desviados por campos eléctricos
A) 2; 3; 1; 4
C) Son desviados por campos magnéticos
D) 2; 4; 3; 1
B )l;2 ;3 ;4
E )2 ;4 ;l;3
C ) 2 ;3 ;4 ;l
Estructura Atómica 1
Rubén Cueva G.
13.- Marque la proposición incorrecta :
A) Thompson descubrió los electrones y
Chadwick los neutrones.
16.- R. Rutherford determinó la masa del pro­
tón y lo aisló al bombardear partículas alfa
(a ), conocidas también como heliones sobre
los átomos de nitrógeno (1919). Identifique
la ecuación correcta:
B) El “experimento de la gota de aceite” fue
usado por R. Andrews Millikan para determi­
nar la carga eléctrica del electrón.
A ) 14N + 4He
C) Los rayos canales tienen un movimiento
contrario a los rayos catódicos
B) 14N + 4He
D) Los rayos canales son chorros de “gasiones”.
E) Cuando un núcleo emite una partícula alfa
se transforma en otro ubicado dos casilleros
a la derecha en la tabla periódica.
14.- Con respecto a la Teoría Atómica de
Rutherford indicar cuántas proposiciones son
correctas:
73
->
9 F + on '
C) 14 N + 4He
‘86 O + 2 0n>
D ) 1^
'g60 + 2 ,T 3
+ 2 4He
E) 14N + 4He
-=> 'g60 + jD 2
( ) En su experiencia con rayos “a ” bombar­
deados sobre láminas de oro la mayor parte
se estas partículas rebotan.
17.- Según Víctor L. de Broglie (1924) la
materia al igual que la energía tiene carácter
corpúscular y ondulatoria. La longitud de onda
de una onda-partícula está dada por la rela­
ción :
( ) El electrón gira alrededor del núcleo en
una órbita circular constante.
X - -m*.v-
( ) Los electrones tienen una posición deter­
minada y vibran sobre ella.
( ) Según la experiencia con rayos catódicos
pudo determinar las dimensiones del áto­
mo y el núcleo.
A) 0
B) 1
C )3
D) 4
E) 5
donde “m" es su masa y su “v” velocidad.
Se pide calcular la longitud de onda asociada
a una partícula de 3,31 g con una velocidad
de 200 00 0 km/s.
A) 100A
B )1 0 '29Á
D) 0,001 Á
E) 4,56 x 10 i4Á
C )2 x 108Á
15.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
18.- Respecto a la dualidad de la materia, in­
dicar cuántas proposiciones son no correctas:
( ) Cuando Rutherford bombardeó una lámi­
na delgada de oro con partículas a , la ma­
yoría de estas rebotaron.
( ) A cualquier partícula de la materia se po­
dría tratar como si fuera de naturaleza
ondulatroria.
( ) Según Rutherford el electrón gira alrededor
del núcleo en una órbita circular constante.
( ) La longitud de onda asociada a una partíh
cula está dada por : X =
m .v
( ) Con la experiencia de los rayos catódicos,
Rutherford determina las dimensiones del
átomo.
( ) Una partícula que tiene una cantidad de
movimiento elevada tiene “X” pequeño.
( ) Según Rutherford el átomo es una esfera
cargada positivamente y en su superficie
están inscrustados los electrones
( ) Los electrones tienen un comportamiento
dual : onda-partícula.
A) VVVV
B) VVFF
D) FVFF
E)FFFV
( ) Solamente podemos asociar un comporta­
m iento o n d u lato rio a p artíc u la s del
micromundo.
C) FFFF
74
Problemas de Química y cómo resolverlos
A) 1
B )2
C) 3
D) 4
E) 5
19.- Una partícula de masa 6,63.10'23 kg se
mueve a una velocidad 3.10 7 cm.s'1. Indicar
cuántas proposiciones son correctas.
( ) La velocidad de la onda asociada con la par­
tícula no es igual a la velocidad de la luz.
( ) La onda que acompaña a la partícula no
es una onda electromagnética.
Carlos Jara B.
A) 1:2
B) 3:2
C) 3:1
D) 1:3
E) 2:5
fo tó n (2 )
fo tó n ( 1 )
23.- En la figura mostrada determine la fre­
cuencia del fotón
( ) La longitud de onda que acompaña a la
fo tó n i
partícula es - j . 1 0 16 m
( ) La frecuencia de la onda es 9. ÍO24 s ' 1
A) 37,5 kHz
B) 0,375 PHz
( ) La onda asociada a la partícula es esta­
cionaria.
D) 3,75 GHz
E) 375 MHz
A) 1
24.- Identifique el valor de la frecuencia para
una R.E.M. de 300 Tm de longitud de onda
(exprese su resultado GHz).
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
20.- Marque la proposición incorrecta :
C) 3,75 Hz
C) 10 23
A) En el vacío una onda electromagnética se
desplaza a 300 000 km/s.
A) 1 0 15
B) 10 12
D) 300 000 000
E) 3 x 10‘8
B) La frecuencia de una R.E.M. es directa­
mente proporcional a su longitud de onda.
25.- Cierta radiación electromagnética tiene
una frecuencia de 250 millones megahertzios.
Calcular su energía y su longitud de onda.
C) Respecto a la longitud de onda se cum ple:
radio > T.V. > infrarojos > rayos cósmicos.
A) 1,655 x IO 12 ergios ; 12 000 Á
D) Respecto a la frecuencia se cumple :
X > ultravioleta > microondas > T.V.
B) 2,345 x 1015 ergios ; 10 000 Á
E) En el espectro electromagnético teniendo
en cuenta la luz visible, la línea anaranjada
tiene mayor longitud de onda que la línea de
color índigo.
C) 4,275 x 1 0 14 ergios ; 8 000 Á
21.- En la gráfica :
26.- ¿Qué línea le corresponde a “X” en la
figura mostrada?
Prisma
D) 2,145 x 1016 ergios ; 15 000 Á
E) 3,826 x 1 0 8 ergios ; 14 000 Á
fo tó n
Determine la frecuencia (en Hz) del fotón
A) l,4 x l0 16
B) l , l x l 0 16
D) l,2 x l0 16
E) l,5 x l0 16
22.- Determine la reacción entre
el siguiente esquem a:
C) l,8 x l0 16
y u 2 para
Fuente luminosa
(luz blanca)
A) verde
B) rojo
D) violeta
E) amarillo
pantalla
C) índigo
27.- Respecto a la serie espectral y la región
del espectro marque la pareja correcta :
Estructura Atómica I
Rubén Cueva G.
75
n = oo
A) B alm er: ultravioleta
B) Pfund : infrarojo cercano
C) Paschen : infrarojo lejano
D) Lyman : visible
E) B rackett: infrarojo medio o verdadero
28.- D e :
I
La energía de la segunda línea espectral
de la serie de Brackett es 0.472 eV
II
La razón que hay entre las longitudes de
onda máxima y mínima correspondiente
a las series de Balmer y Paschen respec­
tivamente es 4/5.
( ) “Q” corresponde a la serie Brackett
( ) “L” corresponde a la serie Paschen
III La primera línea y última línea espectral
en la serie de Balmer corresponden al
color violeta y rojo respectivamente.
( ) “J” corresponde a la serie Balmer
( ) “J” tiene mayor energía que “L”
Son correctas :
( ) A, > A2 > A3
A) Solo I
B) Solo II
D)
E) I , II y III
I y II
C) Solo III
La primera línea de la serie de Balmer co­
rresponde al color anaranjado.
II. La serie de Lyman corresponde a la re­
gión ultravioleta del espectro.
III. La serie de Pfund se inicia en el cuarto
nivel de energía.
Son incorrectas :
A)
Sólo I
B) Sólo II
D)
I y III
E) I; II y III
C) Sólo n i
30.- Calcular la longitud de onda de la segun­
da línea de la serie espectral de Brackett.
A)W R»
d> ¥* h
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
32.- Haciendo uso de la teoría cuántica, Niels
29.- De
I.
A) 1
C )f * H
E> f <
31.- Para las transiciones espectrales en el áto­
mo de hidrógeno que indica el gráfico ¿Cuán­
tas proposiciones son correctas?
Bohr (en 1913), confeccionó su modelo ató­
mico para el hidrógeno, teniendo como fun­
dam ento el m odelo de su m aestro E.
Rutherford. Luego no es correcto:
A) El átomo de hidrógeno tiene un electrón,
negativo girando circularmente alrededor de
un núcleo (positivo), ubicado en el centro del
átomo tal que la fuerza centrífuga es igual a
la fuerza eléctrica.
B) El electrón en el átomo de hidrógeno solo
gira en determinadas órbitas de radios defini­
dos llamados niveles cuantificados de energía.
C) No se permiten otras órbitas en las que el
momento angular del electrón no sea un
múltiplo entero de h/2n
D) El electrón en el átomo de hidrógeno, mien­
tras gire la misma órbita emite o absorbe energía
E) Para la primera órbita, en ^1 átomo de hi­
drógeno, su radio mide 0 ,529A. (nivel basal)
33.- Según el átomo de Bohr, indicar cuántas
proposiciones son correctas :
( ) La fuerza centrífuga del movimiento cir­
cular se equilibra con la fuerza eléctrica
ejercida por el núcleo sobre el electrón.
76
Problemas de Química y cómo resolverlos
( ) El m om ento an g u lar se encu en tra
cuantizado.
( ) El electrón tiene mayor energía si se en­
cuentra alejado del núcleo.
( ) La velocidad del electrón es proporcio­
nal al radio de la órbita.
( ) Cualquier absorción de energía permite
al electrón alejarse del núcleo .
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
34.- Del gráfico:
Indicar cuántas proposiciones son incorrectas:
( ) Los cambios ener­
géticos I y II son nu­
méricamente igua­
les.
( ) En I aumenta el con­
tenido energético
. del electrón.
( ) En II disminuye la
velocidad.
( ) En I se emite y en II se absorbe un fotón.
( ) Las longitudes de onda de ambos fotones
involucrados son iguales.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
35.- En el gráfico para las siguientes transi­
ciones electrónicas, se pide hallar “Q”, s i :
A) 0,521
B) 0,218
C) 0,138
D) 0,736
E) 1,236
©
36.- En el átomo de Bohr un electrón se en­
cuentra en una órbita cuya energía es -0,544
eV. Si este electrón cae en una órbita inferior
dando origen a la serie Brackett, determinar
el número de onda.
A) 9 R h
B) 9 / y 4 0 0
D) 400/R h
E) 1/5 R h
C) 5 RH
37.- ¿Cuál es la razón entre las longitudes de
onda correspondientes a la segunda y cuarta
Rubén Cueva G.
línea de la serie visible de emisión en el áto­
mo de hidrógeno?
A) 5/9 B) 16/27 C)32/9 D) 32/27 E)41/32
38.- Se tiene un átomo de hidrógeno excitado
con un electrón en el cuarto nivel, según Bohr,
determinar en megahertz (MHz) la frecuen­
cia con que emite su energía, hasta llegar a su
estado basal.
A) 4,26x106 B) 5 ,16xl015
D) 5,8x10®
C) 3,08xl09
E) 4,12xl0 8
39.- Determinar la energía que tiene un elec­
trón, en un át^mo según Bohr, si su radio de
giro es 13,25A
A) -0,70 eV
D) - 0,30 eV
B) -0,60 eV
C) 0,54 eV
E) - 0,37 eV
40.- ¿Cuántas de las siguientes proposiciones
son verdaderas respecto a los postulados de Bohr?
( ) El electrón solo puede encontrarse en de­
terminados y definidos niveles de energía.
( ) Para promocionar un electrón de un nivel
menor o otro mayor, el átomo absorbe
energía.
( ) Cuando un electrón se mantiene en un de­
terminado nivel de energía se encuentra
ganando o perdiendo energía.
( ) En cualquier nivel de energía el electrón
se desplaza originando una órbita circu­
lar alrededor del núcleo.
( ) Los niveles de energía permitidos para el
movimiento del electrón son aquellos en
los cuales el momento angular es un
múltiplo entero de hl 2n
( ) Los niveles de energía no están a cual­
quier distancia.
( ) El radio del nivel basal para el .Be3* es
0,013 nm.
( ) El electrón no gana ni pierde energía en
un determinado nivel
( ) En una transición electrónica se emite o
absorbe un fotón.
( ) La energía cinética del electrón aumenta
cuando se incrementa el radio del nivel.
A) 5
B) 4
C) 3
D) 2
E) 8
3.1. CONCEPTO
EL átomo es un sistema energético,
eléctricamente neutro. Presenta una par­
te interna llamada núcleo atómico y otra
externa conocida com o envoltura elec­
trónica, nube electrónica, zona cortical o
corteza atómica, según com o se a precia
en el gráfico. El núcleo atómico contiene
principalmente los protones y neutrones
(nucleones) y la corteza atómica lose/ectrones (negatrones).
- Electrón
("Protón ®
■Núcleo <
iNeutrón •
Los elementos químicos (sustancias simpples) están formados por átomos iguales pero
no idénticos. Tienen un nom bre y un símbolo. Ejemplo: carbono (C), potasio (K), níquel (Ni)
mercurio (Hg); etc.
# p + = #e~
Como el átomo es neutro, entonces :
3.1 A NÚMERO ATÓMICO (Z).- Señala la ubicación del elemento químico en la tabla periódica y
la cantidad de protones que tiene el átomo en su núcleo. (También se le dice "número casillero”).
Z= #p+
Ejemplos: 13A1; 6C ; gO ; ,^1’nq
82„Pb ; etc
3 .IB NÚMERO DE MASA (A).- Llamada tam bién núm ero másico, equivale al núm ero de
nucleones. (Suma de protones y neutrones)
A = Z + #N°
A = #Z+ + #N°
NOTACION
- c
#N° = A - Z
"fcj
S iendo:
E = símbolo del elem ento químico
> n .
Z = núm ero atómico
A - núm ero másico
<t
Z = 25
A = 55
25 p +
25 e '
30 n°
A
"Z = 80
A = 200
80 p +
80 e~
V 120 n°
78
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
3.2. ISÓTOPOS
Llamados también hílidos (descubiertos por Soddy). Son átom os de un mismo elem en­
to químico, con igual núm ero atómico pero con diferente núm ero de m asa. Un elem ento
químico es la mezcla de sus isótopos.
: .v. . . , .i.. ,
E je m p lo .
p
23311 , 235, t ,
92
* 92
1
238, t
92
3.2A ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO
3.2B ISÓBAROS.- Atomos de diferentes elem entos químicos, con diferente núm ero atómico,
pero con igual número másico.
ci
Ejemplos:
113Cd
,- j ;
48
M
493.In
a
4(V
10o
19K ; ¿0Ca
Isóbaros
Isóbaros
(A = 113)
(A = 40)
3.2C ISÓTONOS.- Atomos con igual cantidad de neutrones.
...
.
E je m p lo s :
39 „
]g K
'
;
40„
2o
20n”
Isótonos
A
1l n
5b ¡
t2 „
6n°
Isótonos
3.3. IONES
Un átomo o un conjunto de átomos se transforman en ión positivo o ión negativo cuan­
do pierden o ganan uno o m ás electrones respectivamente {# p + *■ #e~).
Ejem plo:
Estructura atómica II
Rubén Cueva G.
3.3A NOTACIÓN DE UN IÓN
^
ík
E^
¡
siendo : q = carga eléctrica relativa del ión
Í7 = # p * - #e~
OBSERVACIÓN: Generalmente :
A£ 2 Z
79
#e~ = l - q
a
Z> q
;
3.3B ESPECIES ISOELECTRÓNICAS.- Pueden ser átomos o iones con igual número de electrones.
40r ,+2 . 40Ar . 3Ip-3
■ 18a1 » 15*
18e”
3.4. EARTÍCULAS FUNDAMENTALES
Partícula
Notación
NEUTRÓN
cfl
PROTÓN
♦iP
ELECTRÓN
-,e°
i
i
descubridor
m asa absoluta
Chadwickc
1,67482 x 10 Mg
R. Rutherford
1,67252 x 10 M*
J J . Thompson
9,1 x 10 Mg
‘
"caiga absoluta
0
+ 1,6 x 10",6C
-1,6 x 10 ,6C
3.5. BAKTÍCULAS SUBATÓMICAS
Hasta el m om ento se han descubierto un promedio de 200 partículas sub-atómicas que
se pueden clasificar como sigue :
Problemas de Química y cómo resolverlos
80
Carlos Jara B.
3.6. ZONA EXTRANllCLEAR
La envoltura electrónica está constituida por los niveles energéticos; los cuales se divi­
den en subniveles energéticos y estos últimos en orbitales electrónicos.
NIVEL ENERGÉTICO
n
K
L
M
N
1
2
3
4
SUBNIVEL ENERGÉTICO
s
P
1
0
1
5
Los orbitales electrónicos (R.E.E.M.P.E). Son
regiones espacio energéticas de máxima proba­
bilidad electrónica que aceptan a lo m as 2 elec­
trones antiparalelos.
h
i
3
4
5
6
1
C.1^
donde :
V
(b)
(c)
Horario
1
6
■
(a)
\
Antihorario
1
1
s
7
6
8
Se pueden representar así :
m
Q
f
d
2
P
O
1
1
'
<>\
J
(d)
(a) : orbital semilleno
,
(b) : orbital lleno ,
(c) : orbital vacío
,
(d) : orbital no compatible (no existente).
Además se tiene una idea geométrica de la nube que corresponde a cada uno de estos
orbitales, se obtiene a partir de la ecuación de Schródinger:
Py
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica 11
81
El número de electrones que acepta un subnivel energético es 2 {21 + 1) donde
número cuántico secundario.
es el
s
P
d
f
8
h
i
1
0
1
2
3
4
5
6
#e~
2
6
10
14
18
22
26
SUBNIVEL
3.7. REGLA DE RTDBERG
Un nivel energético acepta hasta “2n2” electrones siendo “n ” el número cuántico principal.
NIVEL
K
L
M
N
O
P
n
1
2
3
4
5
6
7
#e~
2
8
18
32
50
72
98
Q
3.8. ESTRUCTURA DE LA ENVOLTURA ELECTRÓNICA
CAPA
K
L
M
N
0
P
Q
R
NIVEL (n)
1
2
3
4
5
6
7
8
2
■O
1
2
s =
YAY A
p.10ó¿
a
SUBNIVEL
A
y e
pV
* /
r
18^
s
18
s
2
s
2
6
p / ¿P
Y A / d"
*/
A
8
18
ha
26
t
#e‘
CAPACIDAD TEÓRICA
2
8
18
32
50
72
98
128
Carlos Jora B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
82
3.9. ENERGIA RELATIVA DE UN SUBNIVEL
Aproximadamente, la energía relativa de un orbital,
equivale a “n + /” ; siendo “n ” y los números cuánticos
principal y secundario, respectivamente, ver cuadro.
Subnivel
2s
4
N ota: Cuando dos regiones tienen la misma energía relati­
va se les llama “regiones degeneradas".
2
3p
3
4s
n
5
l
0
0
1
3
*
2
4
4
8
Ejemplo:
3p y 4s.
3.10. PRINCIPIO DE AUFRAU
Se refiere a la construcción de la distribución electrónica teniendo en cuenta el orden
creciente de la energía relativa de los subniveles; siendo ésta así:
ls 2 2s2 2p 6 3s 2 3p 64s2 3d'° 4p6 5s24d 10 5p6 6s 24/ 14 5cf10 6p 6 7s 2 5/ 14 6d 10 7p 6
3.11. REGLA DE SARRUS O MÓLLER (SERRUCHO)
Los electrones distribuyen en las diferentes regiones de m enor a mayor energía relativa.
FORMA VERTICAL:
K
1
L 2-'
u
M 3
N
P
p
s
p
4 -^
O 5^'
n
s
ü/ T
6^
Q
R 8 ^
p
s
s
10
p
----
p
e
/”
Rubén Cueva G.
Estructura atómica II
83
OBSERVACIONES :
01.
Un átomo puede tener a lo m ás 8 electrones en el último nivel energético y 18 electrones
en el penúltimo nivel energético:
Ejem plos:
a)
39.
?gK:
19
b)
*53!: ls 2 2s2 2p 6 3s2 3ps 4s 2 3d 104p65s24d 105p5
ls 2 2s? ?p 6 3s2 3ps 4s'
n =4
18e-
xn = 5
7e~
02. El máximo número cuántico principal “n ” señala el periodo al que pertenece el elemento
químico en la tabla periódica.
Ejem plos:
a)
17C1: ls* 2s* 2p* 3s*
b) 30Z n :ls 2 2s2 ?pfi3s’ 3ps 4si!3d 10
~ i~
(3° periodo)
T
4operiodo
03. El grupo principal tipo “A” al que pertenece el elem ento representativo está dado por el
número de electrones que tiene el átom o en el último nivel energético.
Ejemplos :
a)
1SP : ls 2 2s2 2p* 3 s^3p
GRUPO V A
b) j„Ca: ls 2 2s2 2p* 3s2 3 p * 4 s® ^ G R U P O 11A
04. El grupo secundario tipo “B” al que pertenece un elem ento de transición está dado por
el núm ero de electrones de las dos últimas regiones en la distribución electrónica; se­
gún el cuadro.
84
Problemas de Química y cómo resolverlos
IB
DB
IUB
IVB
VB
VlB
Vil B
VIIIB
11
12
3
4
5
6
7
8 ; 9; 10
GRUPO.
#e'
Carlos Jara B.
GRUPO VIIB
jsMn: ls* 2s 2p* 3s* 3p64 íF 3 ^
GRUPO DB
«gCd: Is* 2s2 2p* 3s* 3p*4s2 3d '°4pe s Á c P
05. Los electrones de valencia son los del último nivel, son los que participan en las reaccio­
nes químicas los dem ás son electrones satélites.
06. El Kernell de un átomo es el núcleo y los electrones satélites:
S : ls 2 2s2 2p 6 3s2 3p4
a
ll
03
Be
e~ satélites
------------/
KERNELL
6 e~
e~ de
velencia
Los gases nobles tienen configuración electrónica estable con 8 electrones en su último
nivel, excepto el helio que es estable sólo con 2 electrones.
2H e :
ls 2
)0N e:
ls2 2s®2p®
18Ar: ls2 2s2 2p "
jjKr: ls2 2s2 2p6 3s2 3p64¿%c/'°4p®
2s22s2 2p* 3s23 p V 3 ^ ° 4p6
5p®
*R n: lS22s2^ 63s2^ V 3 d % 65s24d,05p66 s ® 4 / V 0_Qp®
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
85
3.12. NOTACIÓN ABREVIADA DE GILBERT N. LEWIS
Se usa el gas noble inmediato anterior al elem ento estudiado.
Ejemplo:
)4Si = [, 0Ne]3s 2 3p 2
•
g2Pb = [ 54Xe]6s 2 4/', 4 5d 10 6p 2
3.13. PRINCIPIO DE MÁXIMA MULTIPLICIDAD (Regía Hund)
'
Antes de aparear un electrón en un subnivel, cada uno de sus orbitales debe tener por lo
m enos un electrón horario.
Ejem plo:
„F: ls 2 2s2 2p5
ls2
0
2s*
'------ V-----2p s
3.14. NUMEROS CUANTICOS
Todo electrón se identifica por su juego o cuaterna de números cuánticos, de tal forma
que su representación cuántica es : (n ; / ; m, ; s)
3.14A NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL (n).- Asociado al nivel energético, nos da la idea del
volumen y tam año que tiene la nube (orbital).
NIVEL
K
L
M
N
O
P
Q
...
n
1
2
3
4
5
6
7
00
3.14B NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO (/).- Llamado también núm ero cuántico azimutal.
Está asociado al subnivel energético y nos da la idea de la forma de la nube (orbital) así como
su elipticidad.
Su valor depende de “n" :
SUBNIVEL
s
P
d
f
S
h
i
----
/
0
1
2
3
4
5
6
----
n-1
3.14C NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO (m,).- Está asociado al orbital electrónico y nos da la
idea de la orientación que tiene dicho orbital en el espacio. Además depende de
m , = - 1;
; - 3; - 2; - I; 0; + 1; + 2; + 3;
ffl
/= 0
/= 1
m=0
m = -I 0 + 1
O
o
I
86
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
% % %
% i
1—2
m = - 2 -1 0 +1+2
/= 3
m = -3 - 2 - 1 0 + 1 + 2 + 3
% i
O
d '°
II>
f lA
% % i, % %
3.14D NÚMERO CUÁNTICO DE SPIN (s).- Este núm ero asociado al giro del electrón puede ser
horario
= + - ij o antihorario
= --i j
GD
Ejem plo:
0 0
?N: ls ¿2s¿ 2ps < > 1s
rrrrp
2px 2pr 2px
2s
Para el último electrón del nitrógeno (*) sus números cuánticos son:
- pertenece al 2do nivel “L"
; n =2
- pertenece al subnivel “p ”
; / =1
- pertenece al orbital 2p z
;m e = + 1
- es un electrón horario ( 1 )
; s = + 1/2
y su representación cuántica es : ( 2 ; 1; + 1 ; + 1/ 2).
13.15. PRINCIPIO DE EXCLUSION DE PAULI
En un átomo no pueden haber dos electrones con sus cuatro números cuánticos idénti­
cos. Dicho de otra forma: dos electrones de un mismo átomo pueden tener a lo más tres
números cuánticos idénticos.
O bservaciones.1) Las letras minúsculas de los subniveles energéticos provienen de algunos vocablos : s
(sharp); p (principal), d (difuso) y f (fundamental).
2) No cumplen con la “regla del serrucho” los elem entos de los grupos VI B y I B de la tabla
periódica. Además el Rh, Ru, Nb y Pt donde un electrón salta del subnivel “s" al subnivel
“d ”; pero en el caso del paladio (Pd) saltan dos electrones.
3) Se dice que una especie es “param agnética” cuando tiene uno o m ás electrones
desapareados. Si no los tiene entonces es “diamagnética".
Ejem plo:
.B e:
nF :
lsJ
2s2
A
y
A
y
1
Is 2
o
2s2
(diamagnético)
1 1
A
%>y 2p¡
(paramagnético)
Rubén Cueva G.
Tabla Periódica
87
PR0BL6MAS ReSUCLTOS
01.- R elacione:
I.
Átomos con igual número atómico pero diferente número de neutrones.
II.
Átomos con igual cantidad de neutrones.
III. Antipartícula del electrón
IV.
a.
'
Especie con exceso de electrones.
Isótonos
b. anión
c. hílidos
A) I a - II b - I I I c - IV d
B) I c - II a - III d - IV b
D ) l d - l l c - Illa - I V b
E ) l b - l i a - l i l e - IV d
d. positrón
C) I d - II b - III a - IV c
Resolución.1.
ISÓTOPOS (HÍLIDOS) : Elementos de igual núm ero atómico, pero diferente cantidad de
neutrones y diferente núm ero de masa.
ISÓBAROS : Elementos diferentes que solamente coinciden en su núm ero de masa
II. ISÓTONOS: Elementos diferentes que únicam ente coinciden en su cantidad de neutrones
III. ELECTRÓN:
POSITRÓN: +]e° (antipartícula del electrón)
IV. CATIÓN : Especie positiva (deficiencia de electrones)
ANIÓN : Especie negativa (exceso de electrones)
RPTA. B
02.- Identifique la proposición incorrecta:
A ) El deuterio es menos pesado que e l tritio.
B) El núcleo del deuterio tiene un protón y un neutrón.
C) El agua pesada se conoce como agua tritiada.
D) El protio es e l isótopo mas abundante d el hidrógeno.
E) En la naturaleza, e l 0,002% del hidrógeno es tritio
Resolución.Respecto a los Isótopos del hidrógeno, podem os recurrirá] cuadro del item. 3.2A respecto del
cual podem os decir que el agua pesada se conoce com o aguatritiada.
RPTA. C
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
88
03.- Completar e l siguiente cuadro
J
$m .Lu + JgTs -w ) + a
A) 10
B) 20
D)
E) 54
36
Z
A
*P*
#e"
#n°
™ Cf
P
«7
98
r
s
mT c
t
99
43
u
v~
r
w
X
y
54
74
L r"
103
a
k
9
154
ESPECIE
y calcu lar:
C) 24
R esoludón.Completando el c u a d ro :
A
#e~
#p+
#n°
3
ii
h.
s=251-98 = 153
m-cTC
99
43
S?
ii
3
0 = 99-43 = 56
S?
II
54
74
g = 103-3= 100
154
u> = 54 -1 =53
n
+
3
103
x = 53 + 74 = 127
a
=
103 + 154 = 257
Luego:J = ^ y¡m.t.u + J s - w + a
*r
r
s
98
II
<7 = 251
**
p = 98
SS
s ,Cf
II
co
z
J = ^ ^(43)(43)(43) + J] 00 (153 - 539) +257
=>
J = ^400
J -= 20
RPTA. B
04.- En un átomo neutro se cumple que su número de nucleones es a su número de electro­
nes como 8 es a 3. Determine el número de nucleones positivos s i posee 50 neutrones.
A) 22
B) 23
C) 24
D )2 5
E )3 0
Resolución.Del dato tenem os :
Donde :
# de nucleone s . = |
# de e~
3
w
w
# de nucleones positivos = Z
Luego reemplazando en la expresión (*) tendrem os :
Z t , 50 = |
Z
W
=>
3Z + 150 = 8Z
=>
Z=
30
RPTA. E
05.- Un átomo de carga -5 tiene un número de masa que es el quíntuple de su número
atómico. Determine su carga nuclear si posee 128 neutrones.
A) 26
B) 32
C) 3 7
D) 39
E) 42
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica II
89
Rcsolución.Del dato tendrem os que :
A = 5Z
,
Cálculo de Z
A= Z+ n
=>
Z = 32
5Z r 5 Z C 128
e n to n c e s:
5Z = Z + 128
{Z < > carga nuclear}
RPTA. B
06.- La su m a d e los núm eros atóm icos de d o s isótonos e s 74 y la diferencia d e s u s
núm eros de m asa e s 2. Determine el núm ero d e electrones del isótono m á s p esa d o
s i s u carga e s -3.
A) 33
B) 35
D) 39
C )38
E )41
R esoludón.zi+n r
Z|
Isótono .
*
n
Z2+ n n
Z2^ n
Del dato se sabe que :
Z, + Z2 = 74
z, - z2= 2
Z j + n - Z 2 -n = 2
Resolviendo:
Z, = 38
=>
Z2 = 36
Luego m ás pesado es E, pues tiene mayor masa; entonces :
# e- = 41
RPTA. E
07.- Un átom o tiene igual cantidad de electrones que un catión de carga 3 y a s u ve z é s te
e s isóbaro con el s9Ni, asim ism o e s isótono con el 67f Co. Determinar el núm ero de
orbitales desapareados que presenta el prim er átomo.
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
Resolución.-
u ígaSS-
IguaJ e
“Ni
23*
'torio
# « -2 3
®°Co
■37^0 33
RPTA. D
1s
2s
® ®
2p°
3s
®®®
®
3p°
4s
3cf
®
®®®oo
08.- S e tiene d o s isóbaros cuya sum a de cargas nucleares e s 13 y la diferencia d e s u s
neutrones e s la unidad. Determinar la cantidad de electrones del anión tetravalente
del isóbaro d e m ayor cantidad d e neutrones.
A) 8
B) 9
C )10
D) 11
E) 12
90
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Resoluclón.Z, + Z 2 = 1 3 ... (a)
Por d a to :
n,-n2= l
=»
ISÓBAROS
.(A-Zp-CA-Zp = 1
£E
Z j-Z , = 1 . . . ® )
Resolviendo (a) y (P) :
Zj = 6
Z2 = 7
a
Luego el isóbaro de mayor cantidad de neutrones es el que tiene m enor núm ero atómico y su
Ar,-4
anión tetravalente e s :
6
Por lo tanto su número de electrones es :
#e
# e = 6 - (-4)1
=
10
RPTA. C
09.- En un átom o el núm ero d e s u s neutrones e s igual al cuadrado del tercio d e s u n úm e­
ro atóm ico. S i s u núm ero m ásico e s 40, calcular el núm ero d e electrones.
A) 15
B) 18
C) 20
D) 14
E) 27
Resolución.D atos:
Se sabe q u e :
A = #n° + Z
Reemplazando datos :
40 = -g- + Z
A = 40
#e' = ?
Z = 15
# e ' = 15
RPTA. A
30
10.- El átom o 15X e s isótono E (Z = 12). S i e s te últim o e s isóbaro con el átom o W q u e
tiene 14 m egatrones. ¿C uántos n eutrones tiene el átom o W ?
A) 10
B) 11
D) 13
C) 12
E) 14
Resolución.Por d a to :
30v
ISÓTONO
7 i£ r°)
15n°
Luego:
27E
12
27
12e
12
ISÓBARO
( “ A)
w
14e'
27
••
Mw
i
#n° = 27-14
# n ° = 13
RPTA. D
11.- ¿C uántos electrones tiene el ión tripositivo d e un átom o cuyo núm ero d e neutrones
ex ced e en 43 a s u núm ero d e pro to n es? C onsidere q u e tiene 135 nucleones.
A) 40
B) 43
C) 46
Resolución.Datos : # n ° = # p + + 43
;
A =135
D) 49
E) 52
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
91
i) Calculamos el núm ero de protones :
A = # rf + #p+
=>
135 = # p + + 43 + # p +
=>
# p + = 46
ioe
ii) Se trata del átomo 46E que forma un ión tripositivo como sigue :
135,
46
- 3e'
43e'
46e'
RPTA. B
12.- La diferencia d e lo s cuadrados del núm ero d e m asa y núm ero atóm ico d e un átom o
e s igual a 133. Determine el núm ero d e pro to n es del átom o fil p o se e 7 neutrones.
B) 6
A) 5
D) 8
C )7
E) 9
Resolución.A2 - Z2 = 133
Del d a to :
A dem ás:
...(a )
A= Z+ 7
En ( a ) :
(Z + 7)2 -Z 2 = 133
14 Z = 84
=>
Z2 + 1 4 Z + 4 9 - Z 2 = 133
=>
Z= 6
RPTA. B
13.- En el ion Lu , s e tie n e : * e cat'° n = í . Determinar la carga nuclear, s i el núm ero de
. .
n
4
m asa e s 16.
A) 10
B) 8
Resolución.-
C) 6
D )4
E) 12
16 r 1+
z
16 - Z
Reemplazando en la ecuación del problem a :
Z- 1
16 - Z
2 Z -2 = 16-Z
Z= 6
RPTA. C
14.- En un átom o neutro s e c u m p le : A 2 +Z2 -#r?= 1800. Determine el número d e protones
s i sa b em o s que el núm ero d e protones e s al núm ero d e neutrones com o 4 e s a 5.
A) 5
D)
C )25
B) 20
45
E)
55
Resolución.Del dato ten em o s:
Además :
Z
nn
4fe v . A = Z + n
& =
5k ^
A
= 4* + 5* = 9*
A2 + Z2 - # n 2 = 1800
(9 k f + (4 k f - (5 k f = 1800
k2=
25
Z = # de protones = 4 k = 4 (5) =
20
=>
81 k 2 + 16*2-2 5 * 2 = 1800
=>
* =5
RPTA. B
92
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
.
15.- La carga eléctrica absoluta de la nube electrónica de un anión trivalente e s 8,64 x 1(T18C.
¿C uántos electrones sharp tiene el catión pentavalente correspondiente?
A) 10
B) 8
C) 6
D) 4
E) 12
Resoluclón.Calculamos el núm ero de electrones en la nube electrónica del anión trivalente (ZE~3) :
„ Q nube
---#e
- —
^ .
=>
Qe~
—
8,64x10
1,6x10
C
l<)
C
#e~ = 54
Pero :
# e ' = Z - (-3) = 54
=>
Z = 51
Luego, para el catión pentavalente S,E+S su distribución electrónica e s :
siE+S =
3 ^ ° V Ss°4d1° 5p°
?P6^ !
=r8 ‘
Y el número de electrones sharp : ¿
RPTA- B
16.- 4 isó to p o s d e un m ism o elem ento tienen 446 neutrones e n total. S i s u s núm eros
m á sico s su m a n 746, ¿ cu á n to s electrones en total tiene s u catión trivalente y s u ión
pentapositivo ?
A) 142
B) 158
C) 140
D) 118
E) 153
Resoluclón.Los isótopos s o n :
A¿E
; ^E
sus números de neutrones son :
Por d a to :
; A|E
; AJE
n¡ = A j-Z
; (Aj +
+ Ag + A4 = 746)
; n 2 = A2 -Z ; n3 = Ag-Z
; r?4 = A4 -Z
n, + n 2 + n 3 + n 4 = 446
A ,- Z + A2 -Z + A3 -Z + A4 -Z 4 = 446
A, + Aj + Ag + A4 - 4Z = 446
Luego:
746 - 4Z = 446
Z = 75
Entonces; el catión trivalente es 75E3+ y el ión penta positivo es 75E+S y el total de electrones e s :
#e~ = [75 - (+3)] + [75 - (+5)]
#e
= 142
RPTA. A
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica II
93
17.- ¿Q ué carga eléctrica le corresponde a la n u b e electrónica del ión tetrapositivo del
silicio? (Z = 14)? (qe = 1,6 x 1(T19C)
A) -1,6 x 1(T19C
B) -3,2 x 1(T19C
C) -3,2 x 1(T18C
D) -1,6 x 1ff18C
E) -4,6 x 1(T17C
Resoluclón.Construimos al ión tetrapositivo:
]4Si
4e~
-
—» Si+4
14e"
10e'
La carga eléctrica de la nube de éste ión depende de los electrones que aún le q u e d a n :
Q = 10 <7 . = 10 (-1,6 x 10*,9C)
€
=> ' Q = - 1,6 X 10 I8C
__
-
RPTA. D
18.- El ión tetranegativo del átom o X e s isoelectrónico con el catión pentavalente del
átom o Y. S i el átom o Y tiene 93 electrones. ¿C uántos electrones tiene e l catión
divalente del átom o X?
A) 82
C) 88
B) 84
D) 93
E) 96
Resoluclón.X +
84e^
. Y ,
93^
4e~
88 e"
ISOELECTRÓNICOS
(= # e ‘ )
+5
5e~
88 e ”
(Dato)
2e~
Luego:
RPTA. A
8 4 íf
82e"
19.- De las sig u ien tes p ro p o s ic io n e s :
(
) Los parám etros obtenidos d e una ecuación d e onda s o n n, I, m¡ y m g.
(
) n : m áxim o alejamiento prom edio del electrón.
(
)
(
) m, : valores positivos.
(
) L o s valores d e n, I, m f denotan una región d e m áxim a probabilidad electrónica.
I : forma del orbital.
S on correctas
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resoluclón.(F) En la ecuación de onda de Shródinguer solo se obtienen los núm eros cuánticos n, I, y
m r Asimismo, m s se obtiene de la ecuación relativa de Paul Dirac.
(V) El número cuántico principal “n ” indica el alejamiento del núcleo atómico del electrón.
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
94
(V) El número cuántico secundario o azimutal indica la forma del orbital y el nivel donde se
encuentra el electrón.
(F) m, puede tomar cualquier valor desde : - / .... 0.... + /
(V) Los valores de n, I y m ] definen a un orbital
" RPTA. D
20.- ¿C uántas pro p osiciones s o n incorrectas?
I
El núm ero cuántico azim utal indica la forma d e la reem pe
II
S i I = 3, en to n ce s e s po sib le siete valores para el núm ero cuántico m agnético.
III Para un electrón del orbital 3pz : n = 3 y 1= 1
IV Un orbital “d ” adm ite com o m áxim o 10 electrones
V
El núm ero cuántico spin, indica la rotación del electrón
VI El electrón : n = 4 , 1 = 2 ; m/ = 0 ; m s = ±1/2 e s d e un subnivel f
A) 5
B) 1
C )0
D) 3
E) 4
Resolución.I (V) El núm ero cuántico azimutal indica la forma del orbital y el subnivel donde se encuen­
tra el electrón.
=>
II (V) Si / = 3
III (V) 3 p z
m i = - 3 ..... .. 0 ,...., +3
=>
7valores
=» n = 3 ; / = 1
IV (F) Un orbital “ d ” com o cualquier orbital solo puedr albergar 2 electrones
V (F) El núm ero cuántico spin indica el giro del electrón sobre de su eje imaginario
VI (F) Si / = 2, entonces el subnivel es “ d ”
RPTA. D
21.- ¿Cuál e s la representación cuántica para el últim o electrón en la distribución elec­
trónica del setenio ( Z = 34)?
A) (3, 0, +1, +1/2)
B) (4, 1, +1, +1/2)
C) (4, 1, -1, + 1/2)
D) (3, 1, 0, +1/2)
E) (4,1, -1, -1/2)
R esoludón.i)
ii)
NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL ( n ) :
K
r?= 1 2
3
p
d
NÚMERO CUÁNTICO SECUNDARIO f f l :
s
1= 0
¡ii) NÚMERO CUÁNTICO MAGNÉTICO :
m :
iv)
s :± I
NÚMERO CUÁNTICO DE SPIN (s) :
L M
1 2
N O P
4
5
f
6
g h
3 4 5
Q ...
7...
i...
6 . . . (o -1)
-3, -2, -1, O, +1, +2, +3,...; +1
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica II
95
* La representación cuántica de un electrón es (r?, I ,m ,s )
- 1 0
En el caso del selenio :
^S e : [Ar] 4s 2 3d 10 4p 4 = [Ar] 4s2 3d'°
+1
4px 4py 4pz
Nótese que el último electrón (en negritas) es antihorario, por ello sus números cuánticos son:
n =4
, / =l
Y su notación cuántica es :
, m = -1
,
s = -1/2
(4 ,1 , -1, -1/2)
RPTA. E
22.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n c o n v e n g a :
( ) Un orbital “p ” acepta a lo m á s 2 electrones.
( ) El átom o d e fósforo (Z = 15) tiene 3 electrones d e valencia.
( ) Todos lo s elem en to s del grupo I B d e la tabla periódica tienen s u distribución d e la
forma . . . n s 1 ( n - 1) d 10
( ) Los orbitales tipo “p ” so n dilobulares.
A) VVVV
B) VFFV
C) FFVV
D) FFFF
E) VFVV
Resolución.i (V) Todos los orbitales sean “s ”, “p", “d" o “f ” aceptan a lo más 2 electrones antiparalelos:
N ota: Diversas notaciones de un orbital:
ii (F) f 'p : ls 2 2s2 2p6 3s 2 3p3
13
.
(J)
„- o
e satélites
|%\
s«
\y//\
%
=3
e valencia
iii (V) Los elementos del grupo I B son el cobre (Z = 29); la plata (Z = 47) y el oro (Z = 79).
Estos sufren la transición de un electrón “s" al subnivel “d" quedando sus distribuciones
como sig u e:
a C u : [ Ar] 18 4s' 3d 10
—v
47Ag: [Kr ]86 5s' Sd'0
— A
. . .ns* (n - 1 ) d 10
„A u : [Xe ]54 6s 4^ 4 5d 10
iv (V) Por la Geometría de los orbitales vista en el item 3.6 , tenem os que los orbitales tipo p
son dilobulares.
RPTA. E
Problemas de Química y cómo resolverlos
96
Carlos Jara B.
23.- Hallar el núm ero d e pro to n es en un átom o, sabiendo q u e para s u electrón d e m ayor
energía los núm eros cuánticos principal y azim utal so n respectivam ente 5 y 0; y
adem ás e s un electrón desapareado.
A) 39
B) 36
C) 38
D) 37
E) 35
Resolución.Como n = 5, pertenece al quinto nivel.
1 2 2 _ 6 _ 2 _ 6 , 2 „ ,10 * 6 - 1
ls,2 s ,2 p ,3 s ,3 p ,4 s ,3 í/ ,4p,5s
•— ----- ’— t—L-----------’-------'— tL l---- .
Z = 37
_
RPTA. D
24.- Determine: [n+ n *] ”, s i n, I, m, y s so n los cuatro núm eros cuánticos para el último
electrón del átomo con mayor número atómico que tiene 4 subniveles “sharp" saturados.
A) 1,73
B) 1,41
C) 2,24
D )2,45
E) 1
Resolución.El átomo tiene 4 subniveles “s” llenos (s2) y su distribución es :
E: ¿ 2 ¿ 2 p t t é 3 p * 4 ¿ 3 d n 4p*Ssí
mínimo
máximo
El mayor número atómico es : Z = 37
Su último electrón tiene por números cuánticos : n = 5 ,
L uego: [n'+ nm]‘ =
[5°+ 5°]+1/2= J í
=
1,41
/ = 0 , m = 0 , s = +1/2
RPTA. B
25.- Calcular: [s(n+ /)]*" sien d o n, I, m, s lo s núm eros cuánticos del penúltim o electrón
del átom o para el elem ento quím ico ubicado en el 5 10periodo y en el grupo IV A d e la
tabla periódica.
A) 1
B) 1/2
C) 1/3
D) 1/4
E) 1/5
Resolución.E1 átomo se ubica en el 5'° periodo, entonces tiene 5 niveles energéticos y si corresponde al
grupo IV A tiene cuatro electrones en ese nivel. Luego su distribución es :
2 -
2
6o 2o
6 . 2 _ , 10 . 6 _ 2 . ,10_
E : ls‘ 2s 2p° 3s 3p° 4s 3d
2
4p°5s" 4d'u5p2
=>
IT
5p, 5py 5pa
El penúltimo electrón (en negritas) es : 5, 1, -1, +1/2 ; de tal forma que :
fi
i-i
,
n = 5 , / = 1 , m = -1 , s = +1/2 y [s(n + O f 1 = ± (5 + 1)
= 3' 1 = ^
RP1A. C
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
97
26.- Determine el n úm ero cuántico m agnético del últim o electrón d el á tom o q u e e s
isoelectrónico con el ión ¿%Se*6
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.Nótese que el ión ^ S e +6, tiene : #e~ = 34 - (+ 6 ) = 28 e~. Luego el átom o será 2gE.
Ahora construimos su distribución electrónica.
28E :ls 22s22p63s23p64s23d*
/
\
/
/
-2
!
-
1
y
0
/
/
+1 + 2
3d
Entonces el núm ero cuántico magnético del último electrón (en negritas) es m = 0
RPTA. A
27.- Calcular la su m a del producto d e los núm eros cuánticos del ultim o electrón del
mercurio (2= 80) y el producto d e lo s núm eros cuánticos del penúltim o electrón del
fósforo (Z = 15).
A ) +8
B )-1 0
Resolución.-
^H g : [Xe]546s2 4/, 4 5d 10
D) -6
C) +12
_2
-l
E )-12
0+1+2
,10
5d‘
[^>
último electrón (en negritas) : (5, 2, +2, -1/2)
=> el producto de los núm eros cuánticos = 5 x 2 x (+ 2) x
-1
,5P : [Ne],0 3s2 3p3
0
= -10
+1
t)
Penúltimo electrón (en negritas) = (3,1, 0, +1/2)
= El producto de los números cuánticos = 3x 1xO x(+1/2) = 0
* Finalmente : -10 + 0 = -1 0
RPTA. B
Problemas de Química y cómo resolverlos
98
Carlos Jara B.
28.- El orbital m ostrado en la figura contiene 2e' y e s el últim o en la
d istrib u ció n . L uego, ¿ C u á n to s e le c tro n e s tien en e n tre el
catióntrivalente y e l catión hexavalente?
A) 148 ó 153
B) 150 ó 151
D) 151 ó 152
E) 153 ó 154.
C) 149 ó 151
Resolución.El orbital de la figura es 5
y la configuración electrónica del elem ento es :
[X e]6s 2 4/I4 5d?
i
.
5d^d„
d¿_¿ d ¿
[Xe] 6s2 4fH 5d ]0
o
o también puede s e r : [Xe]6s' 4/ 14 5d 10
Por lo tanto los iones serían :
Z = 79
76e~
79
total = 76 + 73 =
o tam bién:
Z = 80
80E+3
=*
total = 77 + 74 =
7+6
73e'
7+6
74e~
79
149e'
77c-
80
RPTA. C
151e‘
29.- Marque la proposición verdadera respecto al átom o d e yo d o (Z = 53).
A) tiene 8 electrones “sharp”
D) tiene 7 electrones periféricos
B) e s diam agnético
E) s u m om ento m agnético vale 4,9
C) p o se e 27 orbitales llenos
Resolución.-
■
3I : ls 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d'°4p6 5s24dw 5p5
53
n =í
f í « n +l
IK
2e~
A
y
/
A
/
= 2
Se~
A
A
A
r
y.
y
A
y
y
A
y
/
A
/
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
99
* Tiene 10 electrones “sharp” (en los orbitales s).
* Es paramagnético ya que tiene 1 electrón desapareado.
* Tiene 27 orbitales de los cuales 26 están llenos y uno semilleno.
* Posee 7 electrones de valencia o periféricos (último nivel).
* p = ^1(1 + 2) = 1,73 (m om ento magnético).
3 0 .-R esp ecto a lo s átom os:
I. l°Ga
RPTA.
D
H-%Y
III. 21¿ P o
¿Q ué afirmación no e s correcta?
A ) El átom o (I) tiene 2 orbitales v a d o s.
D) El átom o (III) tiene 3 orbitales vacíos.
B) El átom o (II) tiene 24 orbitales.
E) El átom o (!) tiene 8 subniveles.
C) El átom o (III) tiene 41 orbitales ilenos.
Resolución.i) Para el galio :
3 iGa : ls 2 2s2 3p* 3s2 2¡p* 4s23d'°4pí
A
4Pi 4py 4Pz
ii) Para el ytrio :
:
ls* 2s2 2p 3s* 3p 4s
A
yd-xy d „
dp
4d
iii) Para el polonio :
P o : ls 2 2s2 2p 3s2 3p6 4s23d'° 4p65s24d'C5p66s 24/1*5d'° 6jp4
.
A
A
y 1
A
fiPy fy*
Problemas de Química y cómo resolverlos
100
Carlos Jara B.
En re su m e n :
N”‘DE . N° DE • £ v N° DE r 7 N° DES­ > N° DE V '
N°. DE
NIVELES SUBNIVELES ORBITALES ORBITALES ORBITALES ORBITALES - # n '
Vfc*'■*- r-Ví*í ■* :•LLENOS A SEMILLENOS ••‘.VACIOS^
*A '
I
4
8
18
15
1
2
39
n
5
10
24
19
1
4
50
in
6
15
43
41
2
°
126
RPTA. D
31.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n convenga:
( ) Seg ú n Pauli d o s electrones d e un m ism o átom o no pu ed en tener s u s cuatro núm e­
ro s cuánticos idénticos.
( ) El tam año del orbital queda definido con el núm ero cuántico azimutal.
( ) Los electrones antiparalelos tienen diferente “sp in ”.
( ) Un orbital “d ” con m = - 2 e s tetralobular.
A) VFVF
B) VVVV
C) VFFF
D) VFFV
E) VFVV
Resolución.i (V) El principio de exclusión de Pauli señala que dos electrones en un átom o pueden tener
a lo m ás tres números cuánticos idénticos.
ii (F) El tam año o volumen de un orbital lo define el núm ero cuántico principal “n ”. Respecto
al volumen podría decirse: ls < 2s < 3s < 4s etc.
HORARIO :
s =+1/2
(T )
ANTIHORARIO :
s = -1 /2
(4.)
iii (V)
e~ antiparalelos
m = -2
iv (V)
d' es tetra lobular (4 lóbulos).
RPTA. E
32.- Calcular la m asa nuclear d e un átom o q u e tiene 13 electrones en s u quinto nivel
energético y 110 nucleones neutros.
A) 3,1 x W 2* k g
B) 2,8 x 10™ k g
C) 4,2 x W 27 k g
D) 5,2 x 1(T23 k g
E) 1,3 x W 2* kg
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
101
Resolución.Desarrollamos la configuración electrónica: ls22s22p 3s 3p 4s23d'° 4p 5s®4d105ip®6 s24/ 145d ®
Entonces Z = 75 y # p + = 75
#n°
Ahora .
= 110
m NUCLEAR
=
+
^ p ro to n e s
m neutrones
m N..n F = 75(1,67252 x 10‘ 27 *g) + 110(1,67482 x 10‘ 27*g)
m NUCLEAR = 3,1 X 10 25k g
RPTA. A
33.- Determinar el m ínim o y m áxim o núm ero d e electrones q u e tiene un átom o con 5
niveles d e energía.
A) 11 y 18
B) 19 y 36
C )3 7 y5 4
D) 11 y 20
E )3 7 y 7 0
Resolución.Haremos la configuración electrónica hasta encontrar un electrón en el quinto nivel.
l s 2, 2 s 2, 2 p 6, 3 s 2, 3 p 6, 4 s 2, 3 d 10, 4 p 6, 5S 1
# e~ m ín - 37
Haremos la configuración electrónica hasta un electrón antes de llegar al sexto nivel
1 s 2, 2 s 2, 2 p 6, 3 s 2, 3 p 6, 4 s 2, 3 d 10, 4 p 6, 5 s 2, 4 d 10, 5 p 6
RPTA. C
# e m áx = 54
34.- La configuración electrónica d e un átom o termina en 3d 7 y p o s e e 32 neutrones.
Determine su núm ero de masa.
A) 58
B) 59
C) 60
D )62
E) 76
Resolución.Haremos la configuración electrónica hasta 3 d 7, y calcularemos con eso el núm ero atómico
que sumado al núm ero de neutrones dará el núm ero de masa.
1
2
A
15 , 2 5
2
A
,2 p
6
A
,35
2
A
,3
6
p ,
A
45
2
A
,3 o
1
7
Z = 27
A = Z + n°
=> A = 27 + 32 = 59
RPTA. B
102
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
35.- Dadas las a firm a cio n es:
* El j f c r 1 tiene 36 partículas entre p rotones y electrones.
* En el 1% Pd s e produce la transición d e 2 electrones.
* El m agnesio e s m á s param agnético q u e e l argón.
* El crom o -5 2 (Z = 24) tiene 6 electrones desapareados.
¿Cuántas so n verdaderas?
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
Resoluclón.17
= 3 5 - 1 7 = 18
l# e " = 17-C-l) = 18
\* p * =
CV)* Cf1
17
(V) Teóricamente : '¡JgPd : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4cfi
en realidad 2 electrones del subnivel 5s saltan al subnivel 4d que dando la distribución como sigue:
'°®Pd : ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23dl04p65s04tf10
•
(F) „Mg : [N ejTT (no hay electrones desapareados)
3s
lgAr: ls 2 2s2 2p6 3s2 3p 6 (no hay electrones desapareados entonces los dos son diamagnéticos.
(V) En el cromo se produce la transición de un electrón
A
1 1 1
1
s_
52^
,
2 „ 2 _
24Cr : ls 2s
6 „ 2 „
6.
3s 3p 4s
1
„
.
✓
3
3¡p
—
6 e ' desapareados
Por lo tanto tres afirmaciones son verdaderas.
RPTA. D
36.- Encontrar el núm ero d e m asa d e un átom o q u e p o s e e d o s electrones en el subnivel
“p ” d el quinto nivel y 70 neutrones.
A) 50
B) 120
C) 61
D) 200
E) 70
Resolución.Si tiene dos electrones en el subnivel “p" del quinto nivel, entonces su configuración electró­
nica termina e n : 5 p 2
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
2
2
6
2
6
2 1 0
6
2
10
^
l s , 2 s ,2 p ,3 s , 3 p , 4 s , 3 d , 4 p ,5 s , 4 d , 5 p
103
2
Z = 50
n = 70
A = 120
RPTA. B
37.- El átom o d e un elem ento “J " tiene el m ism o núm ero d e electrones q u e L3*. S i el
átom o “J " p o s e e sólo 6 orbitales apareados con energía relativa d e 5. ¿Cuál e s el
núm ero atóm ico d e “L ”?
A ) 39
B) 37
C) 31
E) 47
D) 35
Resolución.J
3+
Iguale
—
C.E. 1s* ,2s 2 ,2p* ,3s* ,3p* 4s2 3d'° 4p*
E.R. 1
\
2
3
3
4
4
5
Z, = 37
Z, - 3 = 34
5
RPTA. B
/
z = 34
38.- En un átom o s e cum ple que s u núm ero d e protones e s a s u núm ero de neutrones
com o 3 e s a 5. A dem ás s e cum ple :A 2 +Z2 - # n 2 = 192 determ ine la sum a de lo s cuatro
núm eros cuánticos del antepenúltim o electrón d e s u configuración electrónica (CE).
A) 1,5
B) 2,5
C)
3,5
D) 4,5
E )5,5
Resolución.Del dato ten em o s:
5 k ^ A= 8*
A2 + Z2 - # n 2 = 192
64 *2 + 9 * 2-2 5 * 2 = 192
Z = 3k = 6
* = 2
Su configuración electrónica será : ls2, 2 s2, 2p2
Antepenúltimo electrón :n = 2 , 1 = 0 , m, = 0 , m s = -1/2
RPTA. A
39.- S e tiene un átom o con A = 55 y 30 nucleones neutros. Luego, ¿ q u é afirmación(es)
e s (son) correcta (s) 7
I.
P osee 25 electrones y 25 protones.
III. Tiene 7 su b n iveles energéticos.
A) S ólo I
B) I y II
C) I y IV
II.
Tiene 4 niveles energéticos.
IV. P osee 5 electrones desapareados.
D)
Todas
E) Ninguna.
104
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resolución.-
f A = #/i° + Z )
= 55
DATOS : |
* \ #n° = 3 0
Y para el elem ento „ E , se tiene :
55 = 30 + Z
Z = 25.
=>
25Mn : ls 2 2s2 2p6 3s2 3p 6 4s2 3c/5
n = 2
vn = 3
.n = 4
M
N
3c/ 5
En el subnivel 3c/ se tiene :
Este átomo tiene 25p+, 25e“, 4 niveles energéticos, 7 subniveles energéticos y 5 electrones
desapareados.
Todas son correctas.
RPTA. D
40.- Dada la configuración electrónica :
[K f[___Sp*, s e sa b e q u e el átom o tiene 10
orbitales “p ” llenos. Luego, s e d esea saber cuántos electrones podría tener com o
m áxim o un átom o con “X " su b n iveles sharp satuiados.
A) 32
B) 35
C )3 7
D) 42
E) 48
Resolución.ir] 5s24c/105px
%
A
(
A
ó
A A
Ir
r
(
4p6:
%>y
10 orbitales
"p" llenos
ls 2 2s2 2p6 3s2 3p 6 4s2 3c/ 10 4p6 5s'
A
5p \
r
4Pm 4Py 4Px
A
A
( %
(
3Px 3Pr 3p «
A
r
A
t
^>x Spr
Entonces : x = 4, ahora determinamos la distribución electrónica del átomo con 4 subniveles
sharp saturados (s2).
ls2 2sS2p 3s2
,
2 - 2 -
6 „
2 _
4s
S . 2 - , 10.
Zmin
. = 20
6 _
l s 2 s ^ p 3 s S p 4 s 3 c / 4p 5s
1
Zmáx
. =37
RPTA. C
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
105
PROBLEMAS PROPUESTOS
1.- Hallar el número atómico y el número de
electrones en :
221 £ 4 4x+12
4x+3
B) 110 y 109
D) 111 y 112
E) 115 y 111
QllOylll
2.- Un átomo de carga + 6 tiene un número
atómico que es la tercera parte de su número
de masa. Determinar su número de electrones
si posee 200 nucleones neutros.
B) 100
C) 106
D) 108
E)112
3.- En un “átom o” neutro su núm ero de
protones es a su número de neutrones como 2
es a 3. Si el átomo posee 90 nucleones, calcu­
lar la carga nuclear del átomo.
A) 40
B) 45
C) 50
B) 19 y 36
D) 11 y 20
E) 37 y 70
C) 37 y 54
8 .- Considerando su número máximo de elec­
A) 108 y 109
A) 94
A) 11 y 18
D) 36
E) 60
4.- En un átomo de carga -2 se cumple que :
número de electrones
8
número de protones = l
trones, determine el número de masa de un
átomo que solamente posee 4 subniveles lle­
nos y además su número de neutrones es 23.
A) 48
B) 49
C) 40
D) 55
E) 58
9.- El ión J3" posee 42 nucleones neutros y
sus nucleones son 77, si J3' tiene igual canti­
dad de electrones que el C2+. Determine la can­
tidad de electrones que hay en los subniveles
tipo “s” del átomo “C”
A) 6
B) 7
C) 8
D) 9
E) 10
10.- Hallar el máximo valor que puede tener
el número de masa de un átomo que solamen­
te posee 4 orbitales llenos en el nivel N. Ade­
más su número de neutrones excede en 4 a su
carga nuclear.
A) 87
B) 89
C) 90
D) 92
E) 95
11.- Hallar E, s i : E = x + y donde :
Hallar la carga nuclear del ión.
E) 18
x = número máximo de electrones de un áto­
mo que solamente posee 3 subniveles “p"
5.- La suma de los números atómicos de dos
isóbaros es 82 y la suma de los números de
neutrones es 100. Determinar el número de
masa de uno de los isóbaros.
y = número máximo de electrones de un áto­
mo que solamente posee 1 subnivel “/ / ’
lleno.
A) 90
A) 75
A) 10
B) 12
B) 91
C) 14
C) 92
D) 16
D )93
E) 94
6 .- En un átomo se cumple :
A 2 + Z 2 + # n2 = 1862
Determine el número de electrones si sabe­
mos que su número de protones es a su nú­
mero de neutrones como 2 es a 3, además su
carga es -4.
A) 7
B) 10
C) 14
D) 18
E )20
7.- Determinar el mínimo y máximo número
de electrones que tiene un átomo con 3 nive­
les de energía.
B) 76
C) 78
D) 65
E) 79
12.- Cuando la carga de un átomo es -3 su
C.E. termina en 4 p 6. Determine el número de
neutrones si el número de masa es 6 8 .
A) 32
B) 35
C) 29
D) 25
E) 42
13.- Hallar E en : E = A.B, donde :
A = # máximo de electrones de un átomo que
solamente posee 1 nivel lleno.
B = # máximo de electrones de un átomo que
solamente posee 2 niveles llenos.
A) 87
B) 123
C) 261
D) 252
E) 99
106
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
14.- ¿Qué relación de números cuánticos (n, l,
mp ms) que a continuación se indican es posible?
A) 7; 6 ;-7 ;-1 /2
D ) 4 ;3 ;0 ;- l/2
B) 4;'
E) 6 ; 6 ; 0; -1/2
3; -1/2
A)
I= n = III
D)
B) i < ii < m
I< D = III
E) i > n = m
C) I > II > III
19.- Indicar el orbital más estable en :
C) 5; 4; 0; 1
15.- Indicar los números cuánticos del elec­
trón más externo de un átomo en el que la
suma de su número de masa y su número atómico es 114 y además es isótono con :
A) 4; 1 ;-1 ;-1 /2
D)4;l;0;-l/2
B) 4. 2 ,0 ;+ 1 /2
E) 4; 1;+1;-1/2
82
A) 5 f xyz
B ) 6 Py
D) 4 s
E) 2
20.- Hallar la suma de los 4 números cuánticos
del antepenúltimo electrón en :
A) 4,5
C) 4; 1 ; - 1 ; +1/2
C )3 d \
B) 5
C) 6,5
D) 6
E) 5,5
16.- Los números cuánticos del único elec­
trón desapareado de un átomo son :
4 ; 1 ; + 1 ; + 1/2
Si el valor de su número de masa es 80 ¿cuán­
tos neutrones posee?
21.- Se tiene dos isótopos de un elemento “E”.
La diferencia de los cuadrados de sus núme­
ros másicos es 100 y la diferencia de los cua­
drados de sus números de neutrones es 36. Si
uno de los isótopos posee dos neutrones más
que el otro. Diga cuántos electrones tiene el
catión hexavalente respectivo.
A) 35
A) 10
B) 40
C) 45
D) 50
E) 55
17.- Indicar la alternativa no falsa:
I El número cuántico principal toma los si­
guientes valores: 0; 1 ; 2; 3 ; ...... ;
II El valor del “l siempre es menor que “n”,
a lo más podrá ser igual.
III El número cuántico magnético nos indica
el sentido horario o antihorario del orbital
IV El número cuántico spin nos indica el giro
del electrón.
V El número cuántico azimutal nos da la
orientación del orbital
A) I
B) II
C) ID
D) IV
E) V
18.- Se tiene 3 electrones cuyos números
cuánticos son :
Electrón I:
3; 0; 0; +1/2
Electrón II:
3; 2; 0;-1/2
Electrón III:
3; 2; 0; +1/2
Con respecto a la energía de los electrones I,
II, III podemos afirmar :
B) 8
C) 6
D) 4
E) 22
22.- Dadas las afirmaciones:
* Mientras que el negatrón es un leptón, el
pión y el neutrón son bailones.
* Los positrones son electrones positivos.
* Los isótopos tienen propiedades químicas
semejantes, debido a que tienen igual nú­
mero de electrones de valencia.
* Los rayos gamma (y) son menos penetran­
tes que los rayos alfa (a).
¿Cuántas son falsas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
23.- Diga cuántos protones tiene el anión
heptavalente de un átomo con 45 neutrones y
sabiendo que su número atómico y su núme­
ro másico están en la relación de 7 a 16.
A) 35
B) 42
C) 28
D) 87
E) 73
24.- La carga eléctrica absoluta nuclear de
cierto átomo, en coulombs, vale + 4,8x10 18
C. Se pide calcular la caiga eléctrica absoluta
para la zona cortical de su respectivo ión
dípositivo.
Estructura Atómica II
Rubén Cueva G.
(<7e_ = -1,6 x 10"19C ; qp+= + l , 6 x 10"19C)
107
A) -4,48 x 1 0 'I8C
D) -0,32 x 10"18C
( ) Mientras que el orbital “s” es de forma
esférica, los orbitales “p" son de forma
dilobular.
B) -4,8 x 10"19C
E) 4,1 x 10"16C
A) V W V
B) VFVF
D) FFFV
E)FFFF
C) -2,5 x 10"18C
*
25.- Identifique un grupo que contenga espe­
cies isoelectrónicas.
A ) / 1" ' / ' . /
C) FFVV
29.- La configuración electrónica de un áto­
mo es 1s 2 2s~ 2p6 3s[. Entonces en el núcleo
del isótopo más común de este elemento hay.
A) 1lp+ y
ll/i°
D) \ \p+ y 12n°
B) qF- , 10Ne° » i2Mg +2
B) \2p* y
l l n°
E) l l p + y 13n°
C ) 37Rb+ , 36Kr” , 35B r-
C) 12p+ y 12n°
D) 13A1+++ , 4Be++, 2He°
30.- Dadas las afirmaciones.
* Son electrones de valencia aquellos que se
ubican en la última capa.
* El Kemel resulta al extraer, al átomo, los
electrones de valencia.
E) 3Li+ , H+ , 6C++++
26.- Considere hipotéticamente que el elemen­
to kriptón de Z = 36 tiene los isótopos: Kr 86 ; Kr - 85; Kr - 84, Kr - 87; Kr - 88 . En un
muestreo se determina que el peso atómico
promedio de dicho elemento es 86,05. Se pide
determinar el número de neutrones del isóto­
po de mayor abundancia.
A)
48
B) 49
C) 50
D )51
E) 52
27.- Escoja un conjunto que contenga dos
hílidos y dos isótonos.
I.
II.
5B
III. 48a1
IV. 40
20 Ca
186o
•6v
•’
y
,2c
6
’•
f7C 1
y
f7c\
149
, 3 In
i„
,■
2> a
y
> g
42
20Ca
'-a
■
’
39 ir
y
y
A) Sólo I
D)
15q
y
II y IV
y
8
19
B) Sólo II
y
20 Ca
C) Sólo IV
E) I y III
28.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) Los electrones de un mismo orbital electró­
nico pueden tener igual sentido de rotación.
( ) Un orbital “f acepta a lo más 14 electrones.
( ) Siendo “n” el número cuántico principal,
“n2” es el número de orbitales del nivel
energético.
* Un orbital electrónico es una región espa­
cial energética de máxima probabilidad
electrónica y acepta a lo más dos electrones
antiparalelos.
* La región 4 / tiene menor energía relativa
que la región 4s.
¿Cuántas son falsas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
31.- La suma de los protones de dos isótonos
es 39. Si el número de neutrones de uno de
ellos es igual a su número atómico. Hallar el
número de masa del otro.
A) 43
B) 42
C) 40
D) 38
E) 39
32.- La diferencia entre el promedio aritméti­
co de los números de masa de dos isótopos y
la suma de sus neutrones es 12. Si el número
de protones es 13. Hallar la suma de sus nú­
meros de masa.
A) 27
B) 28
C) 29
D) 30
E) 32
33.-Escoja la afirmación incorrecta :
A) El átomo de Cd (Z = 48) no tiene electro­
nes desapareados.
B) El átomo cuya configuración electrónica
termina en . . . .5p6, posee 54 electrones.
Problemas de Química y cómo resolverlos
108
Carlos Jara B.
C) Los elementos del grupo IV A de la ta­
bla periódica tienen 6e~ de valencia en sus
átomos.
39.- Hallar el número atómico mínimo y máxi­
mo para un elemento si su átomo posee 2 ni­
veles energéticos llenos.
D) El cloro (Z = 17) tiene su momento mag­
nético p = 1,73.
•
E) Los gases nobles tienen configuración elec­
trónica estable.
A) 10 y 17
B) 10 y 27
D) 10 y 28
E) 10 y 29
40.- Dada la configuración electrónica:
34.- Indique la proposición incorrecta :
I.
158c 6 +
84
[Ne], 0 3 í 1
C) 3 y 27
II. [Kr]36 5S2 3rf10
La ubicación respectiva en la tabla periódica es:
A) tiene 84 protones
D) tiene 74 nucleones
B) tiene 78 electrones
E) tiene 74 neutrones
C) es un catión exavalente
A) I. 3o periodo, grupo VA ,
II. 3o periodo, grupo IIA
B) I. 3 o periodo, grupo IVA ,
II. 3o periodo, grupo IIB
35.- El número de neutrones de cierto átomo
excede en 15 a sus protones. Si sus nucleones
suman 113, calcular:
C) I. 3o periodo, grupo IA ,
II. 5o periodo, grupo IIB
A+Vz
<*= V l5-,/Á T z
D) I. 3o periodo, grupo IIA ,
II. 5o periodo, grupo IB
A)
0
B) 1
C) 8
D) 7
E) 2
36.- Se sabe que leV = 1,6 x 10-12 ergios y se
pide calcular la energía liberada, enjoules, para
la reacción de fusión nuclear que se muestra :
I
j2 . «3
+
E) I. 3o periodo, grupo IIIA ,
II. 4° periodo, grupo IIIB
41.- Hallar el número de protones y el núme­
ro de electrones d e :
4x+6 w-,2+
2He4 + 0n* + 17,6 eV
2x+4
104
A) l . l xl O " 12
D) 5 ,124xl0-12
A) 106; 104
B) 112; 110 C) 208 ; 206
B) 2 ,8 1 6 x l0 '12
E) 6,25xl0~13
D ) 124; 108
E ) 111 ; 109
C) 2 ,5 6 x l0 "13
42.- La especie mostrada tiene 75 electrones.
Ap5-
37.- Números cuánticos para el último elec­
trón del átomo de francio (Z = 87).
4x - 2
4x+2
A) (7, 0, 1, 1/2)
D) (7 ,0 , 0, 1/2)
Calcular : A + #p* + #n°
B) (7, 1, 1, 1/2)
E) (7 ,0 ,0 , 1/2)
A) 144
C) (7, 1, 0, 1/2)
B) 288 C) 136
D) 272
E) 156
38.- ¿Cuál de las configuraciones electróni­
cas corresponde a un elemento de transición?
43.- Un metal posee tres isótopos cuyos nú­
meros másicos suman 120. Si en total tiene
57 neutrones. ¿Cuántos electrones tiene su
catión heplavalente?
A) [Ar]18 3s2 3p5
D) [Kr]36 5s’ 4 </10
A) 14
B) [Xe]54 6 í '
E) [Ne] 10 3s2 3p 3
44.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
C) [Ar] 18 3d 10
B) 28 C) 19
D) 32
E) 21
Rubén Cueva G.
Estructura Atómica II
109
( ) Son especies isoelectrónicas 20E+2 y I5E -3.
48.- Considere las siguientes afirmaciones:
( ) El ión unipositivo del hidrógeno tiene 2
electrones.
I.
( ) Todo catión responde a la relación #p+ > #e
( ) El tritio tiene 2 neutrones en su núcleo.
A) VVVV
B) VFFV
D) VFVF
C) VFVV
E) FFVV
45.- Los tres isótopos de un elemento quími­
co tienen números másicos consecutivos y en
total tienen 150 neutrones. ¿Cuántos neutrones
tiene el isótopo mas liviano?
A) 53
B) 52
C) 51
D) 50
E) 49
Si los iones T +7 y W -3 tienen 186 elec­
trones, entonces los iones T +2 y W_l tie­
nen 189 electrones.
II. Los iones Mn +7 y Fe+2 tienen 42 electro­
nes en total, entonces los iones Mn +2 y
Fe+3 tienen 51 protones en total.
III. Si en un átomo de Rutherford se cumple
que Z = 5/7776 entonces su número
m ásicoes 12 .
127
1
IV. El ión 53I " posee 127 nucleones neu­
tros y 54 electrones.
¿Cual(es) es(son) no correcta(s)?
46.- Dadas las afirmaciones :
* El átomo de calcio (Z = 20) tiene 3 niveles
energéticos.
* El 3,.Br cuenta con 8 subniveles energéti­
cos.'
* Todos los electrones principales del cinc
(Z = 30) están apareados.
A) Sólo I y III
D) Sólo II y IV
B) Sólo IV
E) Sólo III
C) Sólo I, II y IV
49.- La susceptibilidad magnética (p) de un
elemento siendo “K” el número de electro­
nes desapareados está dada por la relación :
* En el átomo del uranio (Z = 92) hay 7
subniveles sharp.
p = J k (K+ 2) ; luego no es correcto:
¿Cuántas son correctas?
A) p = 0
;
joC3
B ) p = 9,94
;
Cu
C) p = 1,73
;
>“ Ag
D) p = 2,83
; ®S
E) p = 0
; “ Ne
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
47.- Respecto al estaño ( ' ^ S n ) se tienen las
siguientes afirmaciones:
I.
Presenta dos electrones desapareados.
II. Posee 24 orbitales llenos.
III. El orbital que se m uestra en la figura
(n - 4) alberga 2 electrones.
50.- Marque la proposición correcta:
IV. Sus electrones difusos y fundamentales su­
man 20 .
A) El cinc (Z = 30) posee 8 electrones en su
subnivel más energético.
¿Cuál(es) es(son) verdadera(s)?
B) El bromo (Z = 35) tiene 7 electrones en su
último subnivel energético de su distribución
electrónica.
A) Sólo II y III
B) Sólo I, II y III
C) Sólo I y III
D) Ninguna
E) Todas
C) Al distribuir los electrones del Fe+3; éste
ión tiene 5 de estas partículas en la región 3d
D) El selenio Se - 70 (Z = 34) tiene 3 orbitales
semillenos.
Problemas de Química y cómo resolverlos
110
E) El potasio K(Z = 19) tiene 4 niveles
llenos.
51.- Considere los átomos. ^C1 ; 'gF, luego:
Carlos Jara B.
56.- Un elemento de menor número atómico
y con tres niveles energéticos tiene p = 3,87.
Luego marque la afirmación correcta:
A) Tienen diferente susceptibilidad magnética.
A) Si su número másico es 31, entonces tiene
16 neutrones.
B) Sólo el flúor es paramagnético.
B) Su último electrón es (3; 1; 0; 1/2)
*
C) Sólo el flúor es diamagnético.
C) Se ubica en el 4 10 periodo.
D) Son elementos con propiedades químicas
semejantes.
D) Pertenece al grupo V IA
E) Poseen uno y dos electrones desapareados
respecti vamente.
52.- Al desarrollar una distribución electróni­
ca se logran 4 electrones desapareados en el
4to. nivel. Señale el máximo valor del núme­
ro atómico posible.
A) 48
B) 53
C) 60
D) 62
E) 66
E) Posee 12 orbitales electrónicos.
57.- Diga cuántos de los juegos de números
cuánticos son posibles :
* ( 6 ; 5; -3; +1/2)
* ( 8 , 6 ; -4;-1/2)
* (3; 0; -1/2)
* (3; 2; -1; +1/2)
* (2; 1; + 1; + 1/2)
* (4; 3; +1; -1/2)
A )4
A+B
53.- Calcular Q = j ~j + c , siendo :
Br
B = suma de los números cuánticos del KRRa
(último e )
C = producto de los números cuánticos del
Si (último
e~)
,4“
"
B) 2,5
C) 0
D) 2,8
E) 4,5
54.- Si un átomo con 30 neutrones tiene su
último electrón de representación cuántica (3;
2; + 2; +1/2) ¿Cuál es su número másico?
A) 48
B) 49
C) 52
D )53
C)
3
D) 2
E) 1
58.- Desarrolle la configuración electrónica
A = suma de los números cuánticos del
(último e )
A) 1
B) 6
E) 55
55.- Un átomo tiene número másico 197 y 118
neutrones. Luego no es cierto que:
del ,28Te y determine el número de niveles
llenos, subniveles llenos y orbitales Henos (EN
ESE ORDEN).
A) 4; 10: 24
B) 3; 10; 25
D)
E) 3; 9; 26
4; 11; 25
C) 3; 11; 21
59.- Considere un átomo con 19 orbitales lle­
nos; entonces el máximo número de electro­
nes que puede tener su catión pentavalente es:
A) 38
B) 39
C) 40
D) 43
E) 46
60.- El último electrón de un átomo pertenece
al orbital mostrado en la figura y a la capa
“O ” C alcular la suma de sus núm eros
cuánticos si el número atómico es el máximo
posible.
A) Posee 79 nucleones positivos.
B) Cuenta con 79 negatrones.
A)
C) Su úl timo subnivel se representa co ­
mo 5</'°.
B)
D) La configuración electrónica del catión
trivalente es [XeJ 6 s° 4 f 14 5d 8
C)
E)
Se trata de un elemento diamagnético.
6^
D)4¿
E)5^
5:
a
.
4.1 ANTECEDENTES
Los elem entos químicos fueron conocidos y usados de diversas formas, entre los que
destacan : el oro, la plata, el bronce, aunque no se sabía explicar sus características ni su
comportamiento químico, observándose los siguientes intentos :
J. JACOB BERZELIUS (1813).- Clasificó a los elem entos químicos en dos grupos :
1. Elementos electropositivos (metálicos), que se caracterizan por perder electrones.
2. Elementos electronegativos (no metálicos), que tienden a ganar electrones.
J. WOLFANG DOBEREINER (1829).- Ordenó a los elem entos de tres en tres (triadas de
Dobereiner) de tal forma que el peso atómico del elem ento intermedio es igual al promedio
de los pesos atómicos de los elem entos de los extremos.
TRIADA
A ; B ; C
Ejemplo:
r\
P&
V
u
Na
K
7
23
39
- P'A'W + P A (C)
r' ( B )
Entonces : RA. (Na) = P A ( L l ) ¿ P A ( K }
=>
ra.
2
(Na) =
=> P.A. (Na) = 23
BEGRUYER DE CHANCOURTOIS (1862).- Ordenó los elem entos químicos de tal m anera que
sus pesos atómicos crecientes se ubicaban sobre una curva helicoidal en el espacio de un
cilindro y estos diferían en 16 después de cada vuelta.
JOHN A. NEWLANDS (1863).- Su trabajo se conoce como. “Las octavas de Newlands”, en las
que los elem entos se clasifican en filas de 7. En esta clasificación el elem ento de orden uno
(primero) tiene propiedades sem ejantes a las del elem ento de orden ocho (octavo).
1“
Ejem plo:
------------
1° FILA
U
Be
B
C
N
O
2° FILA
Na
Mg
Al
Si
P
s
F
a
8°
Si considero el boro (B) como el elemento de orden uno y sigo la flecha, el aluminio (Al) ocupa­
rá el octavo casillero, apreciándose que estos elementos tienen propiedades químicas semejantes.
112
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
DIMITR1IVANOVICH MENDELE1EV (1869).- Este científico ruso estudió las propiedades quí­
micas de los elem entos y clasificó a los mismos en función al orden creciente de sus pesos
atómicos. Su tabla periódica tiene ocho columnas (verticales) llamadas grupos y siete filas
(horizontales) conocidas com o periodos. Hivo la genialidad de predecir las propiedades de
los elementos desconocidos y los ubicó en su tabla llamada “tabla periódica corta”. A conti­
nuación algunas deficiencias de esta tabla :
1. No se pueden diferenciar los metales de los no metales.
2. No hay una ubicación correcta para el hidrógeno.
3. Los elem entos tienen una sola valencia.
4. En algunos casos no se cumple el orden creciente de los pesos atómicos.
LOTHAR MEYER.- Paralelamente a Mendeleiev, el alem án Lothar Meyer estudió las propieda­
des físicas de los elem entos y los clasificó com o lo hizo el ruso (tomado principalmente los
volúm enes atóm icos). Por esto tam bién se suele decir “La tabla periódica de Meyer y
Mendeleiev”
HENRY MOSELEY (1914).- Estudiando los rayos X que emitían los diferentes elem entos quí­
micos, Moseley concluyó que a cada uno le correspondía un núm ero natural que era propor­
cional a la raíz cuadrada de la frecuencia de los rayos X respectivos. Este núm ero es Z.
4.2. LEI* PERIODICA MODERNA
Las propiedades químicas de los elem entos son función periódica de sus núm eros ató­
micos; lo que equivale a decir que : “Los elem entos químicos se clasifican teniendo en cuenta
el orden creciente de sus números atómicos".
ALFRED WERNER.- La tabla periódica larga fue ideada oor W em er y es una modificación de
la tabla periódica corta de Mendeleiev. La tabla periódica tiene 7 periodos los que se repre­
sentan con núm eros arábigos del 1 al 7; y 8 grupos los que se representan con un número
romano y una letra mayúscula A o B (o con un núm ero arábigj) del 1 al 18).
P
E
R
í
O
D
O
s
Rubén Cueva G.
Tabla Periódica
113
Los elementos representativos se ubican en los grupos principales tipo “A” y los elem en­
tos de transición en los grupos secundarios tipo “B".
E L E M E N T O S R E P R E S E N T A T IV O S ( 4 4 )
f
_________________________________________________ i __________________________
/
Los elementos de un mismo grupo forman una familia y tienen propiedades químicas
semejantes.
FAMILIAS REPRESENTATIVAS
GRUPO
FcunQia
Elementos
Configuración
electrónica
i
IA
Metales alcalinos
Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
ns
IIA
Metales alcalino - tórreos
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
ns
OIA
Boroides o tórreos
B, Al, Ga, In, TI
ns np
IVA
Caibonoides
C, Si, Ge, Sn, Pb
ns np
VA
Nitrogenoides
N, P, As, Sb, Bi
ns np
VIA
Oxigenoides, anfigenos,
calcógenos
O, S, Se, Te, Fo
ns np
VIIA
Halógenos
F, G , Br, I, At
ns np
VIIIA
Gases nobles, gases raros,
o aerógenos
* He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
*
He = ls* (excepción)
2
2 1
2 2
2 s
2
4
2
5
2 6
ns np
Problemas de Química y cómo resolverlos
114
Carlos Jara B.
FAMILIAS DE LOS ELEMENTOS DE TRANSICION
x
FámiHa
- N
. ■■
. -ur •del cobre o mejores conductores
(metales de acuñación)
GRUPO
Configuradón
electrónica,.
Elementos
Cu, Ag, Au
ns'(n - l)*/0
Zn.Cd.Hg
n s{n - ljd10
Se, Y, La, Ac
n s [n - ljcf1
IVB
del cinc (elementos puente)
'1
familia del escandio
l
familia del titanio
VB
familia del vanadio
V, Nb, Tk, Db
VIB
familia del cromo
Cr, Mo, W, Unh
ns'ín - 1y ?
VIIB
familia del manganeso
Mn, Te, Re, Bh
n s (n - 1)</
vhib
Ferromagnéticos (familia del Fe, Co, Ni)
Fe, Ru, Os
Co, Rh, Ir
Ni, Pd, Pt
n s \n -1 y ?
IB
DB
mB
Ti, Zr, Hf, Rf
n s \n - 1)</
n s \n - ljd3
ns*(n -1 y f
n s \n - V y f
Los elem entos lantánidos están entre el lantano (Z = 57) y el hafnio (Z = 72) y se cono­
cen también com o “tierras raras”.
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
oy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
Los elem entos actínidos se ubican entre el actinio (Z = 89) y el Rutherford (Z = 104).
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
90
91
92
93
94
95
Cm Bk
a
Es
Fm Md
No
Lr
96
98
99
100
102
103
97
Lantánidos (tierras raras)
actínidos
101
metales representativos
VIHA
IA
1
?.
3
4
5
6
7
H
1
Ü
3
Na
II
K
19
Rb
37
Cs
55
Fr
87
HA
IIIA IVA
VA VIA VIIA
Be
4
Mg
12
Ca
20
Sr
38
Ba
56
Ra
88
B
5
Al
13
Ga
31
In
49
TI
81
Si
14
Ge
32
Sn
50
Pb
82
N
7
P
15
As
33
Sb
51
Bi
83
O
8
S
16
Se
34
Te
52
Po
84
Tm
69
Yb
70
Lu
71
VIIIB
IIIB IVB
Se
21
Y
39
La
57
Ac
89
Ti
22
Zr
40
Hf
72
Rf
104
VB VIB VIIB
V
23
Nb
41
Ta
73
Db
105
Cr
24
Mo
42
W
74
Sg
106
Mn
25
Te
43
Re
75
Bh
107
Fe
26
Ru
44
Os
76
Hs
108
Co
27
Rh
45
Ir
77
Mt
109
Ni
28
Pd
46
Pt
78
IB
IIB
Cu
29
Ag
47
Au
79
Zn
30
Cd
48
Hg
80
s6
metales de transición interna
-k
LANTÁNIDOS "T 6
-Jk
ACTÍNIDOS “T 7i
Ce
58
Pr
59
Nd
60
Pm
61
Sm
62
Eu
63
Gd
64
Tb
65
Dy
66
Ho
67
Er
68
Th
90
Pa
U
92
Np
93
Pu
94
Am Cm
95 96
Bk
97
Cf
98
Es
99
Fm Md
100 101
91
TRANSURÁNIDOS
No Lr
102 103
He
V
F ,Ne
10
9
C1 Ar
18
17
Kr
Br
35
36
I
Xe
53
54
At Rn
85
86
116
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
4.3. ELEMENTOS QUÍMICOS
1. Son buenos conductores del calor y la electricidad.
2 . Tienden a perder electrones y se oxidan.
3. Son buenos reductores.
4. Son dúctiles y maleables ya que se pueden transformar en hilos y láminas respectivamente.
5. Pueden ser representativos o de transición.
6 . La mayoría se presenta en estado sólido (excepto el cesio, francio, mercurio y galio que
son líquidos).
7. Tienen bajos potenciales de ionización.
8 . Presentan elevados puntos de fusión.
9. Se combinan con el oxígeno formado óxidos básicos y con el hidrógeno, hidruros salinos.
10. Poseen brillo metálico y reflejan la luz.
4S* NO METALES
1. Son malos conductores del calor y la electricidad.
2. Tienden a ganar electrones y se reducen.
3. Son buenos oxidantes.
4. Los sólidos son quebradizos.
5. Son representativos.
6 . Pueden ser sólidos, líquidos, gaseosos.
7. Tienen elevada electronegatividad (pierden fácilmente electrones)
8 . Se combinan con el oxígeno formando óxidos ácidos (anhídridos) y con el hidrógeno,
hidruros moleculares.
9. No tienen brillo metálico y son opacos a la luz.
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
117
4.6. METALOIDES (SEMIMETALES)
Estos elementos pueden variar sus propiedades, como metales y no metales, según la
temperatura y/o la presión. Por ejemplo el silicio no conduce la electricidad pero en la medida
que se le calienta se transforma en un excelente conductor (chips; micro chips, células
fotovoltaicas, etc.).
4.7. GASES NOBLES
1. Se consideran las sustancias más estables por ser inactivas químicamente en condiciones
ambientales.
2. Tienen configuración electrónica estable con 8 electrones en su última capa excepto el
helio que es estable sólo con 2 electrones.
3. Presentan elevados potenciales de ionización.
4. Sólo conducen la electricidad a elevados voltajes. (Por ejemplo las luces de neón de los
anuncios publicitarios)
5. Los gases nobles son : He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
1
1
METALES
LIVIANOS
NO
MblALho
G
A
S
E
S
N
O
B
1.
E
S
Metales pesados
MRTAI .OIDF.S ^
' TETALES DE TRANSICIÓN INTERNA
4.8. ¿CÓMO SE UBICA UN E. QUÍMICO EN LA T. PERIÓDICA?
Regla N° 1 : El máximo número cuántico principal “n" señala el periodo.
Ejemplo:
^Fe = ls2 2s2 2p6 3s2 3p64s23d 6
> 4° periodo
Regla N° 2 : El total es decir, la suma de electrones de la última capa nos indica el grupo
principal (tipo A) al que pertenece el elemento representativo. ( . . . s o . . . p)
GRUPO VIIA
Ejemplo:
^Br = ls 2 2s2 2p6 3s2 3p®4s<2S Í 3p®
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
118
Regla N° 3 : El total de electrones de los últimos subniveles “s" y “d” (en la distribución electró­
nica) señala el grupo secundario (tipo B) al que pertenece el elemento de transición. ( . . . d).
GRUPO
IB
DB DIB IVB VB VIB Vil B
#e" en
(s +d)
11
12
4
3
Ejemplo:
6
5
7
vmB
8,9010
GRUPO D B ;(12electrones)
soZn = l s 2 2s2 2p6 3s2 3p64sC
4 3 . METALES ALCALINOS
METIALESALCALINOS
GRUPO I A *
Son buenos
reductores
Noestán libres en la naturaleza
Blandos, corrosivos
y plateados (Ext Li)
Tienen estado de
oxidación+1
* Li, Na, K, Rb, Cs, Fr
Los más comunes
en la corteza
terrestre: Na; K
Reacción
violentamente
con el agua
I
Rjrman compuestos iónicos
4.10. METALES ALCALINOS TERREOS
METALES
ALCALINO TÉRREOS
GRUPO D A •*
Son menos activos
que los alcalinos
No aparecen libres en la naturaleza.
Tienen estado
de oxidación + 2
Son maleables,
dúctiles y plateados
FORMAN
COMPUESTOS IÓNICOS
excepto
Berilio
(Compuestos covalentes)
* Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
1
Son más duros
que los alcalinos
Rubén Cueva G.
4.11. BOROIDES O TÉRREOS
4.12. CARBONOIDES
4.13. NtTROGENOIDES
Tabla Periódica
119
120
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
4 .14. ANFÍGENOS
s
Sólido
verde amarillo
i
ANFÍGENOS
GRUPOVI A «-
Se
Sólido
rojo-gris
O; S; Se; Te; Po
~ T OXIGENO
CALCOIDES, CHALCOIDESYOXIGENOIDES
I
DIATOMICOS
X
Forman compuestos corales
Tienen estado de oxidación - 2
P»
TRIATOMICO
O j (OZONO)
Sólido
vadeamadlo
GRUPO VI A *
ANFÍGENOS
SóídO
n)o-frt>
O; S; Se; Te; Po
OXlGkNO
OXIGENOIDES O CALGÓGENOS
DIATOIflCOS
Fbrman
compuestos envalentes
Tienen estado
de oxidación-2
TRIATOMICO
P»
(OZONO)
4 .1 5 . HALÓGENOS
HALÓGENOS»
GRUPOvn A
F,Cl,Br,I,At
FORMAN HALUROS O HALOGENUROS
FORMADORES DE SALES
SON TÓXICOS Y
ANTISÉPTICOS
SON AGENTES
OXIDANTES FUERTES
F jX T ^B r,»!,
SON
DIATÓMICOS
TIENEN ESTADO
DE OXIDACIÓN -1
F,
a,
gas
amanillo
pálido
gas tóxico
amanillo
verdoso
At
liquido rojo
oscuro y
corrosivo
SóUdo
cristalino
negro
es
radiactivo
121
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
4.16. GASES NOBLES
He
Ar
Kr
(Argos=inactivo)
focos luminosos
y luces de
aproximación
Focos luminosos
incandescentes
ylucesde
aproximación
Ne
(Helios=soi)
termómetros de
gas, en reactores
nucleares.
(Neos=nuevo)
avisos luminosos
de color rojo y
anaranjado.
Rn
Xe
(Xenón=extraño
o raro) tubos de
flash de corta
exposición
(del radio)
radioterapia
del tejido
canceroso.
4.17. PROPIEDADES EN LA TABLA PERIÓDICA
A. C arácter no m etálico (CNM).- Los no metales se caracterizan por ser buenos oxidantes.
Esta propiedad aum enta en un mismo periodo de izquierda a derecha y en un mismo grupo
de abajo hacia arriba.
B. Electronegatividad (En).- Es la capacidad que tiene el elem ento (átomo) para atraer elec­
trones. Esta propiedad fue cuantificada por Linus Pauling correspondiendo al flúor el valor
m ás alto (En = 4) y al francio el valor m ás bajo (En = 0,7). Además varía en el mismo sentido
que el carácter no metálico.
C. Energía d e ionización o potencial de ionización (El).- Es la mínima energía que se debe
suministrar al átomo, en el estad ' Mseoso, para arrancarle su electrón de m ás alta energía.
í
1(S)
T am bién:
El
ENERGIA <
+t
->
X.(s)
le"
Al ° +
E.I.
-------->
^ (g )
Al+1
+
le"
El, = 5,98 eV
Al+1 +
^(g ) +
E.L
-------->
Al+
2
^ (g )
+
le"
El2 = 18,82 eV
Al+2
+
(g) +
E.L
-------->
^ (g )
Al+3
+
le"
EI3 = 28,44 eV
(g)
Luego : EI3 > EI2 > El,
Nota : Los no metales tienen elevadas electro negatividades y elevadas energías de ionización.
D. Afinidad electrónica o electroafinidad (AE).- Es la energía que libera el átomo, en el
estado gaseoso, cuando gana un electrón y se transforman en anión.
122
Problemas de Química v cómo resolverlos
•En
•PODER
OXIDANTE
•P.I.
Carlos Jara B.
• Z = NÚMERO ATÓMICO, NÚMERO CASILLERO(CARGA NUCLEAR)
•P J
•E n
•C.NA*.
• A.E.
•PODER OXIDANTE
•Z
•n
•RADIO ATÓMICO
•RADIO IÓNICO
• VOLUMEN ATÓMICO
• TAMAÑO DEL ÁTOMO
•PODER
REDUCTOR
• A.E.
•CARACTER
NO METALICO
• CARÁCTER
METÁLICO
•RADIO IÓNICO
• RADIO ATÓMICO
•VOLUMEN ATÓMICO
• TAMAÑO DEL ÁTOMO
•C M
•PODER REDUCTOR
E. Carácter metálico (C.M.).- Los metales se caracterizan por ser buenos reductores y por
tener bajas electronegatividades. Esta propiedad aumenta de derecha a izquierda en un mis­
mo periodo y de arriba hacia abajo en un mismo grupo.
F. Radio atómico (RA).- Es la longitud medida desde el núcleo atómico hasta el punto más
lejano y efectivo de la nube electrónica. Esta propiedad varia tai como el carácter metálico.
G. Radio iónico (R.I).- En el caso de un ión se cumple que el radio de un anión es mayor que
el radio del átomo y éste mayor que el radio del respectivo catión (para un mismo elemento).
X-
Xo
>
>
X+
Si se tienen especies isolectrónicas, los radios, son inversamente proporcionales a sus
respectivos números atómicos.
Ejemplo:
gF 1
>
10Ne
>
n ^a+l
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
123
4.19. ELEMENTOS QUÍMICOS EN LA NATURALEZA
z
Elemento
1 Hidrógeno
Helio
2
3
Litio
4
Berilio
5
Boro
6
Carbono
7
Nitrógeno
Oxígeno
8
Flúor
9
10 Neón
11 Sodio
12 Magnesio
13 Aluminio
14 Silicio
15 Fósforo
16 Oxígeno
17 Cloro
18 Argón
19 Potasio
20 Calcio
21 Escandio
22 Titanio
23 Vanadio
24 Cromo
25 Magnesio
26 H erró (Meno)
27 Cobalto
28 Níquel
29 Cobre
30 Cinc
31 Galio
32 Germanlo
Símbolo
Z
H
37
Rubidlo
Elemento
Símbolo
Z
Rb
73
Tántalo
Ta
He
38
U
Be
39
40
Estroncio
Sr
74
Wotframico
W
Itrio
Circonio
Y
Zr
75
76
Renio
Osmio
Re
Os
77
78
Iridio
Platino
Ir
Pt
Elemento
Símbolo
B
41
Niobio
Nb
C
42
Molibdeno
Mo
N
43
T ecn ed o
Te
79
Oro
Au
O
44
Rutenio
Ru
80
Mercurio
F
45
Rodio
Rh
81
Talio
Hg
TI
Ne
46
Paladio
Pd
82
Plom o
Pb
Na
47
Plata
Ag
83
Bismuto
Bi
Mg
48
Cadmio
Cd
84
Polonio
Po
Al
49
Indio
In
85
Astato
At
Si
50
Estado
Sn
86
Radón
Rn
P
51
Antimonio
Sb
87
F rando
Ft
O
52
Teluro
Te
88
Radio
Ra
a
53
Yodo
I
89
Actinio
Ac
Ar
54
Xenón
Xe
90
Torio
Th
K
55
Cesio
Cs
91
Protoactinio
Pa
U
Ca
56
Bario
Ba
92
Uranio
Se
57
Lantano
La
93
Neptunio
Np
TI
58
Cerio
Ce
94
Plutonio
Pu
V
Praseodlmio
Pr
95
A m erido
Am
Cr
Neodimio
Nd
96
Curio
Cm
Mn
61
Prometió
Pin
97
Berkelio
Bk
Fe
62
Samario
Sm
98
Californio
Cf
Co
NI
63
64
Europio
99
GadoUneo
Eu
Gd
100
Eistenlo
Femio
Es
Fm
Cu
65
Teibio
Tb
101
Meldelevio
Md
Zn
66
Disprosio
Dy
102
Nobelio
No
Ga
67
Holmio
Ho
103
L au ren d o
Lr
G
68
Erbio
Er
104
Rutherfordio
Rf
33
34
35
Arsénico
As
69
TUiio
Tm
105
Dubnlo
Db
Selenio
Se
70
Iterbio
Yb
106
Seaborgio
Bromo
Br
71
L u ted o
Lu
107
Bohrio
Sg
Bh
36
Kriptón
Kr
72
Hafriio
Hf
108
Hassio
Hs
109
Meltneerio
Mt
124
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
PR0BL6MAS R6SU6LT0S
0 1 .- R e s p e c to a la a b u n d a n c ia d e lo s e le m e n to s q u ím ic o s m á s n o ta b le s e n la c o rte z a te ­
rre s tre ( in c lu id o s o c é a n o s y a tm ó s fe ra ) s e ñ a le la re la c ió n d e a b u n d a n c ia c o rre c ta :
> C a lc io
> H ie rro
B ) O x íg e n o > A l u m i n i o S ilic io
> H ie rro
> C a lc io
C ) S ilic io
> H ie rro
> C a lc io
> H ie rro
> C a lc io
A ) A lu m in io > S ilic io
E ) C a lc io
> O x íg e n
> A lu m in io > O x íg e n
> A lu m in io > H ie rro
> O x íg e n o > S ilic io
Resolución.-
.
de los elementos químicos citados en la
naturaleza.
RPTA. D
49,5 %
50
U
^ 30
25,7%
Q
:=>
Z
3
10
+
Si
7,5%
AI
9,2%
4,7 % 3,4 %
fre í
rsi
1
ELEMENTOS QUÍMICOS NOTABLES
0 2 .- M a rq u e la p ro p o s ic ió n in c o r r e c ta :
A ) J h o n N e w la n d s c la s ific ó lo s e le m e n to s q u ím ic o s e n g ru p o s d e s ie te e n fu n c ió n c re ­
c ie n te d e s u s p e s o s a tó m ic o s .
B ) S i P.A. (L i) = 7 ; P .A .(N a ) = 2 3 y P .A (K ) = 3 9 ; e n to n c e s e s to s fo rm a n u n a tria d a d e
D o b e re in e r
C ) L o s e le m e n to s q u ím ic o s s o n s u s ta n c ia s s im p le s fo rm a d a s p o r m o lé c u la s ¡g u a le s .
D ) L o s á to m o s d e u n e le m e n to q u ím ic o s o n id é n tic o s .
E ) L o s p ro to n e s d e l o x íg e n o (P .A .= 16) s o n ig u a le s q u e lo s p ro to n e s d e A lu m in io (P .A .= 2 7 )
Resolución.-
A) “ LAS OCTAVAS DE NEWLANDS”, es el nombre con el que se conoce la clasificación pro­
puesta por J. Newlands. Agrupó a los elementos en filas de a 7 de tal forma que el primero
del grupo y el octavo del segundo tienen propiedades químicas semejantes.
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
125
Ejem plo:
Elemento
y
Be
B
C
N
O
F
Peso
Atómico
7
9
11
12
14
16
19
Elemento
Na
Mg
Al
Si
P
S
a
Peso
Atómico
23
24
27
28
31
32
35,5
B : primer elem ento y A l: octavo elem ento
Luego el boro y el aluminio tienen propiedades semejantes.
Nota : Los elementos se clasifican en forma creciente de sus pesos atómicos.
B) RA.(Na) = ? -A(Ll)± p :.A (K)
23 =
Luego el Li, Na y K forman una triada de Dobereiner.
C) Los elementos están formados por moléculas iguales y pueden ser monoatómicas (He,
Ne, Fe, etc) , diatómicas (N2, H2, Br2, etc), triatómicas (0 3), tetratómicas (P4), etc.
D) Los átomos de un elem ento químico no son necesariam ente idénticos. Así tenem os a los
isótopos que son átomos con igual núm ero atómico pero con diferente núm ero de masa.
Ejemplos : g C , '| c , '*C
E) Los protones son iguales en cualquier elemento químico.
RPTA. D
03.- Considere la triada (A, B y C) de J . Dobereiner. S i el p e s o atóm ico d e B e s 88,5 y el
p e s o atóm ico d e A e s 40, hallar el p e s o atóm ico d e C.
A) 138
B) 137
C) 136
D) 135
E) 134
Resolución.Johan Dobereiner (1917) clasificó a los elem entos químicos por triadas, esto es grupos de 3
elementos. Estos elem entos tienen propiedades químicas sem ejantes. Además el peso ató­
mico del elem ento central es el promedio de los pesos atómicos de los elementos de los
extremos.
P.A
+ P .A
40 + P.A
En el problema :
P.A.(B) =
^
=>
88,5 = -------2 ^
.-.
RA.(C)= 137
RPTA. B
04.- S e conoce la triada d e elem entos x ; y; z. S i el p e so atóm ico d e y e s 20,26 y el p e so
atómico d e “z " e s 35,42. ¿ Cuál será el p e so atómico d e x según la teoría de Dobereiner?
A) 26,90
B) 17,8
C )5,10
D) 12,85
E) 1,18
126
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resoluclón.Según J. Dobereiner los elem entos forman una triada si tienen propiedades químicas sem e­
jantes; adem ás el peso atómico del elem ento intermedio es el promedio de los pesos atómi­
cos de los elementos que están en los extremos. Así. para la triada x , y„ z, se cumple:
ram
-
40,52 = RA.(x) + 35,42
RA.(x) = 5,10
RPTA. C
05.- El ordenamiento helicoidal o tomillo telúrico d e los elem. quím icos fue propuesto p o r :
A) D.l M endeleiev
B )H .M oseley
C )A.W erner
D )L.M eyer
E) Chancourtois
Resolución.E1 francés Chancourtois ordenó los elem entos en forma de hélice o
CARACOL TELÚRICO . Dentro de un cilindro ubicó una hélice con
un ángulo de 45° respecto a la base .
Se colocan los elementos en función creciente de sus pesos atómi­
cos. Entonces los elem entos de una m isma vertical (generatriz) in­
tercepta a los elementos con propiedades semejantes.
RPTA. E
06.- Dadas las p ro p o sic io n e s:
( ) M endeleiev clasificó a lo s elem en to s quím icos p o r s u núm ero atóm ico c re c ie n te .
( ) La clasificación periódica d e M endeleiev tuvo cc m o b a se las propiedades físicas de
los elem entos.
( ) En la tabla periódica d e M endeleiev n o s e p u ed en distinguir co n claridad lo s m etales
d e los n o m etales.
( ) Meyer fue colaborador d e M endeleiev y ayudó a éste último a terminar la tabla periódica.
¿C uántas so n verdaderas ?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
R esolurión.Según D.l Mendeleiev (1869) las propiedades de los elem entos son función periódica de sus
pesos atómicos. Los elem entos químicos se clasifican por el orden creciente de sus pesos
atómicos.
Este científico Ruso utilizó principalmente, las propiedades químicas de los elem entos para
clasificarlos. Su clasificación se conoce com o “ tabla periódica corta"; tiene siete filas hori­
zontales o periodos y 8 columnas verticales o grupos. Es importante recordar que en esta
tabla no se podían distinguir los metales de los no metales.
El alemán V. Meyer, que no conoció a Mendeleiev, clasificó a los elem entos en 7 filas y ocho
columnas y para esto usó las propiedades físicas. Por esto algunos autores hablan de la tabla
periódica de Meyer y Mendeleiev (pero fue Mendeleiev quien publicó y demostró primero su
clasificación periódica).
RPTA. B
En conclusión: F, F, V, F ; hay una sola proposición verdadera
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
127
07.- Marque verdadero (V) o falso (F) se g ú n c o rre sp o n d a :
(
) S eg ú n D.I M endeleiev lo s elem entos d e un m ism o grupo tienen propiedades s e m e ­
jantes.
(
) Los elem en to s tienen una sola valencia y d o s valencias e n el ca so d e pertenecer a
un grupo par.
(
) M endeleiev trabajó s u clasificación periódica solam ente con 63 elem entos químicos.
(
) En la tabla periódica corta n o hay ubicación d e lo s elem en to s se g ú n s u configura­
ción electrónica.
(
) En la tabla d e Mendeleiev, algunos elem en to s no cum plían con el p e s o atóm ico
creciente.
A) VFVVV
B) VVVVV
C) VFVFV
D) VFFFV
E) VFFVF
Resoluclón.Horizontalmente Mendeleiev colocó los elementos químicos por su peso atómico creciente
de tal m anera que los que se ubicaban en una misma columna (grupo) poseían propiedades
semejantes. Todos los elem entos poseen una sola valencia (definida por el grupo). Sin em ­
bargo la tabla periódica corta no nos da información sobre la distribución electrónica de los
elementos que no conocía (sólo trabajó con 63 ) y al predecir su propiedades para los mismos
(Ekáboro, Ekaaluminio, Ekasilicio).
Por otro lado se observa que el yodo (RA. = 126,7) ocupa la posición 53 y el Teluro (P.A. =
127,6) ocupa la posición 52.
Conclusión : VFVW
RPTA. A
08.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n convenga.
(
) Para construir s u tabla periódica M endeleiev estu d ió las propiedades físicas d e lo s
elem entos.
(
) L os elem en to s d e un m ism o periodo forman una familia y tienen propiedades quí­
m icas sem ejantes.
(
) M oseley concluyó que lo s elem en to s quím icos s e clasificaban ten ién d o se en cu en ­
ta el orden creciente d e s u s p e s o s atóm icos.
(
) La tabla periódica larga fue ideada p o r Berzelius.
A) FVVF
B) FFFF
C) FFVV
D) FVVV
E) VVFF
Resolución.(F) Mientras que Mendeleev estudió las propiedades químicas, Meyer estudió las propieda­
des físicas de los elementos.
(F) Los elementos de una familia tienen propiedades químicas sem ejantes y se ubican en un
mismo grupo.
(F) La ley periódica m oderna (de Henry Moseley) establece que las propiedades químicas de
los elementos son función periódica de sus números atómicos mas no de sus pesos
atómicos, (orden creciente de Z = # p +).
(F) Para superar las deficiencias de la tabla periódica corta de Mendeleiev, A. W erner propu­
so modificarla e ideó la tabla periódica larga.
RPTA. B
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
128
09.- R esp ecto a la tabla periódica actual m arque lo Incorrecto :
.
A) Fue diseñada p o r A lfred Werner y e s una modificación d e la tabla periódica corta d e
Mendeleiev.
B) Tiene co m o fundam ento la ley periódica m oderna o sea el orden'creciente d e los
núm eros atóm icos.
C) C ontiene siete filas horizontales o periodos.
D) Los elem en to s d e un m ism o grupo tienen igual núm ero atómico.
E) Las familias p resentan una configuración electrónica sem ejante.
Resolución.La tabla periódica m oderna fue ideada por Alfred W erner a partir de la tabla periódica del
Ruso D.I Mendeleiev. En esta los elementos se clasifican de acuerdo a la ley periódica de H.
Moseley en 7 filas o periodos; 8 grupos tipo A y 8 grupos tipo B. Además los elementos de una
misma columna (grupo) forman una familia y tienen propiedades químicas semejantes. Así
como una configuración electrónica similar.
RPTA. D
10.- Para la ley periódica m oderna d e lo s elem entos, ¿Cuál d e las afirmación (es) e s
(son) correcta (s)?
I
II
Las propiedades d e lo s elem en to s s o n función periódica d e s u s núm eros atóm icos.
Las propiedades d e lo s elem en to s quím icos varían en forma sistem ática o periódica
con la carga nuclear ( Z = ftp*).
III L os elem en to s quím icos s e clasifican ten ién d o se en cuenta el orden creciente d e
s u s nú m ero s atóm icos.
A) Sólo I y II
B) S ólo II y III
C )S ó lo l y l l l
D) to d o s
E) Ninguna.
Resol uclón.Luego de experimentar con los rayos X de m etales pesados, el inglés Henry Jeffreys Moseley
(1913) descubre la ley natural de los elem entos, mediante la cual éstos se clasifican periódi­
camente en función de sus números atómicos crecientes. Recuerde que el núm ero atómico
es Z = # p +
RPTA. D
11.- Determine el radio atóm ico aproxim ado del aluminio, en angstrom s, (1 Á = 10* cm ) s i
s u p e s o atóm ico e s 2 7 y s u densidad vale 2,7 g/crrr.
D a to : Ng = núm ero d e avogadro = 6,023 x 1(P*
A) 2,3
B )2 ,8
C) 1,6
D) 1,1
E) 3,8
Resolución.i)
Calculamos el peso de un átomo de aluminio
=>
ii)
„
W = -----6,023x10
=>
W = 4,48 x 1023 g
Calculamos el volumen del átom o de Aluminio
v = 4,48x10-**8
Xlglcrr?
=> V = 16,6.10 24 cm 3
Rubén Cueva G.
129
Tabla Periódica
iii) Finalmente, debem os suponer que el átomo de Aluminio es una esfera de radio “R” :
V = | nR3
=>
16,6 x 10'24 = | (3,14) R3
R3 = 3,96 x 10'24 cm3
R = v 3 ¡ 9 6 x l0 ^ m ^
R = 1,6 x 10‘8 cm
R = 1,6 A
RPTA. C
12.- Henry M oseley halló la relación entre la frecuencia (o) y el núm ero atóm ico (Z) para
los rayos X p ro d u cidos. Vo = a Z + b Siendo a, b c o n sta n tes para el elem ento e sc o ­
gido. S eg ú n esta relación diga q u é elem ento genera la línea Kd d e rayos X con
m ayor frecuencia. Ni (Z = 28) ; A g(Z = 47) ; W (Z = 74); Cu (Z = 2 9 ); V = (Z = 23)
A ) 28Ni
B ) 47A g
23
E ) . .V
D ) 2SCu
C )74W
Resolución.Obsérvese que la relación de Moseley :
3,937x10
Vo = a Z + b
que la frecuencia u de la línea Ka de rayos X
emitido por un metal varía directam ente con
la carga nuclear (Z). Por lo tanto el Wolfra­
mio generará la línea Ka de mayor frecuen­
cia por tener mayor (Z = 74).
A continuación observamos la Gráfica d e la
proporcionalidad entre la raíz cuadrada de
la frecuencia Vo y la carga nuclear (Z)
RPTA. C
3,777x10
3,619x10'
3,462x10'
3,304x10
22 23 24 25
26
13.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n c o n v e n g a :
(
) L os elem en to s representativos s e ubican en lo s grupos tipo “A ”
(
) L os elem en to s representativos tienen configuración electrónica q u e termina en
orbitales “s ” o “p ”.
(
) L os elem en to s d e transición s e ubican en los grupos tipo “B ”
(
) L os elem en to s d e transición tienen s u configuración electrónica q u e terminan en
orbitales tipo “d ”.
(
) L o s elem en to s d e transición interna pertenecen al 6to y 7 m o : periodos.
A) VFVFV
B) VVFVV
C) VVVVV
D) VVVFF
E) VFFFV
130
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Resolución.Mientras que los elem entos representativos (... s o ... p) se ubican en los grupos principales
“A"; los elem entos de transición se ubican en los grupos secundarios “B” (... d).
Por otro lado los elem entos de transición interna (... f) pertenecen a los períodos 6 y 7.
En conclusión : V W W *
RPTA. C
14.- R esp ecto al elem ento “X ” ( Z =34) s e p u ed e d e c ir :
A) S e ubica en el grupo VA
D) E s un g a s noble
E) Tiene 4 electrones d e valencia
B) S e ubica en el 4 operiodo
C) Es un elem ento halógeno
Resolución.Desarrollamos la configuración electrónica :
Entonces com o termina en “p ” se trata de un
elem ento representativo su m áxim o núm ero
cuántico principal es 4, por lo tanto se ubica en
el cuarto periodo y com o en la última capa po­
see 6 electrones pertenece al grupo VI A de la
tab la p erió d ic a. A dem ás e s un ele m e n to
anfígeno y tiene 6 electrones de valencia,
RPTA. B
ls 22s22p63s23p64s®3d,04p®
VIA
X
34
................ ..
15.- El átom o q u e s e m uestra e n la figura
corresponde a un elem ento :
A) del grupo IIA
B) del 5° periodo
C) m etal alcalino
D) m etálico liviano
E) q u e s e com porta com o oxidante.
Resolución.Contando los electrones; Z = 56 (^E).
Si tiene 6 niveles energéticos, entonces pertenece
al 6operíodo y como tiene 2e" en la última capa se
ubica en el grupo II A. (Elemento representativo).
Se trata de un metal alcalino -térreo y es un m e­
tal liviano adem ás se comporta com o agente re­
ductor.
RPTA. D
DA
|
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
131
16.- El e¡lemento “X ” e s Isoelectrónico co n el ión 2gCa*2. ¿A q u é grupo y período pertene­
ce “X " en la tabla periódica? ¿A q u é familia pertenece?.
A) Grupo II A; alcalino - térreo
B) 3 operíodo; boroide
D) Grupo VIII A; g a s noble
E) 4 o período; alcalino.
C) 4 o periodo; halógeno
Resolución.Construimos la distribución electrónica de x :
ISOELECTRÓNICOS
grupo VIIIA
i>Ca
18X = ls 2 2s2 2p6 3 s o p
3o PERIODO
Se trata de un gas noble (lgAr).
18 electrones
RPTA. D
17.-¿A qué período y grupo pertenecen el Bromo (Z =35) y el M anganeso (Z =25) respec­
tivam ente?
A) 35B r : 4Bperíodo ; grupo VIIA
25Afn: 4Bp e río d o ; grupo VIIB
D) 35B r : 2 e p e río d o ; grupo VIIA
25Mn : 4e p e río d o ; grupo VIIB
B ) 35B r : 3Bp e rio d o ; grupo VIA
25Afn : 4Bp e rio d o ; grupo VIIB
E) 35B r ; 7®p e río d o ; grupo IVA
2gAfn : 4Bp e río d o ; grupo VIIIA
C) 35B r : 3Bp e rio d o ; grupo VB
25Afn : 4Bp e río d o ; grupo VIIIA
Resolución.En el caso de los elem entos representativos el periodo queda determ inado por el máximo
número cuántico principal “n ” y el grupo principal tipo “A” por el total de electrones del último
nivel energético.
El Bromo es un elem ento representativo (ns2 npa), su configuración electrónica es :
GRUPO v n A
asBr: ls2 2s22p 3s2 3p°64 ^ 3 d í l /
•— ^período
El Manganeso es un elem ento de transición ( . . . d) y su configuración electrónica es :
GRUPO VIIB
jsMn: ls2 2s2 2p 3s23p6 jJ h c T
L—4° período
132
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Recuerde que para los elem entos de transición el periodo está dado por el máximo número
cuántico principal y el grupo secundario tipo “B” por el núm ero de electrones de las dos
últimas regiones en su configuración electrónica según el siguiente cuadro :
Grupo
DIB
#e-
3
IV VB VIB VI1B
4
5
6
7
VIDB
IIB
IB
8,9,10
11
12
RPTA.A
18.- S i el átom o d e un elem ento cuenta con una susceptibilidad m agnética p. =1,73 y 10
orbitales electrónicos; en to n ce s no e s c ie rto :
A) S e trata d e un m etal alcalino.
B) E s un elem ento co n m ayor eiectronegatividad q u e e l rubidio.
C) E s un m etal m u y activo en com paración co n el oro.
D) S e trata de un elem ento d e 3 o periodo.
E) A l reaccionar con el agua libera hidrógeno.
Resolución.Si consideram os K = núm ero de electrones desapareados, la susceptibilidad m agnética es:
p = ,¡K(K + 2) .
Luego por dato : 1,73 = -JK(_K+ 2) =» K = 1. (electrón desapareado).
00 00 1W
Entonces la distribución electrónica es : ls 2
2s2
s ii ififin E]
'
2p6
N
3s2
V—
3p
4s
El elemento pertenece al 4° periodo y al grupo I A. Es un metal alcalino, se trata del potasio (Z = 19).
ia
H
Li
Nal
En 4o K
Rb
Cs
Ft
Además tiene mayor eiectronegatividad que el rubidio y por tratarse de un metal liviano es
más activo quím icam ente que el oro el cual es un metal pesado y cuando reacciona con el
agua lo hace violentamente generando potasa caústica y gas hidrógeno :
K(s)+
H20
->
KOH.(ac), +
H2(g)
RPTA.D
Rubén Cueva G.
133
Tabla Periódica
19.- Dadas las p ro p o sic io n e s:
I. Los g a s e s n obles s e ubican en el grupo VIIA d e la tabla periódica.
II. Tanto el A zufre y el Teluro co m o el Setenio y Oxígeno so n lo s elem en to s calcoides.
III. Los m etales alcalinos so n m á s a ctivos quím icam ente q u e lo s m etales alcalino férreos ya q ue están ubicados m á s a la izquierda.
IV. Las familias representativas s e ubican en lo s gru p o s tipo “B ” d e la tabla periódica.
So n verda d era s:
A) Sólo II
B) S ólo III
C) II y III
D) todas
E) ninguna.
Resoiución.I(F)
Los gases nobles (aerógenos) se ubican en el grupo VIIIA.
II(V) Anfígenos o calcoides: O; S, Se, Te
I1I(V) Los metales alcalinos tienen mayor carácter metálico que los alcalino-térreos y son
más activos químicamente.
IV(F) Familias representativas : grupos “A”
Son verdaderas ll y III
RPTA. C
20.- El último electrón d e un átom o, en s u distribución, responde a la notación cuántica:
(6; 2; -1; -1/2). Por lo q u e no e s cierto; q u e el e le m e n to :
A) Pertenece a la familia del cobalto
D) E s un m etal pesado.
B) Pertenece al 6 operiodo.
E) E s un m etal representativo.
C) C orresponde al grupo VIIIB
Resolución.Si el último electrón del átom o es (6; 2; -1, -1/2) entonces esto pertenece al nivel n = 6 y al
subnivel “d ” (1 = 2). Entonces la configuración electrónica será :
E : [Xe] 6s2 4f" 5<f
O
ll' 11' 1 11
m =
1
' nótese que el último electrón es antihorario.
-2-10+1+2
Diremos que la configuración electrónica es :
grupo VIIIB
E : [Xe] &r 4Í14 5d
► 6o periodo
VIIIB
Co
E
Luego, se trata de un metal pesado (de transición) de la familia del cobalto.
•
RPTA. E
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
134
21.- Determine la su m a d e lo s núm eros cuánticos del último electrón en la configuración
electrónica d e un elem ento chalcoide del 6 ° periodo.
C) 6 -
B) 4 -
A )5 ±
D )7
E) 7~.
Resolución.S¡ es un elem ento chalcoide (anfígeno) se ubica en el grupo VIA y si pertenece al 6o periodo,
su configuración electrónica serán : ( . . . 6p4)
E = ls 2 2s2 2p6 3sJ 3p6 4S13d'°4p6 5s24d'°5p66s24f145dl06p4
O
%
fn
= 6
1 1
6p, 6py 6p,
(-1) (0) (+1)
Su último electrón es :
L uego:
(6; 1; -1; -1/2)
6 + 1 + (-1) + (-1/2) =
5^
RPTA. A
39
^
22.- La esp ecie 4x+3 c 6x _4 corresponde a un e le m e n to :
A) del 3° periodo
B) del grupo IIA
D) buen oxidante
E) b uen reductor
C)
alcalino - térreo
Resolución.A = # p + + #n°
i) Se sabe que :
Luego el número atómico es :
Z = 4x + 3
ii) Desarrollamos la distribución electrónica :
39 = 4x + 3 + 6 x -4
Z = 4 (4 ) + 3
=>
* = 4
=> Z = 19
I9E = ls 2 2s2 2p6 3s2 3p64s®
y observamos que es un elem ento representativo ya que termina en el subnivel “s ”.
Pertenece al 4o periodo (n = 4) y al grupo 1A (le ' en la última capa).
IA
4o
E
19
Es un metal alcalino muy activo quím icam ente ya que reacciona violentamente con el agua y
adem ás es un buen reductor.
RPTA. E
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
135
vmA
23.- El átom o del elem ento “A ” tiene 21
neutrones y el átom o del elem ento “B ”
136 neutrones. Calcular la sum a de s u s
núm eros m ásicos.
■
n
4
a
A
%
A) 259
B) 260
D)262
E) 263
C) 261
B
6
Resoluctón.i)
El elemento “A" se ubica en el 4° periodo y en el grupo IIA entonces suconfiguración
termina e n . . . 4s2 y será :
ls2 2s2 2p6 3s23p6 4s2
=>
Z. = 20
AA = 20 + 21
Luego su núm ero másico es : A = Z + #n°
ii)
AA =41
El elem ento “B” se ubica en el 6o periodo y en el grupo VIII A. Por lo tanto su configuración
termina en . . . 6p6, cuyo desarrollo es :
ls2 2s2 2p6 3s23p64s2 3d10 4p6 5s2 4dl05p66s24f14 5d10 6p6 ; entonces : ZB = 86
Por lo que su núm ero másico es : AB = 86 + 136
iii) Finalm ente:
=»
Ab = 222
Aa + Ag = 41 + 222 => Aa + Ag = 263
RPTA. E
24.- El elem ento co n núm ero atóm ico 78 y el elem ento X pertenecen a la m ism a familia. X
s e ubica 2 casilleros encim a del primero, lu e g o :
A) El primero e s un elem ento representativo
D) X pertenece al 4 9período
B) X e s un elem ento representativo.
E) El prim ero pertenece al grupo VIIIA
C) El primero e s un elem ento del grupo IIB
Resolución.i)
Desarrollamos la distribución electrónica del primer elemento.
78E = ls2 2s2 2p63s23p64s23d104p6 5s24d'°5p66 s V 45d®
Como termina en “d ”, entonces se trata de un elem ento de transición. Se ubica en el 6o
periodo y en el grupo VIII B. (10e" en “s ” y “d ” ) .
v in
b
X
E
78
iii) Ahora, com o X es de la misma familia se ubica en el mismo grupo VIII B y si está dos
casilleros encim a entonces pertenece al 4o periodo.
RPTA. D
136
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
25.- ¿C uántas d e la afirm aciones so n verdaderas?
(
(
) E xisten m á s m etales q u e no m etales.
so n oxidantes,-los n o m etales s o n reductores.
• ) Mientras q u e lo s m etales
*
«»
(
) E IT ungsteno o Wolframio e s el m etal con m enor punto d e fu s ió n :
A)
O B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.(V) En la tabla periódica los m etales son mayor en número que los no metales.
(F) Los metales son reductores y los no m etales oxidantes.
(V) El wolframio tiene el mayor punto de fusión . Tf = 3410 °C
Luego dos afirmaciones son verdaderas
RPTA. C
26.- R ela cio n e:
I. sem im etal
a.
tecnecio
II. elem ento artificial
III. el m etal m á s p esado
b.
c.
silicio
cloro
IV. elem ento sólido negro q u e s e
sublim a en vapores violáceos
d.
yodo
V. g a s d e color amarillo verdoso
e.
osm io
A) 1a - II b - III c - IV d - V e
B) 1 b - I I a - IIIe - IV d - V e
C) 1 d - II e - III b - IV c - V a
D) 1c - II a - III b - IV d - V e
E) 1 e - II d - III c - IV a - V b
Resoluclón.- Los semimetales presentan propiedades tanto metálicas com o no metálicas. Estos son: B;
Si; Ge; As; Sb; Te; Po; At.
- Los elementos artificiales son el tecnecio (Z = 43), el prometió (Z = 61) y los elementos con Z > 92.
- De todos los metales, el m ás pesado es el osmio con densidad D = 22,6 g/cm 3.
- De los elem entos sólidos el yodo e s de color negro y tiene la particularidad de sublimarse
con facilidad generando vapores violáceos.
- Existen once gases (H, N, F, Cl, O, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). De estos el cloro es un halógeno de
color verde amarillo.
RPTA. B
27.- En el esq u em a m ostrado, no e s c o rre c to :
A) d : g a s e s inertes
D) a : m etales livianos
B) b : m etales p e sa d o s
E) c : n o m etales
D)
e : tierras raras
Resolución.-
c
Los metales Alcalinos (IA) y los alcalinos tórreos son los metales ligeros o livianos (a). Estos
son m ás activos quím icamente que los metales pesados (b).
Por otro lado los no m etales (c) son buenos oxidantes y los gases nobles (d) son inactivos en
condiciones ambientales. En la región (e) se hallan los m etales de transición interna (los
lantánidos o tierras raras y también los actínidos).
RPTA. D
Rubén Cueva G.
137
Tabla Periódica
28.- Escoja la relación co rrecta :
METAL DE ACUÑACION
TERREO
TRANSURANIDO
TIERRA RARA
A)
COBRE
FÓSFORO
AMERICIO
NEODIMIO
B)
CINC
BORO- *
LAURENCIO
URANIO
C)
ORO
GALIO
NOBELIO
TULIO
D)
HIERRO
ALUMINIO
PLUTONIO
LUTECIO
E)
PLATA
INDIO
EINSTENIO
NEPTUNIO
Resolución.Los metales de acuñación son : cobre, plata, oro (grupo I B).
- Los elem entos tórreos o boroides son : boro, aluminio, galio, indio y talio (grupo III A).
- Los elem entos transuránidos tienen (Z > 92). Estos son: neptunio, fermio, mendelevio,
nobelio. laurencio, etc.
- Las tierras raras son los elementos actínidos: cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario,
europio, gadolíneo, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio. iterbio y lutecio.
RF1A. C
29.- La capacidad d e atraer electrones s e co n o ce com o
y la mínima energía q u e s e
d e b e ....................a un átom o en el estado g a seo so , para que libere s u electrón de
máxima energía s e co noce com o...................
A) electronegatividad - extraer - potencial d e ionización
B) electronegatividad - sum inistrar - potencial d e ionización
C) afinidad electrónica - sum inistrar - electronegatividad
D) electroafinidad - extraer - energía d e ionización
E) electroafinidad - extraer - electronegatividad
Resolución.La electronegatividad es la capacidad (fuerza) que tiene un átomo (elem ento) para atraer
electrones. Los no metales son m ás electronegativos que los metales. Esta propiedad fue
cuantificada por Linus Pauling (En (F) = 4 y En (Cs) = 0,7).
Cuando un átom o libera su electrón de máxima energía es porque recibe cierta cantidad de
energía mínima llamada energía de ionización o potencial de ionización.
X°(8)
Ejem plo:
+
ENERGIA
0DO3
S
MS°(g) + 177,8 kcal/mol
+ 350 kcal/mol
MS°(g)
+ 1852 kcal/mol
En este caso se cumple :
- ----- >
X+(g)
—----- >
(g)
p .i.
—----- >
MS+ + (g)
+
1 e"
+
1 e'
RI.’
+
1 e'
R I”
\e
RI.’”
—----- =► MS+++Cg) +
RI”’ > RI” > P.P
Conclusión : Es m ás difícil arrancar los electrones interiores que los exteriores en a átomo.
RPTA. B
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
138
30.- De las afirm aciones dadas :
I.
En un m ism o periodo el radio iónico varía inversam ente con la carga nuclear.
II. En.un m ism o grupo el radio atóm ico varía directam ente con el núm ero cuántico
principal “n ”.
III. El p o d er oxidante, en un m ism o grupo, varía directam ente con la electronegatividad.
IV. El volum en atóm ico y el núm ero casillero varía directam ente en un m ism o periodo.
Es(son) verdadera(s):
A) Sólo II
B) Sólo IV
C )l y II
D) 1,11 y III
E) II, III y IV
Resolución.En un mismo período: el período y Z varían inversamente asimismo el volumen atómico y Z
varían inversamente.
En un mismo grupo: a mayor “n", mayor radio atómico, adem ás los elem entos con mayor
electromagnetividad son los m ás oxidantes, y viceversa.
Luego son verdaderas I , II y III
RPTA. D
31.- Identifique e l elem ento co n m ayor electronegatividad:
A )/i
B ) 17CI
C ) 16S
D )3(JZn
E) J
Resolución.Ubicamos a cada elem ento con su configuración electrónica.
,Zn
30
En.
2
3
■A
IVA
V A V IA V IA
N
Í>
DB
s a
.o
Zn
5
I
6
7
El cloro es el más electronegativo ya que se ubica más a la derecha y m ás arriba en la tabla
periódica.
RPTA. B
139
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
32.- ¿ Qué propiedades varían directamente con el núm ero atóm ico en un m ism o período ?
I) carácter m etálico
ll)carácter no m etálico
V) electroafinidad
A) II, III, IV, V
VI) radio atóm ico
B) I, III, V, VII
Vil)
III) energía d e ionización
radio iónico
C) I, VI, VII
IV) electronegatividad
D) II, IV, VII
E) V, VI, VII
Resolución.A partir de la alternativa, podem os de­
terminar la variación periódica de cada
propiedad.
Las flechas señalan hacia donde au ­
m entan cad a una de las propiedades
m encionadas en la pregunta :
I.VI.VD
Nota : En el Ier el primer periodo se tiene una anomalía : R.A.(H)< R.A.(He).
RPTA. A
33.- De las a firm a cio nes:
I.
El vanadio (Z= 23) e s m á s electropositivo que el cobre (Z = 29)
II.
El fósforo (Z = 15) y el S b (Z = 51) so n familia.
III. El itrio ( Z =39) tiene m ayor volum en atóm ico q u e e l tecnecio (Z = 43).
¿Cuál(es) e s (son) verdadera(s)?
A)
Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Todas
Resolución.Ubicamos los elem entos m encionados en la tabla :
I.
(V) Vanadio
Cobre
: 23V
: ls2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d 3
,Cu
29
Antimonio
: 5]Sb : [Kr] 5s* 4d'°5p3
Tecnecio
: 43Tc
: [Kr]5s24d5
5° periodo
grupo V A
C) Ninguna.
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
140
_ E L E C IW U t'U S rnV lU A U
■ A IVA
VDB
--------- , IB
m i IV B V B V IB VDB . —
P •
IB
Cu
V
Y
V A V IA VDA
Sb
Te
VOLUM EN A TÓ M IC O O L A .)
Luego todas son verdaderas
RPTA. D
34.- R esp ecto a la eiectronegatividad, señale la proposición correcta.
A) En (Al) >
En (B) >
En (Ga)
>
En (TI)
>
En (In)
B) En (TI)
>
En (In) >
En (Al)
>
En (Ga) >
En (B)
C) En (B)
>
En (Al) >
En (Ga)
>
En (In)
>
En (TI)
D) En (Ga) >
En (B) >
En (Al)
>
En (In)
>
En (TI)
>
En (In) >
En (Ga)
>
En (Al)
>
E n (B )
E) En (TI)
Resolución.Como vemos, se trata de los elem entos boroides (GRUPO III A).
D IA
“ L
B
Al
Ga
In
TI
ii
En. (aumenta)
RPTA. C
35.- R esp ecto a lo s e lem en to s quím icos q u e s e m uestran :
i)
A
¡ii) C
+ 3e'
> A '3
ii) B
-
2e~
>
B *2
-
=► C *3
iv) D
+
1e'
>
U1
3e~
No e s c ie rto :
A) B e s un m etal alcalino - térreo.
D) B y C so n no m etales.
B) D e s m á s electro negativo que A.
E) A y D n o so n m etates.
C) C perten ece a la familia del nitrógeno.
Resolución.Los metales tienden a perder electrones. Esto sucede con los elem entos de los grupos I A,
(alcalinos); IIA (alcalino - férreos) y también del grupo V A (nitrogenoides).
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
B - 2e'
>
B+2
(alcalino - térreo)
C - 3e'
5»
C+3
(nitrogenoide)
141
Los no metales tienden a ganar electrones. Como ejemplos tenem os los-elementos de los
grupos V11A (halógenos); VIA (anfígenos); VA (nitrogenoides); IVA (carbonoides) y IIIA
(boroides)
A + 3e~
-------->
A"3 (no metal, nitrogenoide)
D + le '
-------->
D"1 (no metal, halógeno)
RPTA. D
36.- Diga cuál d e las afirm aciones e s correcta resp ecto a lo s r a d io s:
I. C I- > C l> c r 1 < c r 5
ll. 11Na+> wN e > C r 1< gF -
A)
C) I y III
Sólo t
B) l y II
D) Todas
III. gO > 16S > 34Se
E) Ninguna.
Resoluclón.Los radios de los aniones (iones negativos) de un elemento son mayores que los radios atómicos
y estos últimos són mayores que los radios de los cationes (iones positivos) del mismo elemento.
X'2 > X'1 > Xo > X+1 > X+2.............
Además para especies isoelectrónicas (con igual núm ero de electrones) sus radios se relacio­
nan en forma inversamente con los núm eros atómicos. R — 1/Z
En el problema (parte II) las especies son isoelectrónicas con 10 electrones. Luego :
9P > ,0Ne > n Na+ «
Z(F) < Z(Ne) < Z(Na)
En el problema (parte III) el oxígeno, el azufre y el selenio pertenecen a un mismo grupo
(grupo VI A) y se cumple : RA(Se) > RA(S) > RA(0).
RPTA. A
37.- Con relación a lo s radios iónicos E
afirmación co rre cta :
d e lo s m etales alcalinos tórreos, escoja la
A) Rl ( B e ) > f í l ( M g ) > f í l ( C a ) > Rl (Sr)
> Rl ( B a ) > R I ( R a )
B)RI(Mg)> RI(Ba) >RI(Sr)
> R I ( C a ) >RI ( Be )
> Rl ( Ra)
C)RI(Ca) > R I ( B e ) >RI(Mg) > R I ( S r )
>RI(Ra) >RI(Ba)
D) Rl ( S r ) > R l ( B a ) > R I ( R a ) > R I ( B e )
>RI(Ca) >RI(Mg)
E)RI(Ra) > RI(Ba) > RI(Sr)
>RI(Mg) >RI(Be)
>RI(Ca)
Resolución.En un mismo grupo el radio iónico aum enta de arriba hacia abajo y en la familia de los
metales alcalino - tórreos se cumple :
Grupo IIA
Be+2
Mg+2
Ca+2
Sr+2
Ba+2
Ra+2
RPTA. E
142
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
38.- Marque la relación incorrecta: (fí.l = radio iónico; R.A = radio atómico, P.l = p o ten ­
cial d e ionización)
A) fí.l. (Cu*1) < fí.l. (Ag*1) < fí.l. (Au*1)
B) L os m etales d e acuñación sonr'Au; Cu; Pt y Ag.
C) fí.A. (Br) > R.A. (Ct) > R.A. (F)
D) Los g a s e s no b les s e ubican en el grupo 18 d e la tabla periódica.
E) P.I. (K) > P.l. (fíb) > P.I. (Fr)
Resolución.Los metales de acuñación son el cobre, la plata y el oro (grupo IB) solamente. El platino se
ubica en el grupo VllIB.
RPTA. B
39.- La electroafinidad del cloro e s 348 kJ/m ol y la primera energía d e ionización del
sodio e s 496 kJ/mol. C uando interactúan 1 m ol d e á to m o s d e sodio y 1 m ol d e áto­
m o s d e cloro, para generar Na* y Cl 1 en forma d e cloruro d e so d io s e ........
A)
em ite 844 kJ/m ol
B) em ite 296 kJ/m ol
D)
absorbe 296 k/m ol
E) em ite 148 kJ/m ol
C) absorbe 148 kJ/m ol
Resolución.Cl +
\e
--------=>
Cl +
348 kJ/mol
5»
Na+ +
le '
Na +
496 kJ/mol
Na +
Cl + 148Aü /m o l
Na+CL
RPTA. C
se absorbe
40.- Sabiendo sa b e q u e :
Na + 118 k cal/mol ------ > Na*1 + 1e'
B + 191 k c a l/m o l
> B *1 + 1e
P odem os afirmar
A) El boro libera con m á s facilidad un electrón que el sodio
B) El so d io e s m á s electronegativo
C) El so d io libera con m á s facilidad un electrón q u e el boro.
D) El boro e s m e n o s electronegativo
E) A m b o s tienen igual facilidad para perder un electrón
Resolución.Por definición, la energía de ionización es la mínima cantidad de energía, necesaria para
extraer un electrón, de su última capa, luego, de los valores mostrados :
E,
'(Na)
= 118 kcal/mol
E,
=191 kcal/mol
'(B)
Lo cual quiere decir que el sodio, libera con mayor facilidad que el boro.
RPTA. C
Tabla Periódica
Rubén Cueva G.
143
PROBl€MAS PROPU€STOS
01.- No es correcta :
A) Mendeleiev clasificó a los elementos quí­
micos después de estudiar sus propiedades
químicas y los ubicó teniendo como base los
pesos atómicos crecientes.
B) Los elementos artificiales se obtienen me­
diante transmutaciones en el laboratorio.
. Q Sólo los elementos transuránidos son artificiales
D) Los metaloides se comportan como meta­
les y como no metales bajo ciertas condicio­
nes de presión y/o temperatura.
E) El oxígeno es el elemento más abundante
en la corteza terrestre.
02.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) En la tabla periódica hay 28 tierras raras.
( ) En la tabla periódica hay 12 elementos
gaseosos.
( ) Los nitrogenoídes y los halógenos son ele­
mentos representativos y de transición, res­
pectivamente.
05.- Escoja una distribución electrónica pára
un boroide:
A) ls 22s22p6
D) [Kr] 5s24d105p‘
B) [Ne] 3s‘
E) [Ar] 4s23d,04p5
C) [Ar] 4s23d10
06.- Cierto átomo tiene carga eléctrica abso­
luta nuclear igual a 3,84 x 10"IS C. Luego no
se puede afirmar que :
A) Pertenece a un elemento de transición.
B) Pertenece al cuarto periodo.
C) Pertenece al grupo VI B.
D) Tiene seis orbitales semillenos.
E) Pertenece al grupo IIA.
07.- El último electrón del respectivo átomo
tiene por notación cuántica :
i)
iii)
B) FFFF
D) VVFF
E) VVVV
C) FVVF
ii) (2; 1; +1; + 1/2)
(2; 1 ;+ 1 ;- 1/2)
Entonces estos elementos se ubican en :
( ) Tanto el cerio como el praseodimio son
metales actínidos.
A) FFFV
(3; 0; 0; + 1/2)
E
PERÍODO
GRUPO
na
B)
i
3o
2°
C)
ii
4o
IIA
4o
IA
2o
VA
A)
VII A
03.- Identifique el metal que produce la línea K a
de los rayos X con mayor longitud de onda (X):
D)
A) Cromo (Z = 24)
D) Níquel (Z = 28)
E)
B) Hierro ( Z = 26)
E) Titanio (Z = 22)
08.- El átomo que se muestra a continuación,
corresponde al elemento “X”. Luego :
C) Manganeso (Z = 25)
04.- Si la densidad del mercurio es 13,6 gIcmr y
su peso atómico es 200,6. Calcular su radio ató­
mico (N = número de Avogadro = 6,023 x 10a )
A) 1,2 A
B) 1,3 A
D) 1,8 Á
E) 2,1 Á
C) 1,6 A
i
144
Problemas de Química y cómo resolverlos
A) “X” pertenece al grupo VIII B.
Carlos Jara B.
B)
[Kr] 5s* 4di0 : mejor conductor de la electricidad.
B) “X” es un metal liviano.
C) “X” pertenece al 3er. periodo.
1 | U _____
C) ls 2s I 2px 2 ^ 2px : 2 periodo; grupo
D) “X” es un metal de transición.
IV A.
E) “X” es familia con el molibdeno y el oro.
09.- La especie mostrada tiene 50 neutrones:
3jr2+ X
2
2x - 4x
r.
2s
<£© ©
2px2py2pr : mejor oxidante.
E
E) ls22s22p63s23p64s23d104p6 : gas aerógeno.
Entonces el elemento E :
I.
® ®
D) ls
12.- Diga cuál de las afirmaciones no es co­
rrecta :
Se ubica en el 4‘° periodo.
II. Se ubica en el grupo II B.
A) 3()Zn : 410 periodo; grupo IIB
III. Es un metal de transición interna.
A)
I y III
B) I y II
D)
Todas
E) Ninguna
C) II y III
10.- Según el gráfico :
B) Se y Po : chaJcoides.
C) Pb : metal menos pesado que el osmio
D) Z > 92 : elementos transuránidos
E) [Ar] 4 S23d9 : , 9Cu
13.- Dadas las afirmaciones :
* Los m etales alcalino-térros son menos
reactivos que los alcalinos.
* Mientras que el plomo es dúctil y maleable,
el carbono en su forma de grafito conduce
la electricidad.
No es correcto:
A) Los elementos de (b) son más duros que
los de (a)
* La distribución electrónica ls2
corresponde a un carbonoide.
5p2
* Los halógenos tienen 7 electrones de
valencia.
B) Los elementos de (c) son no metales, en
cambio los elementos de (a) reaccionan vio­
lentamente con el agua.
¿Cuántas son verdaderas?
C) Los elementos de (f) son los metaloides y
no conducen la electricidad.
14.- ¿Cuál de las afirmaciones son correctas?
D) Los elementos de (e) se conocen como
metales de transición y su configuración elec­
trónica termina en el subnivel “f”.
A) 0
I.
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Los elementos químicos tienen propieda­
des como función periódica de los núme­
ros atómicos.
E) Los elementos de (f) tienen configuración
electrónica estable.
II. Todos los gases nobles son inactivos quí­
micamente a cualquier temperatura y/o
presión.
11.- Señale la pareja incorrecta :
III. El flúor es mejor oxidante que el cloro y
el oxígeno.
A)
[Ar] 4s' 3 d 10 : 4l° periodo; grupo I B.
Rubén Cueva G.
Tabla Periódica
IV. En la tabla periódica se tienen más meta­
les de transición interna que metales de
transición.
A) Sólo III
B) Sólo II
D) II y III
E) Todas
C) I y III
* Todo boroide tiene tres electrones de
valencia.
* Mientras el cloro es un halógeno, el polonio
es un carbonoide.
¿Cuántas son verdaderas?
A) 0
15.- En el siguiente esquema :
145
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
18.- Dados los elementos :
R (Z = 11) L (Z = 17) Q (Z = 35)
¿Cuál de las afirmaciones son correctas ?
I. R y L están en el mismo grupo o familia
II. R es alcalino, L y Q son halógenos
e
III. R y Q son metales
A) Todos los elementos de la región e no son
transuránidos
B) Todos los elementos de la región d son
aerógenos.
C) Todos los elementos de la región e no son
tierras raras.
D) Los elementos de la región b no son más
activos químicamente que en los elementos
de la región a.
E) Los elementos de la región c tienden a ga­
nar electrones y son buenos reductores.
16.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) Los elementos ferromagnéticos se ubican
en el grupo VIII B.
( ) Los metales de acuñación se ubican en el
grupo VII B.
( ) El cobre (Z = 29) tiene mayor poder re­
ductor que el cinc (Z = 30).
( ) Los metales tienden a perder electrones.
A) VVVV
B) VFVV
D) FFVV
E) FFFV
C) VFVF
IV. R, L y Q están en el mismo periodo.
A) Sólo 1
B) III y IV
D) Sólo IV
E) II y III
C) Sólo II
19.- Marque la proposición verdadera :
A) M ientras que el erbio es un elem ento
transuránido, el yodo es un sólido de color gris
negruzco.
B) El nombre halógeno significa luminosidad.
C) Mientras que el latón es una aleación de
cinc con cobre, el bronce es una aleación de
estaño, cobre y hierro.
D) El argón es el gas noble más abundante en
la atmósfera.
E) El segundo elemento más abundante en la
corteza terrestre es el calcio.
20.- R elacione:
I.
Metal con mayor punto de fusión.
II. Metal más maleable y dúctil.
III. Capacidad de atraer electrones.
IV. No metal líquido de color rojo.
a.
oro
17.- Dadas las afirmaciones :
* El molibdeno es menos denso que el plomo.
b.
bromo
* Los elementos transuránidos pueden ubi­
carse en el 6'°. periodo.
c.
tungsteno
d.
electronegatividad
146
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
A) la - Ilb - lile - IVd
D) Id - lie - Ulb - IVa
B) Id - na - mb - IVc
E )Ic-na-m d-IV b
C) Ib - n c - Illd - IVa
21.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) Mientras que el oro de acuñación contiene
10 % de cobre y 90 % de oro; de 18 Kilates
contiene 25 % de cobre y 75% de oro.
( ) El aire contiene 78 % de Nitrógeno.
* El grafito y el diamante son las dos formas
alotrópicas del carbono
* Los metales alcalinos reaccionan con el agua
liberando hidrógeno.
* Mientras que el cloro es un líquido de color
amarillo verdoso, el bromo es un sólido de
color rojo.
¿Cuántas son verdaderas ?
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
(
) El helio se utiliza como medio de transfe­
rencia de calor para reactores nucleares.
24.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
(
) Tanto el laurencio como el tulio son ele­
mentos actínidos.
(
) El sodio metálico reacciona con la humedad
del medio ambiente con mucha facilidad.
( ) Los metales alcalinos son menos activos
químicamente que los metales pesados .
( ) Son metales de acuñación; el oro, plati­
no, plata, cobre y plomo.
( ) Los halógenos tienen seis electrones de
valencia por cada átomo.
( ) Los metales son más electronegativos que
los no metales.
A) FFFV
B) FVFV
C) FFFF
D) FFVV
E) VVVV
A) V W F V
D) VVFFV
B) VVVVV
C) VFFFV
E) VFVFV
22.- R elacione;
I. Se usan en radioterapia de tejidos cancerosos.
n . Gas amarillo pálido, tóxico y venenoso,
excelente agente oxidante.
III. Se usan en el tratamiento de aguas negras
(servidas) y para blanquear la pulpa de
madera y el papel.
IV. Sólido verde y amarillo y es parte de la
pólvora negra.
V. Sólido gris negruzco, se sublima fácilmente
en vapores violáceos.
A . flúor. B. yodo
C. cobalto, Radón
D.azufre
E. Oxígeno
A )lA-UB-m C-IVD-VE
B) 1 E - I I D - IIIC - IV B - V A
C) 1 C - II A - IIIE - IV D - V B
D) 1 C - II A -IIID - IV E - V B
E) 1 B - II A -III C - IV D - V E
23.- Dadas las proposiciones .
* Los metales de acuñación son el cobre, la
plata y el oro.
* El platino, el oro y la plata son metales pre­
ciosos.
25.- En la figura la propiedad aumenta en el
sentidc que señala la flecha. ¿Cuáles son es­
tas propiedades?
a
b
poder
poder
oxidante
oxidante
B) electronegatividad poder
oxidante
C) carácter
radio
no metálico
iónico
radio
D) volumen
atómico
atómico
E) poder
oxidante
electronegatividad
A)
c
radio
atómico
afinidad
electrónica
volumen
atómico
carácter
metálico
poder
reductor
Rubén Cueva G.
Tabla Periódica
26.- Escoja un conjunto de elementos donde uno
de ellos difiere en una propiedad de los demás:
A) Sólo I
B) Sólo III
D) II y III
E) Todas
147
C) I y II
A) Ca ; Cs ; Au ; P t ; Hg.
30.- R elacione:
B) Ne ; Ar ; Rn ; He ; Kr.
;
1. elementos calcoides
C) H ; C 1; B r ; N ; O.
2. capacidad de atraer electrones
D) L i ; Na ; K ; Rb ; Fr.
3. configuración electrónica estable
E) B ; N ; O ; I ; C.
4. elementos transuránidos
27.- ¿Cuál de las afirmaciones es incorrecta?
A) En un mismo periodo, la eiectronegatividad
y el poder oxidante varían directamente.
A. flúor, cloro, mercurio, etc.
B. aerógenos
B) En un mismo grupo el radio atómico y el nú­
mero cuántico principal varían directamente.
C. elementos anfígenos
C) En un mismo periodo la afinidad electró­
nica y el número atómico varían directamente.
D. Lr, Bk, Cf, etc.
D) En un mismo grupo el carácter metálico y
la carga nuclear varían directamente.
A) 1 C - 2 E - 3 B - 4 D - 5 A
E. eiectronegatividad
B )1A -2B-3C-4D -5E
E) En un mismo periodo el radio atómico y el
número casillero varían directamente.
28.- Marque la proposición correcta :
A) El cesio tien e m ayor p o tencial de
ionización que el litio.
"
5. elementos fluidos
C) 1 E - 2 D - 3 C - 4 B - 5 A
-
D) 1 C - 2 E - 3 A - 4 B - 5 D
E)1E-2D-3B-4A-5C
B) El cobre (Z = 29 ) tiene mayor radio ató­
mico que le calcio (Z = 2 0 )
31.- ¿Cuál de las afirmaciones es correcta res­
pecto a las propiedades de los elementos en
la tabla periódica moderna?
C) El anión monovalente del bromo (Z = 35)
tiene mayor radio que el catión monovalente
del rubidio (Z = 37).
A) En un mismo grupo el radio iónico y el
número atómico varían inversamente.
D) El uranio tiene mayor carga nuclear que el
nobelio
B) En un mismo periodo el potencial de
ionización y la afinidad electrónica varían
inversamente.
E) Mientras que el osmio es un metal pesa­
do, el aluminio es un elemento metálico de
transición.
C) En una misma familia el volumen atómi­
co varía directamente con el número cuántico
principal
29.- El elemento “X” se halla a la izquierda
(en el mismo periodo) del elemento “Z”, en­
tonces:
D) Para un mismo grupo el número atómico y
la eiectronegatividad varían directamente.
I.
La afinidad electrónica de Z es mayor.
II. La eiectronegatividad de X es menor.
III. X tiene mayor radio atómico.
¿Cuál(es) es(son) correcta(s)?
E) En un mismo periodo el poder oxidante
aumenta de derecha a izquierda
32.- Escoja la relación correcta respecto a los
volúmenes de las especies :
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
148
A)
Fe+3 > Fe+2> Fe
B)
S'2 > S > S*6 > S+2
D) ^1" >MXe >5J Cs+
+3
E )A l+3> B +3>Irí
c ) 3oZn > 27CÓ >24 Cr
37.- Identifique la proposición correcta:
A) R.A. (Li)
> R.A (Na)
> R.A (Rb)
> R.A. (K)
> R.A. (Cs)
33.- Dadas las proposiciones :
B) R.I. (Be+2) > R.I. (Mg*2) > R.I. (Ca+2)
> R.I. (Sr+2) > R.I. (Ba+2)
I. En un mismo grupo la electronegatividad
varía inversamente con el número atómico.
C) R.A. (C) > R.A. (Si)
> R.A (Sn)
II. Son metales alcalinos el magnesio y el calcio.
D) R.I. (TI"1"3) > R.I. (In+3) > R.I. (Ga+3)
> R.I. (Al+3) > R.I. (B+3)
III. Respecto al potencial de ionización se
puede
decir : 14
,,Si < 13
,_P < 10
,,S < 1,,C1
*
/
IV. Para los volúmenes de las especies dadas
podemos afirm ar: P " " 1 > P "" > P
Son verdaderas :
A)
I y III
B) II y IV
D)
Todos
E) Ninguna
C) I, III y IV
34.- Marque la proposición incorrecta :
A) Respecto al poder oxidante de los haló­
genos se puede decir : F2 < Cl2 < Br2 < I2
B) En la tabla periódica se tienen más elemen­
tos representativos que elementos de transi­
ción interna.
C) Mientras que los lantánidos pertenecen al 6'°
período, los actínidos pertenecen al 7™° período.
D) En un mismo periodo, el volumen atómico
varía inversamente con el número atómico.
E) Los elementos de una misma familia tie­
nen propiedades químicas semejantes e igual
cantidad de electrones de valencia (esto no
sucede con los gases nobles)
35.- ¿Qué especie tiene mayor tamaño ?
A)
ci
B )c r c ) c r d > c i 3+
e > c i5+
36.- ¿Cuál de las afirmaciones es correcta?
A) R.I. (20Ca+2) < R.I. (,9K+) < R.I. ( ^ C l 1)
B) R.I. (Br+1) > R.A. (Br) > R.A. (Br_1)
C) R.I. (B+3) = R.I. (Al+3) = R.I. (Ga+3)
D) R.A. (26Fe) > R.A. (24Cr) > R.A. (2,Sc)
E) R.A. (29Cu) > R.A. (47Ag) > R.A. (79Au)
E) R.A. (N) > R.A. (P)
> R.A (Sb)
> R.A. (Ge)
> R.A. (Pb)
> R.A. (As)
> R.A. (Bi)
38.- Ordene en forma descendente de acuer­
do a su electronegatividad los elem entos: Ge,
Pb, C, Sn, Si.
A) Si, Ge, C, Sn, Pb
B) C, Si, Ge, Sn, Pb
D) Ge, Si, C, Pb, Sn
E) Pb, Sn, Ge, Si, C.
C) Pb,Ge, C, Sn, Si
39.- Dados los elementos : A = [Kr] 5s2
B = [Kr] 5s2 4d10 5p4
C = [Ne] 3s2 3p5
Escoja la afirmación correcta respecto a la
electronegatividad.
A) En (A) > En (B) > En (C)
B )E n (B ) >
C) En (C) >
En (A) >
En (A) >
En (C)
En (B)
D) En (A) >
En (C) >
En (B)
E) En (C) >
En (B) >
En (A)
40.- Respecto a la energía de ionización de
los anfígenos se cumple.
A) E.I. (Po) > E.I. (Te) > E.I. (S) > E.I. (Se)
> E.I. (O)
B) E.I. (O) > E.I. (Po) > E.I. (Se) > E.I. (Te)
> E.I. (S)
C) E.I. (S) > E.I. (Se) > E.I. (Te) > E.I. (Po)
> E.I. (O)
D) E.I. (O) > E.I. (S) > E.I. (Se) > E.I. (Te)
> E.I. (Po)
E) E.I. (S) > E.I. (O) > E.I. (Se) > E.I. (Po)
> E.I. (Te)
5.1. CONCEPTO
Enlace quím ico es un fenóm eno
asociado a fuerzas de naturaleza eléctri­
ca o magnética que m antiene unidos a
átomos, iones y moléculas para lograr sis­
tem as m ás estables que se caracterizan
por tener m enor energía.
__
v_/
(átomos libres)
(sistema inestable)
AE = E¡¡-E,
Ejemplo :
(átomos
[áton enlazados)
(sistema estable)
En la gráfica observamos cómo se forma
la molécula de hidrógeno (H2) a partir de
dos átomos de hidrógeno (donde E, > Ej);
entonces se libera energía.
Avance de la reacción
Energía d e Enlace.- Cuando se forma un enlace se libera energía :
^(g)
+
^ H2(t0 +
104,60 kcal/mol
Y cuando se rompe un enlace, entonces, se absorbe energía :
H2^
+
104,60 kcal/mol
-------- >
Las energías de formación y disociación son num éricam ente iguales, por eso se pre­
fiere usar el término : de energía de enlace.
ENLACE
F - F
F -O
ENERGÍA DE ENLACE
([kcal/mol)
37,00
44,40
N -C
73,20
H -C
H -H
98,88
104,60
H -O
111,10
0 =0
119,28
150
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B,
5 .2. CLASIFICACIÓN DEL ENLACE QUÍMICO
- Llamado también enlace electrovalente o heteropolar y se produce generalmente, entre
un metal y un no metal, por transferencia de electrones.
- Cuantitativamente la diferencia de electronegatividad, entre los átomos, debe ser mayor
que 1,7 (AEn >1,7)
- Los compuestos iónicos son sólidos y presentan red 's cristalinas características; adem ás
tienen elevados puntos de fusión y ebullición y son estables frente a la luz y el calor.
- Muchos de los compuestos son solubles en solventes polares (solubles en agua por ejem ­
plo) y son buenos conductores de la electricidad (electrolitos), ya sea en solución acuosa
(disueltos en agua) o al estado líquido (fundidos).
Ejemplo : Formación de la sal de cocina (cloruro de sodio)
17C I:
1s 22s22p63s23ps
n N a:
l s ^ ^ p 6^ 1
En la notación de Bohr de un átomo
[)
Cl' + Na+
NaCl
Enlace Químico
Rubén Cueva G
©
©
©
©
V®
151
©
©
©
©
ej
Solución acuosa de NaQ
Representación de Lewis.- Se colocan los electrones de valencia (de la última capa o grupo)
alrededor del KERNEL, siguiendo las agujas del reloj.
Forma Práctica
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS
IA
•
E
xx
DA
11IA
IVA
VA
VIA
VIIA
VIIIA
E
E*
E*
•
•E*
•
•e• :
••e• :
:•e• :
É*
•
•É*
•
•
E*
íEü)
- — estado basa!
- — estado híbrido
5.4. ENLACE COVALENTE
- Se produce por una compartición de electrones entre átom os no metálicos con algunas
excepciones cuya diferencia de electronegatividades es m enor o igual que 1,7 (AEn < 1,7)
- Mientras que en el enlace iónico las fuerzas de atracción son de naturaleza electrostática,
en el enlace covalente las fuerzas son de naturaleza electromagnética, por lo que Lewis le
llamó “el verdadero enlace”
- Los compuestos covalentes pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos. Tienen bajos puntos
de fusión y ebullición y adem ás son inestables frente a luz y el calor.
- La mayoría de los com puestos covalentes no conducen la electricidad y son solubles en
solventes no polares (insolubles en agua)
A) Enlace Covalente Apolar.- En este caso se unen átomos de igual electronegatividad (AEn= 0)
Ejemplos :
i) H- + *H
í> H IH
¡¿1 H — H
0
H2
(unacovalencianorm al)
- 6 pares de e' no enlazantes
-1 par enlazante
-1 covalencia normal apolar
{
152
(Darlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
- 4 pares no enlazantes
(
-2 pares enlazantes
- 2 covalencías normales apolares
(
- 2 pares no enlazantes
- 3 pares enlazantes
- 3 covalencLas normales apolares
B) Enlace Covalente Polar.- Se unen átomos con diferente electronegatividad (0 < AEn < 1,7)
Í
- 2 pares libres
-2 pares enlazantes
- 2 covalendas puras polares
"
^
11) *C * + 4H *
*
o
H
u
H
H :c:H
'*
H
|
0 H- C—H
|
H
o
r-0pares libres
CH4 < -4 pares enlazantes
|^-4 covalendas puras polares
{
- 3 pares enlazantes
-1 par libre
- 3 covalendas puras polares
11
H
Observación.- Cuando se produce el enlace químico el átomo logra una configuración eléc­
trica estable (como los gases nobles). Formando duetos (grupo IA); cuartetos (grupo HA);
sextetos (grupo II1A) y octetos (grupos IVA; VA ; VIA; VfiA) . Solo en algunos casos se logran
decetos y dodecetos (expansión electrónica)
C) Enlace covalente coordinado.- Llamado también enlace dativo o de coordinación. En este
caso un mismo átomo (átomo dador) cede un par de electrones a otro átomo (átomo aceptor)
Ejemplos :
••
xx
**
0 . o : +*Ox + * o :
ii)
.
0
* * wx
:o ::o :o x
........................................................................
NH,
+ H+ 0
NH.+
—
0
0
s e /
V )
o,
3
H seis
' + pares no enlazantes y 3 pares enlazantes.
En la molécula de ozono (O,) se tienen
- 4 paresoenlazantes
Además hay 2 covalendas normafes (= ) yt una coordinación
enlace dativo (—»).
- 3 covalendas norm ales (puras)
/N \
/N \
+ H+ 0
-1 coordinación
H i H
H
| H
H
.
H
.
am oníaco
ión amonio
D) Los enlaces covalentes pueden ser : simples y múltiples.
Rubén Cueva G.
Enlace Químico
153
Permiten la atracción entre las moléculas, las cuales explican las propiedades de las
sustancias, están s o n :
5.5A) Enlace Dipolo - Dipolo (EDD).- Se presentan en moléculas polares (como el HC1),
siendo ésta una atracción electrostática :
g
HC1........HC1........HC1........
Ejem plo:
H — CT (molécula polar)
^
I
jl
jl
Enlace dipolo-dipolo
Observación.- Los enlaces sigma (o) son más estables (más energéticos) que los enlaces pi (rt).
5.5B) Enlace Puente de H idrógeno (EPH).- Es uno de los casos de enlace dipolo - dipolo.
Se produce entre moléculas polares que contienen hidrógeno y otro elem ento de eleva­
da electronegatividad (F, O, N) y entre dipolos perm anentes.
Ejemplo :
(HF)n
donde : n = 1,2,... ,6
Note Ud. cóm o el hidrógeno H.e una molécula se une, m ediante este enlace, con el
átomo m ás electronegativo de la siguiente molécula. Además del fluoruro de hidrógeno,
también presentan puentes de hidrógeno : H20 ; H2Oz ; NH3 ; R - OH ; R - CHO ; etc.
5.6. FUERZAS DE ENLACE
5.GA) Fuerzas de dispersión o d e London.- Son fuerzas débiles que se generan posteriormen­
te al acercamiento de una molécula polar o ión a una molécula apolar. Por esto se forman di­
polos inducidos. Estas fuerzas aumentan con la masa molar ya que esto implica mayor nú­
mero de electrones y una nube electrónica más difusa o sea fácil de polarizarse por inducción.
5.6B) Fuerzas de Van d er Walls.- Son fuerzas débiles entre moléculas no polares debido a
la atracción entre los núcleos positivos y nubes electrónicas.
5.7. ENLACE METALICO
En los metales los electrones periféricos se mueven permanentemente de un átomo a otro
manteniéndolos unidos. Por esta razón también son buenos conductores de la electricidad.
Observación.- Respecto a la energía del enlace y su estabilidad :
Problemas de Química y cómo resolverlos
154
Carlos Jara B.
Metálico > Iónico > c o v .p o la r > cov. a p o la r ^ dlpo-dipoló > fuerzas de L ondon
5 .8 . RESONANCIA
Al construir las estructuras del S02 se tiene
(O
No )
Estas sop equivalentes ya que sus longitudes de enlace y
energías de enlace son también equivalentes. Los electrones pi
(71) son deslocalizados y las estructuras se conocen com o estruc­
turas de resonancia. Entonces la estructura real del S 02 es :
(O /
A
°y
'•O
Orbitales híbridos : Los orbitales híbridos resultan de la fusión de orbitales atómicos puros no
equivalentes de un mismo átomo. Casi siempre esto sucede en el átomo central de la molécula.
5.9. GEOMETRÍA MOLECULAR (Realas de Helferich)
Io Regla: Si se m ezclan un cierto núm ero de orbitales, se obtiene el mismo núm ero de
orbitales híbridos.
ORBITALES PUROS
s+
P « + P ,+ P .
s+
Py+P,
s+
P,
NÚMEROS DE
ORBITALES HÍBRIDOS
4sps
3 sp 2
2 sp
i GEOMETRÍA DE LOS
ORBITALES HÍBRIDOS
J
a
J
tetraédrica
k
triangular
lineal
2o Regla : Los pares enlazantes deben distribuirse lo m ás simétricamente posible
MOLÉCULA
REGLA
AX,
□ átom o central "A” no
tiene electrones libres.
GEOMETRÍA
HERTOEACIÓN
/ x \
/
/x
/A \\
x \
2
sp
trigonal planar
A= X
ó
A *X
□ átom o central "A"
tiene electrones libres.
3
Sp
A
X
piramidal d e base triangular
Rubén Cueva G.
Enlace Químico
155
3o Regla : Si el á to m o cen tral n o tien e e le c tro n e s libres su s 4 e n la c e s se o rien ta n e n
form a tetraéd rica.
MOLÉCULA
REGLA
GEOMETRÍA
X
AK,
A= X
HIBRIDIZACIÓN
El átom o central "A" no tiene
electrones libres.
ó
/ í ^
x
A* X
x
sp
3
_ Vx
tetraédrica
5.10. MOLÉCULAS POLAREST MOLÉCULAS NO POLARES
En furnia práctica y aproximada se dice que :
A) Una molécula es no polar cuando su áto­
mo central no tiene electrones libres y todos
sus “enlaces" son iguales :
B) Una molécula es polar si su átomo cen­
tral tiene electrones libres, por ejemplo :
•o ✓ \
H
H
H
;
|
H
;
h 2o
h 2o
IC1Í
H
(CHCy
101
101
1
X
la-c-g i
H
_
t
l o —S/l 1
C) Una molécula también es polar si su áto­
mo no tiene electrones libres y sus enlaces
no son todos iguales, ejemplo :
n -n
IOI
1
H
(HjSOJ
5.11. MOMENTO DIPOLAR DE ENLACE (p )
Se denom ina así al parámetro que representa el grado de polaridad de un enlace. Se
representa con un vector el cual señala la orientación de la densidad eléctrica del átom o de
menor a mayor electronegatividad.
Ejem plo:
'
8*
**
(H>------( * )
<>
H -F
156
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
El momento dipolar tiene un módulo que equivale al producto de la carga del electrón
por la longitud del enlace.
\L= q .l
Siendo : q = carga del electrón (4,8 x 10'10 u.e.c. = 1,6 xlO"19 C)
/ = longitud del enlace (cm) ; 1 pee = Unidad electrostática de carga.
Observación.- 10'18 u.e.c. x cm = 1 Debye (D)
5.12. PORÍ^NTAJE DE CARÁCTER IÓNICO (% C.I.)
El carácter iónico y el carácter covalente se expresan en porcentaje.
% C.I. + % C.C. = 100%
Para calcular el porcentaje del carácter iónico podem os usar dos m étodos :
A)
Método d e Smith - H annay :
% C.I. = 16 A En + 3,5 (AEn)*
B) C om parando el preaJ y p.teórico '
% C.I = -irc tj .X 100
1 tórico •
Nota.- El prea] u observado debe ser dato del problema. Se conoce com o m om ento dipolar
experimental. En la tabla se dan valores de m om ento dipolar teórico.
FÓRMULA
FÓRMULA
MbCD)
H*
0
HQ
1,08
ci2
0
HjS
1,10
BF,
0
nh 3
1,46
CC14
0
CHjC^
1,55
co2
0
SOj
1,60
ch 4
0
HjO
1,84
co
0,11
ch 3q
1,87
NF,
0,23
HF
1,91
HI
0,42
HCN
2,98
o3
0,52
HBr
0,80
ph 3
0,55
CHC13
1,02
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
5.13. MOLECULAS NOTABLES
104°30'
(agua: H„0)
Puente de
f ~ Hidrógeno
Q JP "
i
i
[H ielo: (HzO)n]
(M etano:
ia i
H
(A m oniaco: NH3)
(penta clomro de fósforo : PC15)
(fosfam ina: PH3)
157
158
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
PR0B16MAS R€SÜ€LTOS
u i.- sen a ie ¡a proposición co rre cta :
A) El enlace quím ico e s la fuerza q u e m antiene u nidos a lo s átom os só lo para formar
moléculas.
B) Cuando lo s á to m o s s e unen p u ed en formar estructuras m oleculares o estructuras
cristalinas.
C) La energía d e enlace e s la energía de formación m a s no la energía d e disociación.
D) Al formarse una m olécula la energía d e lo s átom os unidos e s m ayor q u e la energía
cuando está n libres.
E) Los átom os libres so n m á s estables que cuando están unidos para formar una molécula.
Resolución.Los enlaces químicos son fuerzas que m antienen unidos a los átomos (enlace interatómico)
para formar moléculas o sistemas cristalinos y a las moléculas (enlace intermolecular) para
formar enlaces condensados (sólidos y líquidos). Los átom os libres tienen mayor energía y
poseen menos estabilidad que cuando están enlazados (molécula).
Donde :
E.E. = energía de enlace
Energía
Qd/mof)
E.F. = energía de formación
(alta) E,
E.E. = E.F. = Ejj - E,
Si
E.F. < 0
0
(átomos libres)
=> se libera calor
Para la energía de disociación : E.D. > 0 se
absorbe calor. Tanto la energía de formación
como la de disociación es energía de enlace.
RPTA. B
(baja) Ej
-® ©
(molécula)
Avance d e la reaccón
02.- Dadas las a firm a cio n es:
(
) L o s enla ces iónicos s e reproducen generalm ente entre un átom o m etálico y otro
n o metálico.
(
) Todo co m p u esto iónico e s sólido y presenta redes cristalinas
(
) Un com puesto iónico s e comporta com o electrolito si s e funde o s e disuelve en agua.
(
) R esp ecto a lo s c o m p u e sto s covalentes, lo s c o m p u e sto s iónicos tienen m enores
p u n to s d e fusión y ebullición. ¿C uántas so n verdaderas ?
A) 0
B) 1
C) 2
D )3
E) 4
Resolución.En la mayoría de Jos casos, un átomo metálico se une con un átomo no metálico, mediante
un enlace iónico (heteropolar o electrovalente). Para esto se produce una transferencia de
electrones debido a que la diferencia de electronegatividades es mayor o igual que 1,7.
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
159
A En 2 1,7
Ejemplos : n Na : [Nel 3 s l
(En = 0,9)
17C1 : [Ne] 3s23p5
Graficando:
=>
A En = 2,1 > 1,7
(En = 3)
isja
q
NaCl (compuesto iónico) :
Entonces : Na+ + Cl'
Red cristalina de NaCl (cúbica)
O : Na+
O : Cl'
03.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n convenga :
( ) Hay co m p u esto s binarios q u e a p esa r d e estar form ado p o r un m etal y un no m etal
n o so n iónicos.
( ) Hay otros co m p u esto s iónicos que están form ados sólo p o r áto m o s no metálicos.
( ) En el Al20 3 s e transfieren 6 electrones d e valencia
( ) En el Ca¿N el calcio e s anión y el nitrógeno e s catión.
A)
VVFF
B) V W V
C) VFVF
D) VFFF
E) VVVF
R esolución.i) El enlace iónico se produce casi siempre entre un átom o metálico y otro no metálico; sin
embargo algunos compuestos covalentes están formados por un metal y un no metal.
Ejemplos :
BeCI2, BeO, BeF2, BeBr2, Bel2, A1C13.
ii) Por otro lado m uchos com puestos iónicos poseen átom os no metálicos.
Ejemplos ;
NH„CI, NH4N03, (NH4)2S04.
iii)2*Ál* + 3 x O í
5»
yx
2[Al]*3 3 [ Íro>x
O £ ]s
• X
(6 e transferidos)
XX
¡v) 3Ca* + 2 * N *
3[Cal+22 [ ? N r r
• X
(catión)
(anión)
RPTA. E
160
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
4.- Escoja la representación m á s apropiada para el silicato potásico : K2SiO.3
4
IO
II
A) 2K*
IO
OI
K
I
_
D) K — S i — OI
I
I
10 — OI
IOI
1
B) K *2
_ /^ \_
IO
OI
■a
IO
II
C )2K +
10
OI
OI
II
E)K -0 - O -S i-K
_
_
Resolución.H
H
El ácido silícico es :
i
X*
\0 \
<nx
i
>Si \0
El silicato e s :
IO
II
_ ^ s i N_
IO
OI
\o\
I
*■
-2
IO
II
; luego el silicato de potasio es :2K+ _ / S i N_
IO
OI
RPTA. A
05.- Dada la estructura m ostrada para el ácido nítrico, s e p ide indicar la proposición
verdadera.
A) Tiene d o s enla ces sim p les y un enlace múltiple en s u m olécula
B) S u m olécula tiene 3 covalencias puras y un enlace dativo
C) Tiene tres enla ces sim p les y un m últiple por molécula
IO|
_
t
H — O—
9/
D) En s u m olécula hay d o s enlaces p i (n)
E) La m olécula tiene s e is pares d e electrones no enlazantes.
Resolución.# En esta molécula se tiene :
# enlaces covalentes normales = 4
# enlaces dobles
= 1
# enlaces múltiples
= 1
# enlaces pi (
=1
jt)
# e~ ( jt )
-
# e~ no enlazantes
=14
8
# enlaces covalentes apolares = 0
# enlaces covalentes simples = 3
IOI
N
H CT
# enlaces triples
=0
# enlaces sigma (o)
=4
# e ’ (n)
= 2
# e~ compartidos
- 10
# enlaces covalentes polares = 5
RPTA. C
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
161
06.- ¿Cuál e s la representación LEWIS para el óxido d e calcio d e fórmula CaO ?
A )'.C a lO *
• • XX
Resoluclón.-
B)Ca xO :
-• -•
D)[ca] *2[ ;•o•: i 2
CJxCaxOl
XX
E) CaliOS
Las configuraciones electrónicas son :
(pierde 2e}
20C a: lArJ184s2
O
(gana 2e )
gO : (Hel22s22p4 O
ca:
2s
2pz 2py 2pr
=> [C a l+S
rpta . d
07.- Considere el sig uiente cuadro d e eiectronegatividades
H U Rb Be Ba Al SI N Cl Br
2,1 1,0 0,8 1,5 1.0 1.5 1,8 3,0 3,0 2,8
Luego, cuántas parejas s o n correctas.
* BeH 2 : sustancia covalente
* LiBr : sustancia electrovalente
* B a d 2 : su sta n cia covalente
* SiH 4 : sustancia heteropolar
A )0
B) 1
C) 2
D)
E )4
3
Resolución.Enlace iónico (electrovalente o heteropolar) :
A En > 1,7
Enlace covalente :
A En < 1,7
i) BeH2
En (H) - En(Be) = 2,1 - 1,5 = 0,6 < 1,7
(covalente)
ii) LiBr
En(Br) - En (Li) = 2,8 -1,0 = 1,8 > 1,7
(iónico)
iii) BaCl2
En(CI) - En(Ba) = 3,0 -1,0 = 2,0 > 1,7
(iónico)
iv) SiH4
En (H) - En (Si) = 2,1 - 1,8 = 0,3 < 1,7
(covalente)
Luego, sólo 2 son correctas
RPTA. C
08.- Marque la proposición correcta :
A) El oxígeno g a se o so tiene un enlace triple en s u molécula.
B) El dióxido d e azufre tiene una coordinación y d o s enlaces covalentes norm ales en s u
molécula.
C) El C J i 6 tiene s e is en la ces covalentes norm ales p o r molécula.
D) El Ión NH+ presenta tres coordinaciones y una covalencia normal.
E) El ácido sulfúrico H2S 0 4 tiene una coordinación .
162
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Joro B.
Re»olucl6n.A) El oxígeno gaseoso es diatómico ( 0 2) y la compartición de electrones se da de la si­
guiente forma:
^
:o :
ío
^
:
(1 enlace doble)
IO = OI
B) Para el dióxido de azufre S02 se tiene :
• •
V»
•S I + 2 “O i
*
w
*
/ o * *^
*
*
c í'
XX**
(1 coordinación y 2 covalencias normales)
V /
C) La molécula del etano C2H6 tiene 7 covalencias normales en su molécula
H
H
I
I
H—C — C— H
I
I
H
H
D) El ión amonio NH + resulta cuando el amoníaco se une con un núcleo de hidrógeno
(H+), a s í:
4
A
H
t
H—N— H
I
H
amoníaco
E)
+
H"1
H —N - H
I
H
ión amoi úo
(3 covalencias normales y 1 coordinación)
núcleo de
hidrógeno
El ácido sulfúrico tiene 4 covalencias normales y 2 coordinaciones.
IOI
2h* + * s : + 4*0 ; [=> h : xx
o í •sx: xx
o; ^
sos
“H
t
h - o - s — oí
i _
IOI
H
(ácido sulfúrico)
RPTA. B
09.- ¿Q ué m olécula p resenta m ayor núm ero d e electrones no enlazantes (electrones
sin compartir)?
A) NH3
Resoluclón.-
B) H f i
C)CH 4
D) Q,
E) H 2
B)
•0:+2H »
HS*Ñ:
H
H
<=> H í C i H
H
XU
C) *C* + 4H»
d) - o : + « o : + “O „
o
•
*
163
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
°
E) H* + H-
I=>
n\ i bí s f
-.9.*
\9 °
h;h
(4 e libres)
H — OI
\
O
O
H
(0 e' libres)
H -C -H
I
H
v'W'
or
«=>
(12 e' libres)
.
jo'
Nw/
(0 e libres)
H -H
RPTA. D
10.- Las estructuras m ostradas corresponden al ácido itálico y el 4,5 - dihldroxi - 1 - heptano:
COOH
OH
COOH
Luego calcular: O = ^q/ q ~
¡O
"O
S ie n d o :
A = N 9 d e electrones com partidos d e (I)
B = Ne d e electrones com partidos d e (II)
C = Ng d e electrones no enlazantes d e (I)
D = N 9 d e electrones n o enlazantes d e (II)
A) 184
B) 92
C) 18
D) 23
E) 46
Resolución.-
H
I
.
:o
i) El ácido itálico tiene la siguiente estructura:
:o:
l
H—C
II
H—C
Luego, p re se n ta 23 p ares d e e le c tro n e s
enlazantes (46 e ) y 8 pares de electrones no
enlazantes (16 e )
H
I
r- i
.
Finalmente :
C -C
I
^
C —H
••
O—H
I
H
ii) El 4,5 - dihidroxi -1 - hepteno es :
E ntonces; tie n e : 23 p a re s e le c tro n e s
enlazantes (46 e ) y 4 pares de electrones no
enlazantes (8 e')
:o:
H—C
/
H
o
A+B
46 + 46
92
tr
Q=
= ]g /8 = - ^ = 46
H
I
H
O- H,
H
\ r / '
" \ r -"
/
x
/ H
C
C
/ \
/ \
H :0 --H H H
I
H
rrT , r
RPTA. E
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
164
11.- Calcular el núm ero d e electrones enlazantes (n) en una m uestra q u e contiene 4
m o les de m oléculas d e la sustancia (!) y 5 m o les d e m oléculas d e la sustancia (II)
NH
(!)
A) 12,83 x 1Ó24
(ID
B) 9,64 x 1(?4
C) 21,69 x 1(f 4
D) 12,05 x 1 (f 4
E) 13,46 x H? 4
Resolución.El compuesto (I) tiene dos enlaces n por lo tanto tiene 4 electrones n. De igual forma el com­
puesto (II). Primero calculamos el número de electrones 7i en 4 moles del compuesto (I) :
í
4 moles x
23
6,023x10 moléculas
1m ol
. 4 e , 1 = 9,64 x 1024 e n
1molécula I
Hacemos lo mismo para las 5 moles del com puesto (II) :
f
5 moles x
23
^
6,023x10 moléculas
1mol
/
\
4e 7t
1molécula
X
s.
= 12,05 x 1024 e' ti
J
Finalmente, el total de electrones 7i es :
9,64 x 1024 + 12,05 x 1024 = ' 21,69
X
1024e’ 7i
RPTA.C
12.- R esp ecto al ácido hipocloroso HCIO, no e s cierto q u e :
I.
. II.
III.
Hay d o s covalencias norm ales
Hay un par d e electrones com partidos
L o s tres á to m o s logran un octeto d e electrones .
A) Sólo I
B) SóloIII
C)IIyIII
D) l yl l l
E) Ninguna
Resolución.Hidrógeno : grupo
Cloro
Oxígeno
IA
: grupo VIIA
ci: + *o; + h*
• •
: grupo VIA
x
<=$
h ;o í a : >=í> h - o - a i
XK
• •
—
H
El hidrógeno logra un dueto, el oxígeno y el cloro logran octetos.
Existen dos covalencias normales
Hay cinco pares de electrones libres (sin compartir o no enlazantes) y dos pares de electro­
nes compartidos.
RPTA. C
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
13.- En la estructura :
N = C
H3C - H 2C '
165
CH — CH
C = C
s C = N
I. Hay 10 en la ces m últiples y 8 c ovalentes polares.
II. Hay 4 electrones libres.
III. Hay 3 enlaces m últiples y 6 enlaces sim p les
Son verd a d era s:
A) Sólo I
B) Sólo II
C ) l y III
D) Todas
E) Ninguna
R esolución.La fórmula desarrollada es :
C
H\ / \ H
C
C = N:
Enlaces
# enlaces
covalentes polares
covalentes apolares
simples
dobles
triples
múltiples
sigma (o)
16
8
16
1
2
3
19
pi (jt)
Luego, sólo II es verdadera
5
RPTA. B
14.- C onsidere el siguiente cuadro d e electronegatividades :
En
F
O
Cl
N
C
H
Na
Mg
ELEMENTO
4
3,5
3
3
2,5
2.1
0.9
1.2
y diga cuántas d e las sustancias so n iónicas y cuántas so n covalentes (en e s e o rd e n ):
* MgF2
* NH3
A) 2 y 4
B) 1 y 5
* CH4
* Na3N
C)3y3
* C¡2
* NaO
D)4y2
E) 5 y 1
Resolución.Teniendo en cuenta las electronegatividades :
COMPUESTO IÓNICO
'A En ¿1,7
COMPUESTO COVALENTE
A En < 1,7
166
Problemas de Química y cómo resolverlos
* MgF2
: A En = En (F)- - En (Mg)
* CH4
: A En = En (C) - En (H) = 2,5 - 2,1 = 0,4 < 1,7 (covalente)
Carlos Jara B.
= 4 - 1,2 = 2,8> 1,7 (iónico)
* NaOH: A En = En (O) - En (Na) = 3,5 - 0,9 = 0,6 > 1,7 (iónico)
* NH3
: A En = En (N) - En (H) = 3 - 2,1
= 0,9 < 1,7 (covalente)
* NagN
: A En = En (N) - En (Na) = 3 - 0, 9
= 2,1 > 1,7 (iónico)
* Cl2
: A En = En (Cl) - En (Cl) = 3 - 3
=
0 < 1 , 7 (covalente)
RPTA. C
15.- Calcular el valor d e “Q” para la fórmula mostrada.
CHO
COOH
S ie n d o : 0 =
10(A + B)
11(C + D)
A = # d e en la ces p i (n)
B = # d e enlaces sigm a (a)
C = # d e electrones no com partidos
D = # d e enlaces polares
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E)
5
Resolución.La fórmula desarrollada es :
H
I
C.
H
I
C
II*
H - C ti
NC
I
H
I
H
C - H
H
I
H
I
C
1
H
u
•o//■jl
H
H - c '
E ntonces:
1
H
•OI
H
'o ­
A = 5 enlaces n
B = 28 enlaces o
C = 12 electrones no compartidos
D = 18 enlaces polares (entre átom os diferentes)
,
Luego:
~
10(5 + 28)
Q - , , (12 + 18)
330
Q = 330
.
1
RPTA. A
16.- Calcular la carga formal del nitrógeno en el HNOz , del azufre en el H2S 0 3 y del
carbono en el H2COz (en e s e orden)
A )0 ; 0 ; 0
B)0;+1;+1
C)0;+1;0
D)+1;+2;;+1
E)+2;+1;0
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
167
R esolución.i) Para el ácido nitroso tenem os :
•N* + H* + 2 * 0 ;
t=>
H * o/
n\ ' í
O;
C=>
H- O - N ^
&
Y la carga formal del nitrógeno es :
#e~ com partidos
C.F. = # í '
iii)
+ # e libres
-»[H
“ 0
En el ácido fosforoso H2S 03 tenem os :
•*s: + 2H* + 3 *o í
•
X
tz>V
2h i o
X X
C F -(S ) “
6 '
[ 2 + 2 ]
í's: o ;
• *
H - O - S — OI
I
IOI
I
H
X X
H
Luego la carga formal del azufre es :
iii)
=> C.F.(N)
C.F.(S)= + 1
=
La estructura del H.CO es (com o ácido fórmico)
•o«
so;
XX
■O
m + 2H - + 2 *0V ;
r
//
i=>
:c
h
-
c
\ •
.9 -
H
H
Entonces la carga formal del carbono es :
CFc o - 4 - [ f * ° ]
=>
C.F.(cl = 0
Finalmente; las cargas formales pedidas son :
0 ; +1 y 0
RPTA. C
17.- Determine la carga formal (C.F) d e cada elem ento en la m olécula d e oxitricloruro
de fósforo POCIy
O
£1
A ) -1
+1
0
0
+1
-1
-1
0
-1
+1
+2
+1
P
B)
C) +1
D)
0
E) +1
Resolución.A partir de la estructura :
Xx
00 so;
••
D.°Oc00
s o©
a ° o. pmD
i
00
ta s
Problemas de Química y cómo resolverlos
168
Se sabe que :
Entonces :
Carlos Jara B.
com partidos + g £- com partidos J
C.F.(E) = G rupo -
C.F. (P) = 5 ■
- [ | + o] = +1
=*
C.F.(O) = 6 - [ | + e ] = -1
=>
C.F.(CI) = 7 - [ | + 6j = 0
22.- Determine la carga d e la e sp e cie :
A) -2
B)+2
D)
E)+3
IOI
_
♦
_
I O - T e - OI
C) -1
“
+1
I
“
lOl
Resolución.-
:o :
• xx • <
A partir de la estructura :
S i: A =
RPTA. C
íOíTeíO:
:o :
N° de electrones extem os
•*
B = N° de electrones que aparecen en la fórmula
Entonces :
CARGA DE LA ESPECIE = A - B
A = 4(0 ) + 1 (Te) = 4(6e ) + l(6e ) = 30 e
Por lo tanto :
;
B = 32 e
Carga de la especie = 30 - 32 = -2
Realmente se trata del radical (Te04)'2
RPTA. A
20 .- Calcular la carga eléctrica d e la e sp e c ie s l y l l :
_
H
H
A) -2,-2
_
_
S — OI
I
IOI
II)7 -------------------IO —
I)7 H i «CX l O
i
«o
B) +3,-2
C) -2,-1
, -------- ------
D) -1,-2
E) +1,-1
Resolución.Recordar que :
CARGA = The' externos - # TOTAL e~ q u e aparecen
PARA 1:
3H : 3 x 1 = 3
X e~ externos = 13 e
PARA II
3 0 : 3 x 6 = 18
;
I C: 1 x 4 = 4;1 0 : 1 x 6 = 6
; # e~ aparecen = 14 e~
;
=>
carga = 13 - 14 = -1
1S : 1 x 6 = 6
X e externos = 24 ; # e aparecen = 26
=>
carga = 24 - 26 = -2
RPTA. D
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
20.- En el ácido b en zoico s e tienen ... enlaces sigm a (o) y ...
enlaces p i (n).
A) 1 0 - 8
B) 1 2 - 7
C) 14 - 5
D) 10 - 6
169
, COOH
E)15-4
R esoludón.Los enlaces covalentes se producen por una compartición de electrones, generalm ente en­
tre átomos no metálicos cuya diferencia de electronegatividades es m enor que 1,7. Los
enlaces covalentes se pueden clasificar a s í :
En el ácido benzoico los átomos se unen a s í :
O
O—H
I
# enlaces sigma = 1 5
# enlaces pi
= 4
y c %■
H— C
C— H
II
I
H— C
C— H
\ C^
I
H
RPTA. E
21.- Escoja la representación m ás apropiada para el dióxido de carbono C 0 2
A )\0-C = 0\
Resolución.-
B )\0-C -0\
C)C
%
D )\0-C ~0\
E)
/ \
nO = O /
O/
Recordemos que el carbono pertenece al grupo IVA (• C •) y el oxígeno al grupo VIA ( x C í) .
Luego la compartición de electrones se produce a s í :
Problemas de Química y cómo resolverlos
170
Carlos Jara B.
2* c ; -------- > io s : c : io s < >
•c- +
•
X
io = c = oi
Nótese com o el carbono com parte un par de electrones desapareados con cada uno de los
átomos de oxígeno, de tal forma que cada uno logra un octeto de electrones (octeto de
LEW1S) en su capa de valencia (última capa) similar a la C.E. estable de un gas noble.
O bservaclón.E1 hidrógeno al enlazarse logra un duelo. Otros logran cuartetos, sextetos e inclusive decetos
de electrones.
C1
C1
I /C 1
I
C1 — Be — C1
H — C1
c r | x ci RPTA. D
/ B\
C1
C1
cuarteto
dueto
ci
sexteto
deceto
22.- Diga ¿cuál d e las estructuras m ostradas tiene m ayor núm ero d e coordinaciones?
A)
B) H3POa
ph;
C) S O
d)so3
O
H -P-H
1
H
E) HSbOz
Resolución. i) ’P* + H x
HíPíH
ii
O
i +
t
H -P -H
; (una coordinación)
1
.
H
.
r
H
'+
H 5PÍ
H
• X
.
H
.
'
h
: • pX : h
H
+ H+
O
O
h
loi
XX
J.X
ii) *P*
+ 3H * + 4XÓS
O
•
X
* n *X
xX *
•
t
C^> H —O
—
P
—O
—H(unacoordinación)
—
—_
I
IOI
I
H
(no hay coordinaciones)
= oi
XX
xn
r\ '«Hi
Hi *r\
xXO
í P í*O
X
XX
xUx
X*
H
• •
X X
i ü ) * s• : + x oX s
•
■ ■
O :s:;os
O
**
sos
i v ) - s : + 3><bx;
•
X
is
mi
,
O
O
^ *Ox +0 +
s
^
(dos coordinaciones)
\
++
■• .
XX
v ) - s b : + h* + 2 x o s
••
o
x • Sb I * X
ío ;
H
soí
Sb
o
'f í
X°>
H
(no hay coordinaciones)
RPTA. D
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
171
23.- ¿En q u é ca so n o s e cum ple la regla del ocfeto pero s i la regla del du eto ?
A) C 0 2
B) PH3
D) BC ¡3
C) HBrOa
E) BeH 2
Resolución.A)
+ 2*os
O
:c: í o í
So;
O
c
10 =
= 01
Como se ve el carbono y el oxígeno logran octetos
b)
**p * + 3H*
o
•
h
;
p
:
. X
h
o
h
-
H
p
.
-
h
¿
En este caso el fósforo logra un octeto y los hidrógenos duelos.
• •
C)
XX
.
-B
r: + H « + 3 *X0 ;
••
O
^
XX
• •
XX
o
.
H ;XXo l •B• r :XX
o;
ío;
**
—
H ——O = Br
1
♦
01
101
Aquí el bromo y los oxígenos logran octetos y el hidrógeno un dueto.
XX
HniX
a;
D) B - + 3*C15
•
**
O
«ai
, í¡ . b. «. O
íaXX
* xaXX;
- / B\ -
ic i
ai
Los cloros logran octetos y el boro sexteto
E) B e * + H«
OHJBeSH
O
H — Be — H
Este es el caso en el que el berilio logra un cuarteto y los hidrógenos duetos
RPTA. E
24.- Calcular e l m o m e n to dlpolar teórico en DEBYES, para e l HCI s i la d ista n cia
O
intem uclear e s 1,27 A .
A) 5,2 D
B) 6,1 D
C) 7,2 D
D) 4,3 D
E) 6,8 D
Resoluclón.En el enlace covalente polar se genera un m om ento dipolar(-«— ) que es un vector que apun­
ta del átom o m ás electropositivo al más electronegativo.
S iendo:
d = distancia intem uclear
d u 3 )
,
H—tí—M
o
H - a
t—_ su
q = carga eléctrica del electrón dado o recibido parcialmente = 4,8 x ÍO'10 u.e.c.
S = momento dipolar
172
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Se cumple que : u = q . d
O
d = 1,27 A = 1,27 x 10"8 cm.
Para el problema :
u = 4,8 xlO '10 u.e.c x 1,27 x lO^cm
Entonces :
u = 4,8
* x 1,27
* x \10",8u.e.cxcm
’
/
DEBYE(D)
u = 6,ID
7
=>
RPTA. B
8
2 5 - El enlace A - B tiene longitud d e 2,38 A ■S i el m om ento dipolar eléctrico experim en­
tal vale 0,96 D. ¿C uál e s el porcentaje del carácter covalente?
A) 96,80%
B) 72,50%
C) 91,60%
D) 3,20 %
E )8 ,4 0 %
Resolución.Primero calculamos el m om ento dipolar eléctrico teórico :
.
Siendo : q = carga del electrón = 4,8 x 1Ó'10 u.e.c
PtePrjco = Qd
O
I = longitud de enlace = 2,38 A
;
Pteórico = ^.8 x 10'° u e c x 2,38 A
Entonces :
\^ 2 ,3 8 A
Pteórico ” 11,424 lO ^ V e x x o n
Debye
"
T eórico = ^ * 4 2 4 D
¡i) A continuación calculamos el porcentaje del carácter iónico
% C.I = l f p
B
x 100%
^« írk o
iii)
=> % C.I. =
11,424 D
* ,00% =»
% C-1- = 8,40 %
’
Finalmente el porcentaje del carácter covalente es :
% C.C. = 100% - 8,40% =
91,60 %
RPTA. C
26.- El m om ento dipolar experimental o real del HCI vale 1,08 D. S i la longitud de enlace e s
o
1,28 A , calcular el porcentaje de carácter iónico y el porcentaje de carácter covalente.
A ) % C . I = 18,23%
% C.C.= 81,77%
B) % C.I =25,30%
% C.C= 74,70%
D)
E) %C.I = 63,25%
% C.C = 36,75%
% C.I = 12,36%
% C.C = 87,64%
R esoluclón.Tenemos los datos :
Recuerde que :
u {eóríco = ?
% C.I. =
;
u expenmenla] = 1,08 D
e^perll^en-1^1- x 100
“ teórico
.....(a)
C)%C.I =17,57%
% C .C = 82,43%
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
173
* Primero calculamos el u teórico :
Rd
teórico = *
=»
teórico = 4,8 xlO'10 u.e.c. x (1,28 x 10'8cm)
u te
, ^ón.co = 6,144
* D
♦Luego en ( a ) :
%C.l = 1,08 D x 100
6,144 D
=>
% C.I = 17,57%
Pero:
% C.C = 100 - % C.I.
=>
% C.C = 100 - 17,57
.-.
% C.C = 82,43 %
Nota : El % C.I. se puede calcular con el m étodo de Smith y Hannay :
% C.I. = 16 (AEn) + 3,5 (AEn)2
O bserve:
; AEn = diferencia de electronegatividades.
En(Cl) = 3 ,
\ '
=> AEv = 3 - 2,1 = 0,9
En(H) = 2,1 [
=> %C.l. = 16(0,9) + 3,5(0,9)2 =>
C.I = 17,23%
C.C. = 82,77%
a
RPTA. C
27.- Escoja una estructura híbrida, seg ú n Lewis:
A) *W•
B) ‘ CU
C):Kr:
D) -Si -
E) Na
Resoluclón.Para los elem entos representativos, GILBERT N. LEWIS, propone una representación con
puntos, aspas, etc.
Ejemplo : Se construye la distribución electrónica :
gF : 1sz2s22p5 o
[He] 2s22p5 o
______
QD fuTÜTTl
[He] 2s 2px 2py2p,
electrones de valencia
(Grupo)
Luego por Lewis :
□
QD
ns
□E D
=> Q] F GD < >
np* D np*
ntV
-F*
m
*■
Según esto se cumple : (Estructura basal o fundamental)
IA
•
E
IIA
IIIA
E
E-
IVA
VA
VIA
VIIA VIIIA
••
:E*.
•E*
*E
:
E*
•E
:
•
■ •• ••
Y al aplicar la regla práctica (siguiendo el sentido de las agujas del reloj), se logran las estruc­
turas híbridas para los grupos IIA, IIIA y IVA :
174
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
DA
IIIA
IVA
É-
É-
• É• -
En los ejercicios debem os usar la regla práctica :
Luego en el problema, el silicio es un elem ento carbonoide perteneciente al grupo IVA y su
representación Lewis resulta ser híbrida al aplicar la regla práctica y no basa).
•S iEl enlace iónico es m ás fuerte que el enlace covalente por lo tanto los compuestos iónicos
tienen elevados puntos de fusión y de ebullición. Además estos com puestos conducen la
electricidad y para esto deben fundirse o disolverse en agua. RPTA. D
28.- Dadas las afirm aciones :
* Las d e fin a s presentan hibridización s p 3
* El am oníaco y e l agua tienen m oléculas polares
* El cloroformo tiene m á s p ares libres d e electrones q u e e l anhídrido carbónico
* El yo d o tiene m oléculas no polares
¿Cuántas so n falsas?
A)
0 B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.i) Las olefinas son los alquenos. Estos compuestos
tienen por lo menos un enlace doble entre átomos
de carbono con hibridización sp2.
ii) Las estructuras del am oníaco y el agua son :
_
/-Sp 120°
T* — r
T ^
(F)
K-1.34Á-W
/N \
H I H
H
/ 0 \
H
H
Nótese que los átom os centrales tienen uno y dos pares de electrones libres, respectiva­
mente. Entonces estas moléculas son polares
(V)
iii)
El cloroformo es el CHC13
U
X II x
n
x H X
í cXXí : •cX: a
XX;
|
ov------l -a - c |----- c -ii
SClí
**
(9 pares de electrones libres)
(F)
(4 pares de electrones libres)
(V)
1
IC11
y el anhídrido carbónico es el C 02 :
íO S : C : ÍO 5
O
I0 = C = 0 I
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
iv)
175
El yodo tiene moléculas diatómicas y no polares :
:Y: T í
O
n -
n
(V)
Luego una afirmación es falsa.
RPTA. B
29.- Diga q ué geom etría e s la correcta para la m olécula q u e s e indica :
A) C02 : m olécula angular
D) CH4 : m olécula piramidal d e b a se triangular
B) NH3 : molécula tetraédríca
E) BC¡3 : m olécula trigonal planar.
C) H2S : m olécula lineal
Resolución.Revisando las reglas de HELFERICH :
1. Moléculas de la forma
LINEAL
(A = X ó A * X)
X— A — X
□ átom o central A no
tiene electrones libres.
2.
X
ANGULAR
El átomo central A si
tiene electrones libres.
Moléculas de la forma AXg (A = X ó A * X)
X
TRIGONAL
PLANAR x /
PIRAMIDAL
DE BASE
TRIANGULAR
1
a
\
/V
/ y V\
//A > \
x
X
El átom o central A no
tiene electrones libres.
El átom o central A si
tiene electrones libres.
A) El C 02 es de la forma AX2 :
Nótese que el átomo central (carbono) no tiene
electrones libres, entonces la molécula es lineal.
B)
El NH3 (amoníaco) es de la forma AX3 :
En este caso el átom o central (Nitrógeno) tiene
un par de electrones libres y la molécula es
piramidal de base triangular.
i o = C = OI
H— N —H
I
H
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
176
C) El H^S es de la forma AX^ :
su átom o central (azufre) tiene dos pares de
electrones libre entonces su molécula es angu­
lar com o ja del agua :
H
D) El metano CH4 es de la forma AX4 y su molécula
es tetraédrica .
/
/7K
r ‘ ''
H
ICll
E) El tricloruro de boro BC13 es de la forma AX3 y su
molécula será trigonal planar ya que su átomo
central (boro) no tiene electrones libres.
RPTA. E
ICl
»Ncii
120
30.- Identifique una estructura con m oléculas piramidales d e b a se triangular.
A) CH4
C) AsH 3
B) H2S e
D) HCI
E) HNOs
Resolución.I)
U
El m etano es :
• C• - + 4 H »
O VHI C• í HX Ov
H
H
molécula tetraédrica
II) El selenuro de hidrógeno es de la forma (AX^ y su átom o central tiene electrones no
enlazantes.
•Sé: + 2 H »
O h ^ h
&
'M :
H
H
m olécula angular
III) La arsenam ina es una molécula (AX^) y tiene un par de electrones no enlazantes
•As*
+ 3H*
•
O
HlÁ
síH
• X
H
O
(molécula piramidal de base triangular)
IV) El HCI tiene moléculas lineales : H¿ Cl! O
H — Ql
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
v)
177
Para el HN03 (AXg)
X X
so;
**0 ^
;o
X
H
(molécula trigonal planar)
RPTA. C
31.- ¿En qué ca so el carbono tiene hibridización tipo sp 2?
A) CH 4
B)C^ 6
C)CJi2
E) C¿H12
D )C ¿ i4
Resolución.Para la hibridización sp3 del carbono se observa en las parafinas (alcanos) sustancias que
tienen sólo enlaces simples :
H
3s
\j"
H - C - Hn
H
A
tiH
11H
;
i
3s
r-sp*
j"
i
nH — C — C — H
I
I
H
H
B
f
;
CH3 — (CH2)3 — CH3
E
En los alquenos (definas), moléculas con enlaces doble la hibridización es del tipo sp .
H\
/«
C= C
XH
En los alquinos (alcinos), moléculas con enlaces triples hay hibridización sp1.
sp
1
H— C= C—
H
RPTA. D
32.- C om puesto q u e p o s e e m oléculas con hibridización s p 1 en el átom o d e carbono:
A) Sólo l
i)cp2
U)CH4
B) S ólo II
C) Sólo III
ni)C ^ 12
D)lyll
E) II y III
R esoluclón.La hibridización s p 1 se presenta en los alquinos :
1
CH = CH
III y /
'
(alquino) : sp 1
(alqueno): sp2
I!
RPTA. A
CH4
(alcano) :sp 3
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
178
33.- ¿Q ué sustancia conduce la electricidad en solución acuosa?
A) F2
B) CCi4
C) H2S 0 4
D) SiOz
E) H¿
Resolución.Las sustancias iónicas y las sustancias covalentes con moléculas polares y se disuelven en
solventes polares com o el agua. Luego éstos conducen la electricidad.
A)
Para el flúor molecular (F2)
•• XX
:f:
B)
;
f
O
IF-FI
(molécula no polar )
El tetracloruro de carbono : (CC14)
XX
;ci;
XX «X XX
sci
xx je:
«x a:
xx
20 5
_
ICII
I _
ici- c -cu
O
i
ICII
_
lOl
_
f
H —O - S - O i
i
lOl
i
H
(molécula no polar )
C) Analizando el ácido sulfúrico (H,SO.)
XX
h
XX *05 xx
í oXX :«X
s: X
oX;
O
so;
X#
H
(molécula polar)
D) El dióxido de silicio : (SiOz)
ÍOÍ'.SiliOÍ
0 '0
= Si = OI
(molécula no polar)
E) El hidrógeno molecular : (H2)
H í H
O
H — H (molécula no polar)
RPTA. C
34.- Las energías d e enlace s o n : para e l enlace (C - H) 412 kJ/m ol y para el enlace (C - Cl)
327 kJ/mol. Determine la energía total, d e enlace para la m olécula del cloroformo
CHCI3 . (tricloro metano).
A) 1216 kJ/m ol
B) 1393 kJ/m ol
C) 1478 kJ/m ol
D) 2063 kJ/m ol
R esolución.El cloroformo se obtiene a s í :
•C*
• + H* + 3°C1S
o o Ov
_
ICII
oClc
• o
o e
H?C
ll
# o. ° C
o io: Ov H - C | - C —
opio
I
°Ví°
ICII
E) 1056 kJ/m ol
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
179
Nótese que existen 3 enlaces (C - Cl) y 1 enlace (C - H), luego la energía total de enlace para
la molécula s e r á :
3(327) = 981 kJ / mol
1(4121 = 412 kJ /m o l
Total = 1393 kJ / mol
RPTA. B
- > 6 CO, +3HJ0,.
s(g) T *( g)
2
A)
-3301,5 kJ/m ol B) 2830 kJ/m ol
D)
2005,5 kJ/m ol
C) -1073,5 kJ/m ol
E) -3120 kJ/m ol
E.E. (KJ/mol)
C—C
C—H
348
413
799
0 = 0
495
O—H
463
O
II
O
J<S)
ENLACE
O
II
O
35.- Considere el siguiente cuadro d e energías de enlace:
y determ ine la entalpia A H o calor d e reacción para
el siguiente s is te m a :
610
R esolución.La ecuación química se puede escribir a s í :
H
I
H -C
C—H
II
I
H— C
+
C—H
- > 6(0 = C = O) + 3(H — O — H)
(O = O) 2
H
Luego; recuerde que
1EE.'(enlacesformados)
^(enlaces rotos)
.(a)
15
XE.E^enjaces rotos) = 6 (C _ H) + 3(C _ C) + 3 (C = C) + y (O = O)
= 6 (413) + 3 (348) + 3(610) + y (495) = 9064,5 ki/mol.
y
zee((enlaces formados) = 12 (C = 0) + 6 (O — H)
= 12(799) + 6 (463) = 12366 kJ/mol.
Finalmente, regresando a la relación (a), se tiene :
AH8X = 9064,5 ki/m ol - 12366 kJ/m ol
=>
A
= -3301,5 kJ¡mol
RPTA. A
Observación.- La reacción también se puede escribir a s í :
+ Ü
-6 H 6Cg) +
y O
U.2(g)
6C02(g) +
+ 3301,5
kJ/m ol (exotérmica)
Problemas de Química y cómo resolverlos
180
Carlos Jara B.
36.- En la reacción quím ica determ ínese la en ta lp ia :
C ^ 5Ci + HCI
ENLACE
A) +208 kJ/m ol
D) -103 kJ/m ol
C -c
B) -185 kJ/m ol
E) -75 kJ/m ol
C I-C I
ENERGÍA DE ENLACE
413 kJ/m ol
347 kJ/m ol
242 kJ/m ol
C - Cl
327 kJ/m ol
C l-H
431 kJ/m ol
C ^e *
C'2
C -H
C) +343 kJ/m ol
R esolución.Recordemos que
- AH„
^HACCim
La ecuación e s :
H
H
I
I
H - C - C - H
I
I
H
H
Luego :
+
Cl -
H
H
I
I
H - C - C - C l
I
I
H
H
Cl
H -
a
AHREÍCTAmES = 6 (C - H) + 1 (C - C) + 1 (Cl - Cl)
= 6 (413) + 1 (347) + 1 (242)
A H re a c ta n te s
Además :
=
3 0 6 7 k A /m o 1
AHPR0DUCT0S = 5 (C - H) + 1 (C - Cl) + 1 (C - C) + 1(H - Cl)
= 5 (413) + 1 (327) + 1 (347) + 1 (431)
AHPRODUCTOS = 3 170 kJ/m ol
Entonces : AHREACaóN = 3 067 kJ/mo/ - 3 170 kJ/m ol
AHkeaccion = -103 kJ¡mol
Reacción exotérmica
RPTA. D
37.- Determine la energía total d e enlace del tetracloroetileno C2CI4 teniendo en cuenta
e l siguiente c u a d ro :
A) 1918,28 kJ/m ol
D) 1372,75 kJ/m ol
B) 416,36 kJ/m ol
E) N.A.
C) 1080,25 kJ/m ol
Resolución.La fórmula desarrollada del tetracloroetileno es :
Enlace
Energía d e enlace
(KJ/mol)
C = C
610,28
C -C I
327,00
Cl
a
Nc
=
c
'
/ \
ci
a
Rubén Cueva G.
Enlace Químico
181
Nótese que hay un enlace (C = C ) y 4 enlaces (C — C l); entonces la energía total de
enlace e s :
1 (C = C) : 1 x 610,28 = 610,28
4 (C -
Cl) : 4 x 327,00 = 1 308,00
1 918,28 kJ/m o l
RPTA. A
38.- El hielo tiene m enor densidad q u e el agua líquida debido a :
A) Las fuerzas d e Van der Walls.
B) Las m oléculas d e agua s e unen m ediante p u e n te s d e hidrógeno form ando conglo­
merados, hexagonales con volúm enes vacíos centrales .
C)
S u m ayor p e s o
D) S u m enor volum en
E) L os enlaces covalentes.
R esoluclón.En el agua líquida (D = 1 g/cm3) se observan cadenas lineales hexagonales de moléculas
unidas mediante puentes de hidrógeno.
En el agua sólida o hielo (D = 0,9 g/cm3) se forma un conglomerado hexagonal de moléculas
unidas con puentes de hidrógeno. El vacío central hace que su densidad sea m enor que la
del agua líquida, debido a que su volumen aumenta.
mayor volumen => m enor densidad
RPTA. B
39.- Marque verdadero (V) o falso (F) se g ú n convenga :
( ) El sulfato d e aluminio presenta enlaces covalentes normales, coordinaciones y tam­
bién enlace iónico.
( ) El peróxido d e hidrógeno y el agua no conducen la electricidad
( ) El m etanol p resen ta p u e n te s d e hidrógeno.
( ) El oxígeno tetratóm ico tiene m oléculas trigonales y planares
A) VVFF
B) VVVV
C) VFFV
D) VFVF
C) FFVV
Resoluclón.i)
Sulfato de aluminio
(V)
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
182
s
IOI
IOI
V
s
- / \ —
IO
OI
2 Al+3 3
- 2 coordinaciones
- 2 covalencias normales
-E nlace iónico
ii) El peróxido de hidrógeno y el agua son sustancias covalentes por lo tanto no conducen la
electricidad.
(V)
H»
No - ó
•o­
"
" NH
H' NH
jii) Los alcoholes (R — OH) presentan puentes de hidrógeno. Para el metanol
CH,
CH,
.O
H
iv)
CH,
_o
H -
(V)
CH,
,0
H --
El oxígeno tetratómico ( 0 4) es de la forma AX3; a s í :
IOI
t
IO
Luego se tiene VVW
O
/ \
(molécula trigonal planar)
(V)
IOI
RPTA. B
40.- Indicar verdadero o falso, seg ú n corresponda :
I)
L os g a s e s n o b les tam bién p u ed en experim entar fuerzas d e Van der Waals
II) El enlace m á s débil e s el enlace p u en te hidrógeno
III) L os hidrocarburos no presentan interacciones d e London
A)
VVV
B) FVF
C) FFV
O) VFF
E) VFV
Resolución.I) (V)
Las fuerza de Van der Waals, son fuerzas de interacción presente en todas las sus­
tancias pero, son fuerzas muy débiles en comparación con las fuerzas de interacción
intramolecular (enlaces covalentes é iónico).
II) (F)
En comparación con respecto a las fuerza de interacción intermoleculares.
EPH > EDD > London
Aumenta intensidad de interacción
III) (F) Los h id ro carb u ro s, al s e r m o lécu las no po lares, por lo general, p re se n ta n
interacciones de London, que explican sus propiedades.
En conclusión : VFF
RPTA. D
Enlace Químico
Rubén Cueva G.
183
PROBLEMAS PROPUESTOS
01.- Considere las siguientes afirmaciones:
A) 2
* En el enlace electrovalente los átomos com­
parten por lo menos un par de electrones.
04.- ¿Cuáles son incorrectas?
* Toda vez que dos átomos se unen mediante
un enlace, logran un octeto en su última capa.
i
B) 6
C) 5
¡B rü B r í
"
"~
1.1
[m» • x * ".i-i
iv ío
XX
Luego ¿Cuántas son correctas?
A )0
B) 1
C )2
D) 3
de fonnación de algunas sustancias binarias,
una de estas es incorrecta. Identifíquela.
•
'
XX
P X X
+ *X fX ; - *
k++
:
ío
;
XX
*’ “*
III 2 [K]+ [ros]-*
A) Sólo II
B) Sólo V
D) Todas
E) Ninguna
C) Sólo II y V
—
( ) Mientras que el diamante presenta una red
cristalina con geometría tetraédrica, el gra­
fito tiene una red cristalina con geometría
hexagonal.
( ) Si se unen dos átomos de igual electro­
negatividad el enlace es covalente apolar.
1 -1
;f ;
»■ X X J
c
05.- Dadas las afirmaciones :
E )4
02.- A continuación se muestran reacciones
a )K
::
E )3
v s i: Be :is
:ci: Ox
electricidad.
* El enlace puente de hidrógeno se produce
entre moléculas no polares que contienen
hidrógeno y otro elem ento de elevada
electronegatividad.
D) 4
kf
( ) Los átomos enlazados tienen menor ener­
potencial.
[
s
o
í f —gíaCaO
X
• X J
( ) Los compuestos iónicos poseen bajos
puntos de fusión y ebullición .
C)Bá+»N«
—
3
Ba4
*
+
2[5
n S]J— BaN ,
x
l x« J
ó
¿ Cuántas son falsas?
D) Li + *P* — 3 L r l + [s p"s] —Li3P
A )0
B) 1
C) 2
D )3
E )4
B) c á +
xO í
e>Ái
a i+3 +
+ xK
s; -
Ca4J +
—
l
3 [: s": ]"* -
ais 3
03.- T eniendo en cuenta el cu ad ro de
electronegatividades:
H
Na
Ca
N
O
4 2,5 2,1
0,9
1,0
3,0
3,5
F C
K
a
0,8 3,0
Entonces diga cuántas de las sustancias men­
cionadas a continuación son iónicas.
KC1
CaF„
* NO
*nh3
* C 5H 12
* h 2o 2
06.- Dadas las proposiciones :
( ) El BeCl2 tiene 12 electrones solitarios.
( ) El acetileno tiene 2 carbonos con hibridización sp1.
( ) En el N ,0 4 hay dos enlaces dativos por
molécula.
( ) El HzO, HF, C 2H5OH presentan puentes
de hidrógeno.
¿ Cuántas son falsas?
A)
0
B) 1
C) 2
D) 3 E )4
Problemas de Química y cómo resolverlos
184
Carlos Jara B.
07.- Escoja la especie de mayor número de
enlaces dativos por molécula.
C) El ozono y el dióxido de azufre tienen una
coordinación en su molécula.
A) h 3p o 4
D) El HzO tienen moléculas con átomos ubi­
cados en dos planos que forman 94° entre sí.
d ) h 2s o 4
b > h c io 4
C)HNOz
E )0 3
E) El C 0 2 tiene moléculas lineales.
08.- El radical sulfato S 0 4
I.
Tiene 30 electrones de valencia
12.- La estructura mostrada corresponde al
ácido fosfórico:
II. Tiene dos coordinaciones
:Ó :
III. Con el NH* se une mediante un enlace
covalente
H - O
.. - P^ - O.. - H
IV. Posee 12 pares de electrones no enlazantes
:0 :
I
H
Son falsas:
A)
Sólo II
B) Sólo IV
D)
ninguna
E) I y III
C) II y IV
09.- Calcular el número de enlaces múltiples
en 500 moléculas del compuesto mostrado a
continuación:
Luego no es cierto :
A) La molécula tiene 7 covalencias sigma y 1
coordinación.
B) Se trata de una sustancia polar.
C) Existen 18 electrones no compartidos (li­
bres) y 14 electrones compartidos.
D) Como especie tiene una carga igual a -3.
E) Se disuelve en agua.
A) 3500
B)2400
D)2000
E)8000
C ) 1500
10.- ¿Qué pareja es correcta:
A) Clorom etano: molécula polar.
B) N itrato de potasio : enlace iónico y
covalentes solamente.
C) Oxido de cloro (I ): sólo enlaces covalentes
coordinados.
D) Dióxido de carbono : moléculas polares.
E) A gua: molécula piramidal.
11.- ¿Cuál de las afirmaciones no es correcta?
A) El ácido perclórico tiene tres coordinacio­
nes y un enlace covalente puro.
B) El amoníaco presenta moléculas pirami­
dales de base triangular.
13.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga.
( ) El ión fosfonio PH4+tiene una coordina­
ción y 3 enlaces covalentes puros.
( ) En el agua y en el H20 2 existen 2 pares
de electrones libres por molécula.
( ) El Br2 y 0 2 tienen 4 pares de electrones
libres por molécula.
( ) En el metano el carbono logra un octeto
y los hidrógenos logran duetos en su úl­
tima capa.
A) VFFV
B) VVVV
D) VVFF
D) FVFV
C) VFFF
14.- Identifique la afirmación incorrecta:
A) El ión hidronio H 30 + tiene 2 enlaces
covalentes normales y una coordinación.
Rubén Cueva G.
15.- Escoja la estru ctura para el nitrato
cuproso Cu NO.,
O
Cu—O
O
II
O
A)
+1
+1
0
B)
+1
-1
0
C)
0
+1
-i
D)
-1
0
+i
E)
-1
-1
0
O
~
16.- Determine la carga para cada una de las
especies mostradas (en ese orden):
(1)
(IB)
01 )
X X
xx
XX
h
X x
_
> ;
: Br:
:c ¡
n
III
A)
-2
-2
-1
B)
-1
+2
-1
C)
-3
0
+1
D)
-3
1
0
E)
-3
0
-1
19.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga.
( ) En el S 0 4" el azufre tiene carga formal +2.
( ) En el C103_ el cloro tiene carga formal +3.
( ) En el metano el carbono tiene carga formal 0.
-n :
s o s
KO
I
t
D) | 0 — Br — OI
“
\
~
IOI
C) | O — Cl |
E ) ü — Cu — O — N = 0
°*o : p : o í
_
E) | 0 — I - » 0 |
D )C u — O — O — N = O
xx
IO I
IOI
II
A ) | 0 — Si
_
0
1
C) / N \
O
O — Cu
;o• • ;
m
18.- Diga cuál de las especies mostradas tiene
mayor carg a:
/ N\
B) Cu
l¡Z
E) La molécula del veneno CfiH6 presenta re­
sonancia.
III
lu
D) El ácido nitroso HNOz , tiene 2 coordinaciones.
IO = N = Cl IN
I
II
(III)
11
u
II
C) La molécula del ozono es polar.
(II)
(I)
10
B) El dióxido de azufre SO., tiene dos enlaces
covalentes normales y una coordinación.
A)
185
Enlace Químico
( ) En el amoníaco el nitrógeno tiene carga
formal 0 .
A)
V VVV
B) VVVF
D)
VVFF
E) VFVF
20.- La estructura mostrada corresponde al
ácido sulfuroso.
H — O — íf — ó l
I
IOI
I
17.- Determine la carga formal del nitrógeno
en cada uno de la especies mostradas :
C) VFFV
H
Problemas de Química y cómo resolverlos
186
Carlos Jara B.
Luego ¿qué afirmación es correcta?
23.- ¿Cuántas de las moléculas son polares ?
A) El azufre tiene carga formal + 1.
* c i2
CCL4
B) 2 oxígenos tienen carga formal 0
* HBr
o.
C) Un oxígeno tiene carga formal -1.
A) 2
D) La especie tiene carga 0.
E) Cada hidrógeno tiene carga formal +2.
21.- Identifique la estructura más apropiada
para el ión cianato (CNO )"1
A> [10 — C — NI]'"
B) [10 = C — Ñ ] ‘
C) [ O = C = Ñ ] '
B )3
* h 2s
* H 2 °2
D) 5
C )4
24.- Según el cuadro de electronegatividades.
EN
CI N As H
F
O Be
Elemento 4,0 3,0 3,0 2,1 2,1 3,5 1,5
Señale el número de proposiciones no correctas
I.
II.
( ) AsHj : covalente polar
( ) BeClj : electrovalente
III. ( ) NC1
: covalente polar
D) [ IO = C — Ñ ] ‘
IV. ( ) As 20 3: covalente polar
E) [lO — C = Ñ ] ‘
V. ( ) H20
22.- Identifique la estructura conecta del N20 4:
E )0
: covalente polar
VI. ( ) H 2F 2 : polar muy fuerte
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
A) N — O — O — N
%
— O ^
B) 1 O < - 0 — N = N — 0 - > 0 |
25.- Escoja la estructura con mayor número
de enlaces pi (7t) por molécula :
A)
Agua oxigenada
D) CH 3 — COOH
iCHO
<°x
C)
*
E)
B)
CH3CHO
N = N
/
*
*
<°/
\° )
C)
c h 3c h 2o h
26.- Calcular el valor de “Q” .
<&
'o '
*
D)
s
^
B2 + 2 A - C
Q=
q
; para
N —N
N = C - < g > - CH2 - CH N °/
OH
Siendo ;
E)
^
//
\° /
COOH
N= N
A = número de enlaces sigma (o)
B = número de enlaces pi (7t)
//
C = número de electrones libres
%
Xo/
D = número de enlaces múltiples.
Rubén Cueva G.
A) 13,6 B) 8,9
Enlace Químico
C) 2,4
D) 3,4
E) 14,8
27.- Dadas las moléculas :
i CHO
A) IC - IIB - IIIA - IV D
B) IA - IIB - IIIC - IV D
C) ID - IIC - III B - IV A
CH}
(Q )
187
CH 3 — CHjOH
D) I C - IIA - III B - IV D
E) IC - II A - IIID - IV B
m
(to
(0
no es cierto:
30.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
A) 1 :4 enlaces pi (7i ) ; 4 enlaces múltiples
( ) El agua no conduce la electricidad
B) II : 15 en laces co v alen tes puros; 5
covalencias apolares
( ) La molécula del agua es angular y polar
C) III : 1 enlace covalente polar; 7 enlaces
covalentes apolares
D) 1 :1 4 enlaces sigma ( a ) ; 4 enlaces pi (Jt)
E) III : 8 covalencias normales , 8 enlaces
sigma (a )
28.- De las afirmaciones dadas:
* Los orbitales híbridos sp* se orientan hacia
los vértices de un triángulo equilátero.
* El agua tiene m oléculas angulares con
hibridización sp 2 en su átomo de oxígeno.
* El H2S tiene moléculas polares y angulares.
* Al fusionarse 2 orbitales "p” con un orbital
“s” se forman 3 orbitales híbridos tipo sp*.
¿Cuántas son falsas?
A )0
B) 1
C) 2
D )3
E )4
29.- Relacione:
I. Amoníaco
( ) El metano presenta 4 covalencias polares.
( ) El amoníaco se disuelve en agua.
A) VVVV
D) VFFV
B) VVFF
C) VFVF
E) FFFF
31.- Para el enlace O — H en el agua el mo­
mento dipolar es 1,336 D Si el carácter iónico
tiene un porcentaje del 29 %. ¿Qué longitud,
en A, tiene este enlace ?
A) 1,06 Á
B) 1,22 A
D) 1,40 Á
E) 0,72 A
C) 0,96 Á
32.- ¿Cuál es el porcentaje de carácter iónico
en una estructura X — H, si el momento dipo­
lar eléctrico experimental es de 0,85 debye?
Además se sabe que la longitud de enlace es
1,72Á (dato : carga e - 4,8 x 10 10 u.e.c ; 1
debye = 1 0 '18 u.e.c x cm).
A) 8,46%
B) 10.30%
D) 2,08%
E) 89,70%
C) 25,34%
33.- Calcular la energía total de enlace para el
alcohol isopropílico:
II. Hibridización sp 2
CH, - CHOH - C H ,
III. S i0 2
1
X
ENLACE
ENERGIA DE ENLACE
99 k c á l/ mol
A. Moléculas lineales
0
IV. Tiene un enlace triple en su molécula
B. En las definas
C -C
83 kc a l/m o l
C. Molécula piramidal de base triangular
c-o
82 k c a l/m o l
D. N,
o- H
111 kc a l/m o l
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
A) 825 kcal/mol
D) 1 230 kcal/mol
B) 1 052 kcal/mol
E) 2 600 kcal/mol
C) 230 kcal/mol
ENLACE
C —H
C —C
« i
« 1o
<51
145
98,2
80,5
O -H
109,4
79
---- > 2CH 3OH + C,H
; AH = ?
2C,H,OH
2 5
2 4 7
A) -11 kcal/mol
D) 2 1 kcal/mol
B) 16 kcal/mol
E) 18 kcal/mol
C )-25 kcal/mol
347
414
Enlace
X
293
l
O
N -H C -N c - c C - H c - o
389
463 kJ / mol
A) -2 023 U /m o l
D) 2 023 U /m o l
B) 1 080 U /m o l
C) 249 kJ/mol
E) -1 080 U /m o l
A )e tan o < eteno < etino
B) etano < etino < eteno
C) etino < eteno < etano
D) etino < etano < eteno
E) eteno < etano < etino
35.- C onsidere las siguientes energías de
e n la c e :
a
495 kJ / mol
799 kJ/m ol
37.- Respecto a las longitudes de enlace del etano, eteno y etino escoja la relación correcta:
Calcular la entalpia para la reacción:
/■s
*0
E
0 = 0
c =0
X
C -H
1
O
c -c
O
II
O
O
Enlace
34.- Usando el cuadro de energías de enlace:
ENERGIA DE ENLACE
413 kJ/m ol
348 kJ / mol
O
1
188
351
464
38.- Marque la pareja correcta:
A) Fuerzas de Van der Walls : moléculas no
polares.
B) Enlace de coordinación : transferencia de
2 electrones.
C) Compuestos iónicos : no se disuelve en
agua.
D) CHC13 : se disuelve en tetracloruro de car­
bono.
w
Luego diga que molécula genera mayor energía
E) PH3 : moléculas tetraédricas.
A )C H 3 - o - c 2H5
D )C 4H 10
B) CH 3OH
E )C 3H5NH 2
39.- Indicar la cantidad de sustancia que pre­
sentan interacciones de Van der Waals N ,
HCI, 0 2, CH4, H jO
C) c h 3n h 2
A) 1
36.- Sabiendo q u e :
AH
— a u ________ __ AiT
40.- Indicar verdadero o falso, respecto al en­
lace puente hidrógeno.
I) Son fuerzas intermoleculares.
REACCIÓN
REACTANTES
^^PR O D U C T O S
Calcular el valor de AH para la combustión
completa del propano.
C 3Hg + 5 0 2
DATOS:
>
3 C 02 +
4 H20
B )2
C )3
D )4
E )5
II) Se presentan entre dipolos instantáneos.
III) El agua puede establecer enlace puente
hidrógeno entre sus moléculas, ya sea en
fase sólida o en fase líquida.
A) VFV B) FVF C) FFV D) VFF E ) V W
6.1. FUNCION QUIMICA
Es el conjunto de com puestos con propiedades similares porque tienen estructura o
composición semejante.
Ejemplos : Función hidróxido NaOH ; Ca (OH)2 ; Al(OH)3; AgOH ; Pb(OH ) 4 ;...
6.2. CUADRO DE FUNCIONES INORGANICAS
Las principales funciones químicas inorgánicas son :
- Hidruros
- Hidrácidos
- Óxidos ácidos (anhídridos)
- Peróxidos
- Hidróxidos
- Oxácidos
- Óxidos básicos (óxidos)
- Ácidos polihidratados
- Poliácidos
- Óxidos dobles
- Peroxiácidos
- Tioácidos
- Sales oxisales
- Sales ácidas
- Sales Haloideas
- Sales básicas
- Sales dobles
- Sales hidratadas
Las más importantes son : Óxidos ; Hidruros ; Hidróxidos
Hidmro
Metal
ELEMENTO
H O < ra ¡S > )
No metal
ii>
Hidráddo
óxido básico
Metal
ELEMENTO
Oxácidos ; Sales
+ 0 O
+ H20
O
C hÍpR Ó X ID C ^
+
0
( ^
(^ÓXlDcP)
Ño metal
Ejem plos:
H*°
No metal + Oxígeno
Anhídrido
Óxido básico + HzO
Hidróxido
Oxácido + hidróxido
Sal Oxisal
Metal + Hidrógeno
Hidruro
0
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
190
6.3. NOMENCLATURA T FORMULACIÓN
Existen nombres antiguos de los com puestos químicos y nombres m odernos (sistemas
de la UIQPA*) para los que se debe conocer las valencias de los elementos.
Valencia es la capacidad de combinación de un elem ento de acuerdo al núm ero de
electrones que gema, pierde o com parte para cumplir la regla del octeto.
Fórmula es la representación simbólica de un com puesto químico, donde de indica el
núm ero de átomos de cada elem ento (con su símbolo) en la molécula o celda unitaria.
TABLA DE PRINCIPALES VALENCIAS
VALENCIA CON
RESPECTO AL H
1
2
3
4
3
2
GRUPO
I
II
ni
IV
V
VI
E
E
Li
N
0<n
Si(4)
P
Ca
Ge(4)
Rb
Sr
N
Cs
Ba
T
Cu(2;l)
Zn
0
Ag
Cd
E
M
E
B
Na
Mg
Al
K
'
C
L
Be
1
0
vn
vm
Fe
S
F(n
a
Co
As
Se
Br
Ni
Sn
Sb
Te
I :
Pd
Bi
2
4
3
5
\p k ó 4ftO
AUfti)
VALENCIA CON
RESPECTO AL
OXÍGENO
1
2
3
|
| NO METALES
|
| METALES
1
3
5
7
2
4
6
2
3
* UIQPA: Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAQ)
* Anfóteros : Todos los metales de valencias altas (5
ó 6 ó 7) presentan este carácter dual. Con valencias
bajas (1;2;3) se comportan com o m etales típicos y
con valencias altas com o si fueran q q metales. Ejm
: Cr; Mn; V; Mo; W ;....
NO METAL
METAL
Cr
2
3
3
Mn
2
3
4
6
6
7
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
191
6.4. HIDRUROS
Son compuestos binarios con hidrógeno unido a otro elemento. Para escribir la fórmula
se intercambian sus valencias :
0
Hv E
Tipos de hidruros :
valencia
v^^"deE
a) H idruros metálicos.-
Metal + H idrógeno
>
H idruro Metálico
Mg H2 hidruro de magnesio
Na H
hidruro de sodio
Al H3
hidruro de aluminio
CaH2
hidruro de calcio
* Los hidruros metálicos estables son del grupo I y II. No son estables los hidruros de metales
de transición.
b) H idruros especiales.-
No m etal (III; IV; V) + hidrógeno
Tienen nombres especiales, de uso muy generalizado
bh3
borano
ch4
m etano
SiH4
silano
PH3
fosfina
nh3
am oníaco
h 2o
agua
AsH3
arsina
* Al ganar un H+ se forman iones denom inados iones “ONIO” :
c) Ácidos hldrácidos.-
NH,6 + H'
-------->
NH*4 amonio
HzO + H+
--------=>
H30 + hidronio
No m etal (V I; VII) + H idrógeno -------->
Ácido H idrácido
H2S
sulfuro de hidrógeno/tíc/do sulfhídrico <—nombre antiguo
H2Se
seleniuro de hidrógeno/tíc/do selenhídrico
H2Te
Teluro de hidróge no/ácido telurhídrico
HF = H2F2 = (HF)x fluoruro de hidrógeno/tíc/do fluorhídrico
HC1
cloruro de hidrógeno/óc/do clorhídrico (ácido muriático)
HBr
Bromuro de hidrógeno/tíc/do bromhídrico
HI
Yoduro de hidrógeno/tíc/do yodhídrico
*HCN
cianuro de hidrógeno/tíc/do cianhídrico
d)
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
192
H idruros dobles.-
M etal (1) + M etal (2) + H idrógeno
----- >
H id ru ro Doble
Son hidruros ternarios con dos m etales distintos
NaAlH4 hidruro de sodio y aluminio
KGeH4 hidruro de potasio y germanio
Nota 1.- Los elem entos cuando se unen al hidrógeno lo hacen solamente con su valencia
principal de acuerdo al grupo :
1
n
in
IV
V
VI
vn
1
2
3
4
3
2
i
Nota 2.- Se recom ienda escribir las fórmulas con el elem ento de mayor electronegatividad a
la derecha y los de m enor electronegatividad a la izquierda, el H tiene electronegatividad 2,1
mayor que los metales pero m enos que los no metales, por ello las fórmulas son a s í :
CaH2
y
HC1
G.5. ÓXIDOS
Son compuestos binarios con oxígeno unido a otro elemento.
E ^ , si se puede se simplifican subíndices
E = elem ento * O
a
V = valencia do E
a
O = Oxígeno
Como el oxígeno es el 2o elem ento m ás electronegativo (después del F) en los óxidos
siempre va a la derecha y el elem ento a la izquierda.
Clases :
a) Óxido básico.- Óxido metálico :
Metal
+
Oxígeno -------->
Óxido Básico
b) Óxido ácido.- Óxido no metálico, llamado antes Anhídrido :
No Metal + Oxígeno -------->
Ó xido Ácido
Fe20 3 : óxido de hierro (III)/óxido férrico/sesquióxido de hierro
C120 ? : óxido de cloro (Vil)/anhídrido perclórico/heptóxido de cloro
Nomenclatura m oderna
Nomenclaturas antiguas
Rubén Cueva G
Compuestos Inorgánicos /
# D E VALENCIAS
PREFIJO.......................................................... SUFIJO
RAÍZ DEL ELEMENTO
(hi)per
........................................................
ico
intermedia mayor
........................................................
ico
intermedia m enor
........................................................
oso
........................................................
oso
mayor
........................................................
ico
intermedia
........................................................
oso
........................................................
oso
mayor
........................................................
ico
m enor
........................................................
oso
única
........................................................
(ico)
máxima
4
193
mínima
3
hipo
m enor
2
1
hipo
Ejemplos :
óxido de plomo (IV)
:
Pb
0
0
anhídrido bórico
:
B 30 2
óxido ferroso
:
Fe20 2 0
óxido de nitrógeno (V)
:
N5Oz
0
Pb2o 4 0
b 2o 3
Fe20 2 0
Pb02
(sim plificando)
FeO
(sim plificando)
NA
CuzO
óxido de cobre (1bióxido cuproso
CuO
óxido de cobre (II)/óxido cúprico
I20 ?
óxido de yodo (VII^/anhídrido peryódico
I20 5
óxido de yodo (}/)/anhídrido yódico
I20 3
óxido de yodo (l\\)/anhídrido yodoso
lzO
óxido de yodo (I)/anhídrido hipoyodoso
A120 3
óxido de aluminio (III)/óxido de aluminio/óxido alumínico
NajO
óxido de sodio (I)/óxido de sodio /óxido sódico
SO
óxido de azufre (II)/anhídrido hiposulfuroso
SOz
óxido de azufre {\\f)lanhídrido sulfuroso
S0 3
óxido de azufre (yí)/anhídrido sulfúrico
HgO
óxido de mercurio (II)/óx/do mercúrico
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
194
Existen otras nomenclaturas antiguas com o la que utiliza prefijos mono, di, tri, tetra,
penta, h e x a ,... para indicar el núm ero de átomos en la molécula (no indica valencia).
co2
dióxido de carbono
S 03
trióxido de azufre
CO
monóxido de carbono
ní 2o 3
sesquióxido de níquel
* sesqui = 1 1/2
NazO
hemióxido de sodio
* hemi = 1/2
6.6. OXIDOS DOBLES
Tienen metales (de valencias 2 y 3 ó 2 y 4) actuando con am bas valencias a la vez.
m3o 4
Fórmula general
Fe30 4
M<
Fe - Co - Ni - (2 - 3)
Pb - Pt - Sn - (2 - 4)
PbO
FeO
Pb3o 4
Fe2° 3
óxido de hierro (II, III)
PbO
PbO„
óxido de plomo (II, II, IV)
óxido ferroso-férrico
óxido plumboso-plúmbico
Nombres
m ás usados
óxido doble de hierro
óxido doble de plomo
óxido salino de hierro
óxido salino de plomo
tetróxido de trihierro
tetróxido de triplomo
m agnetita
minio
Otros óxidos d o b les:
N¡30 4 , S r^O ,, Pt30 4 , Co30 4
6.7. PEROXIDOS.
-2
Son com puestos binarios que contienen el ión peróxido, O,
Rara cada
oxígeno
Vblencia
2
Estado de oxidación
-1
En forma práctica se adiciona un oxígeno a los óxidos de elem entos de grupos I y II para
obtener peróxido. No se deben simplificar los subíndices.
NazO + O
Na20 2 peróxido de sodio
Rubén Cueva G.
Compuestos Inorgánicos I
CaO + O
C a0 2
peróxido de calcio
L¡zO + O
L¡20 2
peróxido de litio
h 2o
+ O
->■
H20 2
195
peróxido de hidrógeno (agua oxigenada)
6.8. H1DROXIDOS
Compuestos ternarios que contienen un metal (o am onio) unido al grupo hidroxilo
(oxhidrilo) (OH) '1
M = metal o amonio
-i
O = oxígeno
estados de oxidación
M(OHV
OH
del grupo hidroxilo
H = hidrógeno
V = valencia del Metal
Resultan teóricamente de la reacción de un óxido básico con agua. También se denom i­
nan bases o álcalis. Neutralizan a los ácidos.
NaOH
hidróxido de sodio (IVhidróxido sódico/soda cáustica
Ca(OH) 2
hidróxido de calcio (II^/hidróxido cálcico/hidróxido de calcio
Al(OH) 3
hidróxido de aluminio {\\Y)/hidróxido alumínico/hidróxido de aluminio
Pb(OH) 4
hidróxido de plomo (W)/hidróxido plúmbico
Pb(OH) 2
hidróxido de plomo (II^/hidróxido plumboso ■
NH4(OH)
hidróxido de am onio (I^/hidróxido armónico/hidróxido de amonio
Fe(OH) 2
hidróxido de hierro QJ)/hidróxido ferroso
Fe(OH) 3
hidróxido de hierro (Iliy/irtfraxü/o férrico
Nota : Elementos anfóteros.- Los metales con valencias altas presentan un comportamiento
dual, com o metal y no metal
MnO
óxido de m anganeso {Vi)/óxido manganoso
Mn20 3
MnOz
Mn0 3
óxido de m anganeso ( \V)/anhídrido manganoso/dióxido de manganeso
óxido de m aganeso {Vi)¡anhídrido mangánico
óxido de m anganeso (III)/óxido mangánico
óxido de m anganeso (VII)/anhídrido permangánico
Mn20 ?
Cr0 3
CrO
Mn(OH) 3
óxido de cromo (VI)/anhídrido crómico
óxido de cromo (H)/6xido cromoso
hidróxido de crom o (III)/fti£/róxí£/o mangánico
HMnO.
Cr(OH) 2
ácido mangánico (VH)/tícido permangánico
hidróxido de cromo {W)/hidróxido cromoso
H2Cr0 4
Mn2(CrQ4) 3
ácido crómico (VI)¡ácido crómico
crom ato (VI) de m anganeso (III)/croma/o mangánico
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
196
PROBLEMAS RESUELTOS
01.- Escoja la alternativa q u e contenga só lo elem en to s trivalentes (valencia 3).
A)
F e, C u, A u , Al
B) A l, N i, K , B e
D)
M g, C a, A l , S n
E) P b , P t , C a , fía
C ) A u ,A I ,B ,C I
Resolución.La valencia es la capacidad num érica que tiene un elem ento para combinarse con otro para
formar compuestos. A continuación mostramos las valencias de los elem entos m ás usuales.
M ETALES
Ag
U
Na
K
Rb
Cs
Zn
Cd
Be
Mg
Ca
Sr
Ba Ra
Al
Cu
Hg
Au
METALES
2
Q
Br
3
P
As Sb
1,3,5
1,2
S
Se Te
2 ,4 ,6
C
Si
2,4
1,3
Co
Ni
2,3
Pb Sn
Pt
2,4
Fe
NO
1
I
B
1,3,5,7
3
ANOMALÍAS
ELEMENTO
METAL
NO METAL
Cr
2,3
3 ,6
Mn
2,3
4 ,6 ,7
N
2 ,4
1,3,5
V
2,3
4.5
Luego, son trivalentes (valencia 3 ) Au, Al, B, Cl
RPTA. C
02.- ¿C uál e s la proposición correcta :
A) L os co m p u esto s inorgánicos tienen carbono en s u estructura m olecular.
B) L os ó xid o s y lo s hidróxidos s o n co m p u esto s binarios
C) Una función quím ica está constituida p o r co m p u esto s quím icos con propiedades quí­
m icas s e m e ja n te s .
D) L os co m p u esto s d e una m ism a función pu ed en tener diferente grupo funcional.
E) L os alcoholes y lo s aldehidos so n funciones inorgánicas.
Rubén Cueva G.
Compuestos Inorgánicos I
197
R esoludón.Las funciones químicas son conjuntos de com puestos químicos con propiedades químicas
semejantes. Dichos com puestos deben tener el mismo grupo funcional. Los com puestos
inorgánicos se pueden clasificar en 5 grandes funciones :
1. Función hidruro
2. Función óxido
3. Función hidróxido
4. Función ácido
5. Función sal
RPTA. C
03.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n convenga :
( ) L os óxidos so n co m p u esto s binarios
( ) m etal + oxígeno
-------- >
óxido ácido (anhídrido)
( ) Oxido básico + HzO -------- > hidróxido
( ) Los hidruros so n co m p u esto s oxigenados m u y estables.
A) VFVV
B) VFVF
C) VFFV
D) VFFF
Resolución.Veamos los siguientes cuadros :
Luego analizando las alternativas :
VFVF
RPTA. B
E) VVVV
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
198
04.- Dadas las a firm a cio n es:
* L os óxidos d o b les s o n m ezclas d e la forma EJO,
3 4
* En lo s p eróxidos e l esta d o d e oxidación del oxígeno e s -1
* La oxilita y el agua oxigenada so n com puestos binarios que contienen oxígeno con E.O = -1
* El peróxido d e po tasio tiene m oléculas tetratómicas.
¿ Cuántas s o n falsas ?
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.Analizando las proposiciones:
(V) Los óxidos dobles son el resultado de mezclar los óxidos simples de un metal de valencias
2 y 3 o de valencia 2 y 4.
FeO
Fe20 3
< ------
E30 4
=>
Fe30 4
2 PbO
PbOz
^ 3^4
Oxido doble ferroso férrico
Óxido doble plumboso plúmbico
(V) En los óxidos com unes el estado de oxidación del oxígeno es -2 y en los peróxidos es -1.
CF) Oxilita : Es un com puesto de fórmula Na2Oz (peróxido de sodio).
Agua oxigenada: No es un compuesto, es una mezcla de agua con peróxido de hidrógeno
(H20 2) al 3%.
(V) Peróxido de potasio K20 2 es el tetratómico.
Luego se observa que una es falsa
RPTA. B
05.- ¿Cuál(es) de las afirm aciones e s (son) verdadera(s)?
I.
S esquióxido d e o r o : grado d e oxidación = 2/3.
II. S 0 3 : trióxido de azufre.
III. N i,O
.: G.O. = 4/3.
3 4
IV. Protóxido d e cobre < > óxido cuproso.
V. Dióxido d e s ilic io : a = 4 (atomicidad).
A) 1,11 y III
B) II y III
C) II, III y IV
D) Todas
E) Sólo III
Resoluclón.E1 grado de oxidación (G.O.) de un óxido se obtiene al dividir el núm ero de átom os de Oxíge­
no entre el núm ero de átom os del elem ento (E) combinado:
Ejem plo:
P t0 2 : G.O. = y = 2
A120 3 : G.O. = ^
Compuestos Inorgánicos 1
Rubén Cueva G
199
Usando el grado de oxidación, se pueden nombrar los óxidos con los prefijos que se señalan
en el cuadro adjunto :
Luego en las sustancias mostradas.
G.O.
PREFIJO
3
SUB, PROTO, HEMI
1/2
I. Sesquióxido de oro
: Au20 3 ; G.O. =
II. Trióxido de azufre
: S03
III. Oxido salino de níquel
: N¡30 4 ; G.O. =
MONO
1
SESQUI
3/2
; G.O. =
DI
2
IV. Protóxido de cobre
: CuzO ; G.O. =
(óxido cuproso u óxido
de cobre (I))
TRI
V.
HEPTA
7/2
ÓXIDO SALINO DE . . .
4/3
Dióxido de silicio
5/2
PENTA
: Si0 2 ; G.O. =
(atomicidad = 3)
3
RPTA. C
Son verdaderas II, III y IV
06.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n convenga :
(
)
( )
(
( )
Los hidróxidos so n co m p u esto s binarios d e sabor amargo.
El hidróxido d e calcio y la potasa cáustica tienen m oléculas d e igual atomicidad.
)
En la reacción d e un óxido básico con el agua s e obtiene una base.
El oxidrilo e s un anión divalente.
A) FFFF
B) FVVF
C) FFVF
D) FFVV
E) VVVF
Resolución.Cuando se combina un óxido básico con a g u a , se obtiene un hidróxido (base). Los hidróxidos
son compuestos ternarios de sabor amargo (similar al jabón).
m2o v
M (OH)v
h 2o
óxido básico
V : Valencia del elem ento
a
hidróxido
M : Metal
Los hidróxidos tienen el grupo oxidrilo (OH ); com o se ve, se trata de un anión monovalente.
Ejemplo:
i)
Hidróxido de calcio :
Ca(OH) 2
(atomicidad = 5)
(agua con c a l, cal m uerta o cal apagada)
ii)
hidróxido de p o tasio :
(potasa acústica)
KOH
(atomicidad = 5)
Los hidróxidos al neutralizarse producen una sal y agua.
Finalmente, la respuesta s e r á :
FFVF
RPTA. C
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
200
07.- Marque verdadero (V) o falso (F) s e g ú n c o n v e n g a :
( ) El corindón s e transform a e n bauxita al reaccionar co n e l agua.
( ) Tanto la leche d e m agnesia com o el agua d e barita s o n dihidroxílicos.
( ) El am oniaco reacciona co n el agua transform ándose en hidróxido d e amonio.
( ) Los álcalis com o el KOH o el NaOH reaccionan con las grasas transformándose en jabones.
A) VFVF
B) VVFF
C) VFFV
D) VVVF
E) VVVV
Resolución.Analizando las alternativas:
(V)
a i 2o 3
+
h 2o
- ------ >
CORINDÓN
(V)
(V)
BAUXITA
Mg(OH) 2
nh3
Al(OH)3
Ba(OH) 2
,
+
h 2o
son bases dihidroxílicas
- ------ >
AMONÍACO
nh 4o h
HIDRÓXIDO DE AMONIO
(F)
Los álcalis favorecen la disolución de grasas, por lo que se em plea en el acabado y
limpieza de metales.
Son
VWF
RPTA. D
08. ¿Q ué afirm aciones s o n falsas?
I ) Los hidróxidos tiñen d e color rojo al papel tornasol
II) L o s hidróxidos tiñen d e color grosella (violáceo) a la fenoltaleína.
III) L os hidróxidos desnaturalizan a la s proteínas
IV) L o s hidróxidos d e lo s m etales alcalino - tórreos s e conocen com o álcalis.
A) Sólo I
B) l y IV
C) Sólo III
D) Todas
E) ninguna
Resolución.A partir del siguiente m apa conceptual:
Nota : Los álcalis son los hidróxidos de los metales alcalinos.
Son falsas : I y IV
RPTA. B
*
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
09.- Dadas las parejas cuántas s o n verdaderas ?
( ) NH3 : am oniaco
( ) PH* : fosfonio
( )S iH 4 : silano
( ) A JH * : arsonio
A)
2 B)
3 C) 4
(
(
201
) CH4 : m etano
) H30 * : hidronio
E) 6
D )5
Resolución.-
* Los hidruros moleculares tienen nombres especiales :
NH3: am oniaco
BH3 : borano
AsH3 : arsina
PH3: fosfina
GeH4 : germ ano
H20 : agua
SbH3 : estibina
SiH4 : Silano
* Los radicales “ONIO” se forman cuando el hidruro se une a un núcleo de hidrógeno
(que es realm ente un protón)
*
NH,3 + H+
Así se tienen:
>
NH.+
4
amonio
PH
4/
fosfonio
Luego son verdaderas 6
A sH4/
arsonio
S b H4/
estibonio
H.O+
3
hidronio
RPTA. E
10.- L os peró xid o s s o n c o m p u e sto s q u e s e caracterizan p o r q u e :
A) El oxígeno p resenta estado de oxidación -2.
B) El oxígeno interviene con grado d e oxidación -1/2
C) S on donadores d e hidrógeno ionizado
D) E xiste un enlace covalente entre d o s áto m o s d e oxígeno
E) Todas las anteriores s o n correctas
R esoludón.El grupo peroxi tiene dos átom os de oxígeno c/u con estad o d e oxidación (grado de
oxidación) igual a - 1 .
Ió n p ero x :
-1.
f o “2l
l
2
J
<>
IO — Ol
|
|
RPTA. D
11.- Otro nom bre para el ácido sulfhídrico e s :
A) Sulfito d e hidrógeno
B) Sulfato d e hidrógeno
D)
E) P ersulfato d e hidrógeno
Hiposulfito d e hidrógeno
C) Sulfuro d e hidrógeno
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
202
Resolución.AI ácido sulfhídrico en fase gaseosa se le denomina sulfuro de hidrógeno (HjS^)
RPTA. C
12.- Indicar s i s o n verdaderas o falsas las sig u ien tes p ro p o s ic io n e s :
- El óxido m angánico p o s e e un valor d e atom icidad igual a cinco
- El hidróxido plúm bico tiene d o s g ru p o s oxhidrilos
- El ácido clorhídrico p o s e e d o s á to m o s d e oxigeno
A) VFF
B) VVF
D)
C) FFF
VVV
E) VVF
Resolución.A partir de las estructuras :
(V) Mn20 3
—» 2 + 3 = 5 (atomicidad = 5)
(F) Pb(OH ) 4 —> tiene 4 oxhidrilos (OH)
(V) HCl no tiene oxígenos (es hidrácido)
RPTA. A
13.- ¿Cuál d e las sig u ien tes fórm ulas n o va acom pañada d e s u nom bre correcto?
A)
NiO, óxido niqueloso B) M n04, anhídrido mangánico
D)
Cr£0 3, óxido crómico
C) HCl, cloruro de hidrógeno
E) Sn 30 4 , óxido doble de estaño
Resolución.El m anganeso, presenta una anomalía, en el sentido que con EO = 2, 3, activa com o metal
y con EO = 4, 6 , 7, com o no metal; luego :
Mn0 4 no existe MnTcy
Si existen :
O
MnO„
(no puede tenei valencia 8 )
MnO — Mn20 3 — Mn0 2 — MnOs — Mn20 ?
i
anhídrido mangánico
RPTA. B
14.- Asociar seg ú n c o rre sp o n d a :
I)ZnO
m ) peróxido d e sodio
II) Ba(OH)2
p ) hidróxido d e bario
III) n h 3
IV) Na20 2
s) óxido d e cinc
v) am oniaco
A) Iv - llm - llls - IVp
B ) l s - llp -lllv -IV m
D) Ip - llv - lllm - IVs
E) Iv -II m - lllp - I V s
C) Im - lis - lllv - IVp
Resolución.Indicando la relación correctam ente (nom bre - fórmula), tendrem os :
ZnO : óxido de cinc
Ba(OH) ; hidróxido de bario
NH3 : am oniaco
Na20 2
: peróxido de sodio
RPTA. B
NOTA.- El nom bre de elem ento cinc = zinc, se acepta con c ó z pero el símbolo es Zn.
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
203
15.- ¿C uántas d e las sig u ien tes p roposiciones s o n correctas?
- Generalmente lo s hidróxidos s o n co m p u esto s só lid o s
- L o s hidruros d e h a lógenos y anfígenos so n g a s e s con enlace covalente polar.
- El oxígeno e s el elem ento d e m ayor electronegatividad.
- En los óxidos d o b les el oxígeno actúa con valencia 3.
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.(V) Los hidróxidos presentan enlace iónico entre el metal y el grupo hidroxilo, por lo que son
sólidos: M+v[ 0 — H]y
ó
M+v(O H )' => M(OH)v
XX
(V) Los ácidos hidrácidos tienen enlace covalente p o lar:
H —• Cl í
o©
o©
(F) El flúor es el elem ento de mayor electronegatividad : 4,0 ; le sigue el oxígeno : 3,5
(F) El oxígeno siempre actúa con valencia 2, incluso en peróxidos, óxidos dobles, sales.......
En los óxidos dobles se reúnen los óxidos del metal con la mayor y m enor valencia, éstas
pueden ser 2 ó 3, y 2 y 4.
hierro no tiene valencia 4
oxígeno no tiene valencia 3
16.- D ados:
RPTA. C
I) NH3
m ) ácido nítrico
II) N H fiH
p ) dióxido d e nitrógeno
III) HNOs
s)
hidróxido de am onio
v)
am oniaco
IV) NOz
L o s pares c o rre c to s: nom bre - fórmula, s o n :
A) Ip - llm - llls - IVv
D) Im - llv - llls - IVp
B) Iv - lis - lllm - IVp
E) Im - llp - llls - IVv
C) ls - llp - lllv - IV m
R esoludón.Indicando la relación correcta : nombre - fórmula, tendrem os :
NH3
: am oniaco
NH4(OH) : hidróxido de amonio
HN03 : ácido nítrico
N0 2
: dióxido de nitrógeno
17.- Indicar s i so n verdaderos (V) o fa lso s (F) en el orden dado :
- L os óxidos d o b les contienen d o s m etales d iferentes
- L os peróxidos tienen el oxígeno con el esta d o d e oxidación -2
- El m onóxido d e carbono e s un óxido neutro
- L os hidruros d e no m etales (grupos VI y VII) tienen carácter ácido
A) VVFF
B) VFFV
C) FFVV
D) FVVF
E) VVVV
RPTA. B
204
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Resolución.A partir de las alternativas :
(F) M30 4 óxidos dobles (un metal con dos valencias).
(F) ( o -1)
en peróxidos E.O. del oxígeno-1 ; pero su valencia sigue siendo 2.
(V) CO es neutro (no reacciona con agua).
(V) Ácidos hidrácidos com o el HC1, H2S presentan un carácter aún.
RPTA. C
18.- ¿C uántas d e las sig u ien tes proposiciones s o n correctas?
- El peróxido d e p otasio contiene d o s á to m o s d e potasio
- De lo s sig u ien tes ó x id o s : Z n O , A s 2Os , l20 7 , HgO , Cu¿0 solo 3 forman hidróxidos
- El ácido clorhídrico e s el cloruro d e hidrógeno
- El
A) 0
e s el hidruro llamado diborano
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
Resolución.(V)
tiene dos átom os de potasio.
(V) Según sus reacciones :
ZnO + H20
- > Zn(OH),
HgO + H20
- » Hg(OH) 2
Cu20 + H20
- > 2Cu(OH)
+
H 2 °
i2o 7 + h 2°
(V) HCl: cloruro de hidrógeno^ = ácido clorhídrico(ac)
- > 2HAs03
oxácido
H> 2HIO.4
oxácido
(V) BH3 borano ; B2H6 diborano ; B4H]2 tetraborano. . . puede formar polímeros
RPTA. E
19.- No e s hid ru ro :
A) silano
B) am oniaco
C) ácido yodhídrico
D) m etano
Resoluclón.Silano SiH4 ; am oniaco NHg ; ácido yohídrico HI; m etano CH4
Todos son hidruros, pero el HCN no es un hidruro, es un ácido.
20.- La expresión falsa e s :
A)
Anhídrido + agua
B)
Metal + hidruro
C)
Oxácido + hidróxido
D) No m etal (VI, VII) + hidrógeno
E) Á cido hidrácido + b a se
ácido oxácido
óxido básico
oxisal + agua
ácido hidrácido
- > sa l haloidea + agua
RPTA. E
E) N.A.
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
205
Resoluclón.Se observa que :
Metal + hidruro -------- > no reaccionan
Metal + oxígeno -------- > óxido básico
Luego no corresponde :
RPTA. B
21.- Completar las sig u ien tes pro p o sicio n es q u ím ic a s:
I. ............................. + o x íg e n o ---------> óxido básico
II. Anhídrido + .................................
> oxácido
III. Hidróxido + o x á c id o
> .........................+ agua
Ahora indicar en el m ism o orden en q u e s e encuentran las p roposiciones el conjun­
to d e palabras q u e com pletan correctam ente dichas p ro p o sic io n e s:
A) hidrógeno - peróxido - sa l haloidea
B) sal - agua - su sta n cia
D) elem ento - oxígeno - no m etal
E) m etal - agua - oxisal
C) g a s noble - hidrógeno - hidruro
Resoluclón.óxido básico
oxácido
sal oxisal + agua
A partir de las definiciones : metal + oxígeno
anhídrido + agua
hidróxido + oxácido
RPTA. E
22.- De lo s sig u ien tes ó xid o s ¿C uántos forman hidróxidos?
Fe20 3 - P2Os - C r0 3 - K f i - MgO - SOz
A)
0 B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resoluclón.A partir de la definición :
óxido básico + ag u a
Fe20 3
K20
Fe20 3 +H20
-------->
hidróxido
k 2o
+ h 2o
Fe(OH) 3
K(OH)
MgO + H20 -> Mg(OH) 2
MgO
Además : P y S no m etales ; Cr con valencia 6 forma óxido ácido
RPTA. D
23.- Nombre correcto del S n 3.O 4. :
A) óx. d e esta ñ o (II, II, IV)
B)
D) óxido salino d e estaño
E)
óx. doble d e esta ñ o II y IV
C) óx. esta ñ o so - estánico
T.A.
Resoluclón.Como el estaño tiene E.O. = 2 y 4
2SnO
SnO„
Sn30 4 : óxido doble de estaño (II) y (IV)
RPTA. E
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
206
24.- E s un óxido a n fó te ro :
A) Cr2Os
B) Cl20 7
C) CuzO
D) CaOz
E) N.A.
R esoludón.Algunos óxidos com o los del Cromo, Vanadio y Manganeso presentan un comportamiento
dual, o anfótero, según las condiciones en que se realiza :
............ hidróxido crómico
Cr20 3 +
óxido básico
3H20
>
2Cr(OH)3
Cr20 3 +
óxido ácido
H20
>
H2Cr20 4 HCr0 2 ............ ácido cromoso
RPTA. A
25.- No forma óxid o s do b les d e 'fo rm a : M3.O.4 , d o n d e : M = metal.
A) Fe
B) S n
C) Cu
D) Pb
E) Pt
Resoluclón.Los óxidos dobles se forman a partir de :
Metales de valencias 2 — 3 : Fe — Co — Ni ;
Metales de valencias 2 — 4 : Pb — Pt — Sn ;
Por lo que no existe óxido doble de cobre
Co = cobalto
Cu = cobre (1 ,2 )
RPTA. C
26.- La fórmula del anhídrido perm angánico e s :
A) MnO
B) Mn O.
C) MnO
D) MnO
Resolución.-
23
Mn
METAL
NO METAL
2 ,3
4 ,6 ,7
0
M n7&
E) Mn20 7
0
Mn2Oy
RPTA. E
Anhídrido (perm angánico)
m ayor valor (PER)
27.- No e s nom bre correcto para el Fe20 3 :
A) óxido férrico
D) trióxido d e dihierro
B) óxido d e hierro (III)
E) Trióxido d e bihierro (III)
C) sesq u ió xid o d e hierro
Resolución.Todos son nom bres correctos del F e ,0 3 , a excepción del último, por que está com binan­
do nomenclaturas de dos sistem as: el tradicional y el IUPAC
RPTA. E
IA + 2B
, S ie n d o :
■D
A = atom icidad del óxido plu m b o so
B = atom icidad del óxido d e yo d o (V)
C = atom icidad del anhídrido hiposulfuroso
D = atom icidad del óxido d e cobalto (III)
28.- Determine el valor d e O ; s i : O = J
A)
1B)2
C) 3
D)
4
E) 5
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
207
Resolución.La atomicidad es la suma de todos los átomos que hay en la molécula, luego al indicar la fórmula:
óxido plum boso:
Pb20 2
óxido de yodo (v) :
A
óxido hiposulfuroso:
s 2o 2
óxido de cobalto (III):
Co2 0 3
A= 2
-> B =7
_
/ 2 + 2(7)
Q - J 2 ( 2) - 5
> SO
-=> C = 2
-> D = 5
=>
O
ll
•ft
_ .
Por lo tan to :
> PbO
RPTA. D
29.- Relacionar seg ú n convenga la fórmula con s u nom bre co rre cto :
a) anhídrido fluórico
A) Ib - 2 c - 3 d - 4a - 5e
1P2°S
B) l e - 2a - 3b - 4 d - 5c
2. KzO
b) óxido d e potasio (i)
C) 1 d - 2 b - 3 a - 4 c - 5 e
3. OFz
c) anhídrido fosfórico
D) 1 c - 2 b - 3 a - 4 e - 5 d
4.P tO z
d) óxido d e plom o (II)
E) 1 a - 2 b - 3 b - 4 d - 5 e
5. PbO
e) óxido platínico
Resolución.Indicando la relación fórmula-nombre correcto :
P2Os anhídrido fosfórico ; KzO óxido de potasio ( I ) ; OF2 : anhídrido fluórico
P t0 2 óxido platínico ; PbO óxido de plomo (II)
RPTA. D
30.- Diga q u é ciase d e m oléculas tienen lo s sig u ien tes co m p u esto s (en e s e orden).
I. Óxido de caicio
II. Anhídrido yo d o so
III. Óxido de m ercurio (i)
IV. P entóxido d e dicloro
A) triatómicas, diatóm icas, tetratómicas, pentatóm icas
B) triatómicas, hexatóm icas, triatómicas, tetratóm icas
C) diatómicas, pentatóm icas, triatómicas, triatóm icas
D) tetratómicas, pentatóm icas, heptatóm icas, triatóm icas
E) diatómicas, pentatóm icas, triatómicas, heptatóm icas
Resolución.I.
óxido de calcio :
(cal viva)
Ca20 2-
atomicidad
-> CaO : a = 2
(diatómicas)
Problemas de Química y cómo resolverlos
208
Carlos Jara B.
II. anhídrido y o d o so :
: a = 5
(pentatómica)
III. óxido de mercurio (1) : Hg20
: a =3
(triatómica)
: a = 7
(heptatómica)
IV. pentóxido de dicloro :
ci2o 5
RPTA. E
31.- ¿Cuántos electrones de valencia s e tienen en 40 000 moléculas d e anhídrido carbónico?
A) 6 ,4 x 1 0 ?
B) 6,4 x 10?
C) 6 ,4 x 1 0 ?
E) 6,4 x 10 10
D) 6400
Resolución. Anhídrido carbónico: C O ,, se sabe que el carbono tiene 4 electrones de valencia en su átom o
(grupo IV A) y el átom o de oxígeno 6 electrones de valencia (grupo VIA).
En una molécula de CO,l : e *C* + 2*C*
X
Luego:
N = 40 000 m oléc ulas x
—
16 e de valencia
->
—- e va*enc‘a = 640 000 e de valencia
1 molécula
N = 6,4 x 105 e~ d e valencia
RPTA. A
32.- Hallar el núm ero d e á to m o s com binados en una m uestra q u e contiene 50 000 m olé­
culas d e dióxido d e m anganeso, 20 000 m oléculas d e anhídrido nítrico, 100 000 m o­
léculas d e trióxido d e dioro y 200 000 m oléculas d e óxido d e silicio (IV).
A)
2,6 x10?
B) 2,8 x 10?
C) 2,0 x 10?
D) 5,6 x 1(?
E) 1,39 x 10?
Resolución.* dióxido de m anganeso
Mn0 2 (a =3) :
50 0 0 0
X
3 =
150 0 0 0
* anhídrido nítrico
N2Os (a =7)
:
20 000 X
7 =
140 0 0 0
* trióxido de dioro
Au20 3 (a = 5)
:
100 000 X
5 =
500 0 0 0
* óxido de silicio (IV)
S¡0 2 ( a = 3)
:
200 000 X
3 =
600 0 0 0
Total = 1 390 0 0 0
Total = 1,39 X 10*
RPTA. E
33.- ¿C uántos electrones s e tienen en una m uestra de 2 000 m oléculas d e anhídrido
bórico y 8 000 m oléculas d e óxido d e potasio?
A)
2,52 x 10?
B) 4,36 x 10?
C) 2,83 x 10?
D) 2,96 x 10?
E) 1,34 x 10?
Resolución.Para este problem a debem os recordar los núm eros atóm icos del B(Z = 5) ; 0 (Z = 8 ) ;
K(Z = 19), entonces el átom o de boro tiene 5 e", del oxigeno 8 e" y del potasio 19 e~.
i)
anhídrido bórico
B2°3
su molécula tiene :
2(5) + 3 (8 ) = 34 e"
Rubén Cueva G.
Compuestos Inorgánicos I
¡i) óxido de potasio :
K20
su molécula tiene :
209
2 (19) + 1(8) = 46 e"
Luego el total de electrones en la m uestra es :
2 000 x 34 = 68 000 +
8 000 x 46 = 368 000
Total = 436 000
RPTA. B
34.- Escoja la reacción correcta, resp ecto a la reacción d e lo s óxidos :
A )N i 20 3 + H20
>
Ni(OH)2
D )P b 0 2 + H20 --------- > Pb(OH)4
B) Cu20 + H20 -------- > Cu(OH)2
E) K20 + H£0
--------- 5> K(OH)2
> H2Fe°2
C) FeO + H20
Resolución.-
Cuando un óxido básico reacciona con el agua se forma un hidróxido; luego las reacciones
correctas son a s í :
A) Ni20 3 + H20
> Ni (OH)3
B) Cu20 + H20
-------- > Cu (OH)
D) P b0 2 +HzO
E) K20 + HzO
C) FeOz + HzO -------- > Fe (OH) 2
----------> Pb (OH) 4
----------- > KOH
RPTA. D
35.- El hidróxido d e un m etal “x " tiene una fórmula q u e s e representa c o n 7 átom os.
Señale el núm ero d e á to m o s d e oxígeno en 80 “m oléculas” del óxido q u e lo originó
A) 210
B) 240
C) 300
D )320
E )480
Resolución.Si el hidróxido tiene atomicidad a = 7, su fórmula es X (OH)3 ; luego la valencia del metal “X”
es 3 y el óxido que lo generó tiene una fórmula : X20 3
Observe que el óxido tiene 3 átom os de oxígeno por “molécula”, por lo tanto en 80 moléculas
de óxido :
80 moléculas x ^ molécula^ =
áto m o s O
RPTA. B
36.- Determine el estado d e oxidación del elem ento que s e señala en el parén tesis para
cada una d e la s su sta n cia s q u e s e indican :
* C H /C)
* LiH(H)
* M n fiJ M n )
* MgO(Mg)
* A l (OH)¿Ai)
*Z n O /O )
A) C : +4 ; A l : +3 ; H : +1; O : -2
D) Mn :-3 ; H : - 1 ; M g :+2; O :-1
B) A l : +3 ; H : +1; M g : +2; O : -1
E) M n : +3 ; A l : +3; H : - 1 ; O : -1
C) C : +4 ; A l : +3; M g : +2; O : -2
Problemas de Química y cómo resolverlos
210
Carlos Jara B
Resolución.Recuerde que el oxígeno generalm ente trabaja con estado de oxidación (-2) excepto en los
peróxidos donde trabaja con (- 1) el hidrógeno trabaja generalm ente con ( + 1) excepto en los
hidruros metálicos donde lo hace con (-1). El Aluminio trabaja con (+3) ; los metales alcalinos
con ( + 1) y los alcalinos - tórreos con (+ 2 ).
Además en todo com puesto la sum a de los estados de oxidación debe ser igual a cero.
o
c ^ ;1
x + 4 (+1) = 0
x = -4
ii)
M n*0 ¡ 2
2 (x) + 3 (-2) = 0
x = +3
iii) Al(OH)3
x = +3
iv) Li+1HX
x + 1= 0
x = -1
v)
x -2 = 0
x = +2
+ 2 + 2 (x) = 0
x = -I
Mg*0 2
vi) Zn+2 C>2
RPTA. E
37.- Calcular el producto d e las atom icidades del hidruro doble d e zin c y mercurio; el
óxido doble platinoso platínico y el peróxido d e litio.
A)
168
B) 170
C) 172
D )174
E) 176
Resolución.i)
hidruro doble de cinc y mercurio :
Zn +2 + Hg+2 + H' 1 ------- > ZnHgH
ii) Oxido doble platinoso platínico :
2PtO + PtO„
-------- >
P ‘ 3° 4
; a = 7
iii) peróxido de litio :
L¡2( 0 2),
-------- >
u 2° 2
; a = 4
Luego:
6x7x4=
168
RPTA. A
38.- Sabiendo q u e un hidróxido d e vanadio presenta una atom icidad de 5. Determine el
nom bre del óxido correspondiente.
A)
Óxido vanadoso
B)
Oxido vanádico
D)
Óxido de vanadio (IV)
E)
Óxido d e vanadio (Y)
C) Oxido d e vanadio (III)
Resolución.Si el hidróxido de vanadio tiene atom icidad a = 5, entonces su fórmula es V(OH)2. (con
valencia 2). Este hidróxido se obtiene según la siguiente reacción :
VO +
h 2o
V(OH),
Recuerde que el vanadio tiene valencias 2 y 3 com o metal, por lo tanto :
V(OH)2: hidróxido vanadoso o hidróxido de vanadio (II)
VO : óxido vanadoso u óxido de vanadio (II)
RPTA. A
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
211
PR08L6HAS PR0PU6ST0S
01.- Determinar cuántas de las proposiciones
son correctas:
A)
VFFF
B) VFFV
D)
VVVF
E) VFVF
( ) Hidruro de calcio : CaH 2
05.- R elacione:
( ) Soda caustica :NaH
I.
II.
III.
III.
IV.
( )B o ra n o :B H 3
( ) Amoníaco :NH4+
( ) Oxilita : ZnO
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Corindón
Estibina
Bauxita
Cal muerta
Cincita
C) VFVV
a. Al (OH ) 3
b. ZnO
c. SbH 3
d. A120 3
e. Ca(OH ) 2
A) la - n b - III c - IV d - V e
02.- Identifica un par de óxidos ácidos :
B) la - II c - III d - IV e - V b
A) Ni2Oa , B20 3
D) S 0 3 , K20
C) le - II d - III c - IV b - V a
B) MnO , CLO
E) MgO , Fe,O,
D) Id - II c - III a - IV e - V b
q i 2o 5 , n 2o 3
E) la - II c - III d - IV e - V b
03.- Determine el valor de “J”, s i :
06.- Señale la proposición correcta :
A) La molécula de un hidróxido no siempre
tiene atomicidad impar.
B) Ni20 3 + H20 -----> hidróxido niqueloso
A = atomicidad del protóxido de mercurio.
B = atomicidad del peróxido de hidrógeno.
C = atomicidad del hidróxido de p- uasio.
D = atomicidad del anhídrido hiposulfuroso.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
04.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) El amoníaco y el hidruro de aluminio tie­
nen fórmulas con igual atomicidad.
( ) Tanto el óxido de magnesio, como el óxi­
do de cloro (III) generan hidróxidos al
combinarse con el agua.
( ) Las soluciones de potasa cáustica y de
hidróxido de amonio enrojecen al papel
tornasol.
( ) La molécula de la fosfinaPHj tiene 8 elec­
trones de valencia.
C ) El a n h íd rid o d ó r ic o tien e m ayor
atomicidad que el silano.
D) Son hidruros moleculares : BeH 2 ; LiH
E) Los hidróxidos tienen sabor agrio.
07.- Hallar el número de átomos combinados
en una muestra que contiene 30 000 molécu­
las de hidróxido de cadmio, 10 00 0 molécu­
las de anhídrido permangánico, y 50 000 mo­
léculas de sesquióxido de oro.
A)
2,4 x 105
B) 3,6 xlO 5
D)
4,0 x 105
E) 4,9 xlO 5
C) 3,8 xlO 5
08.- Diga cuántas de la siguientes sustancias ti­
ñen de color grosella (violáceo) a la fenoltaleína.
* PH 4.OH
*02
A)
0
* N 2O .5
* K20
B) 1
C) 2
* KH
* LiOH
D) 3
E) 4
Problemas de Química y cómo resolverlos
212
09.- ¿En qué moléculas el oxígeno tiene esta­
do de oxidación (-2 )?
I. MnO,2
n. KOH
III. ALO,
2 o
A) I y III
B) I y II
D) I, II, IV
E) Todas
IV. Au,CL
2 3
C) III y IV
B) Sólo n
D)
E) II y ff l
I y IV
B) óxido de cobre (II) + HzO
14.- Escoja la relación correcta :
A) Mn20 ?: anhídrido mangánico
> H 2CuOz
> NH3OH
D) N20 5
E)
: óxido de niquel (V)
: heptóxido de yodo
15.-Calcular el producto de las atomicidades
de las siguientes sustancias:
k 2o
E) óxido plumboso + HzO ----- > Pb(OH )2
* Hidróxido de fosfonio
11.- ¿Cuál es la proposición incorrecta?
A) Los radicales “ONIO” son aniones mono­
valentes
B) La potasa caústica se combina con las gra­
sas para formar jabones.
C) Todo peróxido tiene una atomicidad par
D) Mientras que el óxido salino de plomo tie­
ne atomicidad 7; la magnetita tiene un grado
de oxidación 4/3.
E) El agua de cal se usa para el reconoci­
miento del carbono.
* Anhídrido hiposelenioso
* Óxido de fósforo (V)
* Protóxido de oro
12.- Dadas las proposiciones :
* 400 moléculas de amoníaco tienen 800 elec­
trones no enlazantes.
* 100 moléculas de hidróxido de amonio tie­
nen 100 coordinaciones.
* 80 moléculas de sílice tienen 160 enlaces
múltiples
* En 150 moléculas de hidróxido de alumi­
nio se tienen 450 radicales oxidrilo.
¿Cuántas son falsas?
A)
0
B) 1
C) 2
C) Sólo in
C) AgOH : hidróxido argéntico
A) Fe 20 3 + H20 -----> anhídrido férrico
d ) k o h + h 2o — >
A) Sólo I
B) N¡20 3 : óxido niquélico
10.- Identifique la reacción correcta :
C )N H 3 + H 20
Carlos Jara B
D) 3
E) 4
13.- ¿Qué parejas de sustancias tienen la mis­
ma geometría para sus moléculas?
I. Amoníaco y metano
II. Anhídrido carbónico y dióxido de silicio
III. Arsenamina y fosfina
IV. Agua y peróxido de hidrógeno
A) 290
B) 294
C) 304
D) 406
E) 108
16.- Señale las relaciones correctas :
( ) NH3. hidruro salino
( ) PtO. óxido ácido
( ) Pb(CH)4 : NH3. base trihidroxílica
( ) Br2t >5 óxido básico
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
17.- ¿Cuántos electrones de valencia se tie­
nen en una m ezcla de 15 m oléculas de
pentóxido de dinitrógeno, 16 moléculas de
monóxido de carbono y 10 moléculas de
anhídrido sulfúrico?
A) 840 B) 1000 C)1200 D) 1450 E) 1600
18.- No es correcto :
A) En el anhídrido hipoyodoso la valencia del
yodo es 1 .
B) El hidróxido de bario es trihidroxílico
C) La reacción del Cr 20 3 con el agua produce
hidróxido crómico
D) La leche de magnesia tiñe de azul al papel
tornasol
E) Un óxido básico es un compuesto binario
Compuestos Inorgánicos I
Rubén Cueva G.
213
19.- ¿Cuál sería una representación adecuada
para el agua oxigenada?
25.- No forma óxidos dobles llamados tam­
bién óxidos salinos
A)H 30 + B )H 20 C)OH D)H 20 2 E)H 20 2
A) Pb
20.- Identifique un alcali y un hidróxido tetra
básico (en ese orden)
26.- ¿Cuántas de las siguientes proposiciones
son correctas?
A) LiOH
; hidróxido cobaltoso
B) NaOH
: hidróxido férrico
- El ácido yodhídrico es el yoduro de hidró­
geno.
B) Al
C) Co
D) Sn
E) Ni
C) Be(OH)2; hidróxido argéntico
- El B„H,,
4 12es el hidruro llamado tetraborano.
E)
- De los siguientes óxidos: A ^ O j, C uO , P2Os ,
KOH
; hidróxido plúmbico
Br20 5 ; solo dos forman hidróxidos.
21.- Es un óxido anfótero :
A)
CuzO
D )C 0 2
B) C120 7
E)
C) Cr 20 3
CaO
A) 0
22.- D ados:
I.
- El peróxido de calcio tiene dos átomos de
oxígeno.
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
27.- No es nombre correcto para el A120 3
PbO
m) peróxido de potasio
A) óxido de aluminio (III)
II. Sn30 4
p) óxido plumboso
B) sesquióxido de aluminio.
iii. k 2o 2
s) óxido doble de estaño
C) óxido alumínico.
IV.
v) óxido de plomo (IV)
D) trióxido de dialumimio.
PbOz
Los pares: nombre - fórmula, correctos son :
A) Ip-IIs-IIIm-IVv
E) lm - IIp - IIIv - IVs
B) Iv-IIm-IIIs-IVp
D) Im-IIp-IIs-IVv
E) óxido aluminoso.
28.- Relacionar correctamente :
1. C 0 2
a. anhídrido crómico
2. CuO
b. óxido de cobre (II)
23.- Indicar si son verdaderas (V) o falsas (F)
en el orden dado :
3. Co 20 3
c. óxido cobáltico
- Los hidruros metálicos son los ácidos hidrácidos
4. C r0 3
d. dióxido de carbono
- Los peróxidos tienen al oxígeno con estado
de oxidación -1
A) I d - 2 b r 3 c - 4 a
D) la - 2c - 3d - 4b
B) Ib - 2c - 3a - 4d
E) la - 2b - 3c - 4d
- La fórmula general de los óxidos dobles es M30 4
C) le - 2a - 3b - 4d
- El óxido de litio (I) es un óxido ácido que se
une al agua
29.- No es hidruro:
C) Is-IIp-IIIm-IVv
A)
VVVV B) FFFF
D) FVVF
C) VFFV
24.- La fórmula del anhídrido crómico es :
CrO
B) Cr20 3
D)
Cr30 4
E) CrO,
fosfina
D) silano
E) FFVV
A)
A)
C) C r0 3
B) borano
C) ácido sulfhídrico
E) arsina
30.- La expresión falsa es :
A) óxido básico + agua — > hidróxido
B) no metal + hidrógeno
> oxácido
C) oxácido + hidróxido — => oxisal + agua
Problemas de Química y cómo resolverlos
214
D) ácido hidrácido + base
— > sal haloidea + agua
E) metal + hidrógeno
> hidruro
31.- Los peróxidos son compuestos que se
caracterizan p o r :
Carlos Jara B.
36.- Nombre correcto del N i,O
. :
i 4
A) óxido salino de n íquel.
B) óxido doble de níquel.
C) óxido niqueloso - niquélico.
A) Cada oxígeno presenta E.O. = -1
D) todas las anteriores
E) A y B solamente
B) Tener un enlace covalente entre dos oxígenos.
37.- Asociar según corresponda :
C) Ser inestables los de metales de transición.
I. Cr20 3
m) óxido doble
D) Solo A y B
II.
p) peróxido
E) A, B, C
S03
32.- Otro nombre para el cloruro de hidrógeno es:
III C a 0 2
s) óxido anfótero
A) clorito de hidrógeno
IV Fe 3O.4
v) óxido ácido
B) ácido dórico
A) Iv-IIm-IIIp-IVs
D) llp-IIm-IIIs-IVv
C) ácido clorhídrico
B) Is-IIv-IIIp-IVm
E) Im - IIp - IIIs - IVv
D) perclorato de hidrógeno
C) Im-IIs-IIIp-IVv
E) ácido hipocloroso
38.- ¿Cuál de las siguientes fórmulas no va
acompañada de su nombre correcto?
33.- Es un óxido básico :
A)
HgO B)CO C)SO D)C120 5 E) M n ^
34.- Completar las siguientes proposiciones
quím icas:
I........................ + oxígeno-----> óxido ácido
II hidróxido + ác. hidrácido — > ....... + agua
III.
anhídrido + agua - > .........................
Indicar en el mismo orden el conjunto de pala­
bras que completen dichas proposiciones :
A) no metal - sal haloidea - oxácido
B) metal - oxisal - hidróxido
C) anfótero - peróxido - tioácido
35.- De los siguientes óxidos ¿Cuántos for­
man hidróxidos?
A)
N 20 5 ; Mn 20 3 ;
Mn 20 ?
MgO ; S e0 3
C120 7
0
B) 1
C) 2
D) PH 3 : fosfamina
B) HC1: ácido dórico
E) SiH4 : silano
C) CH4 : metano
39.- ¿Cuántas de las siguientes proposiciones
son correctas?
- Los halogenuros de hidrógeno son ácidos
hidrácidos
- El oxígeno es un elemento divalente
- Las sales haloideas contienen oxígeno en su
estructura
- Los metales alcalinos forman óxidos ácidos
A) 2
D) elemento - base - poliácido
E) anfótero - metal - ácido
;
A) NH 3 : amoníaco
B) 3
C) 4
D) 0
E) 1
40.- Indicar si son verdaderas (V) o falsas (F)
las siguientes proposiciones:
- El cromo es un elemento anfótero
- El ión peróxido tiene tres oxígenos con -2
- Los hidrocarburos son los carburos de hi­
drógeno (hidruros)
- El S 0 3 es un óxido básico
D) 3E) más de 3A) FFFF
D) VVVV
B) VFVF
E) FFFV
C) FVFV
7 .i. o x Á c r o o s
Son compuestos ternarios de hidrógeno, oxígeno y otro no metal. Liberan iones hidróge­
no H+. Teóricamente provienen de la unión de anhídridos (óxidos ácidos) y agua.
A nhídrido + Agua
>
oxácido
Ejem plo:
h 2s o 2
ácido sulfúrico (11)/ácido hiposulfuroso
h 2s o 3
ácido sulfúrico (1 V)/ácido sulfuroso
h 2s o 4
ácido sulfúrico (VI)¡ácido sulfúrico
HCIO
ácido dórico (l)/dc/do hipocloroso
h c io 2
ácido dórico {\\\)lácido clóroso
HC103
ácido dórico {\¡)lácido dórico
h c io 4
ácido dórico (V\l)/ácido perclórico
H3B0 3
ácido bórico (IIIplácido bórico
En general
HJN
O
x y z
N = no metal
(* H ; * O)
D onde:
x = 1
V + 1
Si el no metal tiene valencia impar (V) => z = — ^—
x =2
V + 2
Si el no metal tienen valencia par (V)z => z = — ^—
x =3
V + S
Si el no metal es P - As - Sb ó B => z = — ^—
y= 1
Oxácidos com unes (no especiales)
Ejemplo:
ácido nítrico (V)
HNS Q
O
HjN,0
O
(V) = valencia de N
L^NjC^
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
216
ácido carbónico (IV) : HCO
O
H 2C 1 ° 4 + 2
O
H 3P 1 ° 5+3
h 2c o 3
O
5
ácido fosfórico (V) : H P O
h 3p o 4
También se puede formular oxácidos planteando la ecuación a partir de anhídridos y agua.
Cr0 3 + HzO
anhídrido crómico
>
s ío 2 + h 2o
anhídrido silícico
H2Cr0 4
ácido crómico
>h 2s¡o 3
ácido silícico
n 2o 3 + h 2o
anhídrido nitroso
h 2n 2o 4
hno2
ácido nitroso
N A + h 2o
anhídrido nítrico
h 2n 2o 6
hno3
ácido nítrico
Los ácidos al liberar H+, pueden s e r :
-------- 3> H+1
dipróticos
(2H+) Ejm.:
H2S0 4
--------=► 2H+ +
tripróticos
(3H+) Ejm.:
H3P 0 4 -------->
3H+
+
+
(N03)-
so4=
s
HN03
0
(1H+) Ejm.:
CL
monopróticos
Para formular oxácidos y sales es conveniente aplicar la ley de la electroneutralidad : «La
suma de las cargas eléctricas en todo com puesto neutro es igual a cero».
Casi siempre el H con E.O. = + 1, excepto en los hidruros metálicos (-1).
Casi siempre el O con E.O. = -2, excepto en los peróxidos (-1) y FzO (+2) y superóxidos (-1/2)
Ejem plos:
+1 x -2
1) H2S 0 4 O
„
.
2) H3P 0 4 O
E.O. : H 2 S O 4 O cargas : +2 + x - 8 = 0 =>x = + 6
+3
.
x -2
E.O. : Afe(SO4)3 O cargas : +3 + x - 8 = 0 =>x = +5
+3
x -2
3) A12(S0 4) 3 O E.O.: Al2 (SO 4 ) 3 O cargas : + 6 + 3x- 24 = 0 =>* = + 6
7.1.1.
ÁCIDOS POLIHIDRATADOS.Son aquellas que provienen teóricam ente de la unión de un anhídrido con varias molé­
culas de agua. Las m ás importantes : P — As — Sb — B
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G
CON METAL DE VALENCIA IMPAR
PREFIJO
m eta
piro
anhídrido + 1 HzO
anhídrido + 2H 20
orto
anhídrido + 3 HjO
Ejem : P20 3 + HzO
--------> H2P20 4 = HPOz ; ácido metafosforoso
P2Os + 2HzO
--------> H4P20 ? ; ácido pirofosfórico
B20 3 + 3HzO
----- -5> H6B20 6 = H3B03 ácido bórico, o , ácido ortobórico
As20 3 + HzO
7.1.2
217
-------- 3+
= HAsOz ; ácido meta-arsenioso
Sb2Os + 2HzO -------- >
H4Sb2Oy ; ácido piroantimónico
P2Os
H6P2Og = H3P 0 4 ; ácido fosfórico, o , ácido ortofosfórico
+ 3HzO -------- >
POLIÁCIDOS
Son ácidos que provienen teóricamente de la unión de varias moléculas de anhídrido y
una de agua.
n ANHÍDRIDO + 1 AGUA
3COz +
h 2o
—
> h 2c 3o 7
2CrOs +
h 2o
—----- >
4C120 7 +
h 2o
—
>
-------- >
POUÁCIDO
; acido tricarbonico
H2Cr20 7 ; ácido dicrómico
HjClgO^ ; ácido octaperclórico
2B20 3 +
h 2o
—— >
H2B4o 7
; ácido tetrabórico
2S03
h 2q
— ----- > H2S2°7
; ácido disulfúrico
+
; n > 1
Se utilizan prefijos di, tri, tetra, penta, hexa, etc. que indican el número de átomos del no
meta! en la molécula. Ejemplo : H2B40 7
tetrabórico . . . .
7.1.3
PEROXIÁCIDOS
_2
Contienen el ión peróxido 0 2 en su estructura. Las fórmulas se obtienen en forma
práctica al adicionar un oxígeno al oxácido normal. Prefijo : peroxi = peroxo
Ejm :
HN03 + O
----------->
HN04
ácido peroxonítrico
H2S 04 + O
-----------3*
H2SOs
ácido peroxisulfúrico
HC104 + O
----------->
HC10S
ácido peroxiperclórico
+1+5-6
4
/
(O 'í i : ión peróxido
(o -2)’4 : ión óxido
+J+6 #
’
(O 1)* : ión peróxido
(O 2) , : ión óxido
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
218
7.1.4
TIOÁCIDOS
Resultan de la sustitución parcial o total de oxígenos por azufres (Tío = azufre)
# de "O* sustituidos
PREFUO
no
orno
J
un "O" por un "S*
dos "0" por dos *S*
TRITIO
tres "O" por tres ’S”
SULFO
todos "0" por "S"
Ejemplos:
................................... h 2c s o 2
h 2c o 3
ácido carbónico
ácido tiocarbónico
h c io 4
................................... h c is 2o 2
ácido perdórico
ácido ditioperclórico
H2S e0 4 ................................... H2SeS4
ácido selénico
ácido sulfoselénico
7.1.5
ÁCIDOS HAJLOGENADOS
Resultan de la sustitución total de oxígenos por halógenos (F - Cl - Br - 1). Cuando no hay
oxígeno cada halógeno con - 1, por lo que cada oxígeno (-2) se reem plaza con por halógenos.
HNOj
...................................
HNC16
ácido nítrico
ácido cloronítrico
h 3p o 4
...................................
h 3pi 8
ácido fosfórico
ácido yodofosfórico
H2Te0 4
ácido telúrico
>
H2TeBrg
ácido bromotelúrico
C om binados:
Acido ditiopirofosforoso
P20 3 + 2H20
>
H4P2Os
luego
H4P2Os
2Xrx2's'>
h 4p 2o 3s 2
luego
H2Cr2Q7
SrrxS'8'>
» 2Cr 2Q 4S3
Ácido tritiodicrómico
2Cr0 3 + H20
-3 - H2Cr20 ?
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G
219
7.2. SALES
Son compuestos con metales y no metales que resultan teóricamente de la neutraliza­
ción de ácidos y bases (hidróxidos)
M - - metal o amonio
v = valencia de M
O = oxígeno
N = no metal (* O)
u = valencia principal
del no metal.
MUNV
l
SAL
\HALOIDEAi
Neutralización:
ÁCIDO
+
Mx(N yO ,)v
\ OXISAL /
x = 1, si N valencia impar
x = 2, si N valencia par
x = 3, si N es P- As - Sb - B
y = 1 , sales com unes
SAL
BASE
+
AGUA
Mayormente son sólidos cristalinos (forman cristales) a veces amorfos de diversos colo­
res y sabores (algunos eran salados, por ello se les llamó sales), debido a sus enlaces iónicos
y covalentes.
7.2.1 SALES HALOIDEAS
: Compuestos binarios con metales (o amonio) y no m etales {* H ; * O)
ÁCIDO HIDRÁCIDO + BASE
-------- >
SAL HALOIDEA + AGUA
3HC1 +
Fe(OH)3
FeCl,
+
3H20
2HCI
+
Fe (OH),
FeCl2
+
2HzO
H2S
+
Pb(OH ) 2
PbS
+
2HzO
3H2Se +
2Al(OH)3
Al2Se3
+
6 HzO
Sufijo “uro” : ausencia de oxígeno, N con valencia principal con H.
FeCl3 : cloruro de hierro {\\\)/cloruro férrico/tricloruro de hierro
FeCl2 : cloruro de hierro (\\)/cloruro ferroso/dicloruro de hierro
PbS
: sulfuro de plomo (lí)/sulfuro plumboso (PbV§3)
Agí
: yoduro de plata (\)/yoduro argéntico/yoduro de plata
Al2Se3 : seleniuro de aluminio (IIIl/seleniuro alumínico/seleniuro de aluminio
NH4B r: bromuro de amonio (I^/bromuro amónico/bromuro de amonio
Fluoruro de calcio (II)
O
CaF 2
Sulfuro mercúrico
O
Hg,S, O
HgF§?
HgS
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
220
7.2.2. OXISALES
Mx(NyOz)v
Compuestos ternarios con m etales (o amonio) oxígeno y otro no metal (diferente al
Hidrógeno). Sufijo “ato” : presencia de oxígeno.
OXÁCIDO +
BASE -------->
OX1SAL
+
AGUA
1)
Ca(N0 3)2
nitrato (V) de calcio (II)/nitrato cálcico
2)
a i 2(s o 4) 3
sulfato (VI) de aluminio (HI)/sulfato alumínico
oso —— >
ito
ico
ato
3) MgC03
carbonato (IV) de magnesio (II)/carbonato de magnesio
4) NaClO
clorato (I) de sodio (I)/hipoclorito de sodio
5) Cu(104) 2
yodato (Vil) de cobre (II)/peryodato cúprico
6)
KBrOz
—— >
bromato (III) de potasio (I)/bromito de potasio
7) (n h 4) 2s o 3 sulfato (IV) de am onio (l)/sulfito de amonio
Se obtienen según las siguientes reacciones:
a) 2HN0 3 +
Ca(OH) 2
-------->
Ca(N0 3) 2
+
2H20
b) 3H2S 0 4 +
2Al(OH) 3
------- >
ai 2( s o 4)3
+
6 HzO
H2C° 3 +
Mg(OH) 2
-------->
MgC03
+
2HzO
+
h 2o
c)
d) HCIO
+
NaOH
-------->
NaCIO
e) h 2s o 3
+
2NH.OH
4
-------->
( n h 4) 2s o 3 +
2HzO
7.3. HIDROSALES (Sales ácidas)
Sales que contienen H en su estructura. Provienen teóricam ente de neutralizaciones
parciales. Ejem plos:
1) NaHCOj hidrocarbonato (IV) de sodio (fí/carbonato ácido de sodio/bicarbonato sódico
[NaOH + H2C 0 3
--------5*
NaHC0 3 + H2OJ
2) KHS hidrosulfuro de potasio (I^/sulfuro ácido de potasio/bisulfuro potásico
[KOH +
=►
KHS + H2Oj
3) Ca(H 2P 0 4) 2 dihidrofosfato (V) de calcio (lí)/fosfato diácido de calcio
[Ca(OH)2 + 2H3P 0 4
-------- >
Ca(H 2P 0 4) 2 + 2HzO]
4) Li2H2P20 ? dihidropirofosfato (V) de litio ( l)/pirofosfato diácido lítico/bipirofosfato de litio
[2UOH + H4P20 7
-------- >
Li2H2P20 7 + 2H2Oj
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G
221
* El prefijo di se utiliza solam ente cuando la sal tiene la mitad de hidrógenos del ácido
del cual se deriva teóricamente.
a)
H2C0 3
>
b)
c)
HjS
------- >
d) CuH3P2Os
(HC03)'' +
H+
> (HSO^)-1 + H+
Ión bisulfato
(HS)"1
Iónbisulfuro
+ H+
Ión bicarbonato
trihidrofosfato (III) de cobre (I)/pirofosfito triácido de cobre
e) [CuOH + H4P2Os -------- =► CuH3P2Os + HzO]
0
AI(HS)3
hidrosulfuro de aluminio (III)/sulfuro ácido de aluminio/bisulfuro alumínico
g)[Al(OH) 3 + H2S
=► A1(HS) 3 + 3HzO]
7.2.4. HIDROXISALES (sales básicas)
Sales con “OH" en su estructura. Provienen de neutralizaciones parciales. Ejms :
1) Pb(0H)N0 3 hidroxinitrato (V) de plomo (lI)/n//ra/o básico plumboso/subnitrato plumboso
2) [Pb(OH) 2 + HN0 3 ---------=> Pb(OH)NOa + H20 ]
3) Bi(OH)2Cl dihidroxicloruro de bismuto (III)c/oruro dibásico de bismuto
4) |Bi(OH)3 + HC1
-------- >
Bi(OH)2CI + H2Oj
5) Al(OH)2l dihidroxiyoduro de aluminio (IIO/yoduro dibásico de aluminio
6 ) [Al(OH)3 + HI
-------- >
Al(OH)2I + HzO]
* El prefijo sub se utiliza solamente cuando la sal tiene la mitad de los (OH) ' 1 del hidróxi­
do del que se deriva teóricamente. Su obtención se explica a s í :
a) Sn(OH) 4
--------=►
lSn(OH )2] +2 + 2(OH)-'
b) Mg(OH) 2
-------->
(Mg(OH)] +1 + OH'1
7.2.5. SALES MÚLTIPLES (dobles, trip le s ,...)
Contienen dos o tres.... metales distintos
Ejem plos:
1) NaAl(S04) 2 sulfato (VI) de sodio (I) y aluminio (UI)/sulfato doble sódico-alumínico
[NaOH + Al(OH) 3 + 2H2S0 4
-------- 5 »
NaAl(S04) 2 + 4H2Oj
2) CaMg(C03)2 carbonato (IV) de calcio (II) y magnesio (II)/carbonato doble de calcio y magnesio
[Ca(OH) 2 + Mg(OH)2 + 2H2C 0 3
>
CaMg(C0 3) 2 + 2H2Oj
222
3)
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
NaKAlCls cloruro de sodio (I), potasio (I) y aluminio (III)/c/oruro triple de sodio, potasio y
aluminio
(NaOH + KOH + Al(OH) 3 + 5HCI
NaKAlCls + 5H20 ]
7.2.6. HIDRATOS (sales h id ratad as)
Tienen asociados m oléculas de agua, las cuales presentan las características de hacer
que las sales a adquieran una estructura cristalina.
CuSO4.. 5H,0
¿
sulfato (VI) de cobre (II) - 5 - hidrato
sulfato (VI) de cobre (II) - 5 - agua
sulfato cúprico pentahidratado
CaCl2 - 7 HzO
cloruro de calcio (II) - 7 - hidrato
cloruro de calcio (II) - 7 - agua
cloruro cálcico heptahidratado
MgS03 . 3HzO .
sulfato (IV) de magnesio (II) - 3 - hidrato
sulfato (IV) de magnesio (II) - 3 - agua
sulfato de magnesio trihidratado
FeCl3 - 6 H20 .
cloruro de hierro (III) - 6 - hidrato
cloruro de hierro (III) - 6 - agua
cloruro férrico hexahidratado
KHCrQ4 . 2H20 .
hidrocromato (VI) de potasio (I) - 2 - hidrato
hidrocromato (VI) de potasio (I) - 2 - agua
bicromato de potasio dihidratado
C a,(P04)2-4 H ,0 ..
fosfato (V) de calcio (II) - 4 - hidrato
fosfato (V) de calcio (II) - 4 - agua
ortofosfato cálcico tetrahidratado
7.3. IÓN
Es un átomo o grupo de átom os cargados eléctricam ente. Los iones se generan por
pérdida o ganancia de electrones. Los iones positivos, cationes, se producen al perder elec­
trones. Los iones negativos, aniones, se producen al ganar electrones.
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
CUADRO DE IONES IMPORTANTES
CATIONES
ANIONES
Na+l
ión sódico
Cl"'
ión cloruro
K+l
ión potásico
r1
ión yoduro
Ca +2
ión cálcico
Fe+S
ión fénico
ión ferroso
(OH)"'
(C O J 2
ión hidroxilo (oxhidrilo)
ión carbonato
H+
ión hidrógeno
(S O J 2
ión sulfato
h 3o +
nhV
ión hidronio
ión sulñto
ión amonio
(SO3 )2
(S03f
ph J
ión fosfonio
CCIOJ'
ión perclorato
Mg+2
Cr+S
Cr+2
Mn+2
Mn+3
ión magnésico
(CIO3 ) 1
ión clorato
ión crómico
ión cromoso
( a o j1
(ao y1
ión clorito
ión hipoclorito
ión manganoso
(M nO J 1
ión permanganato
ión mangánico
(C ro j2
ión cromato
Pb +4
ión plúmbico
ión bisulfuro
Pb +2
ión plumboso
ión mercúrico
(Hsy1
(HCOj)"1
Fe+Í
Hg
ión sulfuro
(H C rO J 1
ión hiposulflto
ión bicarbonato
ión bicromato
ión dicromato
Hg
Cu+2
ión mercurioso
Cu+
Sn +4
ión cuproso
(Cr20 7) 2
(PjOO-4
(B<o7)J
ión estánnico
cy2
Sn +2
ión estannoso
(o ')2
ión tetraborato
ión óxido
ión peróxido
Au+S
ión aúrico
(NOj)"'
ión nitrato
Au+
ión auroso
(NOj)"1
ión nitrito
Zn +2
ión cínquico
(PO J^
ión fosfato (ortofosfato)
Al+S
ión alumínico
(B O ^
B r‘
ión borato (ortoborato)
ión bromuro
(B rO j'
ión perbromato
(CN)'
ión cianuro
(SCN)"1
ión sulfocianuro (tiociamato)
ión ferridanuro
ión cúprico
[FefCNjg]"3
ión pirofosfato
223
224
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
7.4. SINONIMIA
Los nombres com unes de sustancias conocidas y sus nom bres com erciales correspondientes s o n :
aceite de vitriolo
h 2s o 4
ácido sulfúrico
ácido muriático
HCI
ácido clorhídrico
ácido prúsico
HCN
ácido cianhídrico
anglesita
PbSO.4
sulfato plumboso
argentita
Ag2S
sulfuro de plata
asbesto
Mg3Ca(Si0 3) 4
metasilicato doble trimagnésico - cálcico
alumbre
KA1(S04)2 . 12H20
sulfato doble potásico-alumínico dodecahidratado
amarillo de cromo
PbCrO.4
cromato plumboso
atacamita
Cu2(OH)3C1
cloruro tribásico cúprico
azogue
Hg
mercurio
baritina
BaS0 4
sulfato de bario
bauxita
Al(OH) 3
hidróxido de aluminio
bismutita
BÍ2S 3
sulfuro de bismuto
blenda
ZnS
sulfuro de z<nc
bórax
N a ^ O , . 10H2O
tetraborato sódico decahidratado
cal viva
CaO
óxido de calcio
cal apagada
Ca(OH) 2
hidróxido de calcio
calcita
CaC0 3
carbonato de calcio
calomel
Hg2Cl2
cloruro mercurioso
calcopirita
CuFeS2
sulfuro cúprico ferroso
calcosina
Cu2S
sulfuro cuproso
calamina
Zn2Si04 . H20
ortosilicato de cinc hidratado
carborundum
SiC
carburo de silicio
camalita
MgKCl3
cloruro de m agnesio y potasio
carburo
CaC2
carburo d e calcio
caolín
a i 2(o h ) 4sí 2o 5
pirosilicato tetrabásico de aluminio
casiterita
Sn0 2
óxido estánnico
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
cincita
ZnO
2 25
óxido de cinc
cerusita
PbC0 3
carbonato plumboso
cuarzo
Si0 2
dióxido de silicio
cuprita
CuzO
óxido cuproso
corindón
ai 2o 3
óxido de aluminio
cromita
FeCr20 4
cromito ferroso
crisocola
CuSiOg. 2H20
silicato cúprico dihidratado
criolita
Na 3AlF6
fluoruro doble sódico alumínico
dolomita
MgCa(C0 3)2
carbonato doble de calcio y magnesio
diamante
C
carbono (cristalino)
estrocianita
SrC0 3
carbonato de estroncio
enargita
Cu3AsS4
sulfoarseniato cuproso
epsonita
MgS04 .7 H20
sulfato de magnesio heptahidratado
fluorita
F2Ca
fluoruro de calcio
feldespato
KAlSigOg
ortosilicato alumínico - potásico
fosforita
Ca3(P 0 4) 2
fosfato de calcio
gas hilarante
no2
dióxido de nitrógeno
galena
PbS
sulfuro plumboso
grafito
C
carbono (amorfo)
halita
NaCl
cloruro sódico
hematita
Fe2° 3
óxido férrico
hielo seco
co2
dióxido de carbono
leche de magnesia
Mg(OH) 2
hidróxido de magnesio
magnesia
MgO
óxido de magnesio
magnetita
óxido salino de hierro
manganita
Fe3°4
Mn20 3 . H20
mármol
CaC0 3
carbonato de calcio
molibdenita
MoS2
sulfuro de molibdeno (IV)
malaquita
Cu 2(0H) 2C 0 3
carbonato dibásico cúprico
minio
Pb3°4
óxido salino de plomo
sesquióxido de m anganeso hidratado
226
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
nitro-sódico
NaNOs
nitrato de sodio
nitro (salitre)
KN03
nitrato de potasio
plata córnea
AgCl
cloruro de plata
polvo blanqueador
Ca(C10) 2
hipoclorito de calcio
potasa
k 2c o 3
carbonato de potasio
potasa cáustica
KOH
hidróxido de potasio
polvo de hornear
NaHC03
bicarbonato de sodio
pirolusita
MnOz
dióxido de manganeso
pirita
FeS2
disulfuro ferroso
oligisto
Fe20 3
óxido férrico
oropimente
A s^s
sulfuro arsenioso
ópalo
S¡0 2 . nHzO
anhídrido silícicon hidratado
oxilita
N a ^ ,,
peróxido de sodio
rodocrosita
MnC03
carbonato manganoso
rutilo
no2
óxido de titanio
sal de epson
MgS04 . 7HzO
sulfato de magnesio heptahidratado
sal de berthelot
k c io 3
clorato de potasio
sal de Glauber
Na2S 04 . 10H2O
sulfato de sodio decahidratado
soda cáustica
NaOH
hidróxido de sodio
siderita
FeCOg
carbonato ferroso
silvina
KC1
cloruro de potasio
serpentina
Mg3(OH)4Si2Os
pirosilicato tetrabásico de magnesio
susperfosfato
Ca3(HP20 7)2
pirofosfato ácido de calcio
talco
Mg3(OH)2Si4O ,0
tetraortosilicato dibásico de magnesio
vidrio
Na2S¡0 3
silicato de sodio
vitriolo azul
CuS0 4 . 5HzO
sulfato cúprico pentahidratado
vivianita
Fe3(P 0 4)2 . 8H20
ortofosfato ferroso octahidratado
vithetita
BaC0 3
carbonato de bario
yeso
C aSO4.. 2H,0
2
sulfato de calcio dihidratado
Rubén Cueva G.
Compuestos Químicos Inorgánicos II
227
PR0BL6MAS R6SU6LT0S
01.- ¿Cuál d e las afirm aciones e s correcta?
A ) En una reacción d e neutralización un hidróxido s e com bina co n una sa l para formar
un ácido y agua.
B ) L os ácidos oxácidos resultan al com binar un óxido b ásico con agua.
C) Las solu cio n es ácidas tienen PH < 7
D ) L os ácidos tiñen d e color grosella el papel tornasol
E)
L o s ácidos oxácidos a diferencia d e lo s á cidos hidrácidos n o tienen hidrógeno.
Resoluclón.Los ácidos se caracterizan por tener átomos de hidrógeno en la molécula, los cuales se pue­
den sustituir por átomos metálicos.
Las sales resultan al neutralizar un ácido con un hidróxido.
Problemas de Química y cómo resolverlos
228
Carlos Jara B
02. - Calcular el producto de las atomicidades del ácido ortohlpocloroso y del ácido pirosulfúrico
A) 54
B) 56
D) 66
C) 60
E) 72
Resolución.Para los ácidos polihidratados tenga en cuenta la siguiente regla.
VALENCIA
PREFUO
IMPAR
PAR
META
1 ANHIDRIDO + 1 AGUA
1 ANHIDRIDO + 1 AGUA
PIRO
1 ANHIDRIDO + 2 AGUA
2 ANHIDRIDO + 1 AGUA
ORTO
1 ANHIDRIDO + 3 AGUA
1 ANHIDRIDO + 2 AGUA
N O T A El prefijo “meta" sólo se usa en los ácidos correspondientes al boro, fósforo, arsénico
y antimonio. En estos mismos casos si se desea no se anota el prefijo “ORTO”.
I)
ACIDO
£>RTQ H1POCLOROSO
ANH_1
,
HjO 3
A
( J J Valencia impar
1C120 + 3H20
anhídrido hipocloroso
II)
>
--------5*-
H6C120 4
H 3CIOz
(atomicidad a = 6 )
ACIDO .PIRO, SULFURICO
ANH_2
,
HjO 1
A
( 6 ) Valencia par
2S0 3 + 1HzO
anhídrido sulfúrico
>
H2S2Ot
(atomicidad a = 11)
Luego el producto de las atom icidades es : 6 x 11 =
^ 66 j
RPTA. D
03.- ¿Cuál e s el ácido d e m ayor atom icidad?
A) ácido sulfhídrico
D)
B) ácido sulfofosfórico
ácido, clorhídrico
C) ácido m etabórico
E) ácido dicrómico
Resoluclón.Los ácidos hidrácidos son los hidruros m oleculares en solución acuosa del F, Cl, Br, I (valencia
1) y del S, Se, Te (valencia 2). Su fórmula general es :
Hy E
=> H2S :ácido sulfhídrico (a = 3)
HC1
:
ácido clorhídrico (a = 2)
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
*
ÁCIDO
SULFO FOSFÓRICO
(caso orto)
todos"0"x"S"
i
( 5 ) Videncia impar
1P20 5 + 3H20
*
229
=> H6P20 8
>
- mA >
4 “S”
H3P 0 4
H3PS4
(a = 8 )
ÁCIDO .META, BÓRICO
ANH I
,
HjO 1
A
( 3 ) Videncia impar
B20 3 + H20
*
=> H2B2°4
-------->
(« = 4)
HB°2
ÁCIDO J)L CRÓMICO
ANH_2
,
h 2o 1
A
( 6 ) Valencia par
2 C r0 3 + l H 2O
3* H2Cr20 7
(a =11)
RPTA. E
04.- ¿C uántos hidrógenos no su stitu ib les tienen respectivam ente lo s sig u ien tes á c id o s :
I) h ip o fosforoso
A)2;0;1
B )1;0;2
II) fosforoso
C)2;1;0
III) fosfórico
D)1;2;0
E)1;1;1
Resolución.1) El ácido hipofosforoso (ortohipofosforoso) se obtiene a s í:
PzO + 3H20
> h6P2 ° 4
------- >
H3P02
H
I _
Se representa según : IO ■*- P — O — H (2 hidrógenos insustituibles)
I
H
es un ácido monoprótico
_
II) El ácido fosforoso se obtiene como sigue :
P 2° 3
+ 3 H 2 °
>
H 6P
P22®6
°6
>
H 3P ° 3
(ac.ortofosforoso)
H
I _
Su fórmula Lewis e s : H — O —P — O — H (1 hidrógeno insustituible)
“
*
lOl
_
es un ácido diprótico
230
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
III) Para el ácido fosfórico (ortofosfórico)
PA
--------->
+ 3 H 2°
H6P2°8
> H3P° 4
io i
La estructura e s : H — O — P — O — H (no hay hidrógenos sustituibles)
I
IOI
I
H
es un ácido triprótico
RPTA. C
05.- ¿C uántos d e lo s sig u ien tes ácidos so n tripróticos?
- Á cido pirobórico
- Á cido ortofosfórico
- Á cido m eta fo sfo roso
- Á cido peroxisulfúrico
A) 1
B) 2
C) 3
- Á cido tetrabórico
D) 4
E) 5
R esolución.Ácido pirobórico
Ácido ortofosfórico
B 2°3
P2°5
+
2H20
- ------ =►
HA ° 5
+
3HzO
- ------ >
h3fo 4
triDrótico
tetraprótico
Ácido tetrabórico
2B20 3 +
h 2o
- ------ =►
h2b 4o 7
diprótico
Ácido m etafosforoso
P 2°3
+
h2o
- ------>
hpo 2
m onoprótico
Ácido peroxisulfúrico
H2s o 4 +
O
- ------>
h2so 5
diprótico
06.-¿Cuál e s la fórmula d el ácido prúsico?
A) H4 [Fe(CN)6J
B) H3 [Fe(CN)6]
C) HOCN
D) HCN
E)H SC N
Resolución.Algunos ácidos tienen nom bres especiales, com o por ejem p lo :
HOCN
: ácido ciánico
HSCN
HCN
: ácido cianhídrico (ácido prúsico)
H4[Fe(CN)6l : ácido ferrocianhídrico
H3[Fe(CN)6J: ferricianhídrico
: ácido sulfociánico
RPTA. D
07.- Indicar la cantidad d e cationes q u e presenta la siguiente lista.
- Ión plúm bico
- Ión sulfato
- Ión yoduro
- Ión dicrom ato
- Ión am onio
- Ión ferroso
A) 0
C) 2
B) 1
D) 3
E) m á s d e 4
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
231
R esoludón.Relacionando los iones, con sus nombres característicos vistos en el cuadro del item 7.3
Pb +4
ión plúmbico
SO /
:
ión sulfato
l1
ión yoduro
Cr20 ; 2
ión dicromato
nh 4+
:
ión amonio
Fe+Z
ión ferroso
Luego los iones positivos son tres
RPTA. D
08.- Escoja Iá pareja incorrecta resp ecto d el anión y s u nom bre
C ) H S ': sulfuro
A) S O * : sulfato
B) N O * : nitrito
D) C IO ': hipoclorito
E) HCO- : bicarbonato
Resolución.Terminación
Los radicales negativos (aniones) prove­
nientes de los ácidos se obtienen al ex­
traer a éstos últimos uno o más átomos
de hidrógeno.
El caso “Bl” se obtiene al quitarle la mitad
de hidrógenos al ácido.
Para nombrarlos use la siguiente regla :
Ejem plo: H2S 0 4
ácido sulfúrico
(
Ácido
Hidrácido
Ácido
Oxácido
HÍDRICO
se cam bia por
URO
__ OSO
...... ITO
...... ICO
__ ATO
S 04" sulfato
H SO / bisulfato
(sulfato ácido)
N 02' nitrito
HNO„
ácido nitroso
ácido sulfhídrico
HCIO —
ácido hipocloroso
h 2c o 3
ácido carbónico
(
-=>
S sulfuro
- HS' bisulfuro
(sulfuro ácido)
CIO
Hipoclorito
(
C 03‘
r
PO.
carbonato
HC0 3 bicarbonato
(carbonato ácido)
Otro ejem p lo :
h 3p o 4
ácido fosfórico
V
fosfato
HP0 4"2 fosfato ácido
H„PO.''
fosfato diácido
¿
4
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
232
Carlos Jara B.
0 9 - ¿C uántos áto m os com binarlos s e tienen en una m uestra q u e c o n tie n e :
I. 200 m oléculas d e ácido tioperclórico
II. 400 m oléculas d e ácido ditioortobrom oso
III.
A) 3150
B) 4200
300 m oléculas d e ácido sulfocróm ico
C) 5800
D )6000
Resolución.-
E)6100
,
Los tioácidos se obtienen ai sustituir uno o m ás áto­
mos de oxígeno del oxácido por uno o m ás átomos
de azufre respectivamente. Para nombrarlos use el si­
guiente cuadro.
I.
ÁCIDO
.TIO,
PERCLÓRICO
ro 'x rs"
(caso meta)
PREFIJO^ ' T CAMBIO D E ...^
TIO
IOXIS
DITIO
2O x 2S
TRITIO
TETRATIO
PENTATIO
3Ox 3S
4 0 x 4S
5 0 x 5S
i
( ? ) Valencia impar
Cl20 7 + H20
HjCljOg
SULFO
> HC104
TODOS
> HC103S (a = 6 )
II. ÁCIDO O T O .ORTO, BROMOSO
2"0"x2"S"ANH= I
i
HjO 3
( 3) Válenda im par
lBr 20 3 + 3H20
III. ÁCIDO
-------->
H6Br2Oe
>
H3Br0 3 -------->
H 3BrOS 2
(a = 7)
.SULFO. CRÓMICO
(caso meta)
todos"0"x*S"
i
( ? ) Valencia par
Cr0 3 + H20 --------------==► H2C r0 4
--------=> H2CrS4
(a = 7)
Para calcular el núm ero de átom os combinados en la m u estra:
200 x 6 = 1 200
400 x 7 = 2 800
300 x 7 = 2 100
TOTAL = 6 1 0 0
RPTA. E
10.- Identifique un anión d iva len te:
A)
bisulfito
B) hiponitrito
C) perm anganato
Resolución.H2S0 3
-------->
ácido sulfuroso
HSO3
bisulfito
(monovalente)
D) silicato
E) bromuro
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G
HNO
ácido hiponitroso
(monovalente)
HNO'
hiponilrito
(monovalente)
HMNO,
MnO.
ácido permangánico
perm anganato
h 2s ío 3
silicato
ácido silícico
HBr
ácido bromhídrico
(divalente)
S i° ¡
-
233
Br_
bromuro
(monovalente)
RPTA. D
11.- Escoja las fórm ulas para lo s co m p u esto s m e n c io n a d o s:
I)
II) Á cido sulfúrico
Á cido nitroso
III) Á cido hipoyoduro
IV) Á cido perm angánico
A) HNOa , H2S 0 4 , HIOz , H¿fin0 4
D)HN03 , H2SOf HI03 , HMn0 4
B) HNOz , H2S 0 4 , HIO, HMn0 4
E)H NO , H2S 0 2 , HI04 , H/AnQ 4
C) HNOz , H2S 0 4 , HI02 , HMnOa
Resolución.Como sabemos un ácido resulta al combinar un anhídrido con agua ; a s í :
hno2
ácido
nitroso
h 2o
h 2n 2o 4
+
h 2o
h 2s o 4
ácido
sulfúrico
i2o
+
anhídrido
hipoyodoso
h 2o
h 2 i2o 2
►
Mn20 7 +
anhídrido
permangánico
HzO
H2Mn2Og
►
1.
n 2o 3
+
anhídrido
nitroso
II.
so 3
anhídrido
sulfúrico
III.
IV.
HIO
ácido
hipoyodoso
HMnO.4
ácido
permangánico
RPTA. B
12.- Determinar el producto obtenido a partir d e la reacción SO ~
32 + AC 3 -------->
A) Sulfito d e alum inio
B) Sulfato d e aluminio
D)
E) Sulfuro d e aluminio
Bisulfato d e alum inio
.....
C) Bisulfito d e aluminio
Problemas de Química y cómo resolverlos
234
Carlos Jara B.
Resolución.E1 anión proviene de un oxácido :
Luego:
H2S 0 3
ácido sulfuroso
SO,4
+
~2H >
Al+S
SO32
sulfito
=>
A12(S 0 3) 3
sulfito de aluminio
RP1A. A
13.- ¿C uántos áto m os d e oxígeno tiene el sulfato doble d e so d io y potasio?
A) 1
B) 2
C) 3
D )4
E) 5
Resoluclón.El sulfato de so d io :
SO” +
Na
El sulfato de potasio :
SO” +
K+
Luego el sulfato doble de sodio y potasio es :
> Na2S0 4
--------------- K2S0 4
N a ^ fS O ^
0
NaKS04
Tiene 4 átomos de oxígeno
RPTA. D
14.- Diga a partir d e q u é reacción s e obtiene bicarbonato d e c a lc io :
A) CO =
2 + Ca*2
B) HCCT + Ca*2
Q CO“ + Ca*2
D) HCOz + Ca*2
R esoludón.HCO3 + Ca +2
>
bicarbonato
Ca(HC0 3) 2
bicarbonato de calcio
Recuerde que el ácido carbónico H2C 0 3 genera dos aniones
-1H *
—
y—
H2CO3
.
H CO3 : lón bicarbonato
„♦
1----- ►
CO3 : Ión carbonato
RPTA. B
15.- D a d o s:
I. CuHP0 4
f) fosfato diácido d e sodio
II Ca(HSO a)2
g) bisulfato cobaltoso
III. Co(HSO J 2
h) bisulfito cálcico
IV. N a H f 0 4
i) fosfato ácido cúprico
L os p a res correctos fórmula - nom bre so n :
A) Ii - llh - lllg - IVf
B) If - llg - lllh - IVi
D)
E) If- llg - lili - IVh
I h - l l f - lili - IVg
C ) lg - llh - lllf- I V i
E) C(f3 + Ca*2
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
235
Resolución.Relacionando co rrectam ente:
CuHP0 4
: fosfato ácido cúprico (Ii)
Co(HS04)2 : bisulfato cobaltoso (IHg)
Ca(HS0 3) 2 : bisulfito cálcico(IIh)
NaH2P 0 4 : fosfato diácido de sodio (IVf) RPTA. A
16.- La sa l m icrocósm ica e s el fosfato ácido doble d e am onio y s o d io . Determine la clase
d e m olécula para e sta especie.
A)
Hexadecatóm ica
B) Decatómica
D)
Octatómica
E) Tetratómica
C)
Dodecatómica
Resolución.Sal microcósmica, es el nom bre que FUE dado por los alquimistas a esta sal, la cual se obtiene
según:
HPO” + NH; + Na+
4
4
-=>
HPO,= + [NH,Na]+z
fosfato ácido
HPOT + [NH4Na] +2
(NH4Na)2(HP0 4)2
i
NH4Na(HP04)
a =12
; es una molécula dodecatóm ica
RPTA. C
17.- Tiene m ayor núm ero d e áto m o s p o r m o léc u la :
A) Alum bre
B) B órax
C) Crisocola
D) Vitriolo azul
E) Yeso
Resolución.Alumbre
KAl(S04) 2 . 12H20
Bórax
Na2B40 7 . 10H2O
Crisocola
CuSi03 . 2HzO
1+ 1
+ 3
+ 2(2+ 1)= 11
Vitriolo azul
C uSO4.. 5H,0
¿
1+ 1
+ 4
+ 5(2+ 1)= 21
Yeso
CaS04 . 2HzO
1+ 1
+4
+ 2(2+ 1)= 12
1 + 1 + (1 + 5)2 + 12(2 + 1) = 48
2 + 4 + 7 + 10(2 + 1) = 43
RPTA. A
18.- El nom bre d el C oC r.O
.S, e s :
2 4 3
A) Sulfuro b ásico d e crom o y cobre
D) Sulfopercrom ato cobaltoso
B) Sulfato doble d e crom o y cobre
E) Sulfato crom ato cobaltoso
C) Tritiodicromato cobaltoso
236
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resolución.A partir d e :
CoCr20 4S3
/
—
CO+2
: ión cobaltoso
\ ____________ r(Cr
r v 2n0 4cS3)v2 : lón Tritiodicromato
P ero:
3 “S"
^
3 “O’
Cr20 4S3
Cr2Oy : Ión dicromato
Luego : CoCr20 4S3 : Tritio dicromato cobaltoso
RPTA. C
19.- ¿Q ué estructura Lew is le corresponde al carbonato d e am onio?
A)
H
I
/W \
iOl
I
\0
0/
'
II
.2
B)
\0
’
C )2
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h
r ht
*1
.3
H ' H
k »•
■
*2
Resolución.E1 ácido carbónico es H2C0 3 y el carbonato es CO3 que se representa a s í:
-2
IO
II
Y al combinarse con el amonio :
O,
\0
10
•
r « i
-2
II
+
LvQ-
-9/
♦
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H 1 H
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.
-2
10
II
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H
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*
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H 1 H
. H
.
’
RPTA. B
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
237
20.- A l determ inar las fórm ulas d e las sig u ien tes sustancias, indique el p roducto d e las
atomicidades.
I. Bisulfato d e calcio decahidratado
II. Fosfato diácido d e potasio decahidratado
III. Cloruro d e crom o (II) penta hidratado
A)
12996
B) 12997
C) 12998
D) 12999
E) 13000
Resoluclón.i)
HSO”
+
Ca +2
--------=>
ión bisulfato
=> Ca(HS0 4 ) 2 . 2H20
bisulfato cálcico
¿
(a = 19)
k h 2p o 4 . i o h 2o
k .h 2p o 4
+
h 2p o ¡
¡0
Ca(HS0 4) 2
fosfato diácido de potasio
ión fosfato diácido
( a = 38)
iii)
Cl- +
Cr+2
CrCl2 .5H 20
CrCL
cloruro de cromo (II)
ión cloruro
( a = 18)
Luego :
19 x 38 x 18 = ( 12 996 ]
RPTA. A
21.- Relacionar apro piadam ente:
1. KHS
a) sulfato cúprico
2. N H /iO a
b) nitrato d e plata
3. AI(OH)2CI
c) nitrato am ónico
4. C uSO .
d) bisulfuro d e potasio
5. AgNOa
e) cloruro dibásico d e aluminio
A) 1d - 2 c - 3 e - 4a - Sb
B)
1 b -2 c -3 d -4 a -5 e
D) 1 c - 2 a - 3 b - 4 e - 5 d
E)
la - 2 b - 3 c - 4 d - Se
Resolución.KHS
: bisulfuro d e potasio (Id)
NH„NO„
: nitrato amónico (2c)
4
i
Al(OH)2C l: cloruro dibásico de aluminio (3e)
CuS0 4
: sulfato cúprico (4a)
AgNO,
: nitrato de plata (5b)
RPTA. A
C) 1 e - 2 b - 3 c - 4 d - 5 a
Problemas de Química y cómo resolverlos
238
Carlos Jara B.
22.- Indicar s i s o n verdaderas (V) o falsas (F) las sig u ien tes proposiciones:
- El NH4 1 e s una o xisal por s e r ternaria.
- Ca0 2 e s el óxido d e calcio (II).
- Las sa les hidratadas provienen d e hacer reaccionar 1 m olécula d e anhídrido con una o
m ás m oléculas d e agua.
'
- El bicarbonato d e so d io e s NaHC20 4.
- El valor d e atom icidad del fosfato d e calcio e s 8.
A) FFFFF
B) FFVVF
C) FVVVF
D) VVFVF
E) V V W V
Resolución.-(F) (NH4)I es sal h alo id ea: MN M = metal o amonio
-(F) CaOz es peróxido de calcio
- (F) Los ácidos polihidratados provienen de cambiar un anhídrido, con una o varias moléculas de agua.
-(F) NaHC03 bicarbonato de sodio, es el bioxalato de sodio.
-(F) Ca3(P 04)2: 3 + (1 + 4)2 = 13
RPTA. A
23.- A sociar co rrecta m en te:
I)
CaO
p ) cal apagada
II) H2S 0 4
s) mármol
III) Fe3Q4
t) aceite d e vitriolo
IV)
Ca(OH)2
v)
cal viva
V)
CaC0 3
z)
m agnetita
A)
Ip - lis - lllt - IVv - Vz
B)
It - lis - lllz - IVv - Vp
D)
Iz - llp - lllv - IVt - Vs
E)
Iz - llv - lllt - IVs - Vp
C) Iv - l l t- ll l z - I V p - V s
Resolución.Relacionando co rrectam ente:
CaO
: cal viva (óxido de calcio) (Iv)
H2S0 4
: aceite de vitriolo (ácido sulfúrico) (llt)
Fe30 4
: magnetita (óxido salino de hierro) (IIIz)
Ca(OH) 2
: cal apagada (hidróxido de calcio) (IVp)
CaC0 3
: mármol (carbonato de calcio) (Vs)
RPTA. C
24.- La fórmula d el peroxiperm anganato d e am onio dodecahidratado e s :
A)
NH3M n03 . 10H2O
B) NH/AnOs . 12 HzO
D)
(NH3 )J ñ n 0 6 . 20H2O
E) (NH4)/A nQ 4 . 12HzO
C) (NH4) / 4 n 0 2. 11 H20
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
Resolución.Ácido permangánico Mn —» + 7
>
HMnOs
ácido peroxipermangánico
HMnO.4 + O
HMnO.5 + NH.OH
4
■í>
(NH4)MnOs + HzO
RPTA. B
Finalmente : NH.MnO..
12H.O
4
D
¿
25.- No e s c o rre cto :
A) Las sa le s binarias s e nom bran con e l sufijo “uro” para la parte n o metálica
B) Neutralización e s una reacción entre ácido y b a se para dar sa l y agua.
C) Todos lo s o xíg en o s en lo s peroxiácidos tienen esta d o d e oxidación -1.
D) El ácido ortofosfórico tiene cuatro oxíg en o s p o r molécula.
E) El co m p u esto KMn0 4 e s una sal, n o e s óxido doble.
Resoiución.Analizando las alternativas:
(V) NaCl : cloruro de sodio
(V) La neutralización se realiza, según :
ácido + base
>
sal + agua
(F) Los peróxidos tienen EO = -1, pero algunas veces contienen oxígeno con EO = -2
(V)H3P 0 4 : tiene 4 “O"
RPTA. C
(V) KMn04 : permanganato de potasio (oxisal)
26.- C onstruya la fórmula para el sulfato dibásico d e sodio.
A)
Na3 [S O /O H jJ
B) Na SO /O H )2
D)
N a /S O J O H )J
E) N a J S O /O H jJ
C) NaSOJOH )2
Resolución.SOT + 2 OH'
4
■í>
sulfato
Na+1 + [SO/OHJj]-4
[SO/OH );,]-4
sulfato dibásico
>
Na4IS 04(0 H )2]
RPTA. E
239
Problemas de Química y cómo resolverlos
240
27.- Dadas las reacciones ■
a
+ h 2o
Carlos Jara B
-2* C
->■ nitrato d e cobre (i) + agua
C + HNO,
E ntonces el núm ero de á to m o s d e hidrógeno en la m olécula d e la sustancia C y la
atom icidad d e A so n :
B) 1;3
A)3;1
D) 2,2
C)2;1
B) 1;1
Resolución.Completando las reacciones :
-=> 2 CuOH
Cu20 + H20
CuOH + HN03
Tenemos : A es el óxido de cobre (I) :
=> Cu N03 + H20
Cu20 ;
a = 3
CuOH ; # H = 1
C es el hidróxido de cobre (I):
RPTA. B
28.- ¿C uántos radicales crom ato existen en 200 000 m oléculas de crom ato d e hierro (III)
m ezclados con 300 000 m oléculas d e crom ato d e plom o (IV) ?
A) 4,8 x 1 (f
B) 3,6 x f 0*
C) 2,4 x f 0®
D) 2,5 x 1 (f
E) 1,2x1o 5
Resolución.Fe +3
ión férrico
CrO.
ión cromato
iü)
Fe2(Cr04)3
cromato de hierro (III)
cada molécula tiene 3 radicales cromato .
CrO:
Pb4
cromato
ión plúmbico
->
Pb2 (C r04)4 --------- >
Pb(Cr04)2
cromato de plomo (IV)
cada molécula tiene 2 radicales cromato :
Luego el total de radicales cromato :
200 000 x 3 = 600 000
300 000 x 2 = 600 000
Total = 1 200 000 =! 1,2x10®
RPTA. E
29.- El “azul d e Berlín” e s el ferrocianuro férrico y el" azul de T um bull” e s el ferricianuro
ferroso. Escriba las fórm ulas de e s ta s sales.
A) Fe4 [Fe(CN)el 3 ; Fe3 [Fe(CN)6]2
; Fe[Fe(CN )e]3
B) Fe [Fe(CN)e]
D) Fe2 [Fe(CN)6]3 ; Fe3 [Fe(Cn)6]5
E) Fe3 [Fe(CN)e]4 ; Fe [Fe(CN)e]e
C )Fe 3 [Fe(CN)6]2 ; Fe4 [Fe(CN)e]3
Resoluclón.i)
Fe42
Ión Ferroso
+
6CNlón Cianuro
[Fe (CN)l1+4
ferrocianuro
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
lFe(CN)6I+4
ferrocianuro
¡i)
+
Fe+3
+
Ión Férrico
Fe+3
>
6CNIón Cianuro
Fe[(CN)6]+3 +
ferricianuro
Fe
Fe+Z
241
Fe4 [Fe (CN)6]3
azul de Berlín
=>
Fe[(CN)6]+3
ión ferricianuro
=>
Fe3 [Fe(CN)6)2
azul de Tumbull
RPTA. A
30.- La eflorescencia e s un fenóm eno relacionado c o n :
A) El agua q ue gana un óxido básico, agua d e formación, para generar un hidróxido.
B) El agua d e cristalización solidificada
C) El agua q ue gana una sa l anhidra (agua d e cristalización)
D) La pérdida del agua de cristalización d e una sa l hidratada a la atm ósfera.
E) La delicuescencia d e lo s líquidos.
Resolución.­
*) El agua de constitución o de combinación es la que reacciona quím icam ente con un óxido
básico para formar un hidróxido o con un anhídrido para formar un oxácido.
Ejem plo:
Fe20 3
+
--------->
3H2Q
agua de
constitución
2Fe (0H )3
T e°3
+
JjjO ^
-------- >
agua de
constitución
H2Te04
■
*) En cambio el agua de cristalización se adhiere a la sal anhidra produciendo una estructura
cristalina característica.
Ejem plo:
CuS04.5H20
Sulfato cúprico pentahidratado (vitriolo azul)
Na2B40 7.7H20
Tetraborato sódico heptahidratado (Bórax)
*) Las sales hidratadas presentan asociados dos fenómenos :
DF.L1CUESCENCIA: La sal anhidra absorbe agua del medio am biente y se cristaliza
CaS04
+
SAL ANHIDRA
2H20
CuS04
5H20
+
>
CaSC>4.2H20
yeso
=►CuSQ4.5H20
vitriolo azul
242
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
EFLORESCENCIA: Lasa] hidratada pierde su agua de cristalización formando una sal anhidra.
MgCl2.2H20
-
->
FeSO4.10H2O
MgCl2
+
2H20
->■ FeSO.4
+
ioh 2o
RPTA. D
31.- Indicar cuántas proposiciones so n co rre c ta s:
- El óxido férrico e s p enta atómico.
- L os hidróxidos so n co m p u esto s ternarios.
- En el ácido nítrico, el nitrógeno tiene esta d o de oxidación +5.
- Las sa les so n su sta n cia s cuaternarias.
- En lo s óxid o s e l oxígeno actúa con esta d o d e oxidación -2.
A)
0 B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
: 2+ 3= 5
átomos
R esolución.-
Óxido férrico Fe20 3
M(OH)y
(V)
: Son com puestos temarios, ya que tienen 3 elementos.
(V)
: En “N” tiene EO = +5
(V)
+1+5
H N0 3
NaCI o NaClO.... las sales son binarias, ternarias, ...
(F)
O"2 :
(V)
en óxidos , EO = -2
RPTA. E
3 2 .-¿Cuál d e lo s sig u ien tes ácidos p o s e e m ayor cantidad d e á to m o s d e oxígeno?
A) Á cido hipocloroso
B) Á cido ortofosforoso
D) Á cido pirobórico
E) Á cido perbróm ico
C) Á cido peroxonítrico
Resolución.A) C120 + H20 -------- >
HCIO
=>
1 átom o de “0 ”
B) P20 3 + 3H20 ---------- >
h 3p o 3
=>
3 átom os de “0
—------ >
hno4
=*
4 átom os de “0
D) B20 3 + 2H20 -------- >
h 4b 2o 5
=*
5 átom os de “0
=>
4 átom os de “O”
“0
C)
hno3 +
O
E) Br20 7 + H20 -------- > HBr04
RPTA. D
33.- El ácido m uriático e s el nom bre com ercial d e una solución d e :
A) H2S 0 4
B) HN0 3
C) H2C 0 3
D) HCI
E) HMn0 4
Resolución.Una solución al 36,5 % de ácido clorhídrico (HCI), se denom ina ácido muriático, de uso do­
méstico, com o desinfectante
RPTA. D
Compuestos Químicos Inorgánicos II
Rubén Cueva G.
243
34.- E stablecer lo s pares correctos fórmula - nom bre :
I.
HJP2Os
f)
II.
H3P 0 4
g) ácido pirofosforoso
ácido pirofosfórico
III. HPOz
h) ácido ortofosfórico
IV. H3P 0 3
m) ácido m etafosforoso
V.
HJ>20 7
o) ácido ortofosforoso
A) Ig - llh - lllm - IVo - Vf
B) If - lio - lllm - IVh - Vg
D)
E) If - llg - lllh - IVm - Vo
lo - llf - lllm - IVg - Vh
C) I m - llg - lllh - I V o - V f
Resolución.Relacionando adecuadam ente nom bre y fórmula :
H4P20 5 : ácido pirofosforoso ; H3P 0 4 ácido ortofosfórico ; HP02 ácido metafosforoso
RPTA. A
H3P03 : ácido ortofosforoso ; H4P2Oy ácido pirofosfórico
35.- ¿C uántas d e las sig u ien tes fórm ulas no s o n á cidos?
H2Cr0 2
A)
1B) 2
H2S°3
H3 M n0 3 ; HCIOz ; H ^ O a ; H2SeOz
C)
3 D)4
E) m á s de 4
Resoluclón.Cr(OH)2 = H2Cr02
hidróxido cromoso
Mn(OH)3 = H3Mn03
hidróxido mangánico
RPTA. B
36.- Identificar q u é tipo d e sustancia e s cada u n o :
I) NaHCOa
m ) hidrato
ii) a i ¿ s o 4)3 . 10H2O
p) hidroxisal
III) Pb(0H)N0 3
s) hidrosal
IV) CaMg(S0 4)2
u) sa l doble
A) ls, llu, lllp, IVm
B) ls, llm, lllp, IVu
D) lu, llm , llls, IVp
E) Im - llp - llls - IVu
C) Im, llu, llls, IVp
Resoluclón.NaHC03
: hidrosal
(tiene H)
Pb(0H)N02 : hidroxisal (tiene OH)
Al2(S04)3 . 10H2O : hidrato
(tiene 10 H20 )
CaMg (S 04)3 : sal doble (dos metales) RPTA. B
Problemas de Química y cómo resolverlos
244
Carlos Jara B.
37.- ¿Q ué fórmula no corresponde al nom bre adjunto?
A) HCI04 : ácido perclórico
D) Mg(OH)2 : hidróxido m anganoso
B) Cu(OH)2 : hidróxido cúprico
E ) HN0 3 : ácido nítrico
C) H2Cr04 : ácido cróm ico
Resolución.En el caso de la alternativa “D” : Mg(OH)2 hidróxido de magnesio
Mg(OH)2 hidróxido manganoso
RPTA. D
38.- Indicar la atom icidad de las sig u ien tes s u s ta n c ia s :
I) y e s o
II) alumina
III) carburundum
Dar co m o resp u esta la su m a d e la cantidad d e átom os.
A) 15
B) 19
C)25
D) 18
E) 36
Resoluclón.De las siguientes sustancias :
I)
Yeso:
II) Alum ina:
CaS04.2H20
=> atomicidad = 12
A120 3
=> atomicidad = 5
III) Carburundum : CSi
=> atomicidad = 2
Luego la sum a de la cantidad de átomos es 19
RPTA. B
39.- S i la atom icidad de un óxido ácido d e un elem ento e s siete, dar com o resp u esta la
atom icidad del ácido del n o m etal d e la forma orto.
A)
8
B) 14
C) 7
D) 16
E) 9
Resolución.S ¡:
E2Os
Luego:
=»
E0(e) = 5 (valencia impar) ; atomicidad = 7
E20 5 -ffiP >
H6E20 8, se simplifica => H3E04 : atomicidad = 8
RPTA. A
40.- Indicar la relación incorrecta:
I) AI(0H)C0 3
: sa l básica
II) CaClz 5 H20
III) NaHC0 3
: sa l neutra
IV) K N aS0 4
A)
I
B) II
C )lll
D) IV
: sa l hidratada
: sa l doble
E )l y II
Resoluclón.La proposición incorrecta es la proposición III, debido a que, si una sal conserva sus hidróge­
nos, es una sal de carácter ácido (excepto en el H3P 0 2 y H3P 0 3)
RPTA. C
Rubén Cueva G.
Compuestos Químicos Inorgánicos II
245
PROBLEMAS PROPUESTOS
01.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) El ácido bórico tiene atomicidad 7.
( ) M ientras que al ácido dicróm ico es
diprótico, el ácido ortoyodoso tiene 3 áto­
mos de oxígeno por molécula.
( ) El ácido metasulfúrico se conoce como
ácido sulfhídrico.
( ) Elácidoperoxipeiyódicotieneatomicidadll.
( ) Los peroxiácidos son siempre dipróticos.
A)
VVFFF
B) VVFVV
D)
VFVFV
E) FFVFF
C) VVVFF
04.- R elacione:
I. Halita
a. N H 03
II. Aceite de vitriolo
b. HgS
III. Cinabrio
c. H2S 0 4
IV. Agua fuerte
d. NaCl
V. Blenda
e. ZnS
A) I a - II b - m c - IV d - V e
B) I e - II d - III c - IV b - V a
C) I d - II c - III b - IV e - V a
D) I c - II d - III e - IV a - V b
E) I d - II c - IB b - IV a - V e
02.- ¿ Cuántas relaciones son correctas ?
05.- Identificar qué tipo de sustancia es cada uno:
* ( ) ácido sulfocrómico : H2CrS4
I) C uS04 . 5H20
m) hidroxisal
* ( ) ácido ditiofosfórico : H3P 0 2S2
II) KHS
p) hidrato
* ( ) ácido tionítrico : H N 02S
n i) AL(OH)2Cl
s)
* ( ) ácido ditioortopermangánico: H jM n O ^
IV)
u) hidrosal
A)
E) 4
A) Iu, IIp, IIIs, IVm
D) Im, IIp, IIIs, IVu
03.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
B) Ip, IIu, Illm, IVs
E) Im, np, IIIu, IVs
0
B) 1
C) 2
D) 3
convenga:
( ) Las sales haloideas se obtienen al combi­
nar un ácido oxácido con un hidróxi­
do.
( ) Los radicales amónicos tipo “bi” se ob­
tienen al extraer la mitad del número
de hidrógenos que tiene el ácido.
( ) Ácido oxácido + hidróxido ----- > sal
oxisal + agua
N aFe(C03)2
sal doble
C) Is, Ilm, IIIu, IVp
06.- Indicar la ecuación química incorrecta :
A) oxácido + hidruro
> oxisal + agua
B) anhídrido + n agua
polihidratado, n > 1
C) n anhídrido +1 agua
----- >
> poliácido, n > 1
D) hidrácido + base-----> sal haloidea + agua
( ) Son sales haloideas : N a C l, K I , A12S3.
E) óxido ácido + ag u a
( )' Son „_____
sales oxisales : K N O3,, C uS O4,,
Ca3 (P 0 4)2
07.- Relacionar apropiadamente :
A) FVVVF
B)
FVFVF
D) FFVVV
E)
FFFVV
C) F W V V
ácido
> oxácido
1. A gN 03
a) sulfato de calcio
2. CaSO
b) subnitrato plumboso
Problemas de Química y cómo resolverlos
246
Carlos Jara B.
3. NH4NO 2
4..NaHS
c) nitrito de plata
12.- ¿ Cuál es la relación incorrecta ?
d) nitrito armónico
A) Ácido sulfhídrico : H2S
5.
e) bisulfuro de sodio
B) Ácido crómico : H2C r0 4
Pb(0H )N 03
A) la, 2e, 3b, 4d, 5c
D) le, 2a, 3d, 4e, 5b
C) Ácido nitroso: H N 02
B) le, 2d, 3c, 4b, 5a
E) la, 2b, 3c, 4d, 5e
D) Ácido hiposelenioso : H2S e0 2
C) Ib, 2a, 3e, 4c, 5d
E) Ácido brómico : HBr04
08.- Dados :
f) ácido pirofosforoso
13.- Identifique el par que contenga un ácido
monoprótico y otro triprótico (en ese orden)
II. H P 0 3
g) ácido ortofosforoso
A) Ácido yodhídrico, ácido fosfórico
m.
h 4p 2o 5
h)
B) Ácido bórico, ácido nítrico
iv
h 3p o 3
o)
i.
h 3p o 4
ácido ortofosfórico
C) Ácido
nítrico, ácido carbónico
ácido
metafosfórico
Los pares correctos fórmula - nombre son :
D) Ácido crómico, ácido hipoyodoso
A) lo, n h , Illg, IV f
D) Ih, lio, Illf, IVg
E) Ácido perclórico, ácido hipoyodoso
B) Ig, Ilf, fflo, IVh
E) If, ü g , IIIo, IVh
14.- ¿ Cómo se llama el producto en la reac­
ción:
N20 3+ 3 H 20
> ?
C) If, Bg, Illh, IVo
09.- La fórmula del fosfato ácido doble de
amonio y sodio es :
A) Ácido hiponitroso
D) Ácido pironítrico
B) Ácido metanitroso
E) Ácido ortonítrico
A) Na(NH4)H P04
D) Na(NH5)H2P 0 3
C) Áci lo ortonitroso
B) Na2(NH3)H P03
E) NaNH4(P 0 4)2
15.- Calcular el producto de las atomicidades
de los siguientes compuestos :
C) Na(NH2)H2P04
10.- Identifique una sustancia que tiñe de co­
lor rojo al papel tornasol.
A)
Mg (OH)2
D) FeO
B )H 2S 0 4
C )N 2O s
I)
III)
A)
Ácido sulfocarbónico II) Ácido pironítrico
Ácido ditioperoxiortohipoyodoso
I 230
D) 1 830
E) NaH
B) 1 470
C) 1 170
E) 1 720
11.- Dadas las proposiciones :
16.- Identifique una reacción incorrecta :
* Los ácidos hidrácidos, a diferencia de los
oxácidos, no tienen oxígeno.
A) B20 3 + 3 H20 ----- > ácido bórico
* El ácido nítrico es un oxácido
D) M n ,0 7 + H20
* HC1 (3v) + HNOj (lv ) = agua regia
C) Br20 + H20
* El ácido sulfúrico es mono prótico
E) C 0 2 + 2HzO
¿ Cuántas son falsas ?
17.- ¿Cuál es la fórmula para el ácido tetrabórico y para el ácido pentatiododecayódico?
A)
0
B) 1
C) 2
D) 3 E )4
B) 2 S 0 2 + H20
----- > ácido pirosulfuroso
ácido permangánico
----- > ácido hipobromoso
> ácido ortocarbónico
Compuestos Químicos inorgánicos II
Rubén Cueva G.
23.- Determine la fórmula del silicato doble
de calcio y potasio.
A )H 2B40 7 ; H2I120 26Ss
B )H 3B40 7 ;H 2I120 , 6S5
q h
2b 4o 7 ;
h 3i 12o
14s 5
D )H 3B30 7; H 5I 120 i4
A) K C aSi03
D) K2Ca2(S i0 3)3
B) KCa(Si03)2
E) K,Ca(SiC>3)2
C) KCa(Si03)4
E) h 4b o 5
18.- ¿Qué fórmulas están acompañadas de sus
respectivos nombres?
24.- Indique la pareja incorrecta:
A) Vitriolo azul : C uS04-5H20
B) Yeso : C uS04-5H ,0
I) AlClj : cloruro de aluminio
II) FeS : sulfuro férrico
C) S alitre: C a(N 03)2
III) Cul2 : yoduro cuproso
D) P irita : FeS2
IV) NH4Br : bromuro amoniacal
E) G alena: PbS
A) Sólo I
B) I, IV
D)
E) ninguna
Todas
C) Sólo IV
25.- ¿Cuántos átomos tiene la molécula del
pentatio peroxi orto hexadeca perclorato do­
ble sódico alumínico decahidratado ?
19.- Determine las atomicidades del sulfato
niquélico, cromato de sodio y dicromato de
potasio, (en ese orden)
26.- El nombre del CuCr,OsS3 es :
A) 14; 8 ;9
B) 11;7;I6
A) sulfuro básico de cromo y cobre
D)
E) 10;13;16
18; 12; 11
C) 17;7;11
20.- Hallar el número de átomos combinados
en tres mil trillones de moléculas de carbona­
to de amonio.
A)
8,5xl024
D)
3,5x1o2'
247
B ) 3 x l0 18
C )4 ,2 x l0 20
E) 4,2x1022
21.- ¿Cuál de las siguientes sales tiene más
átomos de oxígeno por molécula ?
A) Sulfito de calcio
B) Hipoyodito de aluminio
C) Perclorato de cobre (II)
D) Hiposulfito de magnesio
E) Permanganato de potasio
22.- En la reacción química el producto es :
H2B40 ? + NaOH
A) Borato de sodio
B) Perborato sódico
C) Tetraborato sódico
----- >
?? + H20
D) Borato trisódico
E) Hipoborato de sodio
A) 164 B) 165
C) 166
D) 167
E) 168
B) sulfato doble de cromo y cobre
C) ditiodicromato cúprico
D) sulfopercromato cuproso
E) metasulfocromato cuproso.
27.- La fórmula del aceite de vitriolo es :
A) H2S 0 4 B) N H 0 3
C) H2C 0 3
D) HCI
E) H3B 0 3
28.- Cuántas proposiciones son incorrectas :
- Todas las sustancias son compuestos químicos
- Los no metales forman iones negativos ge­
neralmente.
- Todos los elementos químicos son sustan­
cias químicas.
- Los no metales forman iones positivos ma­
yormente.
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
29.- El ión tiocianato o sulfocianuro es :
A) SCN~'
B) TaCNO"2 C) S2CO'3
D) SNO j
E) OCN '
Problemas de Química y cómo resolverlos
248
30.- llene mayor número de átomos por molécula :
A) sulfato crómico
D) peryodato cúprico
B) dicromato amónico E) carbonato de calcio
Carlos Jara B.
36.- ¿Cuántas de las siguientes fórmulas no
son ácidos?
H3B 0 3,lH2S 0 2,H2M n02,H3C r03,HC10,Mn04
C) carbonato sódico
A) menos de 2
D)
31.- ¿Cuántos aniones existen en el siguiente
conjunto?
37.- Asociar convenientem ente:
I)
- ión carbonato
- ión niqueloso
- ión bromuro
- ión permanganato
- ión hipoclorito
- ión cúprico
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) más de 3
32.- La fórmula del peroxidisulfato de sodio e s :
A) Na4SOe
B) Na2S2Og
D) Na3SOs
E) NaS40 3
C) NaS30 4
34.- ¿Cuántos de los siguientes ácidos son
polipróticos?
- Ácido yohídrico
- Ácido sulfúrico
- Ácido nítrico
- Ácido fosfórico
- Ácido carbónico
0
B) 1
C) 2
f) fosfato ácido de aluminio
II) KHSOj
g) bisulfato ferroso
III) Fe(H S04)2
h) bisulfito de potasio
IV) A12(H P04)3
i) fosfato ácido de sodio
A) If, Iii, Illh, IVg
D) Ig, Ilh, Illf, IVi
B) If, Ilg, lili, IVh
E) If, Ilg, nih, IVi
C) Ii, Ilh, Illg, IVf
33.- No es correcto
A) El grupo peróxido tiene oxígenos con E.O. -1
B) El ácido bórico tiene tres oxígenos por
molécula.
C) Los oxisales son compuestos cristalinos
binarios
D) Neutralización es reacción entre ácidos y
bases para dar sales y agua
E) Las sales haloideas no tienen oxígeno
A)
Na2H P 04
B) 2
C) 3
4 E)más de 4
D) 3
E) 4
35.- ¿Qué fórmula no corresponde al nombre
adjunto?
38.- ¿Cuál de los siguientes ácidos posee me­
nor cantidad de átomos de oxígeno?
A) ácido disulfúrico D) ácido metabórico
B) ácido dicrómico E) ácido fosfórico
C) ácido pirofosfórico
39.- El sistema moderno de nomenclatura
(IUPAC) propone en dos partes................. [de]
............................. ,
especie positiva
especie negativa
generalizar, excepto en ácidos por razones
diversas, colocando la valencia entre parén­
tesis en números romanos. El sufijo uro para
la especie negativa indica ausencia de oxíge­
no (se omite valencia) y el sufijo ato presen­
cia de oxígeno con su valencia. Ejemplos :
CaH2
hidruro de calcio
HCI
cloruro de hidrógeno
óxido de hierro (III)
Fe2°3
A) ácido mangánico : H M n04
Fe(OH)3
FeCl3
hidróxido de hierro (III)
cloruro de hierro (III)
B ) ácido crómico : H2C r0 4
Fe(C104)3
clorato (VII) de hierro (III)
C) ácido tiosulfúrico : H2S20 3
Por lo tanto el nombre yoduro de bario (II)
corresponde a :
A) Ba(IO)2
B) Bal2
C) BaYC>3
D) BaY
E) Ba(IO),
D) ácido bórico : H3B 0 3
E) ácido sulfuroso : H2SQ3
8.1. CONCEPTO
Toda reacción química es un fenómeno donde la materia sufre cambios en su estmctura íntima. Dichos cambios están asociados a un factor energético.
En las re acc io n e s quím icas se o b serv an su stan cias d e e n tra d a (re a c ta n te s o
reaccionantes) y sustancias de salida (productos o resultantes). Los productos son el resul­
tado de la mptura de los enlaces de los reactantes y tienen propiedades diferentes a las de
los primeros.
8 .2 . ECUACIÓN QUÍMICA
Es ia representación literal y num érica (esquem ática) de una reacción química.
Ejemplo : Sea la combustión del propano (gas de cocina)
c 3h 8
+
02
-------- >
co2 +
h 2o
Según Lavoisier, la m asa no se crea ni se destruye, solo se transforma, se tiene a s í :
1C3H8
+
5 0 2 -------- >
3C02 +
4H20
Los números indican la relación de combinación, en otras palabras :
1, 5, 3, 4,
son los coeficientes estequiométricos
En general :
aA + b B
-------- >
cC + dD
Reactantes
Productos
Siendo : A y B = reactantes o reactantes.
C y D = productos o resultantes.
a y b = coeficientes de los reactantes.
c y d = coeficientes de los productos.
8.3. TIPOS DE REACCIONES
I.
Reacción d e form ación, adición, com binación o síntesis.
Dos o más reactantes generan un solo producto.
250
Ejemplos :
II.
C arlos J a ra B
Problemas de Química y cómo resolverlos
i) N2 + H2 --------->
NH3
ii) Fe + 0 2
> Fe20 3
Reacción de descom posición, disociación o análisis.
Un solo reactante produce varios productos.
Ejem plos:
III.
i) KCI03
---------> KC1 + 0 2
ii)
HgO
----------- > Hg + 0 2
Reacción de sustitución o desplazam iento sim ple.
Un elem ento desplaza a un elem ento de otra sustancia y ocupa su lugar. Está en fun­
ción de su actividad química, es m ás activo, desplaza al m enos activo.
Ejem plos:
i)
Ni + CuS04
ii)
iii)
IV.
---------- >
ÍC1
Clj + K1
NiS04
-------- 2-
MgCl2
--------->
KC1
+ Cu
+
H2
+ l2
Reacción d e doble desplazam iento, doble sustitución o m etátesis.
En este caso los dos reactantes intercambian átomos.
Ejemplos :
V.
i)
HC1 + FeS
>
ii) AgNOj + HQ
-------- >
FeCl2
+
H2S
AgCl
+
HNO.
Reacción de neutralización.
Se produce entre un ácido y una base, obteniéndose la sal respectiva y agua.
Ejem plos:
i)
HC1 +
KOH
>
KC1
+
HzO
+
H20
sal
ii)
H*S04 +
----------
Al(OH),
^
> A12(S04)3
'
sai
'
Nota : Toda reacción de neutralización es de doble desplazamiento, pero no toda reacción
de doble desplazamiento es de neutralización.
VI.
Reacción catalítica.
Un catalizador, es una sustancia que varía la velocidad de reacción. Algunas reaccio­
nes necesitan de los catalizadores para increm entar la velocidad de reacción, o de los
inhibidores químicos para lograr lo contrario. (Estos no se consum en en la reacción).
Reacciones Químicas I
Rubén C ueva G.
Ejem plos: i)
CH2 = CH2 + H2
CH3 -
CH3
Reacción rápida
HC1
Reacción lenta
251
, CH,
ch,
ii) ( 0 ) +
VII.
ch 3ci
(- ^ >
(O )
+
Reacción fotoquím ica.
El factor energético es la luz, que da la energía necesaria para que la reacción se lleve a cabo.
Ejemplos:
i) CH4 + CL,
lu2- > CH3C1 + HCI.
ii) CO, + HzO
- luz- - >
(C,2H22On)n
VIII. Reacción com pleta o irreversible.
Tiene un solo sentido y solo origina productos.
Ejemplos : i) H2 + Na
> NaH
ii) KOH + HzO
IX.
> KOH + H2
Reacción reversible o incom pleta.
Tiene doble sentido, esto es, los productos formados se descom ponen para dar reactantes.
Ejem plos: i)
CH3COOH + CH3OH
ii) o 2
X.
<:
^
CH3COOCH3 + H20
o3
Reacción de com bustión com pleta.
El combustible se combina con el com burente (0 2)generando dióxido de carbono y agua.
Ejem plos:
XI.
i)
C2H5OH(1) +
0 2(g)
B»
C 02(g) + H2O0)
C3H8(g)
°2(g)
^
C°2(g) + H2°0)
+
Reacción d e com bustión incom pleta.
En esta combustión se produce monóxido de carbono y agua o en todo caso hollín y agua.
Ejemplos:
i)
CH4Cg)
+
0 2(g)
>
CO^,
+ H20 (I)
ii)
C5H12(|)
+
°2(g)
^
C(s)
+ H2°(I)
Nota : * Todo combustible debe tener hidrógeno en su estructura molecular.
* En las reacciones de combustión se produce siempre calor.
XII.
Reacción de hidrólisis.
Cuando una sustancia se combina con el agua.
Ejem plos: i)
ii)
CH3COOCH2CH3 + HzO
ch2
=
ch2
+
h 2o
»
------- >
CH3COOH + CH3CH2OH
c h 3c h 2o h
Problemas de Química y cómo resolverlos
252
Carlos J a ra B.
XIII. Reacción de óxido - reducción (tnterm olecular)
Los elementos sufren una variación en su estelo de oxidación. Unos se reducen y otros se oxidan:
i
OXIDACIÓN
o
+i
Na + H ,0
Ejem plos: i)
1
-►
NaOH
+
H,
REDUCCIÓN -
t
REDUCCIÓN
OXIDACIÓN
XIV. Reacción d e óxido - reducción . (intram olecular)
Un mismo reactante contiene al elem ento que se oxida y que se reduce.
OXIDACIÓN
Ejem plo:
+1 - 1
HjO
i)
\O,
o
► H, +
OXIDACIÓN
+2 -2
ii)
L - REDUCCIÓNXV.
Hg
HgO
L
.
+
\
02
REDUCCIÓN— f
Reacción exotérm ica.
En estas reacciones se libera calor.
Ejem plos: i)
ü)
N.2(g)
+ 3 «2U)
CH4(g)
+ 2 0 .2(g)
2 NH3(g) + 46,2 kJ/mo/.
C 02(g) + 2 H20 (|) + 890,3 kJ/mo/.
iii) CgH^O^j + 6 0 2(g)
XVI.
6COz(g) + 6 H20 (|); AH = -2801 kJ/mol.
Reacción endotérm ica.
En estas reacciones, se absorbe calor.
Ejemplos : i)
CaC03 + 177,8
Ü) C°2(g)
+
kJ
CaO + CO, ; AH = + 177,8 kJ/mo/
AH
C(s) + °2tg)
kJ
A H - +393,5 mQ¡
XVII. Reacción d e dism utación, d esp roporción o autoredox.
El mismo elem ento se oxida y se reduce simultáneamente.
OXIDACIÓN
-2
Ejem plo:
i) PjH4
L
i
-
REDUCCIÓN
PH. +
I
REDUCQÓN
1/2
P4Hj
¡i) HNOj
HNOj +
OXIDAaÓN
NO
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas 1
253
8A . LAS ENTALPIAS EN LAS REAC. QUÍMICAS (AHr
La entalpia (del griego: enthalpein, que significa “calentar”) es el calor absorbido o
liberado a presión constante y se le denota por H. Luego, AH es la variación energética que
presenta una reacción. Si AH es positivo, la reacción es endotérmica, si AH es negativo la
reacción es exotérmica.
A)
REACCIONES EXOTÉRMICAS
La entalpia de los reactantes es mayor que la de los productos.
Ejemplo : En la reacción : A + B
C + D + CALOR
A+ B
i)
C + D :
ii) AH = Hp - Hr
Siendo :
ii¡)
AH
-Q
Hr > Hp
AH < 0
Ea = Hc a - H r
Hr = entalpia de los reactantes
Hp = entalpia de los productos
AH = entalpia de la reacción o calor de reacción.
E^ = energía de activación
H ^ = entalpia del complejo activado
O bservación : La energía de activación es la energía que requiere el sistema para llegar al
complejo activado (punto m ás alto de la curva).
Complejo activado.- Es un estado energético, donde los enlaces de los reactantes se rom­
pen produciéndose los enlaces de los productos.
Energía de activación.- Es la mínima cantidad de energía suficiente para realizar la reacción,
si no es así, la reacción nunca se realiza.
B)
REACCIONES ENDOTÉRMICAS
La entalpia de los productos es mayor que la de los reactantes.
l
Ejemplo : En la reacción :
A + B + CALOR
i)
Hp > H r
ii)
AH = Hp
iii)
>
-
A + B
f
-í> C + D
C + D ; AH = +Q
1
HP
-
Hr
=>
AH > O
Hr
Ea = H c a - H r
A +B /
COMPLEJO
ACTIVADO
Í\V c + d
1
t
AH
, -______ ¿
---------------------------------------- — ►
AVANCE DE LA REACCIÓN
254
Problemas de Química y cómo resolverlos
Cortos J a ra B.
8.5. BALANCEO DE ECUACIONES QUÍMICAS
I.
MÉTODO DEL TANTEO O POR SIMPLE INSPECCIÓN
Este m étodo exige m ucho trabajo de «inspección visual». Se debe igualar, en número,
los átomos de todos los elem entos del primer miembro con los del segundo miembro de la
ecuación química. Para lograr nuestro objetivo debem os revisar la cantidad de átom os en el
siguiente orden :
Primero : m etal
Segundo : no metal (diferente de H y O)
Tercer
: hidrógeno
Cuarto
: oxígeno
Nota : Este m étodo se usa para balancear ecuaciones sencillas hasta con cuatro sustancias
químicas.
Ejemplo (1) Balancear la ecuación química :
H2S 0 4 + Fe(OH)3
-------- > Fe2(S04)3 + HzO
Resolución : Primero balanceam os el fierro colocando el coeficiente 2 delante del Fe(OH)3.
H2S 0 4 + 2 Fe(OH)3
------------- Fe2(S04)3 + HzO
A continuación balanceam os el azufre colocando el coeficiente 3 delante del H,SO.
¿ 4:
3 H 2S 0 4 + 2 Fe(OH)3 --------> Fe2(S04)3 + HzO
Entonces balanceam os el hidrógeno colocando el coeficiente 6 delante del H20 .
3 H2S 0 4 + 2 Fe(OH)3
--------> Fe2(S04)3 +
6 H20
Finalmente revisamos la cantidad de oxígenos en el primer miembro: 3 x 4 + 2 x 3 = 18y
en segundo miembro 3 x 4 + 6 x 1 = 18.
Como resulta la misma cantidad entonces la ecuación ya quedó balanceada; siendo sus
coeficientes mínimos enteros : 3; 2; 1; y 6.
Ejemplo (2) Balancear la ecuación química :
c 3h 8
+ o2
----------->
co2
+ h 2o
Resolución : Inicialmente balanceamos los carbonos colocando el coeficiente 3 delante del C02.
C3Hg
+
02
>
3 C 0 2+ H20
Ahora procedem os a balancear los hidrógenos colocando el coeficiente 4 delante del HzO.
C3Hg
+
02
>
3 C 0 2+ 4 H 20
Finalmente, com o en el segundo miembro hay 10 oxígenos, balanceam os éste elem ento
colocando el coeficiente 5 delante del Or
C3Hg
+ 5 02
>
3 C 02+ 4 H20
Siendo 1; 5; 3 y 4 los coeficientes mínimos enteros.
Ejemplo (3) Balancear la ecuación :
KC103 -------- >
KC1
+
Oz
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas I
Resolución : Primero igualamos los oxígenos colocando el coeficiente
>
KC1
-
KCI03
+
|
3
255
delante del 0 2 :
02
Finalmente multiplicamos por 2 (denominador de la fracción) a toda la ecuación ;
quedando de la siguiente forma :
2KC103
>
2KCI
+
3 02
Siendo : 2; 2 y 3 los coeficientes mínimos enteros.
II.
MÉTODO ALGEBRAICO O DE LOS COEFICIENTES INDETERMINADOS.
i)
Se colocan coeficientes (letras) delante de cada reactante y de cada producto.
¡i) Se construyen ecuaciones algebraicas para cada elemento químico de la ecuación (—> < > =).
i») Se usa una de las ecuaciones sencillas (con dos variables) para asumir el menor valor entero.
iv) Luego se reemplazan estos valores en las otras ecuaciones para hallar los valores que faltan.
v) Si algunos de los valores resultasen fracciones, se multiplican todos por el común denomina­
dor y los resultados serán los coeficientes mínimos enteros para la ecuación balanceada.
Ejemplo 1 Balancear la ecuación química :
C 8H 18
+
°2
>
C° 2
+
H 20
Resolución : Primero colocamos los coeficientes (letras) delante de cada sustancia :
a CgH,8 + b 0 2
>
c COz + d HzO
Construimos ecuaciones algebraicas para cada elem ento químico :
C : 8a
= c . . . (1)
H : 18o = 2d
Resolviendo tendrem os :
o = 2
a
. . . (2)
b = 25
a
0 : 2b = 2c + d . . . (3)
c = 16
a
d = 18
Quedando la ecuación balanceada a s í :
2 C8H,8 + 25 0 2
>
16 C 02 + 18 HzO
Ejemplo 2 Balancear la ecuación química :
HCI + K2Cr20 7 + SnCl2 -------- >
CrCl3 + SnCl4 + KC1 + HzO
Resolución : Primero colocamos coeficientes algebraicos (letras) a cada sustancia :
a HCI + b K2Cr20 7 + c SnCl2 -------- > d CrCl3 + e SnCl4 + f KC1 + gH zO
Luego construimos las ecuaciones algebraicas para cada elem ento químico :
H :
a = 2g
. . . (1)
C l: a + 2c = 3d + 4e + f
. . . (2)
K :
2b = f
. . . (3)
C r:
2b = d
. . . (4)
0 : 7 b =g
. . . (5)
Sn:
c = e
. . . (6)
Problemas de Química y cómo resolverlos
256
Cortos J o ra B.
Resolviendo convenientemente, tendrem os :
o=14
b = i
a
c =3
a
a
d
=
e = 3
a
¿‘
a
f =2
a
g =7
Quedando la ecuación balanceada del siguiente m odo :
14 HCI + lC,Cr20 7 + 3SnCl2 -------- > 2 CrCl3 + 3SnCl4 + 2 KC1 + 7 H20
Ejemplo 3 Balancear la ecuación química :
KMn04 + FeS04 + H2S04 --------> K2S04 + MnS04 + Fe2(S04)3 + H20
Resolución : Colocamos los coeficientes algebraicos a cada sustancias :
aK M n04 + b FeS04 + cH 2S 0 4 -------- > d K2S 04 + eM nS04 + fF e 2(S 04)3 + gH 20
Construimos las ecuaciones algebraicas para cada elem ento :
K
o = 2d ............................................................ (1)
Mn
a = e ............................................................ (2)
4o + 4b
O
+ 4c = 4d + 4e +12f + g .................................(3)
b = 2 f .............................................................. (4)
Fe
S
b + c = d +e + 3 f ............................................ (5)
H
2c = 2g => c =g ..................................... (6)
Resolviendo obtenem os: 4e = g ...........................................(7)
En donde asum im os que : e = 1
=>
Obteniéndose:
1
5
d = —, f = ^
c =4 , o = 1,
g = 4
V
6 = 5
Entonces multiplicamos todos los valores por el denom inador 2 , lográndose:
o = 2
, 6 = 10 , c = 8
, d = 1 , e = 2 , f =5 , g= 8
Quedando la ecuación balanceada com o sigue :
2 KMn04 + 10 FeS04 + 8 H2S 0 4 -------- >
K2S04 + 2 MnS04 + 5 Fe2(S 04)3 + 8 H20
111. MÉTODO ARITMÉTICO
Se usa para balancear reacciones de metátesis.
Ejemplo ( I ) : Balancear la ecuación química :
K2S 0 4 + Fe(N03)3
R eso lu ció n :
(S04),2 ^
>
(N O g )^
Fe2(S 04)3 + KN03
(S 04)32 ^
(N03),' ^
Reacciones Químicas I
Rubén C ueva G
Multiplicamos : 1(2) = 2
3(1) = 3
a
3(2) = 6
a
1(1) = 1
a
M.C.M. = 6
6
3
6
2
6
6
6
1
4
4-
4
4
©
©
®
©
Luego la ecuación balanceada es :
SlCjSC^ + 2F e(N 03)3 ----- -2- Fe2(S 04)3 + 6K N 03
Ejemplo (2) :Balancear la ecuación química :
A12(CK)7)3 + Cu(I03)2
Resolución :
(Cr20 7)32 ^
Multiplicamos : 3(2) = 6
—> CuCr20 7 + AI(I03)3
-
(I03)2
(Cr20 7), ^
1(2) = 2
2(1) = 2
3(1) = 3
M.C.M. = 6
6
2
4
6
©
©
Entonces la ecuación balanceada es :
©
6
6
4
Dividimos :
6
2
4
3
4
®
Ai2(Cr20 7)3 +3C u(I03)2 -------- > 3CuCr20 7 + 2A1 (103)3
Ejemplo : Balancear la ecuación química :
P t3(P 04)4 +Au(Br04)3 -------- > AuP04 + Pt(BrC>4)4
Resolución:
(P04)43
(^r° 4 )3
Multiplicamos : 4 (3) = 12
(Bí° 4)¡
3(1) = 3
1 (3) = 3
4 (1) = 4
M.C.M. = 12
Dividimos :
12
12
i
3
i
0
0
J2
3
J2
4
4
4
0
0
Por lo tanto la ecuación balanceada es :
Pt3(P 0 4) 4 + 4Au (BK )4) 3
- > 4 AuPO.1 +
3Pt(BrQ4) 4
( 103)3 ^5
257
Carlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
258
PR0&L6MAS Resuellos
01.- A un estudiante s e le enuuiyu verificar experim entalm ente s i una sustancia X y otra
Y, am bas en solución acuosa, reaccionan o no quím icam ente. ¿C uáles d e las si­
gu ien tes m anifestaciones producidas, al p o n er en contacto las d o s soluciones, so n
prueba inequívoca d e q u e s e ha producido una reacción quím ica?
/.
La den sid a d resultante e s m ayor q u e 1.
II. El calor resultante e s diferente al d e la solución X
III. S e forma un precipitado
IV. S e d esprende un g a s
A) Sólo II
B )l y II
C) IIy III
D) III y IV
E) Todos
Resolución.Las evidencias de una reacción química son :
- Cambio de olor, color y sabor.
- Liberación de gas.
- Formación de precipitado
- Variación de energía por lo que puede ser endotérm ica o exotérmica
- Luego, solo corresponden III y IV, porque en algunas reacciones, no hay variación de tem ­
peratura.
RPTA. D
02.- La d esco m p o sición d e un co m p u esto quím ico en s u s elem en to s p o r acción del
calor s e d e n o m in a :
A) Ionización
B) Sublim ación
C) Electrólisis
D) Pirólisis
E) A utolísis
R esolución.- Ionización es la separación en iones, no necesariam ente por el calor.
- Sublimación es el cambio de sólido a gas, luego no es una descomposición.
- Electrólisis es la descomposición de sustancias por efecto de la comente eléctrica y no del calor.
- Pirólisis (piro = fuego) es la descomposición por el calor.
RPTA. D
03.- R esp ecto a las reacciones ¿Q ué enunciado s s o n incorrectos ?
L En toda com bustión s e produce calor y luz sim ultáneam ente.
M. La descomposición térmica de los carbonatos y bicarbonatos produce oxígeno gaseoso.
Ul. Ciertas su sta n cia s orgánicas s e d esco m p o n en p o r acción d e catalizadores.
A)
Só lo I
B) Sólo II
C ) ly II
D) todas
E) Ninguna
Reacciones Químicas I
Rubén C ueva G.
259
Resolución.I. (F) Algunas sustancias se combustionan produciendo calor pero no necesariam ente luz,
com o el glucógeno (almidón animad ) en los músculos.
II. (F) La pirólisis o descomposición térmica de los carbonates y bicarbonatos produce C 02(g).
CaCO,3 (s)
_£_» CaO(s) + C 02 ^
2 NaHCO.3 (s) _£_> NaCOj (s) + H20 (1) + CO(g)
III. (V) Los compuestos orgánicos se descom ponen fácilmente o bien por acción de la luz y
el calor o por acción de un catalizador :
^6^12^6
> 2C2H5OH + 2 C 02
C a ta liz a d o -
RPTA. C
04.- Una de las siguientes reacciones e s d e m etátesis o doble desplazamiento. ¿Cuál e s?
A) 2H2 + 0 2 -------->
D) 3CuO + 2 NH3 -------->
2HzO
B) CJHg + 5 0 2 --------> 3COz + 4H20
C) H2S + Ca (OH)2 -------->
E) 2NaHCOa
N2 + 3 Cu + 3HzO
Na2c o 3 + C 0 2 + H f i
>
CaS + 2HzO
Resolución.Las reacciones de metátesis son las de doble desplazamiento o doble sustitución :
KI
+
NaBr
>
KBr
+
Nal
Las reacciones de neutralización tam bién son reacciones de metátesis. En este caso se com ­
bina un ácido con un hidróxido generando una sal y agua.
h 2s
Ca (OH),
CaS
Nota.- No toda reacción de m etátesis es de neutralización
+
2HzO
RPTA. C
05.- Una d e las sig u ien tes reacciones no e s d e m e tá tesis o de doble desplazam iento .
* ) 2KBr M + n W s h w
>
PbBr 2 +2KNOa
3
B) Na2S (ac) + Fe (Cl03h(tc)
FeS + 2 NaCIO
C )K N 0 3 + Na, .
(ac)
<ac>
K + NaNO,
D)BaCI2(ac,+H2S°4(x)
B a S 0 4 + 2HCI
E)2KHS(Bc) + Ag2Cr04(mc)
K2Cr04 + 2AgHS
Problemas de Química y cómo resolverlos
260
C arlos Ja ra B.
Resolución.-
es de desplazamiento simple o sustitución simple, en las otras reacciones sí hay metátesis.
RPTA. C
06.- ¿Cuántas reacciones de com bustión s e tienen en las que s e muestran a continuación?
/.
4 F e+ SB
II.
CH4 + 2 0 2
----- >
III. 2KCI0 3
—----- >
C 02 + 2 H p .
—----- >
2KCI + 3 0 2
----- >
2CO + 3H20
IV. C2H5OH + 2 0 2
A) 0
4Fe S 2
C) 2
B) 1
Resolución.I.
Reacción de formación, adición, síntesis o combinación. En este caso se genera un
solo producto.
II y IV. Reacción de combustión. En estos casos los combustibles reaccionan con el com bu­
rente (Oz) generando COz con H20 , CO con HzO o C (hollín) con HzO. La reacción (II)
es de combustión completa y la reacción IV es de combustión incompleta. En todas
estas reacciones se produce calor (reacciones exotérmicas).
III.
Reacción de descomposición : Aquí una sustancia se desdobla en varios productos.
Son reacciones de combustión II y IV
RPTA. C
07.- Determine lo s e sta d o s d e oxidación del fósforo en: PH3 ; P20 3 ; KHP04 ; H3P 0 3 (en
e s e orden)
A)
+3; +3 ; -5 ; +5
B) +3; +5 ; -3 ; -3
C) -3 ; +3 ; +5 ; +3
D)
+3; +3 ; +3 ; +3
E) +3 ; +5 ; -3 ; +5
R esolución.X
x
+1
p h
3
x + 3 (+ I) = 0
x
=
-3
-2
P 20 3
2(x)+ 3(-2) = 0
x = +3
+1 +1
X
-2
k h p o
+1
4
+ 1 + 1 + x + 4(-2) = 0
x = +5
h
X
3p
-2
o
3
3 (+ l) + x + 3(-2) = 0
x = +3
RPTA. C
Reacciones Químicas I
Rubén C ueva G.
261
08.- Marque Ia relación correcta, respecto al radical y al índice redox del elem ento que
s e señala en paréntesis :
A) Sulfito :
(S) ; E.O. = + 6
D) Biselenuro : (Se) ; E.O. = - 2
B) Fosfato : (P) ; E.O. = + 3
E) N itrato:
(N)
; E.O. = + 3
C) C loruro: (Cl); E.O. = + 5
Resolución./x -2 V2
A) SULFITO:
U o3J
B) FOSFATO:
( P04 ) 3
C) CLORURO :
Cci)'
=>
x =+4
(FALSO)
x + 4(-2) = - 3
=>
x = + 5
(FALSO)
=> x = - 1
D) BISELENURO : ( HSe ) *
E) NITRATO:
=> x + 3(-2) = - 2
u o23r
(FALSO)
=> + 1 + x = -1
=>
x = -2
(VERDADERO)
=> x + 3(-2) = -1
=>
x = + 5
(FALSO)
RPTA. D
09.- Escoja la gráfica (energía vs. avance d e Rx.) para una reacción endotérm ica.
M
C)
B)
E)
-3*-
En las reacciones químicas el avance se puede
graficar respecto a la energía :
I. En la reacción exotérmica.
A+ B
» C +D + calor
Ep < E r
(libera calor)
II. En la reacción endotérmica :
A + B + c a lo r
Ep > E
» C +D
r
(absorbe calor)
RPTA. C
Problemas de Química v cómo resolverlos
262
Carlos Jara B.
10.- Dada la gráfica adjunta, s e p ide indicar ¿Q ué afir­
m ación no e s correcta?
i.
II.
E s una reacción endotérm ica
La energía del complejo activado e s BOkcai/moi
III. La energía d e activación vale 60 kcal /m ol
IV. La entalpia d e la reacción e s d e 20 kca l/m o l
IV. A H < O
A) I
B) II
C jlll
D) IV
E )V
Resolución.Analizando la gráfica:
* Er = 20
R
mol
* Ep = 40
p
mol
* Ep > Er
=*
Reacción endotérm ica
* Entalpia de la reacción :
AH = 4 0
k cal
mol
AH = Ep -E R
20 JL £ ^ = 20 k c a l
m ol
mol
AH > 0
* Energía de activación:
Ea “ E c a ' E r
E
A
Luego : V es falso
80 Ü M .20 ^ col =60 Ü M
m ol
mol
m ol
RPTA. E
11.- En la g rá fica :
I:
A
—
II: B + C
—
D +E
S e c u m p le :
A) I : Reacción endotérm ica
B) II; R eacción exotérm ica
C) i : A H = 30 kJ/m ol
D) II: AH = -190 kJ/m ol
E) En la reacción : A —
^
D + E ; la energía d e activación e s 310 kJ/mol.
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas I
263
Resolución.I : Reacción exotérmica :
AH =
- 30
11: Reacción endotérmica :
A H = + 190
I : A H = 10
En la reacción : A
kJ
mol
kJ
mol
- 40 -——T = - 30
m ol
m ol
^
mol
- > D + E la energía de activación es :
E. = 350
m ol
A
II.
- 40
AH = 200 ——
-r -10
mol
m ol
mol
= 310
mol
RPTA. E
= 190 ^
mol
12.- Dadas la reacciones q u ím ic a s :
L
H2S 0 4 + KOH
£
Na + H20
— >
k 2s o 4 + h 2o
NaOH + H_
KL AiCI3 + H2S
AI2S 3 + HCI
6 Z c o e f ( II) + X c o e f ( III)
Calcular:
2 c o e f ( I)
A) 8
B )4
C) 10
D) 12
E )9
Resoluclón.Balanceando las ecuaciones por tanteo :
l
1H,SO.
+ 2KOH
í
4
H> 1K2S04 + 2H20
Zcoef. (I) = l + 2 + l + 2 = 6
II. 2 Na + 2 H20
2 NaOH +1 H„
Z coef. (II) = 2 + 2 + 2 + l = 7
III. 2A1CI3 + 3H 2S
1A12S3 + 6HC1
Z coef. (III)= 2 + 3 + 1 + 6 = 1 2
L uego:
Q=
6(7)+ 12
Q= 9
RPTA. E
"CO.
13.- Balancear y hallar ——- en la com bustión com pleta del benceno, encontram os .
’h 3 o
A) 5/2
C)
B) 4
3/2
D) 2
E )1
Resoluclón.El benceno, es un hidrocarburo de fórmula C6H6, y su combustión será :
c 6h 6 +
o2
->
c o 2 + h 2o
Problemas de Química y cómo resolverlos
264
Por tanteo C, luego H, luego O :
Luego, en la relación :
Carlos J a ra B.
2C6H6 + 1502
nco
12
= -=■
n H2o
6
>
=2
12COz + 6HzO
RPTA. D
14.- Balancee las ecuaciones quím icas q u e s e dan a continuación y determ ine la sum a
d e to d o s lo s co eficientes enteros para lo s reactantes:
Na2C 0 3 + C + N 2
A) 10
NaCN + CO
>
B) 12
C) 14
KOH + P + HzO --------> KH¿>02 + PH3
;
D) 16
E) 18
R eso lu d ó n .Usamos el m étodo algebraico :
a Na2C 03 + b C + c N2 -------- »
i)
d NaCN + eC O
Na:
2a = d ............................. (1)
C: a + b = d + e ................ (2)
0 :
3a = e ............................. (3)
N: 2c = d ........................... (4)
En (1) asumimos que :
=>
c = 1
=>
a =1
=>
d = 2
e =3
=>
6 = 4
Luego la ecuación balanceada es :
_
1 Na2 C03 + 4C + 1N2 -------- >
2 NaCN
+ 3CO
a KOH + bP +CHzO --------- > d KH,P02 +e PH3
¡i)
K:
a = d .............................. (1)
O :a
H : a + 2c = 2d + 3<?.................(3)
+ c = 2 d ....................(2)
b = d + e ............... (4)
P :
De (2) y (3) : c = 3e............................. (5)
Asumiendo que :
c= 3
=>
Y la ecuación balanceada es :
e = 1
=> d = 3
a
6 = 4
3 KOH + 4P + 3 H¿,0 -------- »
a
a = 3
3 KH.PO.
+ 1 PH,3
¿
4
Finalmente observa los coeficientes de los reactantes en las dos ecuaciones y la sum a será:
1+ 4 + 1+ 3+ 4 + 3 =
16
RPTA. D
15.- D espués d e balancear la ecuación quím ica :
a l2 + b H N 0 3 -------->
A) a = 2 , b = 5 , d - 4
D)
b = 10 , c = 2 , e = 4
c HI0 3 + d NOz + e HzO
B) b = 12 , c = 4 , d = 6
E )a =2 , d = 4 , e = 3
; e s correcto :
C )a = 1 , b = 10 , e = 6
Reacciones Químicas I
Rubén C u eva G.
265
R esolución.Balanceamos por el m étodo de los coeficientes indeterminados :
a 12 + b HN0 3
-3 - c HIO3 + d NOz + e H20
1 : 2a = c..
(1)
H : b = c + 2e .........
(2)
N: b = d..
(3)
O : 36 = 3c + 2d + e
(4)
5e = 2d
De (2) en (4) :
................... (5)
Donde asumimos que : e = 2 => d = 5
=>6 = 5
a
c
= 1 a
Luego multiplicamos todos los valores por 2 y la ecuación balanceada será:
1 12 + 10 h n o 3
->
2 HIO3 + 10 NOz + 4 HzO
RPTA. D
16.- En una reacción forzada s e trata una solución acuosa de nitrito d e hierro (III) con una
solución acuosa d e fosfato d e plom o (IV). S i dicha reacción e s d e doble desplaza­
miento, calcular el producto d e lo s coeficientes m ínim os enteros d e los productos.
A) 10
B) 12
C )2 7
D) 36
E )5 2
R esolución.Nitrito de hierro (III) :
Fe (NOz) 3
Fosfato de plomo (IV) :
Pb3 (P 0 4)4
La ecuación química es : 4 Fe (NOj)^
+ Pb3 (P 04)4|
P b íN O ^ +
(ac)
FeP0 4
Identificamos los aniones : (ya que usarem os el m étodo aritmético)
NO¿
PO;
NO¿
po;
Multiplicamos la carga del anión por el subíndice del anión :
3 (1 )
4(-3)
4 (1 )
^ 12 ^
^ T '
-K-3)
Hallamos paira estos valores el mínimo com ún múltiplo M.C.M = 12
Luego dividimos este M.C.M por cada uno de los valores anteriores :
12/3
12/12
12/4
1
3
12/3
Resultando los coeficientes
4
Finalmente la ecuación balanceada es :
1 Pb 3 (P 04)4(ac)-------- 5*
3 Pb(NOp 4
Y el producto de los coeficientes de los productos es :
3x4 =
4 Fe ( N O ^ +
4FePO.4
12
RPTA. B
Problemas de Química y cómo resolverlos
266
Carlos J a ra B.
17.- Calcular el m ayor coeficiente m ínim o entero d e sp u é s d e balancear las ecuaciones
correspondientes a :
I.
C om bustión com pleta del acetileno.
H. Esterificación del ácido propanoico con el alcohol isopropílico.
A) 1-2, II - 3
B) 1-5, II- 4
C) I -2,11-2
D ) l- 5 ,ll- 1
E )l-4 ,l-3
Resolución.i)
En la combustión completa del acetileno (C2H2) :
2 C2H2 + 5 0 2 ------- => 4 COz + 2 H20
Luego el mayor coeficiente le corresponde al Oz , que es 5.
ii) En la esterificación del ácido propanoico con el alcohol isopropílico :
CHS
(H*)
1
1 CHXHXOOH
+ 1C H ,- CH
3 2
( - CH,
1 CHXH,
+ 1 HX>
3 2- COO - CH
(
2
OH
CHS
El mayor coeficiente es 1.
RPTA. D
18.- Indicar el coeficiente del agua al balancear la siguiente e c u a c ió n :
K2Cr20 7 + HI
A) 2
B) 3
Kl + Crl3 + ¡2 + H f i
B*
D) 6
C) 5
E) 7
Resolución.Por tanteo (se asigna 1 al dicromato)
Luego H y después I :
>
2K1 + 2CrI3 + 12 + 7HzO
-
K2Cr20 7 + HI
l ^ C r ^ + 14HI -------- »
19.- A l baia n cea r: H¿S + N H fiH
2K1 + 2Crl3 + 3I2 + 7HzO
RPTA. E
3*- (NHt )2S + HzO
la su m a d e co eficientes e s :
A)
6 B)r5
C) 4
D) 3
E) 2
R esolución.Se asigna coeficiente 1 a la s a l:
H2S
+
NH4OH
--------- »
1(NH4)2S
+ HzO
B alanceando:
H2S
+
2NH4OH
--------- =► 1(NH4)2S
+2HzO
=>
l+ 2 + l+ 2=
6
RPTA. A
Reacciones Químicas I
Rubén C ueva G.
267
20.- Dadas las pro p o siciones :
* Un elem ento s e oxida s i gana electrones.
* En una reacción de óxido-reducción, el agente oxidante contiene al elem ento que s e oxida.
* La esp ecie oxidada contiene al elem ento ya oxidado.
* Las reacciones d e óxido-reducción s o n d e formación.
¿ Cuántas so n verdaderas ?
A)
OB) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.Analizando el proceso redox
(gana e-)
-7
-6
-5
-4
-3
-2
(pierde e-)
-1
ESTADO
+ 1 +2
0
DE
+3
+4
+5
+6
+7
OXIDACIÓN
En una reacción redox :
AGENTE
OXIDANTE
,
"*■
□emento que \
se reduce J
(
AGENTE
REDUCTOR
ESPECIE
OXIDADA
I Elemento que ^
l
se oxida )
í Demento ^
V ya oxidado )
,
"l"
ESPECIE
REDUCIDA
I Elemento \
l ya reducido I
Las reacciones químicas, com o las de reducción-oxidación, indican la transformación de las
sustancias, no precisam ente de formación.
Se concluye finalmente.
FFVF
RPTA. B
21.- Marcar lo incorrecto :
A) El o xíg en o e s m á s o xidante q u e el flúor.
B) En la oxidación h a y pérdida d e electro n es.
C) La su sta n cia q u e s e oxida e s el a g e n te reductor.
D) M etátesis e s eq u iva len te a do b le su stitu c ió n .
E) Las en zim a s s o n biocataiizadores.
R e s o lu c i ó n . -
A) (F)
El flúor, debido a su mayor electronegatividad, tiene la mayor tendencia a ganar
electrones, actúa com o un agente oxidante (OXIDANTE) de mayor intensidad que el
oxígeno.
B) (V) Reducción : Gana electrones
Oxidación : Pierde electrones
C arlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
268
C) (V) Agente re d u cto r: Sustancia que se oxida
Agente oxidante : Sustancia que se reduce
D) (V) La metátesis, es una reacción no redox , donde no hay variación en su estado de
oxidación.
NaOH + HC1
> NaCl + HzO
E) (V)
Las enzimas, varían la rapidez de la reacción y participan en la gran variedad de
procesos, com o la ptialina, en nuestra boca, para degradar el pan.
RPTA. A
22.- En la sem ireacción 2CI 1 -------->
A) S e gana un electrón
D)
Cl °2 :
B) S e pierde d o s electrones
S e gana d o s electrones
C) S e pierde un electrón
E) No s e gana ni pierde electrones
Resoluclón.Al escribir la semireacción :
2C1' 1 - 2e'
Si pierden dos electrones
B>-Cl”
RPTA. B
2 3 - Escoja una reacción d e dism utación o desproporción :
P^ 4
i.
>
IL P4 + K0H + H20
-------- >
ul h 3p o 3
A)
>
Sólo I
B ) l y II
p h 3+ p ¿ í 2
KH2P04 + PH3
h 3p o 4 + p h 3 + h 2o
C )l y III
D) todas
E) Ninguna
R esoluclón.Una reacción de dismutación es aquella en la que un elem ento se reduce y oxida a la vez,
por lo que se denom ina una reacción de autoxidación- reducción, o dismutación.
Reducción
I
1
-2 +1
I.
-3+ 1
P 2 H4
-1 /2 + 1
» PH 3 +
P4 H 2
(dismutación)
I______________________________t
Oxidación
-
Reducción
1
II.
n
i
+1-2+1
P4 + KOH +HzO
»
+1+1 + 5 -2
-3+1
KH2 P O 4 + PH 3
I____________________________ !
Oxidación
(dismutación)
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas I
269
Reducción
I
1
+1+3
III
h PO32
+1 +5
o
-3 + 1
,
-------- ^ H3 P 0 42 + P H3 + HzO
(dismutación)
I_________________ 1
Oxidación
/.
Todas son dismutaciones
RPTA. D
24.- ¿Q ué d a s e d e rea c d ó n es: 2KCI03(s) + c a lo r
A) D escom posición
B) Catalítica
C) R edox
MnO
2KCI(S) + 3 0 2(g)
D) R edox intramolecular
E) Todas
Resolución.Es una reacción redox, del tipo redox intramolecular, debido a que los elem entos que varían
su estado de oxidación se hallan en la misma sustancia :
6 e-
Cl+5 +
-------- 3*
CI-'
302 -
6 e-
-------- 3*
2 0 +2
El MnOz actúa com o un catalizador, adem ás, el calor actúa com o un acelerador de la reac­
ción (reacción endotérm ica)
RPTA. E
25.- La semireacción : SO~f -------- =► S g ; es.
A)
reducción ; 24
B) oxidación ; 30
D)
reducción ; 48
E) reducción ; 90
R eso lu d ó n .+6
,
s o ;2
y en ella s e transfieren
electrones
C) oxidación ; 3
0
>
s8
Es una semireacción de reducción ya que el estado de oxidación disminuye de 6 a 0.
Primero igualamos la cantidad de átomos azufre :
8 S +6 -------- 3>-
CARGAS:
(+48)
Sg
(0)
El número de electrones transferidos es : 48 - (0) = +48 (se ganan 48 e )
Completando la semireacción :
8 SO; 2 + 64 H+ + 48 e- -------- 3* Sg + 32 HzO
RPTA. D
26.- Indicar la sem ireacción m al b a lanceada:
A) IT 5 + 3e-
-------- >
B) Mn*4 + 2 e ' -------- >
>
-
C) 3CiP
IT 2
D) Br2 - 10 e -------- >
Mn*2
E)Fe* 2 - 1 e ' --------- >
3Cu *2 + 2 e
2Br*5
Fe*3
Carlos Ja ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
270
Resolución.En toda semireacción, se debe igualar la cantidad de átom os y la cantidad de cargas en
ambos miembros de la semireacción. Así, para cada semireacción :
'
A) N+5 + 2 e
-------- > N+2
D) Br2 - 1O e
--------- > 2 Br+S
B) Mn+4 + 2 e'
-------- > Mn+2
E )Fe+2- l e "
--------- > Fe+3
C)Cu° + 2 e"
-------- > Cu+2
La semireacción mal balanceada es “C"
RPTA. C
27.- No e s p ro ceso redox :
A )2K C I0 3
D) H2S 0 4 + 2N aO H --------- >
> 2KCI +3 0 2
B) N2 + 3H2
^ 2NH3
„
C) 2HN0 3 + 3H2S
E) 2 H f i
>
Na¿S0 4 +2H20
2H2 + 0 2
> 2NO + 3 S + 4HzO
R esolución.Se observan las variaciones redox :
A) Cl+5 + 6e' -------- >
6 0 2- 1 2 e '
Cl’1
>30°
o
B) N2 +-6 e '--------- >
2N’3
3 H ° -6 e ----------- >
6H+1
C) N+5 + 3e' -------- > N+2
S'2 - 2e
>
D) No hay variación en su estado de oxidación
+6-2
+1 -2+1
+1 +6-2
H2 S O4 + Na2 O H -------- > Na2 S O 4
+1
E)2H+1 +2e"
>
2 O'2 - 4e"
28.- El siguiente p ro ceso :
D)
H2 O
es no redox
H2
> 02
A) Es redox
+1 - 2
+
RPTA. D
C H ^ +2 0 m
------------- C 02(g) + 2HsO(v>+ calor
B) E s exotérm ico
Todas las anteriores so n correctas
C) E s d e com bustión com pleta
E) A y B
Resolución. En la reacción de combustión completa.
.4
‘
Oxidación
4CH, +
4
402
i
®
>
C 02 + H20
______________________
i
Reducción
^
"2
Es una reacción redox y adem ás es exotérmica
RPTA. D
S°
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas 1
271
29.- El coeficiente del ácido al balancear la ecuación :
KMn0 4 + HCI
A) 8
-------- 3> KCI + MnC¡2 + C¡2 + H p ,
B) 10
C) 12
D) 14
es:
E) 16
Resolución.Identificando los estados de oxidación que varían :
(x 2 ) (Mn+7 + 5e' -------->
Mn+2)
(x 5 ) (2C11 - 2e"
Cl2)
2KMn04 +
16HC1
-=► 2KC1 +
30.- Balancear la siguiente ecuación :
2MnClz +
5C12 +
p + h n o 3 + h 2o
8HzO
RPTA. E
- > h 3p o 4 + n o
Dar el coeficiente del agua.
6 B)5
A)
C) 4
D) 3
E) 2
Resolución-Identificando la variación del estado de oxidación :
(P° - 5e
(N+5 + 3e'
3P + N+5 - 15e" + 15e‘
POr tanteo, se iguala finalmente :
3P + 5HN03 + 2 H20
-s> P+5)
x3
-s> N+2) x5
3P+5 + 5N+2
- > 3H3P 0 4 + 5N0 RPTA. E
31.- Las algas marinas s o n ricas en yoduro d e potasio. D espués q u e é sta s s e calcinan
s e tratan c o n á cid o su lfú rico y perm anganato d e p o ta sio o b te n ié n d o se y o d o
molecular, sulfato d e m anganeso, sulfato d e potasio y agua d e acuerdo a la siguien­
te re a c c ió n :
Kl + H2S 0 4 + KMnQ 4
l2 + MnSQ 4 + K2S 0 4 + H20
Indicar lo verd a d ero:
A) El perm anganato d e potasio e s el agente reductor
B) El Kl e s el agente oxidante
C) El yo d o pierde 2 electrones
D) El sulfato d e m a n g a n eso ' e s la esp e cie oxidada
E) El yo d o m olecular e s la esp e cie reducida
Carlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
272
R esolución.-_________________ __________ reducción^
+1 -1
+1 +6 - 2
+1 +7 - 2
n
+2
-2
+1 +6 - 2
+1 - 2
K j + H2 S 0 4 + KMn04 --------3> ^ + MnS04 + K2 s 0 4 + H20
Oxidación
En la semireacción de la oxidación :
21"' — 2 e
1° (pierde 2 electrones)
(-2)
(0)
RPTA. C
AGENTE
OXIDANTE
KMn04
AGENTE
REDUCTOR
IG
ESPECIE
OXIDADA
I2
ESPECIE
REDUCIDA
MnS04
32.- Hallar el valor d e “x ” con respecto a los coeficientes d e la ecuación balanceada:
sustancia oxidada - sustancia reducida
x ~ agente oxidante - agente reductor
K Bi0 3 + Mn (NOJ 2 + H N 0 3
A) 8
B) -1
C) 3
Bi(N 0 ^ 3 + K M n0 4 + K N 03+ HzO
D) -5
E )1
Resoluclón.+1 +5 - 2
+2 . -1
.
+1
-1
+ 3 .- 1
KBi O3 + M n(N 03J 2+ H (NO 3 )
»
+1
+7 -1
+1
+1 -2
Bi (N 0 3 ) 3 + K ( M n O ) + K (N03) +
Reducción
(Bi+5 + 2e'
> B¡+3) (x 5 )
Oxidación
(Mn+2 -5 e '
> Mn+7)
H2 O
(x 2 )
5Bi+s + 10e' + 2Mn+2 - 10e‘-------- > 5Bi+s + 2Mn+7
5KBi03 + 2Mn(N0 3) 2 +
HN0 3 -------- > 5Bi(N0 3)3 + 2KMn04 +
KNOa + ___ H20
Por lo ta n to :
5KBi03 + 2Mn(N0 3) 2 + 14HN03 -------- 3> 5Bi(N0 3) 3 + 2KMn04 + 3KN03 + 7H20
K luego N luego H
Donde :Agente oxidante : KBi03
-> (5)
Agente re d u cto r: Mn(N0 3) 2 —> (2)
x = |5 §
; sustancia red u cid a:
Bi(N0 3) 3 ->
; sustancia oxidada :
KMn04
=> - x = T
^
x = '1
(5)
—> (2)
RPTA. B
33.- Dado el sistem a r e d o x : KMn0 4 + H20 2 + H2S 0 4 -------- > K2S °4 + MnS° 4 + °2 + H2°
„ ................... ................................. especie oxidada
Balancear y dar la re ta c ó n m o la r: agente oxidante
A)
2/3
B) 5/2
C) 7/4
D) 4/3
E) 8/1
Rubén C u eva G.
Reacciones Químicas I
273
Resolución.I ------------------------------------------------------------------ 1
+1 +7 -2
+1 -I
+1 +6-2
K Mn O4 + H2 O2 + H2 S O4
'
+1 +6-2
+2 +6-2
0
+1 -2
K2 S O4 + Mn S O 4 + O2 + H2 O
-------- >
T ________________________________________ J
(Mn
+ Se-
- 2> M n+2)
(x 2 )
iÓ ?
- 2e
O I)
(x 5 )
Agente oxidante :
KMnO.4
h 2o 2
Especie oxidante :
coef. = 2
RPTA. B
n = 5/2
coef. = 5
Cu + HNOa Cu(NOa )2 + NOz + HsO
34.- En la reacción química :
Indicar la proposición correcta
A) El cobre s e reduce
D) El Cu (N0 3)2 e s la esp e cie reducida
B) El HN0 3 e s el a g ente reductor
E) El NOz e s la esp e cie oxidada
C) El nitrógeno gana electrones
Resolución.-
Reducción
Oxidación
“V )
+1+5-2
HNO3
.Cu
+2 [ +5-2
Cu^N 0 3
A GENTE
RED U CTO R
2
E SPEC IE
OXIDADA
Donde :
N+5 +
le_, = N+4
+4-2
+
NOz
h 2o
ESPEC IE
REDUCIDA
RPTA. C
(reducción)
(g an a)
3 S + 6KOH
35.- En la reacción quím ica :
H> K2S 0 3 + 2K2S + 3H20
P odem os a firm a r:
I.
El azufre s e oxida.
¡II. S e trata d e una dism utación o desproporción.
B.
El azufre s e reduce.
IV. El K2S e s la esp e cie o forma reducida.
A) Sólo II
B) S ólo IV
C )ly lll
D) Todas
E) Ninguna
Resolución.Hallemos ios estados de oxidación :
Oxidación
o
+ 1 -2 + 1
S + KOH
E s p e c ie
R e d u c id a
+1 +4-2
■5> K2 S 0 3 +
+]
KgS"
Reducción
+ h 2o
-2
274
Carlos Ja ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Cuando en la reacción de óxido - reducción, un mismo elemento se oxida y se reduce, se dice
dismutación, desproporción o auto óxido - reducción. Por lo tanto todas son verdaderas.
RPTA. D
36.- A l balancear en m edio ácido, lo s coeficientes en el orden dado s o n :
C J isOH + MnO ~1
A) 2,1,3,4,2
B) 4,1,2,4,3
Resolución.-
COI * + Mn°2
>
C) 5,2,2,5,4
D) 1,2,2,3,1
_
M n04
-------- >
MnOz
M n04
-------- >
MnOz + 2H20
MnO” + 4H+
-------- => Mn02 + 2H20
MnO¡ + 4H+ + 3e---------------- =» Mn02 + 2HzO
(4)
....... (a )
co ¡2
c 2h 5o h
-------- >
c 2h 5o h
-------- > 2CO¡2
C^HjOH + 5H20
--------- >
2CO¡2 + 16H+
C2H5OH + 5H20 - 1 2e
-------- >
2CO¡2 + 16H+ ....... (p)
(a) + (1) (p) : 4MnO¡ + C2H5OH
------- > 2CO¡J + 4Mn02 + 3HzO
l2 + NO~
37.- A! balancear en m edio ácido :
del agua e s :
A) 12
E) 4,2,3,3,1
C) 8
B) 10
>
D) 6
IOI + N 0 2 ; e l c o e fic ie n te
E) 4
Resolución.(2H+ + N 03- + le '
N02 + HzO)
> 2l0 3- + 12H+)
(xlO )
(x l)
-
(I2 + 6H20 - lOe'
>
Sumando y simplificando :
I2 + 8 H+ + 10 NO3-
-------- > 4H20 + 2 1 0 - '+ 10NO 2
RPTA. E
38.- Balancear en m edio básico e indicar la su m a d e los coeficientes :
ci2+(io3r1
A) 2
B) 4
Resoiución.-
C) 8
>
D) 16
o o j' +cr
E) 32
RPTA. B
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas I
2C1
Cl2 + 2e‘
(I03)«
0O4)-'
Se debe adicionar OH' a la izquierda y H20 a la derecha.
2(OH)"' + (IO3)-1 - 2e~ -------- > (104)-' + H20
Es este caso el número de e' ganados es igual al de los perdidos.
Sumando :
2(OH)' + (I03)-' + Cl2
-------- (I04) 1 + 2C11 + H20
2 + l + l + l+ 2+ l=
RPTA. C
8
Br20 3 +CICr
39.- Balancear en m edio básico :
B )2
-5* B rO '1 + Cl ~1
_ Y coeficientes reactantes
~
coeficiente del agua
Dar com o r e s p u e s ta :
A) 1
OH'
C) 3
D) 4
E )5
Resolución.En las semireacciones :
xl
Oxidación :
Br20 3 +
6 OH' -
4e'
R educción:
CIO' +
F^O
2e
Cl +20H"
2 OH'
2 Br03' + 2 Cl" + H20
+
Br20 3 + 2 CIO' +
.
Luego:
.
A=
1+2+2
j--- =
„
5
h> 2 B1O 3'1 +
Cr(OH)3 + /0 3 *
A=
Dar com o r e s p u e s ta :
3 B) 1/3
x2
RPTA. E
40.- Igualar, en m edio b á s ic o :
A)
3H 20
Cr(OH);* + V
coef. (agente OXIDANTE)
coef. (H20 )
D) 5
C) 2/3
OH
E)
1/4
R esolución.Reducción :
Oxidación :
IOg' 1
+ 3 H 20 + 6 e'
Cr(OH)3 + OH'
Se observa : Agente oxidante :
103"'
Finalmente :
RPTA. B
l ‘+
6 OH'
Cr(OH) 4+2
3 e"
I03 1 + 2 Cr(OH) 3 + 3 H20
A = 1/3
-»
>
=> coef. = 1
xl
x2
11 + 2 Cr(OH) 4+2 + 4 OH
; coef. (H20 ) = 3
275
276
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Ja ra B.
PR0B16MAS PR0PU6ST0S
01.- De las proposiciones dadas :
A) Hidrólisis - catálisis
* Las combustiones incompletas producen
calor y luz.
B) Síntesis - metátesis
* Las combustiones completas producen calor.
* En las reacciones de síntesis se genera sólo
un producto.
* Los inhibidores quím icos o retardadores d e sa c e le ra n só lo las re a c c io n e s
hiperisotérmicas.
B) l
C) 2
D) Oxidación - desproporción
E) Reducción - óxido reducción intermolecular.
06.- No es correcto :
A) Las combustiones son procesos redox.
B) El equilibrio químico es dinámico.
¿ Cuántas son falsas?
A )0
C) Hidrólisis - auto óxido - reducción
D) 3
E )4
C) La sustancia que se oxida pierde electrones.
D) La neutralización ácido-base es redox.
02.- Las reacciones exotérmicas, por ejemplo
las de combustión, liberan :
E) Los catalizadores no son reactantes.
A)
calor
B) iones
07.- Entre las reacciones químicas dadas, cuál
no es de óxido - reducción.
D)
oxígeno
E) luz
C) ácidos
A) CrOj + HC1 ------ => CrCl3 + C l2
03.- Las reacciones heterogéneas se producen
con sus reactantes y productos en diferente :
B )A g + H N 03 ------ > A gN 03 + NO
A)
estado
D)
presión E) densidad
C) C6H 12.O 6 + KMnO4 + H,SCL
2
4
=> K2,SO4. + MnSO.4 + CO,2 + H 2,0
B) fase
C) temperatura
04.- La deshidratación de un alcohol produce
u n ...................................., si ésta se desarrolla
intramolecularmente y u n .......................si se
desarrolla intermolecularmente.
A) alceno - aldehido
B) aldehido - éter
D )H 20 2 ------ > 0 2 +
E)A12S3+ K I —
H2
AlIj + F^S
08.- Respecto a la reacción química que se
m uestra:
2H N 03 + Ca (OH)2------ > C a(N 0 3)2+2 H20
se trata de una :
C) alquino - alqueno
D) hidrocarburo etilénico - éter
E) Alqueno - éter
A) Descomposición, endotérmica.
B) Desplazamiento simple, metátesis.
C) Metátesis, neutralización.
05.- La reacción contraria a la esterificación
se conoce c o m o
y la dismutación es una
reacción d e .......
D) Síntesis, combustión completa.
E) Combustión incompleta, análisis.
Reacciones Químicas I
Rubén C ueva G.
277
09.- Es una reacción de síntesis o adición o
combinación :
*><**> +
B)
------- > 2 K C l(acj + I2(S)
2NaC10{ac)------- > 2NaCl(ac) + 0 2(g)
C> O V » * , -------> C 0(g)+2H20 (v,+ ^
D) p 20 5a) + 3H2 ° ( « -------- ^ 2H3PO40)
E) CaCl2+Na2C 0 3
> C aC 03 +2NaCl
10.- ¿Qué ecuación le corresponde a la reac­
ción del sodio metálico con el agua y cuál a la
combustión incompleta del benceno ? (No ba­
lanceadas)
A) Na + H20
- ---- >
---- >
C6H6 + °2
B) Na + H20
C6H6 + °2
>
-
- >
C) Na + HjO
- ---- >
c 6h 6 + h 2o
---- >
D) N a + H jO
c 6h 6 + o 2
E) Na + H20
C6H6 + H2 °
Entonces es correcto:
A) La energía del complejo activado en la re­
acción (3) es mayor que la energía del com­
plejo activado en la reacción (1).
B) La reacción (1) es catalítica.
Na20 + H2
C) La reacción (2) está inhibidizada.
co2 + h 2o
D) La energía de activación en la reacción dis­
minuye al agregarle un catalizador.
NaOH + H2
co
+ h 2o
NajO + H2
co
+ h 2o
E) La energía de activación es la misma en
(1).(2) y (3).
13.- Dada la gráfica para el avance de la reac­
ción -vs- energía.
- ---- > NaOH + H2
- ---- >
c o 2 + h 2o
- ---- > Na20 2 + H2
---- >
co
+ h 2o
11.- Diga cuántas de las reacciones son de
com binación:
*
*
HgO
------ > Hg + Oz
s o 2 + h 2o — > h 2s o 3
* CuSO.4 + Fe
* AgNOj + HCI
A )0
> FeSO.4 + Cu
------ > AgCl + HNOa
B) 1 C) 2
D) 3
E )4
12.- En la gráfica se muestra una reacción quí­
mica:
AH = entalpia de la reacción
Con referencia a la reacción :
A+B
> C,
podemos afirm ar:
A) Rxn.endotérmica ; AH es positiva.
B) Rxn.endotérm ica; AH es negativa.
C) Rxn.exotérmica ; AH es positiva.
D) Rxn.exotérmica ; AH es negativa.
E) El calor de reacción es nulo.
278
Problemas de Química y cómo resolverlos
14.- De acuerdo al siguiente gráfico:
Carlos Ja ra B.
D )+5 ; +1 j +4 ; +1
E )+3 j -3 ; +2 ; +1
E( = s V \
230
17.- Al balancear la siguiente ecuación :
LiOH + Br„
( \
180
130
100 _____/ .... P + Q /
M+N /
75
Ir +s
-> LiBr + LiBrOj + H20
La suma de los coeficientes que afectan al
bromo es :
A) 11
B) 12
C) 13
D) 14
E )9
Avance Rx
0
Señale la afirmación incorrecta:
18.- Balancee las siguientes ecuaciones quí­
micas y calcule el producto de la suma de los
coeficientes mínimos enteros:
A) P + Q
—> R + S
AH = +30 kJ/mol
I.
B) M + N
—> P + Q
AH = -25 kJImol
n. (NH4)2C03+ ai (N03)3
C) M + N
—> R + S
AH = 55 kJImol
D) P + Q - 30 kJ/mol —— > R + S
E) M + N - 2 5 kJ/mol
—> P + Q
15.- En la siguiente ecuación de óxido -reduc­
ción indique el valor correcto de los coeficien­
tes que se presentan:
a PbO,2 + b Cu,(s) + c H,SO
~^
2
+ e CuSO 4(ac)+ f H ,0
2 „,(I)
d PbSO,h
Fe + CO,
Fe20 3 + C 0 -
> A12(C 0 3)3+ NH4N 0 3
III.
Sn + H2S 0 4 -----» Sn(S04)2 + H2
A)
286 B) 372 C)648 D)456 E)540
19.- En la combustión completa de 2 moles
de alquino : C
2; la suma de todos los
coeficientes de'ia ecuación balanceada es :
A )7n - 3
B )7n - 1
t-x l n - 3
E ) —ñ ~
C )3 n - 1
A) a = 1 , b = 2
,
c =3
D)(
B )a = 1 , b = 1
,
d= 1
C )¿ = 2
,c=2
,
d= 1
20.- en la ecuación química determine el coe­
ficiente del agua, después de balancearla.
D) c = 2
, d=1
, e=3
E)d=l
, e =2 ,
OH OH
->
/= 2
16.- Hallar el estado de oxidación del elemen­
to que se señala en el paréntesis, para cada una
de las siguientes especies :
*A1(C103)3: (Cl)
* CaH2 : (H)
* H2C 0 3
* Z n 0 2 : (O)
: (C)
A) +5
| -1 \ +4 ; -1
B )+3
i+1 ) +2 ¡ +2
C) -3
; -2 ; -3 ; +3
A)
4 B )6 C) 8
21.- Balancear y hallar:
c o 2 + h 2o
D) 10
E) 12
‘co,
h2o
c 3h 8 + o 2
A) 3/4
B) 2/5
^
C) 6/7
c o 2 + h 2o
D) 1/8
E)4/3
Reacciones Químicas /
Rubén C ue va G.
22.- E n :
a C ^ H ^ O jj + b 0 2 ------ > mC 0 2 + nU 20
Se cumple que
= debe ser igual a :
A) 13/23
B) 12/11
D)
E) 12/6
37/43
C) 37/46
23.- ¿Cuántos moles de agua se producen por
cada 4 moles de la sal hidratada que se des­
compone según :
279
( ) Los cromatos se transforman en Cr+2. lue­
go se trata de oxidación.
( ) Cuando un átomo pierde electrones , su
índice redox aumenta.
( ) En el agente oxidante hay un átomo (ele­
mento) que pierde electrones.
( ) Cuando el hidrógeno reacciona con el oxí­
geno para formar agua, se reduce ya que
gana electrones.
A) F F W
B) FVFV
MgNH4P 04-6H20 ----- > M g 2P20 7+NH3+H20
D)
E) FFFF
A) 4
28.- Señale una reacción no redox :
B )6
C )24
D )26
E )30
24.- Los coeficientes de la ecuación balancea­
da en el orden dado :
------ > KH j PO j + PH3
K 0H + P + H20
A) 3,1.1,2,7
D)
B) 23,2,2,8
VFFV
------ > H2Se
A) 2H+ + Se+2
B) H2 +C12
C) ^
C )V FV F
>
+K
HC1
------ > KI
C) 3,43,3,1
1,6,5,1,1,4 E) 6,3,3,2,2,1
D) B r' + Cr20 7
>
Cr+3+ Br2
25.- En la siguiente ecuación:
E) S O j+ Cr20 7 ------ > Sr+3 + SO=
NaMnO, + M gl2 + H2S 0 4
29.- ¿Cuántas de las siguientes semirreacciones son de reducción y cuántas de oxidación?
(en ese orden):
> I2 + M nS04 + M gS 04 + H 20
¿Dentro de qué valores cambia el estado de
oxidación del manganeso?
( )B i
------ > B i +3
( ) P4
------ =>P+5
A) de +7 a +2
D) de -6 a + 12
( ) Zn+2----- > Zn
( ) S 0 3= ------ > SC>4=
B) de +7 a - 4
E) de +7 a +6
()
cr1----- >
( ) n o 3- ------> n h 3
c i2
C) de +6 a +3
A ) 3 ,3
B) 1 , 5
26.- En las reacciones redox se producen
transferencias de electrones, la sustancia que
se reduce..................electrones y ésta es agente
D)2,4
E)6,0
C)4, 2
30.- La suma de coeficientes al balancear:
KOH + Cl2 -----> KC1 + KC103 + H20 , e s :
A) pierde-oxidante
D) pierde - reductor
B) gana - reductor
E) comparto - catalítico
C) gana - oxidante
27.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
A)
9
B) 12
C) 15D) 18 E)21
31.- Al balancear:
Zn + H N 03— > Zn(N 03)2 + NH4N 0 3+ H20 ,
el coeficiente del ácido es:
A)
3
B )5
C) 7
D) 8
E) 10
Problemas de Química y cómo resolverlos
280
C arlos J a ra B.
32.- Revise las siguientes reacciones redox :
35.- Al balancear :
I
K M n04 + H2S 0 4 + H2S
: Bi(OH)3+ 1^0(011)4
> Bi + K2Sn(OH)fc
=> K2S 0 4 + M nS04 + S + H20
0
: Sb + HNO 3 ----- > S b ,0 5 + NO + H20
Hallar el coeficiente del agente reductor:
m
: HCI4 + Z n ----- > T iC l3 + ZnCI2
A) 2
Señale las especies (formas) reducidas :
A) B i, NO, ZnCl2
B )3
C )5
E )9
36.- El coeficiente del agua al balancear la neu­
tralización d e :
H2S 0 4 + Al(OH)3 ------ >
B) K2Sn(OH)6 , Sb2Os , TiCl3
D) 7
a i 2(s o 4)3 + h 2o ,
C) B i; N O ; TiC13
es:
D) K,Sn(OH)6 , Sb2Os, Zn Cl3
A) 2
E) K2Sn (OH)„ , Sb, Zn
37.- Balancear en medio básico e indicar el
coeficiente del (OH)'
33.- En las reacciones químicas :
I.
A) 8
> MnOz + KOH + 0 2 + H20
Cl2
> H N 03+ M nS04+ K 2S 0 4+ H20
As2S3 + Mn (N 0 3)2 + K2C 0 3
> K3As04+ K ^ - r K2Mn04+ N 0 + C 0 2
Algunos elementos se oxidan y otros se redu­
cen. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no
es correcta ?
A) I : El oxígeno sufre oxidación
B) I I : El nitrógeno sufre oxidación
D) I I I : El arsénico sufre oxidación
------ > Cr+3 + N O ¡‘
C) 6
D )5
A) 5
B )2
------ >
C )10
D) 12
ficiente del agua:---- I + I 0 4 ------ > I2
A)
1
B )2 C )5 D) 8
K2C r0 4 + H20
I.
CH,4 + B r2,
> CH_.Br
+ HBr
3
III.H 2SO.4 + 2 N a O H ----- 3-Na^SO,
+ 2 H ,0
2
4
2
C) I y III son de metátesis.
D) II es de simple desplazamiento.
E )H 20
E) 16
40.- Dados :
B) II es de adición.
> KBr + K I0 4 +
D)K Br
E) 15
39.- Balancear en medio ácido e indicar el coe­
A) Todos son redox.
34.- El agente oxidante e n :
B)KOH
E )4
5C1'1
Indicar lo que corresponde
E) I I I : El azufre se reduce
A)C rI3
E )6
II. CH2 = CH2 + Br2 ----- > C H 2B r-C H 2Br
C) I : El manganeso se reduce
CrI3 + KOH + Br2
B )7
D) 5
38.- Indicar el número de electrones ganados en:
HNOz + K M n04 + H2S 0 4
m.
C )4
Cr20 ~2 + NO¡*
H20 2 + KM n04
B.
B )3
C )B r2
E) II es de sustitución.
9.1. ESTADO DE OXIDACIÓN (E.O)
Es la carga real o aparente que presenta un elem ento al formar un com puesto o un ión
a partir de su estructura. Por ejemplo en el caso del ácido nítrico tenem os :
O
t
E O (h) ~ + 1
H — O —N = O
EO(0) = -2
EO(n) = +5
En el caso del ión férrico :
Fe+3.
EO(Fe) = + 3
9.2. REGLAS PARA DETERMINAR EL E.O. DE UN
ELEMENTO
Io REGLA: Todo elem ento libre (sin combinarse) tiene estado de oxidación cero (0).
Ejem plos:
i)
Na0 + H20
ii) N2° +
iii) C°
H2°
+ H2°
NaOH
+
H2°
NH,
c 2h 2
2o REGLA: El oxígeno trabaja generalm ente con (-2), excepto en los peróxidos donde traba­
ja con (-1) y en el fluoruro de oxígeno donde lo hace con +2.
Ejem plos:
i)
H2 + 0 2
h 2c t 2
ii)
H2 + Oz
H20 _i (peróxido)
iii)
N2 + Oz
N a ^ -2
iv)
Na + O
N a ^ j 1 (peróxido)
-2
v)
K
+ H20
KOH
+
H,
3o REGLA: El hidrógeno trabaja generalm ente con (+1), excepto en los hidruros metálicos
donde lo hace con (-1).
+1
Ejemplos:
h2 o
i) H2 + 0 2
ii) K
+ H,
KH
(hidruro metálico)
282
Problemas de Química y cómo resolverlos
+1
iii) S 0 3 + Hz O
-------- >
iv) Ca +
-------- >
Hz
Carlos Jara B.
+1
H2S0 4
-i
Ca H 2
(hidruro metálico)
4° REGLA: Los metales alcalinos trabajan con (+1); los metales alcalinotérreos con +2 y el
aluminio con +3.
5° REGLA: En todo com puesto químico estable, la sum a algebraica de los estados de oxida­
ción es igual a cero ( 0 ).
I (E.O.) = 0
Ejemplo (1) : Determine el estado de oxidación del cromo en el dicromato de potasio.
+1 x -2
Resolución .- Fórmula :
K2 Cr2 Oy
=*
(reglas 2o, 4o y 5o)
2 (+ l) + 2(x) + 7(-2) = 0
+2 + 2 x - 14 = 0
2 x = 12
x = +6
Ejemplo (2) : ¿Cuál es el índice redox del carbono en el pentano C5H]2?
R esolución:
C5 H12
(reglas 3o y 5o)
=> 5(x) + 12 (+1) = 0
5 x + 12 = 0
12
X = T
Ejemplo (3) : ¿Qué estado de oxidación tiene el azufre en el sulfato de aluminio A12(S0 4)3 ?
R eso lu ció n :
+3 x -2
A12(S 0 4)3
2(+3) + 3x + 12(-2) = 0
(reglas 2o, 4o y 5o)
+ 6 + 3x - 24 = 0
3x = + 18
x = + 6
6 o REGLA: En todo ión (radicales positivos o negativos) la suma algebraica de los estados de
oxidación es igual al valor de su carga eléctrica relativa.
2 (E.O.) = CARGA DEL IÓN
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
283
Ejemplo (1).- Calcular el estado de oxidación del manganeso en el ión permanganato
R esolución:
Luego:
Fórm ula: M n 0 4~
(M n04) J
ó
(M n 0 4) _1
(reglas 2o y 5o)
x + 4(-2) = -1
x - 8 = -1
x = + 7
Ejemplo (2).- Calcular el estado de oxidación del fósforo en el ión fosfato:
Solución:
Fórmula : P 0 4= , ó , (P 0 4)"3
x *2
entonces ( P 0 4 ) 3
(reglas 2o y 5°)
x + 4(-2) = -3
x - 8 = -3
x — +5
Ejemplos (3) : Hallar el estado de oxidación del nitrógeno en el ión amonio :
R eso lu ció n :
Fórm ula:
x +1
Entonces (NH4 )
NH4+
ó
(NH4) +I
.
x + 4 (+ l) = +1
x + 4 = +1
x = -3
9.3. OXIDACION Y REDUCCION
Un elemento se oxida cuando su estado de oxidación aum enta y para ello pierde electro­
nes. Si el estado de oxidación disminuye, el elemento se reduce, entonces gana electrones.
GANA
e~
+7
-ó
v REDUCCIÓN
N
-------5
-4
-3
-2
-1
PIERDE
e~
OXIDACIÓN
0
+1
+2
+3
+4
+5
+6
+7
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
284
9.4. SEMIRREACCIONES
A) OXIDACIÓN :
La especie quím ica, aum enta su estado de oxidación debido a que se
pierden electrones.
- ------- >
Fe+3
;
[+2-(+3)=-l]
Mn+2
- 5e~
- ------- >
Mn+7
;;
l+ 2 -(+ 7 ) = -5]
Br2°
- 10e'
- ------- >
2Br+5
3Cr5+3 - 45e'
- ------- >
5Cr3+6
;
o
- le'
■3"
1
/—N
+
0
II1
Fe+2
[+45-(+90) =-45]
B)
REDUCCIÓN :
i)
Zn+z
+ 2e"
Zn°
¡i)
Ni+3
+ le '
Ni+2
[+ 3-(+ 2) = + l]
+
14e"
Br2°
(+ 1 4 -0 = + 14)
+
10e"
iii) 2Br+7
iv) 21
+5
La especie química disminuye su estado de oxidación debido a que gana
electrones.
[+2 - 0 = +2]
[+10 -( 0) = + 10]
9.5 AGENTES Y ESPECIES
En toda reacción redox, el agente oxidante es el reactante que contiene al elem ento que
se reduce y el agente reductor es el reactante que contiene al elem ento que se oxida.
Ejem plo:
REDUCCIÓN
N,c
- 9 +1
H,0
NH,
OXIDACIÓN
CONCLUSIÓN :
AGENTE OXIDANTE
N,
Permite la oxidación de la otra sustancia.
AGENTE REDUCTOR
H,
Permite la reducción de la otra sustancia.
Ejem plo:
REDUCCIÓN
+7
KMnO«
+
-i
HCl
-*• K G +
MnClj
+
Cl,"
- OXIDACIÓN --------------- ^
+
H ,0
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
285
CONCLUSIÓN :
AGENTE OXIDANTE
KMnO«
AGENTE REDUCTOR
HQ
Por otro lado, la especie oxidada (forma oxidada) es el producto que contiene al ele­
m ento ya oxidado y la especie reducida (forma reducida) el producto que contiene al ele­
m ento ya reducido.
------------- OXIDACIÓN ------ ^
Ejemplo:
T 0
Cu
+S
+
+2
+4
HNOj --------=¡> Cu(NOj), +
NO,
I----------- REDUCCIÓN
+
H ,0
^
CONCLUSIÓN :
ESPECIE OXIDADA
ESPECIE REDUCIDA
Cu(NO0,
NO,
Ejem plo:
---------- OXIDACIÓN
K°
+
H^O
► KOH
+
1--------- REDUCQÓN
H,0
i
CONCLUSIÓN:
ESPECIE OXIDADA
KOH
ESPECIE REDUCIDA
H,
9.6. BALANCEO POR EL MÉTODO REDOX
* Pasos a seg u ir:
1) Determinamos los estados d e oxidación (núm eros de oxidación) de todos los elem entos
de la ecuación química.
2) Debemos reconocer los elem entos que sufren cambios en su estado de oxidación.
3) Identificamos al (los) elem ento(s) que se oxida(n) y al (los) elem ento(s) que se reduce(n).
286
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
4) Identificamos los agentes (oxidante y reductor) y las especies (oxidada y reducida).
5) Construimos las semirreacciones de oxidación y reducción.
6 ) Se equilibran los electrones transferidos (el núm ero de electrones perdidos debe ser igual
al número de electrones ganados). Para esto multiplicamos, convenientem ente por un nú­
mero, cada una de las semirreacciones.
7) Se suman, miembro a miembro, las semirreacciones.
8) Los coeficientes obtenidos en el paso (7) se llevan a la ecuación química original.
9) Los coeficientes que faltan se obtienen por tanteo.
10) Se recom ienda tantear el coeficiente del agua para el final.
Ejemplo (1).- Balancearla ecuación química :
KC103 + M n0 2 + Na2C 0 3
-------->
NaMnC>4
+ COz +
KC1
Resolución : Buscamos los estados de oxidación de todos los elem entos químicos :
|----------- OXIDACIÓN-------------- j
+ 1+5-2
+4-2
+1+4-2
KCIO3 + M11O2 +
NdjCOj
+1 +7-2
► NaMn04
+4-2
+1-1
+ C0 2 +
KC1
I------------------------------------ REDUCCIÓN---------------------------------^
Nótese que los elem entos que sufren cambios en su estado de oxidación son el cloro
(se reduce) y el m anganeso (se o x id a):
Luego construimos las semirreaciones parciales :
Cl+5
+
6e '
>
Cl' 1
Mn+4
-
3e~
>
Mn+7
(reducción)
(oxidación)
A continuación equilibramos los electrones transferidos multiplicando la semirreacción
de reducción por (1) y la semirreacción de oxidación por (2). De esta forma se ganan 6 e~ y se
pierden también 6 e '.
1 x (Cl+5
+
6e"
=►
Cl’ 1
2
-
3e~
=►
Mn +7 . . . . (2)
x (Mn +4
....(1)
Entonces sum am os miembro a miembro estas semirreacciones, quedando :
1 CT 5 +
2 Mn+4
>
1 a -1 + 2
Mn+7
Ahora, llevamos los coeficientes a la ecuación original:
1 KC103 + 2 MnOz + 1 N a^C ^
>
2 NaMnC>4+ 1 COz +
1 KC1
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
287
Quedando así balanceada.
Ejemplo (2).- Balancearla ecuación química :
K2Cr20 ? + SnCl2+ HC1
-------- >
CrCl3 + SnCI4
+ KC1 + H20
Resolución : Buscamos los estados de oxidación de cada elem ento en la ecuación química.
|----------- OXIDACIÓN ------------------ ^
+1 +€ -a
+2 - I
+1 -1
KjCrOj + S n d j
+
+3 -1
HC1 ------ ► CrCl,
I------------------- REDUCCIÓN
+
+ 4 -1
-1 +1
SnCl4 +
KQ
41 -2
+
H,0
^
En esta reacción el cromo y el estaño sufren cambios en su estado de oxidación; enton­
ces con estos elementos elaboramos las siguientes semirreacciones :
Sn+Z
-
2e"
> Sn+4
(oxidación)
Cr2+2
-
6e'
5> 2Cr+3
(reducción)
Fíjese que se igualó la cantidad de electrones transferidos multiplicando la semirreacción
de oxidación por 3 y la semirreacción de reducción por 1. De esta m anera se pierde 6 electro­
nes y se ganan también, 6 electrones.
3
(Sn+Z
-
2e'
1
(Cr2+6 -
6e"
>
Sn+4
....
• 2 Cr+ 3
(1)
(2)
Entonces sum am os miembro a miem bro estas semirreacciones:
3 Sn+Z
+
1 Cr2+6
------- 3 Sn+4
+
2 Cr+3
Y llevamos los coeficientes a la ecuación original:
1 I ^ C r ^ - r 3SnCI2 + HC1
-------- 5>
2 CrCI3 + 3 SnCl4 + KC1 + HzO
Tanteamos los potasios y balanceam os colocando el coeficiente 2 delante del KC1.
KjCr20 7 + 3 SnCl2 +
HQ
------ >
t
2 Ci C13
+
3S nQ 4 +
2K Q
+
HjO
POR TANTEO
Seguidamente balanceam os los cloros colocando el coeficiente 14 delante del HC1:
K2Cr20 7 + 3 SnCl2 + 14HC1
-------- »
2 CrCl3 + 3 SnCl4 + 2 KC1 +
H20
Finalmente colocamos el coeficiente 7 delante del HzO para igualar la cantidad de hidró­
genos quedando la ecuación balanceada com o sigue :
1 K2Cr2Q7 + 3 SnCl2 +
14 HC1
-------- >
2 CrCl3 + 3 SnCl4 + 2 KC1 + 7 HzO
288
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Ejemplo (3).- (M étodo práctico)
Balancearla ecuación quím ica.
hno3
+
NO
h 2s
+
S
+
H_0
R eso lu ció n :
REDUCCIÓN ( + 3 0
-1
2HNO +
+1+5
s
+1 -2
3H jS
X
2
->
1
+2 -2
2 NO
+
3S +
+1 -2
H20
*
OXIDACIÓN ( - 2 0 x 3
Luego, tanteamos y colocamos el coeficiente 4 delante del H20 , de tal forma que la
ecuación balanceada e s :
2 hno3
+
3 h 2S
2 NO
3 S
4
h zO
3
9.7. BALANCEO POREL METODO DEL ION ELECTRO
Es una furnia especiad de balanceo atendiendu al cambio que sufre el estadu se oxida­
ción. Se utiliza para balancear ecuaciones de reacciones Redox que se producen en solucio­
nes acuosas ya sean ácidas, básicas o neutras; en presencia de ácidos fuertes (HC1, HNO_,
H2S04, etc) o de bases fuertes (Ca(OH)2, KOH, NaOH, etc).
A) En m edio ácido (H+) :
Después de calcular los estados de oxidación de todos los elem entos de la reacción y
de identificar los elem entos que se oxidan y se reducen se equilibran los electrones trans­
feridos como se hizo en el m étodo REDOX. Luego para balancear los átom os de oxígeno,
en el miembro donde hay deficiencia de átomos de oxígeno se agrega una molécula de
agua por cada átomo de oxígeno deficitario. Finalmente para equilibrar los hidrógenos se
agrega convenientem ente iones hidronio (H+).
B) En m edio básico o alcalino (O H ') :
Después de equilibrar los electrones transferidos con los coeficientes adecuados se
procede a balancear los oxígenos. Para esto, en el miembro de la ecuación donde faltan
oxígenos se agregan dos iones (O H ') oxidrilo por cada átom o de oxígeno deficitario y al
otro miembro de la misma una molécula de agua. Además para balancear los hidrógenos
(en caso necesario), en el lado de la ecuación donde faltan hidrógenos se agrega una
molécula de agua (H20 ) por cada átom o de hidrógeno deficitario y en el otro lado de la
ecuación se agrega un ión oxidrilo (OH'). A continuación se cancelan las especies quími­
cas idénticas. Recuerde que primero se balancean los oxígenos y después los hidrógenos
deficitarios (en ese orden).
Nota : La ecuación debe estar balanceada correctam ente tanto en m asa com o en carga.
Ejemplo (1).- Balancearla siguiente ecuación en medio ácido :
S03
+
Mn04'
S04=
+
Mn++
Rubén Cueva G
Reacciones Químicas II
289
Resolución : Buscamos los estados de oxidación y los elem entos que sufre tanto oxidación
como reducción. Además equilibramos los electrones transferidos.
OXmAClÓN ( - 2 0 x 5
r
-----------1
5 SO,'* + 2 Mn04"'
------ ►
5 S 0 4' 2
+
2Mn+J
I____________________ t
REDUCaÓN ( + 5 e ) x 2
Nótese que en el segundo miembro faltan 3 oxígenos, entonces agregamos 3 moléculas de
agua en ese miembro.
5 S0 3' 2
+
2 Mn0 4 1
>
5 S 0 4‘ 2
+
2 Mn+Z
+
3 HzO
Ahora, en el primer miembro faltan 6 hidrógenos; entonces en este miembro agregamos 6
iones hidronio (H+).
5 S 0 3-2 + 2 Mn0 4_1
+
6 H+ -------> 5 S 0 4‘2 + 2 Mn+2
+ 3 ^ ,0
Quedando así balanceada la ecuación .
Ejemplo (2).- Balancear la ecuación en medio básico o alcalino.
MnOz
+
CIO3-
-------->
Mn0 4‘ 2
+
Cl' 1
Resolución : Determinamos la oxidación y reducción; luego equilibramos los electrones
transferidos.
REDUCCIÓN ( + 6 0 x 1
+
4
+
5M n02 +
5
I
+6
I C I O ,'
t
,
------- ► 3 M n 0 4
+
1 C l"
I____________________________ 4
OXIDACIÓN ( - 2 0 x 3
Observe que en el primer miembro faltan 3 átomos de oxígeno, entonces en este miembro
agregamos 6 iones oxidrilo (O H ') y 3 moléculas de agua en el segundo miembro.
3 MnOz+ +
1 CIO3 ' +
6 OH'
-------- >
3 Mn0 4' 2 +
1 Cl' 1 +
3 HzO
Entonces la ecuación está ya balanceada en m asa y carga.
Ejemplo (3).- Balancear la ecuación en medio ácido.
Zn
+
NO3 -
-------->
ZnOz=
+
NH3
R esolución: Determinamos las oxidaciones y reducciones, adem ás equilibramos los electro­
nes transferidos.
290
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
OXIDACIÓN ( - 2 0 x 4
'
*
4Zn° +
------ ► 4ZnOj"
IN O j'
+ 1 NH3
I___________________ t
REDUCQÓN ( + 8 0 x 1
Obsérvese que en el primer miembro de la ecuación faltan 5 oxígenos; entonces en este
miembro agregamos 5 moléculas de agua.
4 Zn +
1 N03-
+
5 H20
> 4 Zn02=
+
1 NH3
Finalmente, com o en el miembro de la derecha faltan 7 hidrógenos entonces agregamos
7 iones hidronio (H+) quedando la ecuación, así b alan cead a:
4
Zn
+
1
NO3-
+
5
H20
-------- >
4
ZnOz=
+
1
NH3
+
7
H+
Ejemplo (4).- Balancear la ecuación mostrada en m edio básico o alcalino.
N20 4
+
Br' 1
-------->
N 02' '
+
Br03- ‘
Solución: Analizando el sistem a y equilibrando los electrones transferidos, tenem os :
REDUCCIÓN ( + 2 0 x 3
;
1
+4
+S
3N 20 4 + 1 Br
►
6 NOj
+5
+
1 Br0 3
I___________________ í
OXIDAaÓN ( - 6 0 X 1
Luego, como faltan 3 oxígenos en el primer miembro, agregamos 6 oxidrilos (O H ') a este
miembro y 3 moléculas de agua en el segundo miembro; quedando la ecuación balanceada
de la siguiente fo rm a:
3
N20 4 + 1 Br" 1 +
6 OH'
-------->
6 N 0 2' ]+
l B r 0 3 ' ' + 3 H 20
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
291
PR0B16MAS Resueltos
01.- D espués d e balancear la ecuación d e óxido-reducción indique el producto d e lo s
co eficientes m ínim os e n te r o s :
h 2s o 4 + n h 3
A) 1008
B) 1009
s + h n o 3 + h 2o
>
C) 1010
D) 1012
E) 1120
Resolución.i) Determinamos los estados de oxidación de cada elem ento :
+1 +6 -2
-3 +1
0
+1+5 -2
+1 -2
s + HNO 3 + H2 O
h 2 s o 4 + n h 3 -------->
Nótese que los elem entos que han sufrido cambios en su E.O. son el azufre y el nitrógeno.
se oxida
I-------------------------- *
H„ SO. + N H -
l
!
> S° + H NO, + H O
!______ *
3
se reduce
ii) Construimos las semirreacciones d e oxidación y reducción:
N'3- 8 e~
-------->
N +5 (oxidación)
S+6 + 6 e~
-------->
S°
(reducción)
iii) Equilibramos los electrones transferidos multiplicando la primera ecuación por 3 y la se­
gunda ecuación por 4. Luego sum am os miembro a m iem bro:
3(N'3 - 8 e~
--------=► N+s)
4(S +6 + 6 e~
--------=► S°)
3 N-3 + 4 S+6 --------=►
iv)
3 N+5 + 4 S°
Llevamos los coeficientes “marcados" a la ecuación original:
4 H.SO.
+ 3NH,3
2
4
--------=►
4S + 3HNO,3 + H ,0
2
Ahora notamos que falta balancear los hidrógenos, entonces colocamos coeficiente 7 al agua,
quedando balanceada la ecuación com o sigue :
4 H,SCE
2 4 + 3 NH,3 --------=►
4S + 3 HNO,3 + 7 H ,0
2
Finalmente el producto de los coeficientes e s : 4 x 3 x 4 x 3 x 7 =
02.- En la reacción q u ím ica :
HNOa + H j S
1008
> NO + S + H20
determ ine e l núm ero d e electrones tra n sfe rid o s:
A) 2
B )4
C) 6
D) 8
E) 10
RPTA. A
292
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B,
Resolución.i) Buscamos los estados de oxidación de los elem entos en la reacció n :
+ 1+5 - 2
+1 - 2
HNO 3 + H 2 S
+2 -2
+1 -2
--------=► NO + S 0 + H 2O
Y observamos que solo sufren variación el nitrógeno y el azufre :
ii) Construimos las semirreacciones de oxidación y reducción :
S'2 - 2e~
> S° (oxidación)
N+5 + 3e~
> N+2
(reducción)
iii) Multiplicamos la primera ecuación por 3 y la segunda por 2 resultando en cada caso Getransferidos.
RPTA. C
03.- ¿Cuál e s el co eficiente del agente oxidante en la reacción m ostrada ?
h n o 3 + i2
8 B)9
A)
C) 12
=»- h io 3 + n o + h 2o
D) 10
E) 15
Resolución.En esta oportunidad abreviaremos el desarrollo :
Red. [+5 - (+2) - +3e'JxtO
}
I
+5
n
+5
+2
H N0 3 + I2 --------> 2H l Og + NO + HzO
Ag. oxidante
I-------------------------- ^
axid. [OC+IO —10e l) x3
Colocando coeficientes:
10 HNO3 + 3 I2 --------> 6 HIO3 + 1 0 N O + H2O
Finalmente tanteam os y balanceam os los hidrógenos :
10 HNO3 + 3 12 --------=►6 HIO3 + 10 NO + 2 HzO
Siendo 10 el coeficiente del agente oxidante .
RPTA. B
04.- Balancear la ecuación química :
KM n0 4 + H20 2 --------=► M n0 2 + KOH + O2 + H20
L u e g o , calcular el producto d e los coeficientes del oxígeno y el a g u a .
A) 5
B) 6
C) 8
D) 12
E)24
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
293
Resolución.A1 balancear por redox :
+
7
Oxidación:
-
I-2-C0) = -2c‘lx3
I
1
1
+4
2KMn04 + 3H20 2
3*
» 0
2 Mn02 + 2KOH + 3 0 2 + 2 H20
I___________________________ l
Reducción:
I+7-C+4) - -3el x2
Entonces el coeficiente del oxígeno es 3 y del agua es 2, por lo tanto su producto resulta 6.
RPTA. B
05.-¿ Cuál e s la relación entre e l coeficiente d el agente oxidante y el coeficiente del agen­
te reductor en la ecuación dada?
A) 5 : 3
H¿S0 4 +H N 0 3 + KMn0 4
>
B ) 3:5
D )2 : 5
C) 5 :1
HNOs + M nS0 4 +K 2S 0 4 +HxO
E )3 :1
Resolución.Aplicando el proceso redox de igualación :
Red l+5e]x2
I
+3
\
+7
+5
3H 2S04 + 5HNOz + 2 KMn04
>
+2
5 HNOg + 2 MnS04 + I^SO,, + 3H zO
I_______________________________ *
oodd. [-2e]x5
Observe que el agente oxidante es el KMn04 con coeficiente 2 y el agente reductor es el HN03
con coeficiente 5. Entonces la relación pedida es 2 : 5
RPTA. D
06.- En la reacción q u ím ica : MnO¿ + P b 0 2 + HN0 3
Pb ( N 0 3)2 + HMn0 4 + H20
No e s co rre cto :
A) A g en te red u c to r: coeficiente 2
D) A gente o x id a n te : coeficiente 3
B) E specie o xid a d a : coeficiente 2
E) A g u a : coeficiente 3
C) E specie red u c id a : coeficiente 3
Resolución.A partir de la reacción re d o x :
r
ozkL |-3c]x2
~
~
2 Mn02 + 3 Pb02 + 6 HNQ3
-------->
red (+2e'l x s
j
3 Pb(N 03)2 + 2 HMn 0 4 + 2 H20
Problemas de Química y cómo resolverlos
294
Carlos Jara B
En la reacción se identifican:
coefic.
AGENTE OXIDANTE
PbO,
AGENTE REDUCTOR
Mn02
ESPECIE OXIDADA
HMn04
ESPECIE REDUCIDA
PbfNOA
07.- En la reacción química :
RPTA. E
F e J S 0 4)3 + N a l
>
F eS 0 4 + Na2S 0 4 + 12
E s incorrecto afirm ar:
A) La su m a d e jo d o s lo s coeficientes e s 7
D) La esp ecie oxidada tiene coeficiente 1
B) S e transfieren 2 electrones
E) El sulfato d e sodio tiene coeficiente 1
C) El agente oxidante tiene coeficiente 2
Resolución.-
I-2 - OI = [-2e'l
oxidación
+3 + 6 -2
Balanceam os:
+1 I
+2
Fe2( S 0 4)3 + 2 N a l 1
reducción
lF e 2 (S04)3 +
Ag.oxidante
2 Fe S04 + Na2S04 + I2
|+ 6 - (+ 4 )] -(+ 2 e 0
2NaI
-------->
Ag.reductor
2F eS 0 4
+ lNa2S04 +
Esp. reducida
En esta reacción se transfieren 2 electrones.
08.- Dada la reacción q u ím ica :
i
1I2
Esp. oxidada
RPTA. D
KI0 4 + K2Cr0 4 + KCI + H20
Crl3 +CI2 + KOH-
¿Diga cu á n to s electrones s e transfieren y cuál e s el coeficiente del agua ?
A) 3 6 ; 12
B) 2 4 ; 18
C) S4 ; 3 2
D) 3 0 ; 1 2
E)48;7
Resolución.Analizamos primero los estados de oxidación:
oxidación
oxidación
r
+3-1
(-3e)
(-24e")
i
„
Crl3 + Cl2 + KOH
+0
TI
->
.
3 K I 0 4 + K2Cr 0 4 + 2 KCf1 + HzO
^
reducción
1+2*1
Reacciones Químicas ¡I
Rubén Cueva G.
295
Nótese que se producen dos oxidaciones y una reducción; pero debe tener en cuenta, que se
debe igualar la cantidad total de electrones ganados y la cantidad total de electrones perdidos.
oxidación
(-27c) x 2
X
:= U
Crl3 + Cl2 + KOH --------=► 3 KIC>4 + K2Cr0 4 + 2 KC1 + HzO
I_________________________________________ í
(+2e ) x 27
Ajustando los electrones transferidos que son 54, se tiene :
2 Crl3 + 27 Cl2 + 64 KOH
--------=►
6 KIO„ + 2 KjCrO,, + 54 KC1 +32 HzO
RPTA. C
0 9 .- Dada la reacción quím ica :
Sb 2S 3 + Mn (NOJ 2 + Na2S¡0 3
=> Na3S b 0 4 + Na2M n0 4 + NO + S¡0 2 + Na2S 0 4
¿Q ué relación m olar le corresponde al m onóxido d e nitrógeno y el silicato só d ico ?
(R especto a lo s m o les com binados)
A) 2 0 : 2 8
B)3:4
C)6:5
D)11:2
E) 7:5
Resolución.Analizamos los estados de oxidación tenem os :
oxidación
(-te )
oxidación
+3
1
-2
+2 +5 -
2
+
\
+
4
Sb2 s3 + Mn(N 0 3)2 + Naj Si Os
L
5
+
6
+
(-24c)
2
1
+6
2 N^SbO,, + NajMn0„ + 2 N O + SiOz + 3 Naj S 0„
>
J
oxidación
(4 e )
reducción
(+ 6 c )
Nótese que se producen tres oxidaciones y una reducción. Esto se puede representar a s í :
(-28 c') x 1
rJ= ,
Sb2S3 + Mn(NQ3)2 + Na2Si0 3
.
■
1--------------------- ,
=►2 Na3 Sb0 4 + Na2MnQ 4 + 2 NO + S¡0 2 + 3 Na2S 0 4
(+2 e ) x 14
Luego al equilibrar los electrones transferidos la ecuación queda balanceada de la siguiente forma:
lSb 2S3 + 14 Mn (N0 3) 2 + 2( ^ 3 ^ 103 — > 2 Na3Sb0 4 + 14 Na2Mn04 + 28 NO + 20 SiOz + 3 Na^O,,
Observe que los coeficientes del NO y N828103 son 28 y 20 respectivamente ; entonces la
relación pedida es : ^ =
¿v
\
5
RPTA. E
Problemas de Química y cómo resolverlos
296
Carlos Jara B.
10.- Al com binar ácido oxálico con perm anganato de potasio y ácido clorhídrico s e pro­
d u ce cloruro d e m anganeso (II), dióxido d e carbono, cloruro d e potasio y agua. ¿ Qué
coeficiente le corresponde al ácido oxálico en la ecuación balanceada?
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Resolución.¡) Las sustancias en la reacción son :
Ácido oxálico:
H2C20 4
Permanganato de p o tasio :
KMn04
Ácido clorhídrico:
HCl
Cloruro de Manganeso (II) :
MnCI2
Cloruro de potasio :
KCl
A gua:
HzO
ii)
La ecuación química es : (analizando los estados de oxidación)
oxidación
I
+3
(-
2e") * S
+7
}
+2
+4
H,C„
+ HCl
--------=► MnCl,
2 2 O.4 + KMnO.
. 4
. 2 + 2 C O,
2 + KCl + H 2,0
I________________________ í
reducción
(+ 5 e ) x 2
Equilibrando los electrones transferidos y balanceando :
5 H2C20 4 + 2 KMn04 + 6 HCl -------->
2 MnCL, + 10 CC>2 + 2 KCl + 8 H20
RPTA. E
11.- ¿Cuál e s el coeficiente d el agua d e sp u é s d e balancear la ecuación en m edio ácido?
Fe?*+MnO~
A) 1
B) 2
C) 3
-------->
F e* + Mn2*
D) 4
E) 5
Resolución.Analizamos los estados de oxidación:
reducción ( + 5 e )
r
i
Fe2+ + M n04~ -------->
I_________________
oxidación
Fe3* + Mn+2
5
(-1 e")
Luego construimos la sem irreacciones de oxidación y reducción :
Fe2* - le '
+7
_
Mn04 + 5e
--------> Fe3* ........... (1) (oxidación)
_
Mn*2
(2) (reducción)
En la ecuación (2) aum entam os 4 moléculas de agua para balancear los oxígenos y com pleta­
mos con iones H* ya que lo estam os haciendo en medio ácido .
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas I!
5.(Fe2+ -1 e
297
--------=► Fe3+ )
U M nC f + 5 e ' + 8H+
=► Mn+2 + 4 H.O)
___________ 4_______________________________________ _____________
Sumamos :
5 Fe2+ + MnO" + 8 H+ --------> 5 Fe3+ + Mn+2 + 4 H ,0
4
¿
/. El coeficiente del agua e s : 4
RPTA. D
12.- D espués d e balancear en m edio ácido NOz~ + Cr20 7= --------=► Cr*3 + N 0 3'
No e s cierto q u e :
A) N 0 2
D)
B) Cr *3 coeficiente 2
: coeficiente 3
Cr20~ : coeficiente 2
C) NO~ coeficiente 3
E) H¿0 : coeficiente 4
Resolución.Analizamos los estados de oxidación y equilibramos los electrones transferidos :
reducción
+3
_
3 NO
|
2
(+6e')xl
+6
l
+5
_
+ Cr O = --------=► 2 Cr+3 + 3 NO
2
n
4
oxidación
(-2e")*3
Observe que hay 4 átomos de oxígeno en exceso en el primer miembro, entonces aum entamos
4 moléculas agua en el segundo miembro y equilibramos los hidrógenos con H+ (medio ácido).
>
2Cr+3 + 3 NO” + 4 HzO
-
3 NO" + Cr20 ?= + 8 H+
RPTA. D
13.- Hallar la sum a de todos los coeficientes después de balancear la reacción en medio ácido:
2*- NO + SO ¡ + Fe*3
Fe S + NO~
A) 12
B) 13
C) 14
D) 15
E) 18
Resolución.Analizamos los E.O .:
---------------- ondacián
oxidación
&!«_)_
G8e~)
I---------------------------------
'+2-2
+5
+2
FeS +
no
+6 _
}
-
;
>
NO + SO. + Fe+3
l _ J ____________ *
4
reducción ( + 3 e )
La ecuación se puede representar como sigue (luego equilibramos los electrones transferidos.)
(- 9 e ) x l
lFe S + 3 NO_
-------->
3 NO + ISO" + 1 Fe+3
1_J_________________ I
(+3«0X3
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
298
Aumentamos 2 moléculas de agua en el 2do miembro y com pletamos con H+ (medio ácido)
l F e S + 3 N O 3: + 4 H + --------=►
Z coef = 1 + 3 + 4 + 3 + 1 +1 + 2 =
3 NO + 1 SCT4 + lFe+3 + 2 H„0
¿
RPTA. D
15
14.- S e hace reaccionar el anión sulfito co n el anión perm anganato, en m edio ácido. El
sulfito s e oxida hasta sulfato y el perm anganato s e reduce hasta Mn *2 . Una vez
. ,
.
,
, ..
,
Especie reducida
balanceada la ecuación encontrar la relación m o la r: - - — :----- . . .
Especie oxidada
A) 2 :5
B ) 5 :2
C)6:5
D) 5: 6
E)3: 10
Resolución.Recordemos q u e : Ión Sulfito: SOg
; Ión Perm anganato: Mn04 ; Ión Sulfato: S 0 4
reducción
1
+7
+4 _
La ecuación es :
_
(+5 é ) * 2
+6
5SO„+2MnCL
I 3
4
1»
_
5 S O ^ + 2 Mn+2
* 4
oxidación
(-2 e ')* 5
Agregamos 3 moléculas de agua al 2do miembro e igualamos con H+ (medio ácido)
5 SOI + 2 Mn O” + 6 H+ --------=► 5 SOT +
_^
Esp. oxidada
2
Luego la reacción molar pedida es : —
2 Mn+2 + 3 H ,0
¿
Esp. reducida
RPTA. A
15.- Balancear la reacción en m edio básico (alcalino) y dar com o respuesta, la su m a de
lo s co eficientes d e lo s io n es hidroxilo y del agua.
C r *2 + CIOZ
3
A) 15
B) 16
C) 18
2*- Cl +Cr CT
4
D )21
E) 24
Resolución.Analizamos los E.O. y equilibramos los electrones transferidos:
oxidación
I
+5
(-4e)x3
}
_
+6
_
3 Cr+2 + CIO,----------- =► 2 Cl ‘+ 3 Cr OT
l_ J !____________ *
4
reducción(+ 6
e
) x2
Determinamos la carga total en cada miembro :
3 Cr+2 + 2 CIO:------------ =>
3
carga total (+4)
2C l1+ 3 CrO“
4
carga total (-8 )
Reacciones Químicas 11
Rubén Cueva G.
299
Equilibramos la carga negativa aum entando 12 OH en el primer m iem bro. Finalmente balan­
ceam os con moléculas de agua (medio básico)
--------=►
3 Cr+2 + 2 CIO”3 + J2 OH
Entonces:
12 + 6 =
18
16.- La reacción q u ím ica :
2 C l' + 3 CrO“4 + 6 H*,0
RPTA. C
AIO~ + NH3
A l + NO~ -------- >
s e produce en m edio alcalino. ¿Cuál e s el coeficiente del agente reductor?
A) 2
B) 3
D) 8
C) 5
E) 10
Resoluclón.Analizamos los E.O. y equilibramos los electrones transferidos :
oxidación
II
(-3 e ) x 8
*
+5
8 Al0 + 3
+3
no ;
-3
=> 8 Alo; + 3 NH3
reducción t+ 8 e ) » 3
Determinamos la carga total en cada miembro :
8Al° + 3N O ;
=►
8AlO” + 3 NH3
carga total (-3 )
carga total (-8 )
Equilibramos la carga negativa agregando 5 OH' en el primer miembro. Nótese que ésta vez se
agrega agua en el primer miembro, con la finalidad de igualar los átom os de hidrógeno.
8 Al
+ 3 NO¡ + 5 OH' + 2 H ,0
> w -■
agente reductor
3
¿
--------=►
8AlO:+3NH,
•
2
J
RPTA. D
17.- S u m e lo s co eficientes d e lo s reactantes, esta su m a multiplíquela p o r la su m a d e los
co eficien tes d e lo s pro d u cto s en la reacción en m edio básico :
CoCI2 + CIO
A)
56
B) 108
C) 144
--------=►
D )48
Co (OH)3 + Cl
E) 72
Resolución.Analizamos los E.O. y equilibramos los electrones transferidos :
+2
(
reducción C + 2 e ) x ]
I------------------------------------------------------ 1
+1
+3
'
2 Co CL + 1CIO'2
=► 2 Co (OH), + 1Cl'1
I____________________________I
cuddacción (-1 e ) x 1
Es necesario tantear y se iguala la cantidad total de átomos de cloro en los productos, por lo
que sería 5 Cl'1 :
Problemas de Química y cómo resolverlos
300
2CoCI2 + ICIO
-------->
Carlos Jara B.
2 Co (OH)3 + 5 C11
carga total = -1
carga to ta l = - 5
Equilibramos la carga negativa agregando 4 OH en el prim er m iem bro y una m olécula
de agua.
2 CoCl2 + 1 CIO'1 + 40H'1 + 1HzO
--------> 2 Co (OH)3 + 5 CI'1
Finalmente nos p id e n :
(2 + 1 + 4 + 1) x (2 + 5) = 56
RPTA. A
18.- R esp ecto a las ecuaciones balanceadas en m edio b á s ic o ;
I.P 4
>
(R2p o / 1+ PH3
II. P
>
PH3 + (H2P O J 1
Indicar la proposición verdadera :
A) En I resultan m ás m o les d e agua
B) En II resultan m á s m o les d e agua
C) En I resultan m á s m o les d e fosfam ina
D) En I y II resultan igual cantidad d e m oles d e agua d e OH"
E) En II resultan m á s m oles d e H¿ PO¿
Resolución.Para esta reacción de autoxidación-reducción, se colocan dos moléculas de fósforo, para
indicar quien se reduce y quien se oxida.
(+ 12 e~) x 1
reducción
I
fl
P4 +
fl
P4
--------=*■
4H 2P 0 2 ‘
+
*
-3
4 PHj
I___________________________*
oxidacción (-4e)x3
Luego la ecuación queda a s í :
3 P 4 + P4
>
12H2P 0 2 + 4 P H 3
carga total=0
carga total = -12
Se coloca la cantidad total de moléculas de fósforo realizando luego un balance de cargas,
agregando iones OH' y agua donde sea necesario.
Simplificando:
ii)
4 P4 + 12 OH + 12HzO --------->
12 H2POz + 4 PH3
1 P4 + 3 OH' + 3 HzO
3 H2POz
-------->
+ 1PH3
Balanceando (II) en medio b ásico , resulta :
4 P + 3 OH' + 3 H20
>
3 H2P 0 2' + 1PH3
Entonces es verdadero que de 1y II resultan igual cantidad de moles de OH'
RPTA. D
Rubén C ueva G.
Reacciones Químicas II
19- De acuerdo a la rea c ció n :
M n04~+ C f
301
Mn *2 + Cl2
-------- >
en m edio ácido, s e d ese a preparar 400 m oles d e cloro molecular. ¿C uántos m oles
d e perm anganato s e requieren para tal fin?
A) 84 m oles
B) 120 m o les
C) 40 m o les
D) 200 m oles
E) 160 m oles
R esoludón.Analizamos los estados de oxidación y procedem os a equilibrar los electrones transferidos :
reducción (+5*)* 2
«
MnO + 2 Cl'
4
i
-------->
Mn+2 + Cl2
I______________ :_____ *
oxidacción (-2e)x5
Luego la ecuación es :
2 MnO” + 10 Cl --------3*-2 Mn+2 + 5 Cl2
Agregamos moléculas de agua y iones hidronio convenientem ente (medio ácido) para igua­
lar las cargas, obteniéndose:
.
Entonces:
2 MnO” + 10 CL + 16H+
^
> 2Mn+2 + 5 Cl, + 8 H ,0
4 ,
.
2 m ol (MnO”4 )
^¿
¿
5 m ol (CL)
‘
>
x
400 m ol CI2
.
2 m ol MnO4” x400m o/ Cl2
x ~
5 m ol Cl2
x = 160 m o l M n 0 4
Finalm ente:
RPTA. E
NJO.
+ Br ~1 --------> N O ' 21 +
2 4
20.- De acuerdo a la reacción :
B r O3 '1
en m edio alcalino, s e producen 100 m o les d e b ro m a to .
¿C uántas m oles d e tetróxido d e dinitrógeno s e requieren ?
A) 100 m o les
B) 200 m o les
C) 300 m oles
D) 400 m o les
E) 500 m oles
Resolución.Balanceamos en m edio básico (alcalino) :
oxidación
+4
I
1
No0 . + Br*
li
(-6e)« 1
+3
-------->
,
reducción (+ 2c)x3
2 N O :1 +
I
*+5
-
Br O
^
Problemas de Química y cómo resolverlos
302
3 N20 4 + 1 B r1
O tam b ién :
->
Carlos Jara B.
6 NOz + 1 B r0 3
carga to tal= -1
carga total = -7
Aumentamos oxidrilos y m oléculas de agua convenientemente, igualando cargas y átomos :
3 N20 4 + 1 Br'1 + 6 OH
6 NO 2 + 1 Br 0 3 + 3 HzO
1 m ol B r0 3
->
3 moles N20 4
Entonces:
>
■> 100 m ol B r0 3
x =
de d o n d e :
3 m ol N20 4x 100 m ol Br 0 3
=
1m ol Br03
300 m oles N20 4
RPTA. C
21.- Dadas las a firm aciones:
* En la semirreacción Mn*2
>
Mn*° s e ganan 4 electrones.
* El oxígeno tiene índice redox -1 en la oxilita.
* En la sem irreacción Ca*2 +
2e'--------> el calcio logra esta d o d e oxidación +4.
* En el clorato d e oro (III), el cloro tiene esta d o d e oxidación +5.
¿C uántas so n verdaderas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.(F)
Mn+2 - 4e~
-------->
Mn+6
(se pierden 4 e")
(V) Oxilita : NajOj
(es un peróxido) donde el oxígeno trabaja con estado de oxidación -1.
(F) Ca+2
-------->
+3
+
2e
Ca°
(reducción)
x -2
(V) Au (C103 )3 : +3 + 3* + 9 (-2) = 0
+3 + 3 x - 18 = 0
x = +5
Luego, 2 afirmaciones son verdaderas .
RPTA. C
2 2 .-¿C uántas d e las sem irreacciones so n reducciones?
A )3
* Mn*2 ------
Mn*
* C**
------
C
* NI*3 - ------ > N t2
* c rT - ------ > Cl2
* N *3
------
N *1
* Br -1 - ------ >
B) 4
C) 5
D) 6
E )7
Br *7
/ i
* Zn *2
- > Zn°
Reacciones Químicas II
Rubén Cueva G.
303
Resolución
Mn+2
-
5
e'
----- >
>2
+
2e~
2Cl+7
Mn+7
(oxidación)
- ----- >
21"1
(reducción)
+
14 e' —----- >
c i2°
(reducción)
N+3
+
2e
- ----- >
N+1
(reducción)
Ni+3
+
le"
—----- >
Ni+2
(reducción)
C+4
+
8e'
- ----- >
c -4
(reducción)
Zn+2
+
2e
- ---- >
Zn°
(reducción)
Br"1
-
8e'
- ----- >
Br+7
(oxidación)
Luego, se tiene 6 semirreacciones de reducción.
23.- Balancear la ecuación : C0. H,„Ox
+
JV 5
KCIO.4
RPTA. D
-------->■
KCI
+
+
lljO
CO + H <,0
Determinar la su m a d e lo s coeficientes m ínim os enteros.
A) 18
B) 28
C )30
D )32
E )4 6
Resoiución.Determinando los estados de oxidación :
OXIDACIÓN (-12e‘) x 2
0
+7
1
2CeH10Os + 3KC104---- ------ ► 3KC1 +
1__________________ f
+?
120)
REDUCCIÓN (-8e") x 3
Finalmente tanteam os y colocamos el coeficiente 10 delante del agua para balancear los hi­
drógenos; quedando la ecuación com o sigue :
2C 6H10O5+
Por lo tanto:
3KC104
> 3KC1 +
12CO
Ecoef = 2 + 3 + 3 + 12 + 10 =
+
10 HzO
30
RPTA. C
24.- Al balancear la ecuación q u ím ica :
PbS +
HN0 3
>
Pb(NOJ 4
+ HsO + NO
+
S
Calcular la reacción entre lo s coeficientes del a gente reductor y la e sp e c ie reducida:
A) 3/4
B) 1/1
C )4/3
D) 1/16
E) 1/4
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
304
Resoluclón.Determinamos los números de oxidación y equilibramos los electrones transferidos :
OXIDACIÓN ( - 2 e ~ )
+2 -2
PbS
RED U C C IÓ N C + 3 e ')
r
▼
+2
NO
+5
+
HNOj
JJb(NOj)4
HjO
OXIDACIÓN ( - 2 e )
O tam bién:
RED U C C IÓ N ( + > - ) x 4
*
4-2-2
3 PbS
4-2
4HNO,
3 PbCNOj,,
O X ID A aÓ N (- 4 e " )
H ,0
4 NO
3S"
X3
Entonces balanceam os los nitrógenos cam biando el coeficiente 4 del HN03 por el coefi­
ciente 16; a s í :
3 PbS
16 HNO.
3Pb(N03)4
+
HzO
+ 4 NO
3S
Finalmente para balancear los hidrógenos colocamos el coeficiente 8 delante del agua.
3 PbS
16 HNO,
3Pb(N03)4
+
8H zO
+ 4 NO
+3 S
Identificado las siguientes características :
AGENTE OXIDANTE
HNOj
16
AGENTE REDUCTOR
PbS
3
ESPEC IE OXIDADA
P b (N O j)4;S
3
ESPEC IE REDUCIDA
NO
4
(COEF.)
Y la relación pedida es :
3/4
RPTA. A
25.- Para la reacción química :
Na2C2Ot + K M n0 4 + H2S 0 4
-------->
K2SO* + Na2S 0 4 + HzO + M nS0 4 + C 0 2
D espués d e balancear la ecuación, n o e s cierto q u e :
A) El producto d e lo s coeficientes d e las e sp e c ie s oxidada y reducida e s 24.
B) El aceite d e vitriolo (H2S 0 4) tienen igual coeficiente q u e el agua.
C) La sum a d e to d o s lo s coeficientes e s 41.
D) Los co eficientes del agente oxidante y del a gente reductor sum an 7.
E) S e transfieren 10 electrones.
Rubén Cueva G,
Reacciones Químicas II
305
Resolución.-lOe
Equilibramos los electrones transferidos :
OXIDACIÓN (- 2e")
+3
X5
+7
5 NajCjO^ + 2 KMn04 + HjS04
-► K¡¡S04 + Na2S 04 + H20 + 2M nS04 + 10CO2
_____________________________ t
REDUCCIÓN (+5e*) x 2
+10e-
A continuación balanceamos los átomos de sodio colocando el coeficiente 5 delante del Na^C^;
y los átomos de azufre colocando el coeficiente 8 delante del H2S 04 .
- > K2S 04+ 5 N a ^ O ^ HzO + 2 MnS04 +10CO2
5 Na2C20 4 + 2 KMn04 + 8H 2S 0 4 -
Finalmente la ecuación queda balanceada cuando igualamos los átom os de hidrógeno colo­
cando el coeficiente 8 delante del a g u a :
5 Na2C20 4 + 2 KMn04 + 8 H2S04 --------> K^O,, + 5 Na2S 04 + 8 HzO + 2 MnS04 + 10CO2
Conclusión.- Se transfieren = (-2e~)x5 = (+ 5 e ')x 2 = 10 e~, se identifican
AGENTE OXIDANTE
KMn04
2
AGETE REDUCTOR
NajCjO,
5
co 2
10
M nS04
2
ESPECIE OXIDADA
ESPECIE REDUCIDA
RPTA. A
(COEF.)
26.- Dadas las reacciones q u ím ic a s:
II) CL +
HNO„
->
h io 4
+
NO
+
h 2o.
KOH
->
KCI
+
KCIO +
HzO
Calcular el total d e electrones tra n sferid o s:
A) 40
B) 44
C) 38
E )2 6
D) 62
Resolución.Analizamos los números de oxidación :
Reacción I :
+42e
REDUCQÓN ’( + 3 e ') x l4
r
+s
i* + HNO,
+7
______
(0)
OXIDACIÓN
+2
-► 2 H 1 0 4 +
(- Me") x 3
(+n
NO
HjO
306
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
N° de electrones transferidos = ( + 3 e ') x 14 = (-14e ) x3 = 42e"
Reacción I I :
,,
RED U CCIÓ N
,
(+ 2 0
(0) |
^ (-2)
Cl2 + KOH
------ ► 2 K a
+
2 KGO
+
HjO
CO) I_________________________________________________ t
OXIDACIÓN
(-2 0
Se transfieren 2e".
Total de electrones transferidos = 42 + 2 = 44 e~
RPTA. B
27.- C onsidere las sig u ien tes reacciones q u ím ic a s:
Mn(N03)2+
II. Pb 30 4 +
K2S 2Ob
HBr
+
HzO
>
-
I.
HMn0 4
PbBr 2 +
-------->
Br2
K H S0 4 +HN0 3
+
+
HzO
£ c o e f . ( I) * £ c o e f. ( II)
D espués d e balancear las ecuaciones d e te rm in e : Q =----------------------------------------------c o e f. r e d u c t o r I - c o e f. o x id a n te I I
A) 24
B) 16
C) 48
D )26
E) 14
R esolución.-
Reacción I : Equilibramos los electrones transferidos :
R ED U CCIÓ N
(+ 2 e -)x 5
(+l«) |-------------------------------
^ (+12)
2 Mn(NOj)2 + 5 KjS^0 8 + H20 ------ ► 2HM n04 +
I_________________________________________ t
OXIDACIÓN
10KHSQ,
+
HNOs
(-5 e ) x 2
Luego se iguala la cantidad de átom os :
2 Mn(N03)2 + 5 K2S2Og + 8 HzO
-------->
2 HMn04 + 10 KHS04 + 4 HNOs
Reacción I I : Equilibramos los electrones transferidos :
OXIDACIÓN
(- 2 0
x i
(-2) |
+»3
-| (0)
-1
+2
1 Pb30 4 + 1 HBr ------ ► 1 PbBr2 +
I___________________________________ f
.
REDUCaÓN (8(3-2)
x
’ s
1 Br2
+
3 - +2
Entonces tanteamos y balanceam os la ecuación :
1 Pb30 4 + 8 HBr
-------->
3 PbBr2 + 1 Br2 + 4 HzO
HjO
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
Conclusión:
.
Luego:
^
Q =
g "
REACCIÓN 0
REACCIÓN ®
AGENTE OXIDANTE
KAO.
5
Pb30 4
I
AGENTE REDUCTOR
Mn(NOj)2
2
HBr
8
ESPECIE OXIDADA
H M n04
2
00
CARACTERÍSTICA
307
1
ESPECIE REDUCIDA
k h so 4
10
P bB r2
3
2 coef. (0 + 2 coef. (ID
coef. red. (I) - coef. oxid. (II)
(2 + 5 + 8 + 2 + 10 + 4 ) + (1 + 8 + 3 + 1+4)
2 -1
Q = 311 17
=,
Q = 48
RPTA. C
28.- S e trata yoduro só d ico con perm anganato d e p o ta sio y potasa caústica resultando
yo d o molecular, m anganato potásico, soda caústica y agua. ¿ C uántos electrones s e
transfieren en la reacción?
A) 10
C) 8
B) 2
D) 22
E) 16
Resolución
Las fórmulas de las sustancias son :
Yoduro só d ico :
Nal
Permanganato de po tasio : KMn04
Potasa cáu stica:
KOH
Yodo m olecular:
I2
Manganato potásico:
K2Mn04
Soda cá u stica:
NaOH
A gua:
HzO
Y la ecuación química es : Nal + KMn04 + KOH -------->
I2 + K2Mn04 + NaOH + HzO
Analizando los estados de oxidación :
REDUCCIÓN (+ le") x 2
2 Nal +
í ------------------------------ 3
KMn04 + KOH
(-2) I
► I*0 +
KjMn04 +
NaOH +
HjO
1 (0)
OXIDACIÓN (- 2e") x 1
Entonces : N° electrones transferidos = (+1 e ') x 2 = (- 2 e " )x 1 = . 2 e ‘
RPTA. B
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
308
29.- D espués d e balancear la ecuación química :
Ag 3A s 0 4 + Zn + H2S 0 4
AsH 3 + A g + Z n S 0 4 + HzO
-------->
Calcular el producto d e lo s coeficientes m ínim os enteros d e la arsina y la plata.
A) 8
B) 10
C) 12
D) 18
E) 24
Resolución.Analizamos los estados de oxidación y equilibramos los electrones transferidos.
OXIDACIÓN (- 2e") x 11
I
+ 7 + 5 -2
i
O
2 A&AsOj
+
llZ n
+ 1 + 6 -2
-3 +1
e
+ HgS04 ------ ► 2A sH 3
+
+2+6-2
6Ag
+
llZ n S 0 4 +
H20
V ______________________ b r - f
REDUCCIÓN (+lle~) x 2
Luego balanceam os la ecuación, a s í :
2 AgjAs04 +
11 Zn + 1 1 H ,S 0 4 +
2A sH ^ +
6Ag
+
llZ n S O , + 8HjO
Entonces los coeficientes de la arsina y la plata son 2 y 6 respectivamente y su producto e s : 12
RPTA. C
30.- En la reacción : NaBr + NaMn0 4 + H¿S0 4 -------->
Calcular: Q =
Brz + M nS0 4 + NazS 0 4+ HzO
A +B +C ,
sien d o : A = coeficiente del agua
; B = coeficiente del ácido sulfúrico
C = coeficiente del brom o m olecular; D = coeficiente del agente oxidante
B) 8
A) 12
C) 4
D )3
E) 15
Resolución.Balanceamos la ecuación con la forma p ráctica:
______________OXIDACIÓN (- 2e~) x 5__________
íi
\
+7
10 NaBr + 2 NaMn04 + 8 HjS0 4
► 5Br® +
+2
2 M n S 0 4 + 6Na2S04 + 8HjO
1_________________________ t
.
REDUCCIÓN ( + 5 e ') x 2
Luego: A = 8
;
B= 8
;
C= 5
;
D= 2
Q = $ / 8 + 8 + 5 = J j í 6 + 5 = J4 + 5
=>
Q = 3
RPTA. D
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
309
31.- A l balancear la reacción m ostrada en m edio b ásico o alcalino:
CrO3; 2
C L2
+
CrO4; 2
-------->
+
Cl -1
Determine la pareja incorrecta resp ecto a la esp e cie y s u coeficiente.
A) C rO '2 : 1
B) Cl2 : 1
D) C rO '2 : 2
C) OH :2
E) C l'1:2
Resolución.Balanceamos por el m étodo práctico :
Cbddadón (-2 e )
I
^
*
2
CrO,
IoPaso
0
2
+ Cl, ------► Cr04
+
1
2CT1
Reducción (+2e~)
2o Paso:
Cr032' + Cl + 20H'
>
CrO /' + 2CT1 + HzO
De donde se identifica que la relación incorrecta es :
C r04'2 :1
RPTA. D
32.-La reacción química m ostrada s e desarrolla en m edio alcalino:
M n04' + N 0 2~
0 B)1
M n O f + NO¡
coeficiente del oxidante+coefic. especie reducida.
Q= co efic¡ente del reductor+ coefic. esp ecie oxidada.
Determine el valor d e :
A)
>
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.Analizamos los estados de oxidación e igualamos los electrones transferidos :
REDUCCIÓN (+ lé)x 2
l
I
l°Paso:
2 Mn04' + 1NO,"'
► 2 Mn04* + 1NO,"1
I__________________________ t
OXIDAaÓN (-2é)xl
2o Paso: 2 MnO/1 + 1 NO,'1 + 2 OH'1 ------► 2 Mn042 + 1 NO,'1 + H,0
AGENTE
OXIDANTE
AGENTE
REDUCTOR
=>
Q= 2
ESPECIE
REDUCIDA
RPTA. C
ESPECIE
OXIDADA
310
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
33.- En la reacción quím ica (en m edio alcalino):
Al + N O
AIO2 + NH3
>
No e s cierto q u e :
A) El aluminio pierde electrones.
D) La esp e cie oxidada tiene coeficiente 8.
B) El nitrógeno gana electrones.
E) El aluminio e s reductor.
C) L os co eficien tes d e la ecuación balanceada sum an 32.
Resolución.Analizando los estados de oxidación e igualando los electrones transferidos.
OXIDACIÓN (- 3 e')x 8
r
“
3
_s
Io P aso : 8A1° + 3 N 0 3_l ------ ► 8A102'' + 3NH3
I__________________________ t
REDUCQÓN (+8é)x3
2o Paso:
8 AI + 3 N 0 3' '
3o Paso:
4o Paso:
+ 5 OH'
3* 8A!02' '
8 AI + S N O ^ 1 + 5 0 H ‘ + 2 H 20
8 Al + 3 N 0 3' ‘ + 2H 20
+ 3 NH3
=► 8A I02‘ ' + 3 NH3
+ 5 OH*
► 8 A IO /1 +
3NH3
ESPECIE
OXIDADA
ESPECIE
REDUCIDA
29
RPTA. C
REDUCTOR OXIDANTE
Luego, la sum a de coeficientes e s : 8 + 3 + 2 + 5 + 8 + 3 =
34.- ¿C uál e s el p roducto d e lo s co e fic ie n te s d e s p u é s d e balancear la ecuación en
m edio b á sico ?
H O ' + Cr(OH) ' 1
C rO '2 + OH~
A) 42
B) 96
C) 108
D) 60
E) 72
Resolución.Determinamos los estados de oxidación y equilibramos los electrones transferidos.
OXIDACIÓN (- 3e")x2
1° Paso :
í
i
3 H 0 2' + 2CKOH)4' ‘
.,
► 2 Cr04’2 + 6 0 H '
t
REDUCCIÓN (+ 2 e ')x 3
2o Paso: 3 HO.,1 + 2 Cr(OH)4‘' + 5 OH’1
>
3o P aso : 3 H02'' + 2 CrfOH)^1 -------- >
2 Cr04' 2 +
L uego:
3x2x2xlx5=
60
RPTA. D
2 C r04*2 + 6 OH' + 5 HzO
1 OH'1 + 5 H20
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas 11
311
35.- Mientras q u e el radical S 20 3= s e oxida a sulfato; el radical hipocloríto s e reduce a
cloruro. Esta reacción s e desarrolla en m edio alcalino. Calcular el producto d e lo s
coeficientes del oxidrilo y el agua.
A)
2
B) 12
C )10
D )24
E) 16
R esoludón.Las especies m encionadas s o n :
i)
S20 3=
ii) sulfato: S04=
Entonces la ecuación e s :
iii) hipocloríto: CIO'
CIO' + S20 3=
iv) cloruro : Cl'
> Cl" + S 04=
Analizando los estados de oxidación e igualando los electrones transferidos :
OXIDACIÓN (-8 é )x l
IoPaso: 4 0 0 "
+ 1 SjOs- ------ ► 4 c r
+ 2 so 4“
I_________________ t
REDUCCIÓN (+2é) x4
2o Paso : 4 CIO* + 1 S20 3=
Finalm ente: Coef.(HzO) = 1
+ 2 OH'
>
; Coef.(OH) = 2
4 Cl' + 2 S 04= + HzO
=> 2 x 1 = 2
RPTA. A
36.- Dada la reacción quím ica en m edio á c id o :
B ¡0 ~ + Mn *2
3*
B ¡*3 + M n04~
¿Cuál d e las afirm aciones e s falsa, luego de balancear la ecuación?
A) L o s coeficientes de lo s reactantes sum an 21.
B) L os coeficientes d e lo s pro d u cto s sum an 14.
C) El agua tiene coeficiente 7.
D) 5 m o les d el radical B iO ~ requiere d e 16 io n e s hldronio.
E) El a g en te oxidante tiene coeficiente 5.
Resolución.Analizamos los estados de oxidación y equilibramos los electrones transferidos.
OXIDACIÓN ( - 5 0 x 2
+S
l
Io Paso: 5BKV + 2 Mn
;
------ ► 5B1
REDUCOÓN (+2e") x5
*7
+ 2 MnO/
312
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
T Paso: 5B i<V + 2Mn*2 + 14 H*
AGENTE
OXIDANTE
► 5B i *3 + 2 M n04~ + 7 1 1 , 0
AGENTE
REDUCTOR
ESPECIE
REDUCIDA
ESPECIE
OXIDADA
Analizando las alternativas:
A) (V) Zcoef.freac.) = 5 + 2 + 1 4 = 21
D) (F) 5 mo/(Bi03 ')
B) (V) Zcoef.(prod.) = 5 + 2 + 7 = 1 4
E) (V) Ag. oxd. = (Bi03) => coef. = 5
--------=> 14 m oí (H+)
C) (V) coef.(H20 ) = 7
RPTA. D
37.- Balancear la ecuación quím ica en m edio á c id o :
Ce *4 + A s 2Q3
--------=► Ce*3 + H3A s 0 4
Luego, d e las afirm aciones dadas :
* ¿¿coeficientes reactantes = 5.
* 4 m o les d e agente oxidante generan 3 m o les d e esp e cie oxidada.
* L os co eficientes d e la ecuación sum an 21.
* El cerio pierde electrones.
¿C uántas so n verdaderas?
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución .­
Igualamos los electrones transferidos :
OXIDACIÓN (- 4 e ')x !
Io Paso:
4 Ce*4 +
1 ASj 0 3
► 4 C e +s + 2 H3/\s04
I_________________ t
REDUCCIÓN (+ 1 e -)x 4
2o P aso : 4Ce*4 + 1 As20 3 + 5 H ,0 ------► 4C e+s + 2 H*As04 + 4H*
AGENTE
OXIDANTE
AGENTE
REDUCTOR
Analizando las afirmaciones :
ESPECIE
ESPECIE
REDUCIDA
REDUCIDA
ESPECIE
OXIDADA
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
313
* (F) Zcoef.(reac.) = 4 + 1 + 5 = 1 0
* (F) 4 m o/(Ce+4) -------- >
2 m ol (HjAsO^
*(F) Zcoef. = 4 + 1 + 5 + 4 + 2 + 4 =20
* (F) Ce+4 + le-
C e+3
-------- >
El cerio gana 1 e' por cada átomo. No hay una sola verdadera
RPTA. A
38.- La reacción q u e s e señala, s e desarrolla en m edio á c id o :
Zn + A s O
AsH 3 + Zn *2
-------->
A^ + C°
O = ----- £ -----
D espués balancear la ecuación determ ine el valor d e O :
S ie n d o :
A = coeficiente del agente reductor.
B = coeficiente del agente oxidante.
C = coeficiente d e la esp e cie reducida.
D = coeficiente del agua.
E = coeficiente d e lo s io n es hidronio.
A) 8/3
B) 7/6
C) 1/8
D )2/S
E) 3/7
Resolución.Debemos completar la ecuación ya que el cinc metálico se oxida hasta Zn+2. Además equili­
brar los electrones transferidos:
REDUCCIÓN (+12e ) x l
(+6) |
--------
l° P a s o :6 Z n + 1 As20 3 ------ ► 2AsH3 +
6Z n +2
OXIDACIÓN (-2 e')x 6
2o Paso:
Luego:
6 Z n + 1 As3Os
AGENTE
REDUCTOR
AGENTE
OXIDANTE
A= 6
B=1
Entonces: Q =
;
+ 12H* ------ ► 2AsH,
ESPECIE
REDUCIDA
;
C= 2
AB+C D
61+ 2 3
E
"
12
Q = 7/6
+
;
D= 3
14
12
RPTA. B
;
6Zn
+
ESPECIE
OXIDADA
E=12
31^0
314
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
39.- El sulfuro ferroso s e oxida a ión férrico, pero tam bién a azufre libre; en cam bio el
radical nitrato s e reduce a m onóxido d e nitrógeno, e sto en m edio ácido. Determine
la su m a d e lo s coeficientes d e las e sp e c ie s oxigenadas.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Resolución.Las especies m encionadas son :
i)
Sulfuro ferroso : FeS
iv) Radical nitrato: N03‘ (especie oxigenada)
ii) lón férrico: Fe+3
v) Monóxido de nitrógeno: NO (especie oxigenada)
iii) Azufre libre : S
Y la ecuación química es :
FeS + N03‘
>
Fe+3 + S +
NO
Entonces equilibramos los electrones transferidos :
REDUCCIÓN (+3e") x l
+2-2
1 FeS +
+5
„
1 NO," ------ ► 1 Fe
+2
+ 1S
+
1 NO
Io P aso :
OXIDACIÓN (-3e')xl
2o Paso:
1 FeS + 1 N 03~ + 4H* ------ ► 1 Fe*3 +
lS
+
1 NO + 2H aO
Espede
Luego, la sum a de los coeficientes de las especies oxigenadas es :
1+ 1+ 2 = 4
Oxigenada
RPTA. D
40.- Las reacciones m ostradas s e producen en m edio á c id o :
I.
Cu + N O '
II.
Sn + N O '
III.
s o 4=+
J
-----------3-
Cu *2
+ NO
----------- =►
S n *2
+ NH*
4
S
so2
---------->
Determine la su m a d e lo s coeficientes d e to d o s lo s a g en tes oxidantes y la su m a d e
lo s co eficientes d e to d o s lo s a g en tes reductores.
A )S ; 8
B) 9 ; 16
C )8 ; 8
Resoluclón.Balanceando con el m étodo práctico :
D) 5 ; 16
E) 12 ; 24
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
REDUCQÓN (+ 3 e ')x 2
Reacción I :
+2
-► 3 Cu
3 Cu* + 2NOT
Io Paso:
+ 2 NO
OXIDACIÓN (- 2e~ )x3
3 Cu + 2 NO," + 8 H*
2°: P aso:
AGENTE
AGENTE
REDUCTOR
OXIDANTE
Reacción II :
3 Cu + 2 NO + 411*0
ESPECIE
OXIDADA
ESPECIE
REDUCIDA
REDUCCIÓN (+ 8 e " ) x l
4Sn° + 1N03- ----- ► 4Sn+2 + 1 NH4+
r p aso :
OXIDACIÓN ( - 2 e “) x 4
4Sn +
2o R a s o :
AGENTE
REDUCTOR
lN O j- + 10H* ------ ► 4S n+* + 1 NH4+ +
ESPECIE
OXIDADA
AGENTE
OXIDANTE
Reacción III:
ESPECIE
REDUCIDA
OXIDACIÓN ( - f e - ) x l
I
+6
.
^
o
+4
2 S04 + 1 S
rR aso :
+4
► 2SOj + 1 SO*
REDUCQÓN ( + 2 e ') x 2
2SO * +
2° Raso:
AGENTE
OXIDANTE
Finalmente:
X
1S
+
4H+
+
2H*0
ESPECIE
OXIDADA
Y REDUCIDA
AGENTE
REDUCTOR
coef . ag. oxid .=
► 3S0,
2 + 1+ 2 =
X cO E F . AG. RED. = 3 + 4 + 1 =
5
8 .
RPTA. A
3H*0
315
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
316
PR0BL6MAS PROPUeSTOS
01.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) En la reacción química :
se produce una dismutación y los coefi­
cientes mínimos enteros suman 6.
h io 4 + n o
+
h 2o .
En la reacción dada los coeficientes de la
forma oxidada y la forma reducida están
en la relación de 7 a 3.
( ) Para la reacción química :
KH 2PO,2 + PH 3
I.
agente oxidante
II.
ph 3
III. coeficiente del agua
IV. 1
V. suma de todos los coeficientes impares.
a.
3
b.
11
Sb+ HNO 3 --------> H3SbO4 + N O2,+ H2,0
c.
coeficiente del fósforo tetratómico
el producto de los coeficientes de la for­
ma reducida y el agente oxidante es 25.
d.
especie reducida
e.
fósforo tetratomico.
( ) Dada la ecuación química :
Na,S20 , + HCI-------3- S + S 0 , + H20 + NaCl
La suma de los coeficientes de las espe­
cies que tienen azufre es 6.
A) VVVV
B) VVVF
C) VFVF
D) VFFV
E) FFVV
02.- Se com bina dicrom ato potásico con
yoduro de potasio y ácido sulfúrico formán­
dose sulfato de potasio; sulfato de cromo (III);
yodo molecular y agua. Luego ¿Cuál(es) de
las afirmaciones es (son) verdadera(s) después
de balancear la respectiva ecuación química?
I.
P,,4 +K O H + H2,0 -------->
Se cum ple: (relacione)
KCIO --------3- KC1 + KC103
( ) i2+ h n o 3 ------ >
03.- En la reacción química :
Los coeficientes de los agentes oxidante
y reductor suman 7.
II. Los coeficientes de las especies oxidada
y reducida suman 4.
III. La suma de todos los coeficientes es II.
IV. El coeficiente del agua es menor que el
del sulfato potásico.
A) Sólo I y IV
B) Sólo I y II
D) Todas
E) Ninguna
Q S ó lo Iy m
A) le - lid - Illa - IVb - Ve
B) la - Ilb - IIIc - IVd - Ve
C) le - lid - IIIc - IVb - Va
D) Ic - lia - Illb - IVd - Ve
E) le - lid - Illa - IVc - Vb
04.- Después de balancear la reacción de óxi­
do - reducción determine la suma de todos los
coeficientes.
KMnO.4 + KCI + H,SO.
2
4
> MnSC)4 + K,SO„
+ C l,2 + H 2,0
2
4
A) 38
B) 39
C) 40
D )41
E )42
05.- En la reacción química :
C
uO
+ NH3
-------->
K j + t ^ O + Cu
No es cierto :
A) CuOxoeficiente 3
D) H ,0 : coeficiente 3
B) NH3:coeficiente 2
E) Curcoeficiente 1
C) N2:coeficiente 1
Rubén Cueva G.
Reacciones Químicas II
m)
c 5h
12 +
h 2o
—
c o 2+
317
h 2o
06.- ¿Cuál es el coeficiente del agente oxidante
después de balancear la ecuación dada?
A) I
KAg(CN)2 + KOH—3»- Ag + KCN + 0 2 + H20
D)
A) 1
12.- Iguale la ecuación en medio ácido :
B) 2
C) 4
D) 8
E) 10
B) II
Ninguna
C) III
E) Todas
07.- Balancear la reacción de óxido reducción:
HgS + n o ¡ + c r —>
Na2Te03+ N al+ HC1— 3 »- NaCl+ H20 + 1T e+ \
Luego determine la suma de los coeficientes
en el primer miembro (reactantes):
y calcular el producto de los coeficientes de
los reactantes.
A) 7
B) 8
[H g c y 2+ n o 2+ s
C) 9
D) 10
E) 11
08.- Una vez balanceada la ecuación química:
13.- Una vez balanceada la ecuación en me­
dio básico:
H O ¡ + Cr(OH)¡ --------> C rO ¡ + OH'
H2S 0 4+ KM n04+ H20 2
¿Cuál de las afirmaciones es correcta?
A) 11
B) 24
C) 36
D) 12
E )4 2
>
MnSO.4+ 0 ,+
2 K2SO4. + H2O
Es verdad :
A) El Cr(OH)“ tiene coeficiente 3
A) agente reductor
C) El agua tiene coeficiente 5
B) El OH* tiene coeficiente 4
: coeficiente 3
B) especie oxidada : coeficiente 5
D) El cromato CrO“ tiene coeficiente 3
C) agente oxidante : coeficiente 5
E) La suma de los coeficientes es 12
D) especie reducida : coeficiente 4
14.- ¿Cuál de las ecuaciones químicas balan­
ceadas tiene mayor suma de coeficientes?
E) agua
: coeficiente 7
09.- Indique el mayor coeficiente al balancear:
CuS + H N 03-H > C u (N 0 3)2 + NO + HzO + S
A)
6
B) 8
C) 10
D) 12
E) 16
KC104+C r(C 104) + I2 + H20
D) 8 : 2
E) 1:7
11.- ¿En qué reacción (balanceada) se produ­
cen más moles de agua? (considere coeficien­
tes mínimos enteros).
I)
C u + H N 03 —> C
3-
Co20 3 + KC1 + H20
D) KI + H2S 0 4 + KM n04
K^C^O, + HI + HC104
1:3 B) 1:2 C) 8:3
B) CoCl2 + KC103 + KOH
5- Fe (N 0 3)3 + NH4N 0 3 + H20
agente oxidante
,
.„
:------r—¡— en la reacción :
especie oxidada
A)
3- PH3+ KH2P 0 2
C) Fe + H N 03
10.- Determine la relación m olar:
>
A) KOH + H20 + P4
u (N 0 3)2 +
N 0 + H20
II) Cu + H N 03 — 2>C u(N 0 3)2 + N 0 2 + H20
5- I2 + K 2S 0 4 + M nS 04+ H 20
e ) h n o 3+ i 2
s-
h i o 3 + n o 2 + h 2o
15.- Use el método del ión electrón para igua­
lar la reacción correspondiente a la obtención
del yodo a partir del yoduro de potasio con
bióxido de manganeso el cual se reduce hasta
una sal manganosa. Considere que la reacción
se produce en presencia de ácido sulfúrico.
¿Qué coeficiente le corresponde al bióxido de
manganeso?
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
318
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
16.- Con el método del ión electrón iguale la
reacción para la obtención del ión cromato a
partir del ión crómico por efecto del clorato
que se transforma en cloruro. La reacción se
da en medio alcalino. ¿Qué coeficiente le co­
rresponde a los iones oxidrilo?
A) 6
B) 8
C) 10
D) 12
E) 14
17.- Después de balancear la ecuación química:
c h 3c h 2o h
+ K jC rjO ^
h 2s o 4
>
¿Qué relación molar tienen el agente oxidante
con el agente reductor?
B) 3
C) 4/5
D) 2/3
E) 3/2
18.- La siguiente reacción :
es de óxido reducción. ¿Cuánto suman el co­
eficiente del agua y el coeficiente del ácido
fosfórico en la ecuación balanceada?
C) 10
D) 12
E) 14
19.- Considere la reacción en medio básico :
cío + s2o¡ --- =>Cl
+ so4
¿Cuántas moles de especie reducida se for­
man a partir de 30 moles de agente reductor?
A) 85
B) 92
C )108
D) 110
E) 120
20.- En la reacción en medio ácido, la gluco­
sa reacciona con el permanganato el cual se
reduce a Mn+2 . Además se libera anhídrido
carbónico. ¿Qué coeficiente tiene el agua en
la ecuación igualada?
A) 32
B) 18
C) 10
D) 66
E) 8
21.- Determine el número de electrones trans­
feridos en la relación:
Cr20 3 + K N 03 + N a,C 03
Na2C r0 4 + KNQ2 + CQ2
D) 10
E) 32
CH3CHCH3 + K2Cr20 7 + H2S 0 4-------->
OH
O
II
CH3CCH 3+ Cr2(S 0 4)3 + K2S 0 4+ H20
¿Qué coeficiente es mayor?
B) 7
C) 8
D) 10
E) 12
23.- Para la reacción en medio básico :
CrO= + Ni(OH)2
> CrO“ + Ni(OH)3
¿Cuánto vale el coeficiente del hidróxido
niqueloso?
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
24.- Respecto a la reacción química :
P + HNO,3 + H.O
--------3* NO + H,PO.
2
3
4
Cl2 + Mn3 (P 0 4)2 + Ca3(P 0 4)2 + H20
B) 8
C) 6
22.- Iguale la ecuación :
A) 1
-------->
MnO 2 + CaCl,2 + HJPO.
3
4
A) 6
B) 4
A) 6
CH 3 CHO + K,SO„
+ Cr,(SO
.) + H 2,0
2
4
2
4 73
A) 1/3
A) 2
¿Qué afirmación no es correcta?
A) El fósforo pierde electrones.
B) Se transfieren 15 electrones.
C) El NO es el agente oxidante.
D) El fósforo es el agente reductor.
E) El H3P 0 4 es la forma oxidada.
25.- ¿Cuántas afirmaciones son no correctas
respecto a la siguiente reacción química?
K N 03 + NajCOj + Cr20 3
C 0 2 + Na2C r0 4 + KNOz
* El cromo se reduce.
* El nitrógeno se oxida.
* El cromato sódico es la especie reducida.
* Se transfieren 8 electrones.
A)
0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
26.- Determine el número de electrones trans­
feridos en las siguientes reacciones químicas.
Rubén Cueva G.
I.
319
Reacciones Químicas II
A) 0
AgNOj + NaClO
> N aN 03 + AgCl + AgC103
H. Crl3 + Cl2 + KOH
> K I0 4 + K2C r0 4 + KC1 + HzO
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
30.- Si hacemos reaccionar cinta de magnesio
con ácido nítrico obtenem os n itrato de
magnesio, nitrato de amonio (anfo) y agua.
Luego señale la proposición correcta.
A) 1 : 6e' ; n : 36éf
A) Se transfieren 12 electrones.
B) I : l e ' ; I I : 21e
B) L a sum a de los co e fic ie n te s de los
reactantes es 14.
C) I : 4e ;
n : lOe
C) El coeficiente del anfo es 1.
D) 1 : 4e' ; I I : 54e
E)
D) La suma de los coeficientes de los produc­
tos es 9.
1 : 2e ; I I : 21e
27.- Determine el producto de los coeficien­
tes del agente oxidante del agente reductor
después de equilibrar la ecuación.
H N 03 + 12 --------5- NO + H I0 3 + H20
A)
25
B) 14
C) 30
D) 28 E )42
28.- Dadas las reacciones químicas.
I.
KN 02 + H2S 0 4 + K M n04 --------=►
K N 03 + M nS04 + K2S 0 4 + H20
n . k^Ct0 7 + s + h 2o
------- =►
B) 6
C) 7
A) El producto de los coeficientes de las sus­
tancias resultantes es 144.
B) Los coeficientes de los reactantes suman 19.
D) El ácido nítrico es el agente oxidante.
Calcular: -JL coef. 1+ 4 + -JL coef. II
15
31.- Se combina sulfuro de cobre (I) con áci­
do nítrico resultando nitrato de cobre (II),
monóxido de nitrógeno, agua y dióxido de
azufre. Señale la proposición incorrecta des­
pués de balancear la ecuación química.
C) Se producen dos reducciones.
Cr20 3 + S 0 2 + KOH
A)
E) El agua tiene menor coeficiente que el anfo.
D) 8
E )9
29.- Al tratar permanganato de potasio con
ácido oxálico y ácido sulfúrico; resulta sulfato
manganeso (II), sulfato de potasio, anhídrido
carbónico y agua. Luego de las afirmaciones;
(respecto a la ecuación balanceada):
E) El agua tiene menor coeficiente que el
dióxido de azufre.
32.- Después de balancear la ecuación quími­
ca en medio á c id o :
FeS + NO 3" --------> NO + SO.-2
4 + Fe+3
¿Qué afirmación es correcta?
* El dióxido de carbono tiene coeficiente 4.
A) El agua tiene coeficiente 3
* Los coeficientes del sulfato potásico y del
sulfato de manganeso (II) suman 5.
B) El FeS es el agente oxidante.
* El mayor coeficiente no le corresponde al
agua.
D) La suma de los coeficiente es 16.
* La suma de todos los coeficientes es 35.
E) El agente reductor tiene coeficiente 1.
¿Cuántas son falsas?
33.- En la reacción química m ostrada:
C) El monóxido de nitrógeno tiene coeficiente 5.
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
320
CHO
(g )
*
c r 2< y ’
....
—
metanol se transforma en ión formiato. Ha­
llar la suma de los coeficientes de la ecuación
balanceada.
A) 15
Se desarrolla en medio ácido y el producto
principal es el ácido benzoico.
B) 17
C) 20
E)23
37.- Balancear la ecuación en medio básico :
Cr+3 + S2Og=
Luego no es cierto :
D) 21
>
Cr2° 7= + S° 4=
y luego calcular el producto de la suma de los
coeficientes de los reactantes por la suma de
los coeficientes de los productos.
A) Se transfieren 6 electrones.
B) El ión dicromato tiene coeficiente 1.
C) Por cada 3 moles de benzaldehido se pro­
ducen 4 moles de agua.
A) 144
B) 266
C) 248
D) 302
E) 185
E) La suma de todos los coeficientes es 24.
38.- Si balanceamos la ecuación en medio
alcalino ¿Cuál es el producto de todos los co­
eficientes mínimos enteros?
34.- Dada la ecuación :
Cr(OH)4' + H20 2
As2S,3 + NO 3-1 --------==►A sO4/3 + SO2,+ NO,2
A) 168
¿C uánto sum an los coeficientes del ión
hidronio y del agua?
39.- Después de balancear la ecuación en
medio básico:
A) 24
M n O / + HCOCT --------> M n02 + C 0 3=
D) El coeficiente del ácido benzoico es 3.
B) 36
C) 18
D )5 2
E) 26
35.- Considere la siguiente reacción en me­
dio ácid o :
B) 243
> C r042- + H20
C) 247
D) 192
E) 288
no es cierto :
A) El C 0 3= tiene coeficiente 4.
H20 2 + Cr20 ?= -------->
Cr+3+ 0 2
B) El coeficiente del oxidrilo es 7.
y determine el valor de “Q” ;
C) El coeficiente del M n04_ es mayor que el
del agua.
D) El ión formiato tiene el mismo coeficiente
que el C 0 3“
S iendo:
A = coeficiente del agente oxidante.
B = coeficiente del agente reductor.
E) Cada 2 moles de agua generan 4 moles de
M n02
C = suma de los coeficientes de los reactantes.
40.- La reacción en medio alcalino :
D = suma de los coeficientes de los productos.
Al + N 0 3‘ --------==►[a 1(OH)4]‘‘ + N H 3
A)
tiene por coeficientes del agua y el oxidrilo :
1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
36.- El m etano! reacc io n a con el ión
permanganato, en medio ácido, transformán­
dolo en dióxido de manganeso. Además el
A) 13 y 2
B) 10 y 6
D) 24 y 5
E) 13 y 6
C )l8 y 5
Es la parte de la química que se encarga del estudio de las relaciones cualitativas y
cuantitativas, entre las sustancias y las unidades que la constituyen, (átomos, moléculas, iones).
DEFINICIONES BÁSICAS
10.1. ATOMO PATRON
Es el átornu ijuc se toma <.umu referencia, para realizar la comparación de las masas de
partículas microscópicas; debido a su estabilidad, se considera al átomo patrón al Carbono-12.
Átomo Patrón
C - 12
ó
12C
10.2. UNIDAD DE MASA ATÓMICA (urna)
Es la unidad con la que se expresa las masas de las diversas partículas subatómicas; se
define como la doceava parte de la m asa de un átom o de carbono -12; según :
Átomo Patrón
(Átomo de —
Carbono)
• 1 urna
1 urna =
* - j2
m asa 1 átom o
(
= 1,6.10 24 g
•r
12
Expresa la m asa de partículas microscópicas , com o :
m p = 1,675.10 24g
=:
rrjp — 1,00759 urna.
m e = ÍU-IO*7!}
=*
m e-- 0,00055 urna.
Luego se toma en forma aproximada :
m ., , = 4 urna
.= 64 urna
(^e)
(“ o»)
Ftero en el caso del fierro, se o b serv a:
F e -54
ó
MFe
=>
F e -5 6
ó
56Fe
=>
F e -57
ó
57Fe
=>
F e -58
ó
“ Fe
=>
¿Cuál d e todas éstas m asas se observa e n
m ... ,= 58 urna
( “ Fe)
j= 54 urna
m V*Fé)
j= 56 urna
m V*K)
I = 57 urna
m (57fe)
j= 58 urna
" 'i 5**)
la tabla periódica?
322
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
10.3. MASA ATÓMICA PROMEDIO (PA) -» PesoAtcmúc
Es la m asa promedio de un elemento, expresado en urna, que se obtiene a partir del
promedio ponderado de las m asas de los isótopos de un elem ento y de sus abundancias en la
naturaleza de acuerdo con la relación de Francis Aston.
A..%.
+ A„.%_ + . . . . + A .% n
I 1____¿ z_________ n
p*
100
“
Donde :
A j, A ^ . . . , An : m asas de los isótopos, en urna.
%!, %2 , . . . %n : abundancia isotópica de cada isótopo
Para el fierro:
Aplicando:
PA.r
.=
(Fe)
Isótopo
m asa
Abundancia
Isotópica
F e -54
54 urna
5,90%
F e -56
56 urna
91,52%
F e -57
57 urna
2,25%
F e -58
58 urna
0,33%
54 urna .5,90 + 56 urna .91.52 + 57 urna .2,25 + 58 urna .0,33
100
PA,C
i = 55,911
urna
(Fe)
’
Nota.- En la tabla periódica, el valor exacto del peso atómico promedio del fierro es 55,847 urna,
por lo que la aproximación del número de masa, como m asa atómica, es aceptable.
Los valores de las m asas atóm icas están ya calculados en la tabla periódica y son datos
del problema.
10.4. MASA MOLECULAR (M ) -» Peso Molecular
Es la sum a de las m asas atóm icas de los elem entos que forman parte de una determ ina­
da unidad fórmula (o com puesto) multiplicada cada una por la cantidad que hay del mismo
en dicha unidad fórmula.
Ejemplo Aplicativo 1 : Determinar el peso molecular del agua.
Resolución :
Luego :
Se observa que en la molécula del agua :
= PA(0) + 2PA(H)
- PA(0) = 16 urna
Mh o = 1 6 u rn a + 2(1 urna)
f e
Mh o = 18 urna
-PA0()= 1 urna
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
323
Ejemplo aplicativo 2 : Determinar el peso m olecular del ácido sulfúrico (H2S 0 4)
Mu
Resolución :
2PV
M,«250,
m h 2s o 4
En general:
D onde:
+ 1 PA (S) + 4 P A CO)
2(1 urna) + 1(32 urna) + 4(16 urna)
98 urna
M = £ a PA
a = cantidad de átom os del elem ento en la unidad fórmula.
Nota.- En el caso de sustancias iónicas, similar cálculo se le denom ina Peso Fórmula (PF)
pero por comodidad, se considera com o peso molecular.
M,NaCI
= *P.F..
■* ’(NaCI)
= 23 urna + 35,5 urna = 58,5 urna
M Ca(OH), = P F -(Ca(OH)2) = 4 0 U m a + 2 0 7 U m a > = 7 4 U m a
10.5. DEFINICIÓN DE MOL
Es considerada com o la séptima unidad fundamental del Sistema Internacional de Uni­
dades, se define com o la cantidad de átomos que hay en una muestra, com o átom os de
carbono hay en 12 g de carbono; en forma práctica, 1 mol de sustancia, contiene 6,022.1023
unidades estructurales (átomos, moléculas, iones, ...) que la constituyen, esto es ;
1 mol (sustancia)
conUeneo
6,022.10 unidades estructurales
A este número : 6,022.1023 se le denom ina también núm ero de avogadro, representado
por Na.
Ejem plo:
1 mol,,(Ca)
contiene
1 mol,(NH3)
contiene ~
1 m o (Fte+3)
L t;
condene
3* 6,022.1023
^
-
/.nno.nn
átomos
moléculas
6,022.10" . „
- „
’
de am oniaco
6.022.1023
equivale a.
de calcio
£ *
equivale a _
>■
equivale a.
^
N.A átomos de calcio
,,
,
j
.
N. moléculas de amoniaco
a
iones férrico
324
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
10.6. MASA MOLAR
Se define com o la m asa, expresada en gramos de una m ol de sustancia; de acuerdo al
tipo de sustancia que se utilice, esta puede s e r :
10.6 A ÁTOMO - GRAMO (at-g)
Un átom o gramo es la m asa de una m ol de átomos, expresada en gramos-, en forma
práctica un átom o gramo es igual al peso atómico del elemento, expresado en gramos, y que
contiene 6,022.10“ átom os del mismo.
1 at-gí } = RA.( } g
- contiel^ -> -
6,022.1023 átom os ( >
Ejem plo:
1 at - g?(Ca)
(Ca) = 40 g
conBenc > 6,022.1023átom os de calcio
1 at - g?(Pb)
(pb) = 207 g conBene > 6,022.1023átom os de plomo
1 at - g (Cj = 4 8 g
conllen? -> 4(6,022.1023) átomos de carbono ó 24,088.1023átomos de carbono
Número d e átomos - gramos (#at-g).- Indica la cantidad de átom os gram o de un elem ento
contenidos en una muestra, se determ ina según :
#
a t . g
= ^
elemento).
U n jd a d .
fl,_g
(elemento)
Ejemplo :
Se tiene 240 gramos de carbono, determ inar el núm ero de átom os - gramo de
carbono que contiene dicha muestra.
Resolución : El elem ento de carbono, cuyo peso atómico es 12 urna, luego :
m c = 240 g
P o r:
;
PA(C) = 12 g/at-g
240c
# at-g{c) = i2 g /a t _'g = 20 at-g
La calidad de átomos - gramos de carbono que hay en la muestra será 20 at-g
Número d e átomos (N° átom os ).- Indica la cantidad de átomos que están contenidos en una
muestra, se determina según :
N° átomos — #at-g . NA
Ejemplo :
Determinar, la cantidad de átomos, contenidos en una lámina de plata, cuya
m asa es 0,00108 g.
Resolución: El elem ento es plata(Ag) cuyo peso atómico es 108.
Luego ;
m lámina = 0,00108 g
0,00108
Se determ ina el núm ero de átomos-gramo : # at-g[Ag) = —¡Qg— = 0,00001 g o
Finalmente se determ ina el núm ero de átom os, según :
.
10 g
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
325
N° átomos(Ag) = 10'5 Na 6 6,022.1018 átomos
10.6 B MOL-GRAMO {m ol - g)
Una mol-gramo, es la m asa de una mol de moléculas, expresada en gram os, en forma
práctica, una mol-gramo, es el peso molecular de un com puesto expresada en gramos y que
contiene 6,022.1023.
1 mol-g^ j = M(
..9°nt*en£_>.
6,022.1o23m oléculas ^ }
Ejem plo:
contiene .
1 mo/(NH^ = 1 7 g
6,022.1023 moléculas de amoniaco
------------ >•
1 mol-gÍH so j = 98 g
0006606 >
6,022.1023m o/écu/asdeácidosulfúrico
é
.
5 mo/-g(H j = 10 g
0006606 >
5(6,022.1023 moléculas de ácido sulfúrico
ó 30,110.1023 moléculas de ácido sulfúrico
Número de m ol-gram o (n).- Indica la cantidad de mol-g de un compuesto, contenidos en
una determinada m uestra según :
^(compuesto)
n = -==*— ------.
Ejemplo :
., ,
unidad : mol
(compuesto) '
Se tienen 80 gram os de m etano (CH4) determ inar el núm ero de moles-gramo
contenidos en dicha muestra.
Resolución : El com puesto es el m etano (CH4) cuyo peso molecular es 16, luego :
m CH„ = 80S
P o r:
n„u =
ch4
! Mch< = \ 6 g/mol
16 g/m—j
ol = 5 mol
La cantidad de moles de m etano que hay en la m uestra será 5 mol.
Número de M oléculas (N° M oléculas).- Indica la cantidad de moléculas que están conteni­
das en una muestra se determina, según :
N° m oléculas = n. NA
E jem plo:
Determinar la cantidad de moléculas, contenidas en un recipiente que contie­
ne 324 g de agua.
Resolución : El agua (HzO) tiene un peso m olecular de 18, luego se determ ina el núm ero de
moles de agua:
m u 0 = 324 g ; MH n = 18 g/mo¡
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
326
Luego se determ ina el núm ero de átomos, s e g ú n :
N° m o l é c u l a s = 18 NA = 18(6,022
18(6,022.1023 moléculas)
= 1,083.1o25 moléculas
10.7. VOLUMEN MOLAR
Se define com o el volumen, expresado en litros que presenta 1 m ol de sustancia ga­
seosa; a condiciones norm ales (presión 1 atmósfera, tem peratura 0°C o 273 K) ocupará 22,4
I, esto e s :
ocupa
2 2 ,4 /
1 mol-g
a tN .
E jem plo:
Indicar el volumen que ocupará a condiciones normales 120g de metano (CH^.
Resolución : La m asa de m etano es 120 g, y la m asa molar del m etano es 16 g/mol, luego:
n CH4 “
120 g
„„
.
16g /m o l ~ 7,5 mo1
A condiciones normales, se cumple :
ocupa
1 mol-g
7,5
a CINT
22,4/
mol-g -------- =► VCH
CH, = 168/
10.8. HIPOTESIS DE AVOGADRO
Cuando se tiene volúmenes iguales, de gases diferentes, a iguales condiciones de presión
y temperatura tendrán igual núm ero de moléculas, esto es, tendrán igual número de moles.
Así a P y T constante :
E jem plo:
n gas
nju
Se tiene balón de acero de 481, conteniendo 200g de anhidro sulfúrico (S03) a
25 °C y 4 atm , si en un balón de igual volumen, a 25 °C y 4 atm se coloca
oxígeno ( 0 2), determ inar la m asa de oxígeno que se halla en el segundo balón.
Resolución : Los recipientes tienen 48 /, am bos están a 25 °C y 4 atm, luego por la hipótesis
de avogadro:
n o,
n so3
m n = 32.200
80
32
200
80
m o2 = 80 g
10.9 INTERPRETACION DE FORMULAS
Permite establecer relaciones cualitativas y cuantitativas entre las sustancias químicas y
las unidades que la conforman (en función a si se toman com o partículas o com o masas).
S e a : El com puesto ácido sulfúrico (H2S 04)
Como Partícula.- Se toma solo a una partícula o unidad estructura], a s í :
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
H2S 04
- ■<Pnt?en£-;>
327
2 átomos de hidrógeno
]1 átomo de azufre
4 átomos de oxígeno
Lo cual hace un total de 7 oxígenos
El ácido sulfúrico es una molécula heptatómica.
Atomicidad.- Indica la cantidad de átomos que hay en una unidad fórmula o partícula.
Ejem plo:
NH3
: Molécula tetratómica
NaHCOs : Molécula Hexatómica
NH.NO,:
4
3 Molécula Nonatómica
Como Masa.- Se toma a 1 mol de unidades fórmula (o 1 mol de partículas), a s í :
/—> 2 m ol de átomos (H) = 2 af-g(H) = 2 (1 g) = 2 g
1 m ol de moléculas (HjSO*)
---- > 1 m ol de átomos (S) = 1 al-g(S) = 1 (32 g) = 32 g
' —» 4 m ol de átom os (O) = 4 a/-g(Q) = 4 (16g) = 64g
=
KW
=►
98 g
1 mol -8 (H ^ O J
En forma práctica:
^
/-> 3 a l-g m =
3*"
^NH,
3 (lg )
/
I mol-g (H,C;OJ ¿
> 2 qt-g(C) = 2(12 S)
^ —> 4 at-f¡(0 ) -
—17g
2 (1 6 » )
10.10. AMPLIACIONES
A) Composición Centesim al (CC).- Indica la cantidad que hay en m asa de un elem ento o
compuesto en lOOg de m uestra del mismo. Se expresa com o porcentajes en masa. (% m).
Ejemplo: Hallar la com posición centesim al de los elem entos que forman al com puesto
amoniaco (NH )
3
Resolución:
x —» 14g(N)
NHS
por
1 mol-g (NHj)
■
y
Mnh,
Cálculo del % N :
17g
-------- >
100%
=>
14g
--------=► % N
.-.
3 g ( H
=
)
>7 g
..
% N = { |^ .1 0 0 = 82,35%
175
% N = 82,35%
Cálculo de la composición centesimal del hidrógeno (%H).
328
Problemas de Química y cómo resolverlos
En g en eral:
%m(£) =
Carlos Jara B.
(x PAfE1
— • 100
tí
com puesto
.
D onde: a : cantidad de átomos del elem ento en la fórmula del compuesto.
PA(Q : Peso atómico del elemento.
M
a m p u e s to
: Peso m olecular del com puesto.
B Determ inación d e fórmulas.- Una fórmula química representa la cantidad de átomos,
moléculas o iones que están presentes en una unidad fórmula de un com puesto, de la cual, se
utilizará la información mostrada para realizar una serie de cálculos importantes en química,
en donde, se pueden observar dos tipos de fórmulas:
Bl) Fórmulas Empíricas (FE).- Indica la mínima relación de combinación que hay entre los
elementos químicos que forman parte de un compuesto.
B2) Fórmulas Verdaderas (FV).- Indica la real relación de com binación que hay entre los
elementos químicos que forman parte de un compuesto.
Se sabe que existe una relación entre la fórmula empírica de un com puesto y su fórmula
verdadera, seg ú n :
FV = K(FE)
Donde K es un núm ero entero que se obtiene a partir de :
m fe
Método a utilizar p a ra la determ inación de fórm ulas em píricas y m oleculares.
- Se debe determinar, la fórmula empírica de la sustancia, para esto :
- Se determ ina al núm ero de átomos - gramo de cada elem ento participante, según :
* a t* =
PÁ
- Se divide entre el m enor valor encontrado, a todos los resultados obtenidos, debiéndose
obtener un núm ero entero, en caso contrario, se multiplicará adecuadam ente hasta obtener
un núm ero entero.
- Para determinar la fórmula verdadera se debe calcular el valor de K, el cual será un número
entero.
Ejemplo aplicativo :Si un com puesto presenta un 25% de hidrógeno y 75% de carbono, deter­
minar la fórmula empírica del compuesto.
Resolución :
En 100 g de muestra
Cuando la información sea en composición centesimal de cada elem en­
to, se asum e 100 g de cada elemento, a s í:
%C = 75%
-»
mc = 75 g
%H = 25%
-»
mH = 25 g
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
329
dividir entre
6,25
c
§ = 6*5.»*
1
H
^ = 2 5 at-g
4
Donde la fórmula empírica será :CH4
Ejemplo Aplicativo : Un com puesto binario está formado por hidrógeno y nitrógeno, en el
cual, solo hay un 12,5% de hidrógeno si 1 mol-g de la sustancia, tiene una
m asa de 32 g, determ inar su fórmula verdadera.
Resolución:
Determinación de la fórmula empírica asum iendo 100 g de sustancia.
%H = 12,5%
=>
m„h = 12,5*
. «
% 0 = 87,5%
=>
m 0 = 87,5 g
C
dividir entre
Paso 1________________________ ______________________________
6,25
La fórmula empírica, s e r á :
N
^ ¿ = 6,25
1
H
= 12,5
2
NH2
(mfe = 16)
Raso 2 . Determinación de K y la FV
Por dato 1 mol-g del compuesto, tiene una m asa de 32 g pero 1 mol-g de sustancia, es el peso
molecular expresado en gramos, de donde :
5W = 32
Cálculo de K :
Finalm ente:
Mpv
K= ^
Q9
^ = 2
FV = 2(FE)
FV = 2CNHP
FV = N2H4
Se observa que K, multiplica a los subíndices en la fórmula de la FE.
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
330
01.- Marque verdadero (V) o falso (F) se g ú n convenga :
( ) Una m ol de agua en C.N. ocupa un volum en de 2 2 ,4 1.
( ) En un at-g d e sustancia sim ple existen 6,023x1c?3 átom os
( ) El número de Avogadro señala q ue hay 6,023x11f 3 m oléculas en una m ol de sustancia.
( ) Todos lo s elem entos quím icos tienen m oléculas m onoatóm icas
A) FVVF
B) FFFF
C) F V W
D) FFVV
E) VVVF
Resolución.(F) El volumen molar normal se define para los gases en condiciones normales (0° C, 1 atm).
A 0 °C el agua no es gas puede ser (líquido o sólido) y unam o/ de esta sustancia tiene una ma­
sa de 18 g (M = 18), luego su volumen es, a partir que la densidad del hielo (0,9 g/cm3) e s :
(V) La sustancia simple está formada m ínimamente por átom os . El átomo-gramo es el peso
atómico relativo expresado en gramos y contiene 6,023 x 1023 de estos átomos .
(V) La sustancia en general está formada por moléculas (que pueden ser monoatómicas o
poliatómicas). Una mol de sustancia contiene 6,023x1023 moléculas ; esta cantidad se
conoce com o núm ero de Avogadro.
(F) La mayoría de elem entos químicos tienen moléculas monoatómicas com o los metales
(Fe, Z n ,... etc) y los gases nobles (He, Ne, AR, Kr, Rn); pero otros tienen moléculas dia­
tómicas (H2 , N2 , Oz , F2 , Cl2, Br2 , Lj); triatómicas (0 3), tetratómicas (P4); octatómicas, etc.
RPTA. A
02.- Indique s i e s verdadero (V) o falso (F) en el orden dado:
I.
Mol e s la unidad d e cantidad d e sustancia.
II.
La m asa del C-12 e s 12 uma.
III. La unidad d e m asa atóm ica (uma) equivale a 1,6x10rMg
A) FFF
B) F W
C) VVF
D)VFV
E )V V V
Resoluclón.I) (V) La m ol es considerada com o la séptim a unidad fundamental del Sistema Internacional
de Unidades.
II) (V) La um a expresa la m asa de los núcleos, como por ejem p lo :
m
= 10 um a
III) (V) Por definición :
1 um a =
m „
= 1 2 U.M.A.
m asa de un átom o
12
12
C = l,6 7 x l0 24g
RPTA. E
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
331
03.- Determine el p e s o m olecular para el óxido d e hierro (III) y el sulfato d e am onio
dihidratado (P.A.: Fe = 5 6 ; O = 16; S = 3 2 ; N = 14, H = 1)
A) 9 6 ; 132
B) 134 ; 146
C) 160; 168
D) 2 1 6 ; 187
E) 169; 210
Resolución.i) Óxido de hierro (III) :
>
FejOj
Luego, su peso molecular es :
M = 2(56) + 3 (16)
=>
M = 160
¡i) Sulfato de amonio dihidratado:
SOj ^ n A^ N H ^
>
(NH4)2S 0 4.2H20
El peso molecular es : M = 2(14) + 8(1) + 1(32) + 4(16) + 4(1) + 2(16) =
168
RPTA. C
04.- En la m édula o porción interior d e las glándulas adrenales, s e produce la horm ona
epinefrína (ADRENALINA) a partir d e la tirosina vía la dihidroxifenilalanina (DOPA).
Esta última s e usa para el control d e la enferm edad de P arkinson. S e pide calcular el
p e s o m olecular d e la adrenalina y de la dopa (en e s e orden), a partir d e s u s fórmu,as:
COOH
A) 183; 197
CH _ NH¡
l
CHt
B) 172; 186
JL
dihidroxifenilalanina
C) 184 ; 163
C H ,- NH - CH,
I
CH - OH
pinefrlna
'
l^jj
D) 173; 192
^
OH
E) 181; 172
CHj - NH - CH,
Resolución.-
I
CH - OH
i)
C alcu larem o s el p e s o m o le c u la r de la
adrenalina o epinefrína, para esto revisamos su
fórmula semidesarrollada:
M = 9(12) + 13(1) + 3(16) + 1(14)
l
^
HC
CH
HC .
C - OH
<>
C*HlsOjN
"c"
I
M = 183
OH
COOH
ii) De la m ism a form a, revisando la fórm ula
se m id e sa rro lla d a ,
de
la
dopa
o
dihidroxifenilalanina calculam os su peso
m olecular:
I
CHj — NHj
I
C H ,- OH
M = 9(12) + 11(1) + 4(16) + 1(14)
M = 197
RPTA. A
HC
I
HC
I
C
s- \
CH
II
C - OH
<>
(Vi, ,0«N
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
332
05.- La EFEDRINA alivia lo s e sp a sm o s bronquiales y s u molécula tiene un átom o de
nitrógeno q u e representa el 8,48 % e n p e so . Calcular el p e s o m olecular d e la
EFEDRINA
A)
165
B) 172
C) 189
D) 216
E)
319
Resolución.Si la molécula tiene un átomo de nitrógeno, se cumple :
14 ------------- 8,48%
— _ 14x100 _
M — g ^g — 165
=>
M
--------->
RPTA- A
100%
06.- Identifique la m uestra de m ayor m asa :
A) 5 m o les d e am oníaco
D) 25 at-g de nitrógeno.
B) 300 m ilim oles d e peróxido d e hidrógeno
E) 2,41 x 1Ó22 á to m o s d e hidrógeno
C) 5,6 litros de ozono en condiciones norm ales
Resoluclón.Resolveremos este problema con el m étodo de los factores de conversión :
DATO:
P.A. : H = 1
; O = 16 ; N = 14
A) A m oníaco:
NH3 : M = 17
f 17g NH,
B)
= 85g NH,
Peróxido de hidrógeno: H20 2 ; M = 34
300 milimoles H2Oz x
C) Nitrógeno:
lm olU 20 2
( 34gH, 0 , 'l
1000 milimoles H20 2 x [-imo / -H22o; J = 1 0 - ^ H2°2
25“'* n*(t5T?£ñ ) = :í50s n
D) O zono:
O, ; M = 48
5,610 , x
E) 2,41 x l O22átom os H x
\ m ol 0 3 ^
( 48gO ^,
2 2 ,4 /0 , X I m o / O ,
lo/ - g H
6,023x\Q23átomos H
x
1
I la to m o g H J
, 2 s °3
= 0,04g H
s
RPTA. D
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
333
07.- R esp ecto a una m uestra d e 350 g d e carbonato d e calcio CaCOa; señale la proposi­
ción incorrecta: ( P.A. : Ca = 4 0 ; C = 12 ; O = 16 )
A) C ontiene 3,5 m o les d e CaC0 3
D) Contiene 2,11 x 1Ó24m oléculas d e CaC0 3
B) C ontiene 10,5 at-g d e O
E) C ontiene 4,22 x 1024 áto m o s d e carbono
C) C ontiene 6,32 x 10 24á to m o s d e oxigeno
Resolución.Calculamos el peso molecular del C aC O ,: M = 1(40) + 1(12) + 3(16)
A) 350 g CaCO,
' 1m ol CaC03
= 3,5 m ol CaCO
100 g CaCO,
, mo¡ CaCO
B) En la fórmula CaC03 se tiene :
'
Luego:
3,5 m ol CaC03 x
/
C) 10,5 at-g O x
=> M = 100
‘
3 a t-g O
1m ol CaCO,
90
a no
6,023x10
átomos O
lat - g O
(V)
/---- — 1 at-g Ca
/ ----- „ , Q(_g Q
' ---= 10,5 at-g O
3 at-g O
Tv)
= 6,32 x 1024átom os O
(V)
,23
D) 3,5 m ol CaC03 x
6,023x 10 moléculas CaCO,
1m ol CaCO,
E) 3,5 m o l CaC03 x
la t —gC
\m o l CaCO,
= 2,11 x 1024 moléculas CaCO„
^6,023xl023 átom osC ^
= 2,11 x 1024 átom os C (F)
la l-g C
RPTA. D
08.- ¿C uántos at-g d e m agnesio p esa n tanto com o 4 m ol-g de anhídrido carbónico?
(P.A.: Mg = 2 4 ; C= 12; 0 = 1 6 )
A) 5,21
B) 7,33
C) 8,56
D) 2,84
E) 5,96
Resolución.W
"
M
W = peso de la m uestra (en gramos) , P.A. = peso atómico relativo
Recordemos q u e :
Donde :
o.
w
# a t -8 = P X
M = peso molecular ,
Datos :
# at-g (Mg) = ?
,
(V)
n = núm ero de m ol - g
n íco^ = 4
i) Calculamos el peso molecular del C 02:
M(co2) = I (12) + 2(16) = 44
ii) De la condición los pesos del Mg y COz son iguales :
* at' sm)
# at - g (Ug) .24 = 4 x 44
=>
W(Mg) = W^co }
• P A '(M g) = n ( c o 2 ) • M ( c o 2 )
# a t - g (Ut) = 7,33
RPTA. B
334
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
09.-¿Q ué p e s o d e carbono s e tiene en una m uestra formada por 300 g d e m etano CH4 y
200 g de acetileno C ¿i2?
A)
409,62 g
B) 386,75 g
C )5 6 0 g
D )2 0 5 g
E) 86,72 g
Resol ución.¡) Calculamos el peso molecular del CH4 :
ii)
M = 12 + 4x1 = 1 6
r
"t t
12 e C
300g CH4 x ; g g CH = 225g C
s - m
Calculamos el peso de carbono en el m e ta n o :
iii) Calculamos el peso molecular del acetileno C2H2
iv)
M
Determinamos el peso del carbono en el acetileno:
= 2(12) + 2(1) = 2 6
"IT"
24g C '
200 g C„H,
-2--2 x'• | 26gC2H2 = 184, 62 g C ...(P)
v) Finalmente el peso total del carbono en toda la m u estra; de (a) y (P)
W(c) = 225 + 184,62 g
=>
W(c) = 409,62 g
RPTA. A
10.- La m ayor cantidad de á to m o s está en:
A) 5 m o les d e á to m o s d e plom o.
D) 4 4 ,8 1 d e oxígeno g a s e n C.N.
B) 92 g de so d io metálico.
E) 3 at-g de azufre.
C) 6x10 23 áto m o s de carbono.
P.A.: Pb = 207 ; Na = 23 ; C = 12 ;
0= 16 ;
S = 32
Resol ución.Apli cando :
1 at-g < > 1 mol de átomos < > 6 x 1023átomos —
A) 5 mol de átomos
a —3 x 1024átomos
1 mol de átomos
B)
22,4 litros CN
- > 6 x 1023 átomos
b átomos
h> 92 g
6 x 1023 átomos
-5* 23 g
b = 2,4x1024 átomos
C) c = 6 x 1023 átomos
D)
E)
d átomos
-
- > 44,8 /(C.N.)
6 x 1íPátomos -
- > 22,4/(C.N.)
3 at-g
-
-> e átomos
1 at-g
-
+■ 6 x 1023d ío m o s |
d = 1,2 x l O24átomos
e = 1,8x1024 átomos
RPTA. A
(a)
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
335
11.- Indicar la relación incorrecta:
A) 12 m o les d e m olécula d e Og <> 18 m o les d e 0 ¿
B) 1 m ol d e electrones < > 5,47x104g
C) 19,20g Hl (g) < > 3 ,3 6 1 (C.N.) d e Hl (g)
D) 22,2 g d e Mg2 P2 0 7 contiene 0 ,1 NA á to m o s d e Mg
E) Masa (aprox.) d e una m olécula < > m / n a
(P.A.: 0 = 1 6 ; H= 1 ; Mg = 24 ; 1= 127 ; P = 3 1 )
Resolución.A) 1 molécula 0 3 —
-> 3 átom os O
>
12 moles de moléc. 0 3
1e '
B)
-------- >► 9,1x1o -28 5
6 x 1023e -------- >► x
C)
H l:
|
2 m o l átomos (O)
1 mol{ 0 2)
36 m ol átomos (O)
- > n n = 18 mol-g
u 2
(V)
-4 g
* = 5,47.10
5,'
PM = 128
x = 19,2/^3,361
(F )
2 Na átom os Mg
2 N.Aátomos P
D) P.M. (Mg2P20 7) = 222 => 222 g
(V)
7 Na átom os O
E)
1 molécula (masa) < > ^ - ^
N,
RPTA. C
(V)
12.- Indicar q u é pro p osiciones s o n c o rre cta s:
I. Masa (aprox) d e un átom o < > PA/Na
II. En 2 m ol-g d e C 0 2 existen 2 NA m oléculas del m ism o.
III. En 3 m oléculas d e NH3 ex iste n 9 á to m o s d e hidrógeno (H).
A) S ólo I
C) Todas
B ) l y II
D) II y III
E) S ó lo II
Resolución.I (V)
1 at-g < > N^átomos 1 átom o
II (V)
W,I átomo
w , átomo = - ^
N»
N.A moléculas
1 m o /-g (CO¡)
2 mol-g
III (V)
-
- > RA.
-
1 molécular„ „ . INMjj
3 moléculas (N(y -
2 N.A moléculas
- 3* 3 átom os(H)
- > 9 átom os (H)
RPTA. C
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
336
13.- ¿C uántas m oléculas h a y e n una gota d e agua, sabiendo q u e 20 g o ta s tiene un volu­
m en d e 1 cm 3?
B) 4,05 x 1023
A) 6,02 x f O24
C) 2,44 x 1Ó22
D) 1,67 x 1Ó21
E) 0,8x1 (f°
Resolución.A partir d e :
20 gotas
>
D = -^
^
Por:
=>
M = D.V ;
^HjO =
^ h2o = 20®
1 mo/-g(Nty o
18g
g
1
=>
------- - > V.1 gota
,
1 °gota
Como:
1 cm3
V. _ =
cm3
180,3
20
peroD HQ = lg/cm3
-------- > 6.1023moléculas
-------- > N° moléculas
.-. n° moléculas = 1,67.1021 moléculas
RPTA. D
14.- En 800 gram os de o xígeno h a y :
A)
50 m oléculas d e oxígeno B) 330x1024 m oléculas d e oxígeno
D)
20 m o les d e oxígeno
C) 50 at-g desoxigeno
E) 1,5x1(f4á to m o s (P.A.: O = 16)
Resolución.El oxígeno presenta moléculas diatómicas : 0 2
P . M . = 1 6 x 2 = 32
Concepto de mol-g
1 m ol-g o
1 m o l de m oléculas o
Cálculo de moléculas y m oles
6 x 1023 m oléculas o
x m oléculas
( P .M .) g
800 g
x = l,5 x 1025 moléculas
6 x IO23moléculas -------- > 32 g
'
n m oles
=»• 800 g
1 m ol
-------- >
f
32 g J
n = 2,5 moles
Cálculos de átom os y at-g
1at-g o
1 m o l d e á to m o s o
16g
6 x 1 0 23 átom os o
(RA.)g
------- 6 x 1023átomos
x = 3 x 1023 átomos
800 g -------- > x
Finalmente :
1 a t-g --------->
# at-g
16 g
-------- > 800 g
# at-g = 50 at-g
RPTA. C
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
337
15.- Con respecto a 44 g d e C 0 2 e s falso:
A) Corresponde a 1 m olécula d e COz
D) En C.N. ocupa 22,4 litros.
B) C ontiene 1 mol-g d e C 0 2
E) Equivale a 3x1 ( f 3átom os.
C) Que ocupa m e n o s volum en q u e 44 g d e N2a C.N.
(P.A.: C= 12; N = 1 4 ; 0 = 1 6 )
Resolución.CN.
Por concepto de m o l : 1 mol-g(co} = 44 g < > 6x 1023 moléculas(co} —v~‘1' >
Pero para el N, :
CN.
1 mol.( n2)
44 g
22,4 /
- > 22,4/
->
= 3 5 ,2 /
"2
En las alternativas : A) (F) Correspondiente a 1 m ol de moléculas
D)(V)
B) (V) Equivale a 1 mol-g
E)(V)
r Pta . a
C)(V)
16.- Una m u e stra d e paraflna c o n tie n e 75% d e ca rb o n o . C alcular e l n ú m e ro d e
n e u tro n e s d e d icha m u e stra que tien e u n p e s o d e 800 g. S e sa b e a d em á s q u e
e s tá form ada p o r ™C y Je. (NA = núm ero d e Avogadro)
A )1 0 0 N a
B )2 0 0 N a
C )3 0 0 N a
D )4 0 0 N a
E )5 0 0 N a
Resoluclón.i) Cada átomo de-carbono tiene : 12 - 6 = 6 N (neutrones) y el átom o de hidrógeno no tiene
neutrones. Usamos el m étodo de los factores de conversión :
800g m u estra:
f_ 7 5 _ g _ C _ |
^100 g m uestraJ
f la /-g C )
12gC J
f NA átom os C )
[ la / - g C J
'
6N
,1 átomo
* ñC ][300N.N
A
RPTA. C
17.- ¿ Cuántos á to m o s d e oro ex iste n en una joya q u e p esa 82 g s i tiene aproxim adam en­
te 40% d e oro puro? (P.A. A u = 196,97)
A ) 8 x 6 x 1 0 23
B) 2,4 x 1 (f 5
C) 1,2 x 1024
D ) 6 x 1Ó23
E) 1023
Resolución.Peso Au puro
100%
82 g
->
W.Au
- > 40%
WAu = 32,8g
Aplicando m o l:
at-g Au
- > 6 x 1023 átom os Au
x átom os Au
->
196,97
> 32,8 g
x — 1023 á to m o s
RPTA. E
338
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
18.- Un matraz co n tiene 8 g de oxígeno y 7 g d e nitrógeno cuando s e introducen 11,2
litros d e un g a s “x " cuya m olécula e s diatómica. ¿C uántos áto m o s hay en el reci­
p iente? A sum ir C.N.
B ) 6 x 10*
A) 3 x 1 0 *
E) 3 x 10 26
C) 1,2 x 1024
D) 2,4 x 1 (f 5
Resolución.Cálculo de m o le s : n =
„o, -
W
P.M .
A.
32
nQ = 0,25 moles
A
nN2 “ 28
a
nN
= 0,25 moles
12
Calculando la cantidad de m oles del gas introducido:
1 m ol
-------- >
22,4/
x m oles
-------- >
11,2 /
x = 0,5 moles
TOTALES
= 0,25 + 0,25 + 0,5 = 1 m ol
1 m ol
Pero :
> 6x 1023 moléculas (en el m atrjz)
# átom os = (2)(6x 1023) =
Todos los gases son diatómicos :
l,2 x 1024
RPTA. C
19.- Una m ezcla d e 5,6 litros d e Protio y Deuterio contiene 80% e n p e s o d e protio e n C.N.
¿Cuál e s el porcentaje d e á to m o s d e deuterio en la m ezcla?
A) 11,11%
B) 5,5%
C) 22,22%
D) 44,44%
E) N.A.
Resoluclón.De los datos :
Protio (P)
:
H_
PM = 2
Deuterio (D) :
PM = 2
22,4/
A dem ás:
V.m e z c la = 5,6/
Esto e s : n p + n D = 0,25 m ol
5,6/
CN.
1mol-g
(a)
80
P ero :
100
« nad. = 0,25 mol-g
n
->
5
1' * m e z d a
Luego:
m p + m D= -^ m p
C om o:
n =
m m e z c la
4
mp —4 m D
; en (a)
4 ti l
- f -
11ip,
+ - f = 0,25
mp
m D ~
9
4
mP = 9
Rubén Cueva G.
339
Unidades Químicas de Masa
Determinando la cantidad de átom os para cada u n o :
Protio :
1 mol-g <> 2 g --------- => N,átomos,,
N° á to m o s ^ = j g Na
4
98
Deuterio: 1 mol-g < > 4 g
-> N° átomos,(p )
- » NA.átom oslr,.
(D)
N°á to m o sÍD)= 3 g N A
1
qs
-3» N° átomos,(D)
N° tí/omos(total) = gg NA
¿ Na
Finalmente : % á t o m o(D)s = -?¡----- -1 0 0 =
—N
36
RPTA. A
11,11%
20.- ¿Q ué m asa de fosforo (P4 ) d eb em o s tener para obtener el m ism o núm ero d e áto­
m os-gram o que existen en 40 g d e cloro (C IJ? (P.A.: P = 31; Cl = 35,5)
A) 36,6 g
B) 66,3 g
E) 32,6 g
D) 26,6 g
C) 34,9 g
Resolución.Por condición :
Por definición : # at -g = ^
40g
35,5g.
MP.
31g
# a t -g Cl2 = # a t - g P4
RPTA. C
M = 34,9 g
21.- ¿C uántos á to m o s com binados s e tienen e n 1710 g d e sacarosa? (NA = núm ero de
Avogadro)
A) 175 Na
B) 186 Na
C) 200 NA
D) 220 NA
E) 225 Na
Resolución.La sacarosa tiene por fórmula : C,2H22On
Su atomicidad es 12 + 22 + 11 = 4 5
O sea 45 átom os combinados por molécula y su m asa molecular es :
M =12(12) + 22(1) + 11(16) = 342
\ m ol Cr
-12H2 2 °ii1
f Na moléculas
í 45 átomos '
342 g C,12H22On J X 1 m ol C,2H220 ]| J X ^ 1 molécula
= 225 NAátom os com binados
RPTA. E
340
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
22.-¿Cuántos at-g de oxígeno existen en 490g de ácido sulfúrico? (P.A.: H = 1 ; 0 = 1 6 ; S = 32)
A) 10 at-g
B) 15 at-g
C) 20 at-g
D) 25 at-g
E) 30 at-g
Resoluctón.P.M. H2S 04
1 x 2 + 32 + 16 x 4 = 98
Aplicando n
De la fórmula :
Tam bién:
n =
490 g
W
P.M.
n - 98 g / m ol
n = 5 moles
H2S04
1 molécula (H2S 04)
4 átom os O
1 mol-g
íh 2s o 4)
4 at-g O
5 mol-g
(H2S 04)
----- >
x at-g O
x = 20 at-g
RPTA.C
23.- ¿ Qué p e s o d e am oníaco s e podrá preparar con todo el nitrógeno
n o bcqntenido en 5 6 0 1
de aire en condiciones norm ales?
A) 438 g
B) 663 g
C) 2 3 8 g
D) 1200g
E) 428 g
Resolución.Se sabe que el 70 % del aire es nitrógeno. Luego el volumen de este gas es :
70
x 560/ = 436,8/N 2
ii) A continuación calculamos el peso del N ( M =28)
lm o/N ,
436,8/N_ x
2
2,24 L N2
28 g N ,
,
. ..
1 mol N
= 546 g N ,
iii) Ahora, la fórmula del am oníaco es NH, y su peso molecular es : 1 (14) + 3 (1) = 17.
17g NH,
14g
546 g
* =
546 g x 17 g NH,
XTg
=
6 ® í NH.
RPTA. B
24.- 9 3 0 g d e Cag (P 0 4)2 n o contiene exactam ente:
A) 3 mol-g d e Cag (P 0 4)
B) 9 m o les d e io n es Ca*2
D) 1,8x 1Ó24 unidades fórmula de C a JP 0 4)2
(P .A .: Ca = 40; P = 31; O = 16)
C) 6 m o les d e io n es P O f
E) 62 g d e P.
Rubén Cueva G.
341
Unidades Químicas de Masa
Resolución.Peso Molecular = Peso Fórmula
Concepto de m ol
Ca3(P 0 4)2 => PM = 310g
1 mol-g —
—
y
< --------------------
Jf = 3
Concepto iónico:
.-.
930 g
■
y = 1,8x1o24
Ca3(P 0 4)2 ■
->
3 Ca +2
1 mol-g ■
->
3 moles
3 mol-g ■
2(P 04)-3
->
2 moles
->
a
P
P= 6
a = 9
2 at-g (P)
Ca3(P 0 4)2 ■
De la fórm ula:
310g
6 x 1023 unidades fórmula —
310g
2x31g
z = 186 g P|
930 g
RPTA. E
-
25.- La sa l d e E pson e s sulfato d e m agnesio con “x ” aguas d e cristalización. En un ex p e­
rim ento s e calentó 0,41 g d e esta sal quedando al final un residuo s e c o d e 0,20 g.
¿Q ué p e s o d e leche d e m agnesia s e p u ed e preparar con todo e l oxigeno contenido
en la sal hidratada? (P.A.: Mg = 2 4 ; S = 3 2 ; O = 16; H = 1)
A) 0,531 g
B) 0,962 g
D) 1,350 g
C) 0,345 g
E) 1,072 g
Resolución.Se tiene la siguiente reacción :
S04 +
Mg
»
ii)
La sal de Epson es :
MgS04
Sulfato d e m an g an eso
Sulfato
Mg S 04 . XH20
y su peso molecular e s :
M= 24 + 32 + 64 + jr(l8)
M=
120
Sal Anhidra
iii)
+
18-*.
Agua
Si se calientan 0,41 g de sal de Epson, quedando 0,20 g de sal anhidra; quiere decir que el
agua que se evaporó pesa :
0,41 g - 0,20 g = 0,21 g.
iv) La relación de los pesos e s :
£ £ =
v) Por lo tanto la fórmula para la sal de Epson es :
y su peso m olecular:
=>
x
=
7
Mg S 04.7H20
M = 24 + 32 + 14(1) + 11x16 = 246
Oxigeno
342
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
vi) Calculamos ahora el peso total del oxígeno en una muestra de sal hidratada :
176
246
W(0)
0,41
(O)
vii) La leche de magnesia es : Mg(OH)2 y su peso m olecular: M = 24 + 2x16 + 2(1) = 58
Oxígeno
viii) Finalmente determ inamos el peso de leche de magnesia que se puede p rep arar:
!
= W
'■
W = 0,531 ífM g(OH)2
RPTA. A
26.- Para preparar 123 gram os de vitriolo verde s e usaron 34,135g d e un óxido d e hierro.
¿Cuál e s la fórmula del óxido? (P .A .: Fe = 56, S = 3 2 ; O = 16; H = 1)
A) FeO
B) Fe30 4
C) Fe20 3
D) F e0 2
E) Fe20
Resolución.i)
El vitriolo verde es el sulfato de hierro (ll) hepta hidratado de fórmula FeS04 . 7 H20
Calculamos su peso m olecular:
M = 56 + 32 + 4(16) +7 (18) = 278
Hierro
ii) Calculamos el peso de hierro en la muestra de 123 g de vitriolo verde :
W
278
123
=>
YV = 24 78 o
0*0
iii) Si se usaron 34,135 g de óxido , el peso de oxígeno en este óxido es:
W(Q)= 34,135 g - 24,78g = 9,355g.
iv) Si la fórmula empírica del óxido es FexOy ,
hallamos los at-g de cada elem ento : # at-g Fe =
24 78
^
= 0,44
a
# at-g O =
9 355
’jg = 0,58
Luego dividimos por el m enor v alor:
0,44
x = q^ = 1
a
0,58
y = q ^ = 1,33
Finalmente multiplicamos los valores por 3 :
x = 1x3 = 3
a
y = 1,33 x 3 = 4
Y la fórmula es : Fe,O.
ó 4
RPTA. B
27.- ¿ Qué p e s o de agua s e evapora al calentar vigorosamente 1,376g de y e so C aSO , 2H20 ?
( P.A.: Ca = 4 0 ; S = 3 2 ; O = 16; H = 1 )
A) 1,026 g
B) 0,982 g
C) 0,288 g
D) 0,437 g
E) 0,436 g
Resolución.Calculamos el peso molecular del yeso :
M = l (40) + 1(32)+ 4(16) +-4(1)+- 2(16)
'
M = 136+ 36 = 172
AGUA
AGUA
’
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
343
Cuando se calienta el yeso , éste pierde su agua de cristalización en forma de vapor ; luego :
172 g yeso
-> 36 g H20
1,376 g yeso
-------- > x
x = 0,288 g HzO
RPTA. C
28.- Cierto mineral form ado p o r Corindón (Al O-) y Hematita ( F e03) contiene 40,24 % de
oxígeno. Calcular el porcentaje en p e s o d el aluminio. (P.A.: Fe = 56 ; Al = 2 7 ; O = 16)
A) 42,28 %
B) 24,34 %
C) 31,76 %
D) 12,26 %
R esoludón.En el Corindón :
AJ20 3
Su peso molecular e s :
M = 2(27) + 3(16) = 54 + 48 = 102
En la Hematita :
F20 3
Su peso molecular es :
M = 2(56) + 3 (16) = 112 + 48 = 160
Si consideramos una muestra de mineral de 100 g , se tiene : W(0) = 40,24 g
W(aí + Fe) = ,0 ° S - 40>24 g = 59,76 g
W(A1) = *
A
W(Fe) = t 59'76 '
En el Corindón se tiene la siguiente relación:
(a = peso del oxígeno en el Corindón)
^ .... (a)
En la Hematita la relación es la siguiente :
5
59,76 - x
.
L uego:
o =
De (P) en ( a ) :
M
v
—
x
=
8
—
, 4 0,24-o
1638,4+48x
^ -- .... (P)
■■ => x = 31,76g
1638,4 + 4&x
’ °
112
Que representa el 31,76 % de la muestra
RPTA. C
29.- Determine la com posición centesim al para el dicrom ato d e potasio.
( P A : K = 39 ; Cr = 5 3 2 ; 0 = 16)
A)
B)
C)
D)
E)
K
Cr
Q
56,48%
26,53%
42,36%
20,34%
35,75%
26,36 %
35,37 %
24,28 %
38,46 %
56,24 %
17,16%
38,10%
33,36 %
41,20 %
8,01 %
E) 16,37%
344
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Resolución.'
Construimos la fórmula de la s a l:
K
K2Cr20 ?
_2
: Ión potasio
Cr20 7 : Ión dicromato
ii) Calculamos el peso m olecular de la s a l :
M = 2 P.A. (K) + 2 P.A. (Cr) + 7 RA. (O)
M = 2 (39) + 2 (52) + 7 (16) = 294
iii) El porcentaje en peso de cada elem ento se calcula de la siguiente m anera :
% W(K) =
x 100 %
% W(cr) = Ü f * 100% = 35»37%
=>
% W(K' = ^
x 100% = 26,53 %
=»
% w co) =
x 100 % = 38-10%
RPTA- B
30.- Una olefina contiene 14,29 % d e hidrógeno. ¿Cuál será s u fórmula molecular? De
co m o resultado la atomicidad. (Dato :M = 56)
A) 3
B) 6
C )9
D) 12
E) 15
s 'v ^
Resolución.La olefina es Cx Hy (Recordando que una olefina es CnH2n)
i) Partimos de una muestra de lOOg de olefina ; entonces
W(Q = 100 g - 14,29 g = 85,71 g
=>
W(H) = 14,29 g
ii) Calculamos el # at-g de cada elem ento :
# at-g =
= 7,145
=> # at-g =
= 14,290
iii) Dividimos cada uno de estos valores por el m enor de ellos :
7,145
,
* “ 7,145 _ 1
A
14,290 „
y ~ 7,145 " ¿
iv) Entonces la fórmula empírica (ó mínima) es :
v) La fórmula molecular es (C.H,) donde :
1
1n
CjH2 , donde
n =
=> n = 4
M(FE)
Se cumple : (C jH2)4 < > C4Hg : atomicidad =
=14
12
14
RPTA. D
31.- Una molécula d e cierta sustancia orgánica p esa 2,49x1 (T22 gram os. C ontiene oxíge­
no, 40% en p e s o d e carbono y 6,67 % d e hidrógeno. Calcular el núm ero de átom os
com binados en 4,5 k g d e m u e str a . (NA = núm ero d e avogadro).
A )4 5 0 N a
B )6 0 0 N a
C )7 5 0 N a
D )900N a
E) 1050 Na
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
345
Resolución.i)
Siga el cuadro de izquierda a derecha para determ inar la fórmula empírica :
W
%
# a t-g
40
„
12 _ 3 ,3 3
c
40%
H
6,67%
6.67 g
O
53,33%
53,33 g
40 g
^
= 6,67
1
CxHyOz
-r-3,33
coeficiente
3.33 _
3.33
x= 1
6,67 _ 0
3,33
y= 2
CHjO
3.33 _
3.33
z = 1
M gjjc.) = 3 0
Fórmula
em pírica:
ii) Calculamos el peso m olecular:
W Cl molécula) =
=>
2,49 x 10'22 =
A
M (fa q
n
M(F.E)
n
^
M
6,023 xlO 23
M = 150
150
30
n = 5
iv) Luego : Fórmula m olecular = (Fórmula empírica )n
(CHzO ) 5 < > C5H,0O5 (pentosa)
Nótese que la atomicidad es :
5 + 10 + 5 = 20
v) Finalmente calculamos el núm ero de átom os combinados en la muestra :
4,5 kg x
( Na m oléculas'
(1 mo/C,-HinC O
* 1 1 molécula )I = 600 NaAátomos
150gC5H10Os * lm o /C 5cH,nO
‘ÍO'-'S
RPTA. B
1000 c ^
1 kg
32.- La cafeína q u e s e presenta en e l c a f é , té y n u e z d e cola (usada en lo s refrescos), e s
un estim u la n te; adem ás una d e s u s variedades s e halla en la cocoa. Una m uestra de
cafeína está formada p o r 14 at-g de carbono ; 20
átom os d e hidrógeno, 4 at-g de
oxígeno y 112 g d e nitrógeno. Determine la atom icidad de e s te e stim u la n te .
(Na = núm ero de Avogadro).
A) 20
E )24
D) 23
C) 22
B) 21
Resolución.La fórmula de la cafeína es :
i)
CxHyOzNw
Primero determ inamos el #at-g de los elem entos H y N :
#at-g H =
y p o rd ato
20 N.
A = 20
^
# a t - g C = 14
112
o
# a t - g N = -[ 4 - = 8
N A
;
# a t - g 0 = 4.
ii)
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
346
Luego dividimos estos números por el m enor de todos : (#at - g
C : x = ^ r = 3,5
4
H: y = - ^ = 5
J
4
0:z= i = 1
4
= 4)
N:w= ^ = 2
4
iii) Para lograr valores enteros multiplicamos los anteriores por 2
I
x = 3,5 x 2 = 7 ; y = 5 x<2 = 10 ; z = 1 x 2 = 2 ;W = 5 x 2 =
iv) Finalmente la fórmula de la cafeína es :
y su atomicidad e s :
4
\
C7HJ0O2N4
7+10 + 2 + 4 =
23
RPTA. D
33.- ¿En cuántas m oles d e oxígeno, habrá la m ism a cantidad de átom os d e oxígeno,
contenidos en una libra de carbonato de alum inio? D ato: PA: C= 12, A l = 27, O =16.
A) 8,73 m ol
B) 14,46 m ol
C) 19,56 m ol
D) 6,42 m ol
E) 30 m ol
Resoluclón.1 libra 454 g , luego :
A12(C 03)3 =» carbonato de aluminio
M= 234
Por interpretación de fórmula :
234g(Al2(C 03))3 -------------9 a/-g(0)
454 g
>
# at-g{C¡)
# at-gíO) = 17,46 at-g{0)
Finalmente :
1 m o/-g(02)
n0¿
>
2at-g(0)
< -------- 17,46 at-g (O)
n
= 8,73 m ol-g
RPTA. A
34.- A partir de 10 m o les d e glucosa (C ¿ l 12OJ. ¿Q ué m asa de carbono s e obtendrá teóri­
cam ente? Dato: PA: C = 12; H = 1 ; 0 = 16.
A) 976
B) 420
C) 500
D )720
E )480
Resoluclón.A partir d e :
m c 6h I2o 6
= 180
Por interpretación de fórmulas :
1 mol-g (C6H120 6)
Gtx-gíC}^ 6(12 g)
>
10 m o l - g
m c = 720 g
m£
RPTA. D
35.- Determinar la m asa d e m agnesio, en la que habrá, igual núm ero d e á to m o s q u e en
8,6 mol-g d e oxígeno. Dato PA : Mg 24 u m a ,0 = 16uma
A) 412,8
B) 499,2
C) 206,4
D) 304,8
E) 125,3
Rubén Cueva G.
Unidades Químicas de Masa
347
Resolución.Del dato : #a/-g(Mg) = #at-g(O)
¡í
m Ma
= 8,6 mol-g => m Mg = 206,4 g
RPTA. C
36.- S e tiene cierto óxido de la forma A^D 3 d e tal forma q u e s u m asa molar e s 10 veces la
m asa atóm ica del oxígeno, determ inar la m asa del átom o de A. D a to : P A : 0 = 16
A)6,42.1(T23g
B) 4,76.1CT28g
C)2.1Ó23g
D)2.1CT23g
E) 9,33.10T23g
Resolución.S i: Aj Oj
=> M =2(PA(a)) +3(16)
Del d a to :
= 10(PA(o)) = 10(16)
Reemplazando :
Nos p iden:
2 P A ^ + 3(16) = 160 => P A ^ = 56
M(á,0mo "A") = ?
laf-g(A) = 56g
>• 6,1023átom os(A)
m •<-------- látomo^Aj
í .'" á t o m o (A) = 9.33.I0-23 á to m o l
RPTA. E
37.- En el co m p u esto x g , e l porcentaje d e x e s d e 20% determ inar el 1 .X en un co m p u es­
to d e fórmula x ¿ fT
A) 7,48%
B) 10,91%
C) 54,28%
D) 12,46%
E) 15,78%
Resoluclón.= 2x
_
mr
C om o: % x = ----------------
my ~y
m total
=> 2 0 = -
2r
.100 => y = &x
¿x+y
MXjy = 2x+y
Luego, en x ^>2 ^
*
m x =3x
m y = 2 y = 2 (8 x )
m x = 19jt
Finalmente
%*=
19jt
. 100 =
15,78 %
RPTA. E
38.- Determinar la fórmula em pírica d e un hidrocarbono, s i s u s porcentajes s o n propor­
cionales co m o 1 e s a 3 d e hidrógeno y carbono. D a to : P A : C = 12uma, H = lu m a
A)
CH2
B) CH
C) C ¿ i 4
D) CH4
E) C ¿ f 10
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
348
Resolución S i: H = lo
lo
%H =
=
= 25%
C = 3a
=>
#at' 8 =
PA
Luego en 100 g de muestra
formula em p írica: CH4
c
RPTA. D
c
3a
— = 75%
4a
%C =
Total = 4o
+ 6,25
IT
" 6’25
-f-
=
1
4
25
39.- S i un m o l d e un co m p u esto oxigenado, d e nitrógeno produce 28g d e este, y ésta
m asa co n stitu ye e l 25,92 % d e la m asa del com puesto, cual e s s u formula verdadera.
D a to : P A : N = 14; 0 = 1 6
A)Nz O
C)N 20 3
B )N O
D)N 20 4
E )N 2° 5
Resolución.Sea NorOy el compuesto, luego :
m N = 28g
rr¡Q = 80,02
25,92
m,O
74,08
E sto es: M ox¡do = 108,02
N —
14
Determinamos la formula empírica
=2
f e = n 2o 5
0 * ^ = 5
Ib
Como coinciden tanto MpE y Mpw , luego
Mpj. = 208
F.V = N2Os
RPTA. E
40.-2 gram os d e algas verdes p o r fo to sín tesis absorben 9 .1(T3 m oles d e C O ,por hora. S i
los á to m o s d e carbono q u e s e fijan s e alm acenan e n s u totalidad d e sp u é s de la
fo to sín tesis en forma d e almidón, C ¿ ligOf ¿cuántas horas tardarán las algas en
duplicar s u p e s o original?
A) 8,2 horas
B) 4,1 horas
C) 2,05 horas
D) 1 hora
E) 0,5 horas
Resolución.Para el C02 :
CO,
12g
(M = 16)
-2- 44 g CO
72 g C
S¡h.0o5
Tiempo necesario :
x = 0,108 g C
1 m ol CO„
-> 9 x 10'3 m oles CO„
xg
Para el almidón
(M = 162)
->
^
162gC6H]0O5
z = 0,243 g
0,108g C
0,243 g C6H,0O5
y = 0,396 g C 02
Z S C 6H . ü° 5
->
1 hora
t = 8,2 horas
28
t horas
RPTA. A
Rubén Cueva G.
349
Unidades Químicas de Masa
PROBLGMAS PR0PU6ST0S
\
01.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga.
04.- ¿Qué volumen en condiciones normales,
ocupan 320 g de gas metano?
( ) Las moles en 90 g de HzO son igual en
número que las moles en 1770 g de H20 2
A ) 448 /
B ) 220 /
D) 5 ,6 1
E) 11201
( ) Una molécula de agua pesa tanto como
una molécula de H2Oz.
( ) Una mol de agua pesa tanto como una mol
d e H 20 2
( ) En 18 g de agua tantas moléculas como
en 34 g de H20 2
A) VFFF
B) FVVF
D) VVFF
C) VFVF
E) VFFV
( ) A la temperatura de 20° C y la presión de
1200 Torr 20 / de H2 y 20 / de CO contie­
nen el mismo número de moles pero no
de moléculas.
( ) Una mol de COz tiene 2 at-g de Oxígeno.
( ) Una mol de C 0 2 tienen 1 at-g de Carbono.
( ) En 200 moléculas de C 0 2 hay 600 áto­
mos combinados.
A) FVVV
B) VVFF
D) VVVF
E) VFFF
C) VFFV
03.- Se tienen muestras de igual número de
moles de las sustancias que se señalan. ¿Cuál
pesa más ? (P.A .: N =14 ; H = 1 ;S = 32 ;
K = 39 ; Na = 23 ; Ca = 40)
A) Amoníaco
B) Sulfuro de hidrógeno
C) Potasa caústica
D) Soda caústica
E) Carbonato de calcio
05.- Cierto hidróxido trihidroxílico tienen pe­
so molecular 107. Calcular el peso molecular
de su respectivo sulfato.
A) 250
B) 380
C )400
D) 520
E )450
06- Al calentar totalmente 6,03£ de CaC^.xF^O
se logra un residuo anhidro que pesa 3,33 g.
Hallar x (P.A.: Ca = 40; Cl = 35,5)
B) x = 2
A )* = 1
02.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
C )5 6 1
D)
jc =
4
C) x = 3
E) jc = 5
07.- Un cilindro macizo de aluminio tiene 40 cm
de altura, 5 cm de radio ; si 7t = 3 y el peso
atómico del metal es 27. Calcular el número
de átomos (D ^ = 2,7 g/cm3).
A) I.8XI023
B) 5,4xI024 C) 1,8x I022
D) 1,8x1o 26
E) 5,4x1o26
08.- Una muestra contiene 1,25 moles de
acetaldehído de CH? - CHO y 2,75 moles de
ácido acético CH3 - COOH. Calcular la masa
de dicha muestra.
A) 104 g
B) 220 g
D) 416 g
E ) 524 g
C) 318 g
09.- Un tanque contiene 5 moles de Cr20 3 y
224 l de N 0 2, en C.N ¿ Cuántos átomos hay
en el tanque? (Nq= número de Avogadro)
A) 25 N O
D)' o85 N
B)30 N O
C) 55 N O
E) 70 N O
10.- ¿Qué peso de cobre se obtiene a partir
de 200g de óxido cu proso y 100 g de hiróxido
cúprico. ( P .A .: Cu = 63,5 ; O = 16 ; H = 1)
350
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
A)
108,26 g
B) 316,66 g
D)
198,32 g
E) 242,73 g
C) 208,35 g
11.- ¿Cuántos electrones existen en 18,72 g
del compuesto cuya fórmula se muestra a con­
tinuación? (N = número de Avogadro)
CH,
A) 11
B) 13
C) 15
D) 18 E) 21
1
15.- ¿ Cuántos átomos combinados se tienen
en 200 gramos de soda caustica mezclados
con 7200 cm3 de agua ?
A) 2,3 xlO25
D) 5.4x1o24
B) 1,2x1o26
E) 7,3xlO26
C) 6,8x1024
H3C
A)
5,04 No
B) 2,25 No
D)
3,83 No
E) 2,36 No
C) 10,08 No
12.- Para tratar las infecciones bacterianas se
usa la sulfadiazina de fórmula :
16.- Se calientan 2,495 g de vitriolo azul
(C uS04-5H20 ). ¿Cuántas moléculas de agua
se escapan?
A) 15 x l O 23
D) 6x 1026
B )3 x l0 22
D) 6x1026
C) 4,5xl026
17.- La densidad de un hidrocarburo que con­
tienen 17,24 % de hidrógeno, en condiciones
normales, es 2,59 gil. Determine la atomicidad
de su fórmula molecular ?
s o 2- n h
- O
¿Qué porcentaje en peso de azufre tiene este
compuesto?
(P.A .:C= 1 2 ; H = 1 ; 0 = 1 6 ; N = 1 4; S = 32)
A) 15,4 %
B) 12,8%
D) 30,6%
E) 42,35%
C) 28,36%
H
Q
A) 50,20%
10,35 %
39,45 %
B) 24,36%
12,14 %
63,40 %
C) 48,36%
2,36 %
49,28 %
D) 36,45 %
12,18 %
51,37 %
E) 54,54%
9,1 %
36,36 %
14.- Un alcohol saturado contiene carbono ;
13,64 % de hidrógeno y 18,18 % de oxígeno.
Busque la fórmula empírica y determine su
atomicidad.
5
B) 8
C)ll
D) 14
E) 17
18.- ¿Qué peso de propano se puede preparar
con todo el carbono en 2220 g de anhídrido
carbónico?
A)
13.- Calcular la composición centesimal para
el ácido butírico de fórm ula CH.,-(CH.,)COOH.
*
C
A)
180g
D)560 g
B) 1600 g
C) 740 g
E) 820 g
19.- Escoja la molécula de mayor peso .
A)
B) V\
—"
D)
E ) [ > OH
C)
20.- ¿ Cuánto pesan 56 moles de átomos de
IR ID IO (P.A. = 192)(N o = núm ero de
Avogadro)
Rubén Cueva G.
A) 56/No
D)
Unidades Químicas de Masa
B) 56 No g
192/No
C) 10,75 kg
E) 192 No g
de hierro. ¿Cuál es el número 'de átomos de
hierro en una molécula de hemoglobina? P.A.
Fe = 56
V
21.- ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 0,01
moles de nitrato de bario?
A) 1
A) 1,8x10 2látomos
D) 1,4x10 24átomos
27.- Indicar la alternativa incorrecta:
(P.A.: N = 14; P = 31)
B) 3,6x10 ^átomos
E) 2,9x10 25átomos
C) 7,2X1023átomos
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
A) 1 at-g (P) = 31g
B) P.M. (C 12H220 ,,) = 342g
2 2 - ¿Cuál de las siguientes contiene el ma­
yor número de átomos'. (P.A.: Fe = 56)
A) 7,0 g Fe
D) 10"4kg Fg
B) 0,01 at-g Fe
E) 0,5 mol de átomos Fe
C) 2 mol-g (C6H 12O6=360 g
D) 1 mol de átomos (O) = 1 6 g
E) 2 moles de moléculas (NH3) = 34g
28.- ¿Qué proposición representa mayor masa?
C) 8,8x1o22 átomos Fe
23.- El peso equivalente de un elemento es:
A) El peso atómico x NA
B) El peso de reacción frente a la unidad
reactiva (1 g H, 8 g O
)
C) El peso m olecular sobre el factor de
reactividad, 6 (#H, #OH )
D) T.A.
351
E) N.A.
24.- Indicar lo incorrecto: (P.A.: H=1; 0 = 1 6 ;
Na = 23; S = 32; Ca = 40; C1 = 35)
A) Un mol de F^O contiene NA moléculas.
B) En un mol de Na C1 hay Nft iones de Cl'
C) Na moléculas de FLj S 0 4 pesan 49 g.
D) Na átomos de Na pesan 23 g.
A) 24x1023 moléculas H2S 0 4
B) 67,2 1 de C 0 2(C.N.)
C) 3x10 ^átomos Ca
D) 10 moles de H20
E) 10 at-g de sodio
29.- ¿Cuántos at-g de H hay 25 g de ácido
sulfúrico, H-SO.?
2
4
A) 0,01
D)
B) 0,14
0,36
C) 0,28
E) 0,51
30.- ¿Cuántos equivalentes gramos de áci­
do clorhídrico existen en 720 g de este com­
puesto? (P.A.: H = 1; Cl = 35)
A) 5
B) 10
C) 15
D) 20
E) 25
E) El peso equivalente g del Ca es 20 g.
31.- La masa de 5 mol-g de ácido perclórico es:
25.- El peso equivalente de un cloruro metálico
es el doble del peso equivalente del óxido cálcico. Calcular el peso equivalente del metal.
A) 220 g
B) 0,3 Ton
V ) 0,5 kg
E) 2 g
A)
91,5
B) 82,0
D)
20,5
E) 10,5
C) 41,0
26.- La hemoglobina de los glóbulos rojos
posee P.M. = 68 000 y contiene 0,33% en peso
C ) 450 Ib
32.- ¿Cuál es la diferencia de pesos en condi­
ciones normales entre 4 litros de amoníaco y
8 litros de dióxido de carbono?
A)
0,04 g
D) 40 g
B) 6,3 g C) 12,7 g
E) N.A.
352
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
33.- ¿Cuántos at-g de oxígeno contienen 8 kg
de nitrato amónico NH„NO,?
4
3
A) 1,4x1o26
B) 300
D)
E) 125
150
C) 2,4x1o25
A) 1,5 x 1023
B) 6 x 1 0 \ C ) 4 x 4 x 1023
D) 24 x 1023 E) 2 x 1023
40.- Método experimental para calcular el
peso molecular:
A) Ebulloscópico
B) Crioscópico
34.- No es correcto referente a m o l :
A) 1 mol de átomos < > 6x102iátomos
C) Aplicando leyes de gases
B) 1 mol-g < > peso molecular en gramos
D) Todos los anteriores
C) 1 mol de átomos < > 1at-g
E) Hay una incorrecta
D) Todos los anteriores.
E) Faltan datos
35.- ¿Cuántas moléculas de gas nitrógeno
exis-ten en un cubo de 2 metros de arista?
Asumir C.N.
A) 5 ,lx l0 24
B) 4,1x1o25
D)
E) l.lx lO 28
2,1x1o27
C) 3,1x1o26
36.- Calcular el peso atómico del calcio sin
usar tablas, sabiendo que su peso equiva­
lente es 20.
A) 10
B) 20
C) 40
D) 80
E) 32
41.- En la naturaleza existen dos isótopos del
elemento hierro (cuya abundancia es relati­
vamente significativa), el de 54 urna existe en
8 % y el de 56 urna. En 92% (aprox.). Deter­
minar el peso atómico del hierro (en urna) sin
usar la Tabla Periódica.
A) 54,84
B) 56,44
D) 45,48
E) 57,88
42.- Sabiendo que una mol-g de cualquier gas
ocupa 22,4 litros en condiciones normales,
¿qué volumen (en litros) ocupan 5 moles de
gas dióxido de carbono?
37.- Determinar el número de átomos conte­
nidos en 18 eq-g de aluminio. P.A. = 27
A ) 110
B) 111
A) 3,6x1o24
B) 1,8x1o23
D) 113
E ) 11423
D)
E) 2,6x1o20
3x1o21
C) 9 x l0 22
38.- ¿Cuál de las siguientes sustancias aporta
más oxígeno;
I. 0,5 moles de peróxido de hidrógeno.
C) 55,84
C) 112
43.- Determinar el peso atómico del magnesio
sin usar tablas, sabiendo que su peso equiva­
lente es 12.
A) 20
B) 24
C) 21
D) 23
E) 25
III. 56g de Oxido de Calcio
44.- Calcular el peso molecular del sulfato
cúprico pentahidratado.
P.A.: H = 1; O = 16; S = 32; Cu = 64
IV. 11,2 dm3 de anhídrido carbónico
A) 250
II. 1 mol de Etanol
V. 24,5 g de ácido sulfúrico
A)
I y II
B) II y V
D)
III
E) Iguales
C) IV
39.- El número de moléculas existentes en 4g
de CH4es:
B) 251
C) 252
D) 253
E)254
45.- ¿Cuántas m oléculas de gas propano
(C3Hg) existe en un cilindro de 0,40 m de diá­
metro y 1,50 m de altura? Asumir condicio­
nes normales.
A) 7 x l0 24
B) 5 x l0 24
D) óxlO23
E) 5 x l0 23
D )6 x l0 22
1 M
Es uno de los estados de agregación de la m ateria llamado fase gaseosa, que no tiene
forma ni volumen definidos (depende del recipiente) porque sus moléculas al encontrarse
muy separadas entre si se mueven desordenadam ente (caótico) al azar. La mayor parte del
volumen que ocupan es vacío.
GAS IDEAL.- Es el modelo de gas que cum ple los postulados de la Teoría Cinética Molecular
(T.C.M), llamado también gas perfecto.
GAS REAL.- Es el tipo de gas que se encuentra en la naturaleza, en el cual son apreciables las
fuerzas de atracción y repulsión entre sus moléculas. Un gas real se com porta en forma
aproximada a un gas ideal solam ente a bajas presiones y altas temperaturas.
VAPOR.- Es toda sustancia que en condiciones am bientales se presenta com o líquido o
sólido y pasa a gas .Ejemplo : vapor de agua.
VARIABLES DE ESTADO.- Son magnitudes físicas o parámetros.
SÍMBOLO
UPO DE VARIABLE
Masa
m
extensiva
Volumen
V
extensiva
Presión
P
intensiva
Temperatura
T
intensiva
Entalpia
H
extensiva
Entropía
S
extensiva
VARIABLE
POSTULADOS DE LA TEORIA, CIENTIFICA, MOLECULAR.
1.- Un gas ideal está formado por partículas diminutas (moléculas) tan pequeñas (m asas
puntuales) y se encuentran tan alejadas entre sí que el volumen total de todas las molé­
culas es despreciable com parado con el volumen del recipiente que lo contiene.
2.- Los gases se com ponen de moléculas en movimiento caótico continuo, chocando entre
sí y con las paredes del recipiente.
354
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
3.- Los choques son perfectamente elásticos, de m odo que la energía cinética totaTcíél gas
se conserva.
4.- Las moléculas no ejercen fuerzas atractivas o repulsivas entre sí (son despreciables).
5.- La energía cinética promedio de las moléculas gaseosas es directam ente proporcional a
la temperatura absoluta de la muestra.
Ec = Energía cinética promedio (ergio/mo/)
R = 8,3 x 107 ergio.m of'. K'1(cte.universal de gases)
T = tem peratura absoluta en Kelvin (K)
„ ...
También :
PV =
N m r2,
—
P = presión
V = volumen
N = núm ero de moléculas
m = m asa
1=1
Ecuación de Boltzman
'A
—2
vcm = velocidad cuadrática media de las moléculas
K = cte de Boltzman
K = 1,38x10 16 (ergio/K)
Na = núm ero dé Avogadro = 6 x l0 23
Por lo tanto,
Para una molécula :
La T.C.M nos permite explicar :
- LA PRESIÓN DE LOS GASES.- La presión se debe al choque de las moléculas contra la
pared del recipiente, aunque la fuerza ejercida por una molécula es pequeña, el núm ero de
colisiones en una determinada área por segundo es grande. Como las moléculas se mueven
en todas las direcciones, ejercen la misma presión en, todas las partes del recipiente.
- EL VOLUMEN DE LOS GASES.- Su rápido movimiento y en todas direcciones crea la impre­
sión que ocupa todo el espacio que los encierra. Las moléculas están bien distanciadas, por
lo tanto son susceptibles a compresión y expansión. Fluyen con facilidad.
Rubén Cueva G.
Fase Gaseosa 1
355
- LA TEMPERATURA DE LOS GASES.- Se debe al promedio de la energía cinética_de''tás
moléculas. La tem peratura es la propiedad de la materia que expresa el grado de agitación
molecular, a mayor temperatura significa que en el cuerpo las moléculas se mueven con
más velocidad. Es una propiedad intensiva ya que no depende de la masa, dos cuerpos de
diferente masa pueden hallarse a la misma temperatura.
TERMÓMETRO.- Instrumento para medir la temperatura,
generalmente con mercurio que al contacto con un cuerpo
caliente se dilata y asciende por el tubo capilar.
ESCALAS TERMOMETRICAS
A) ESCALAS RELATIVAS.- No parten del cero absoluto (mínima temperatura). Toman com o
referencia la temperatura de congelación y ebullición de sustancias.
1. ESCALAS CELSIUS O CENTÍGRADA (°C).- Cuando la presión exterior es 1 atmósfera, indi­
ca 0o C en el punto de congelación del HzO y 100 °C en su punto de ebullición, divide
dicho intervalo en 100 divisiones cada una de los cuales es 1 grado centígrado.
2. ESCALA FARENHEIT O INGLESA (°F).- Cuando la presión exterior es 1 atmósfera, indica
32° en el punto de congelación del HzO y 212° en su punto de ebullición, divide este
intervalo en 180 divisiones cada una de las cuales es 1 grado farenheit.
B) ESCALAS ABSOLUTAS.- Parten del cero absoluto o tem peratura mínima teórica.
1. ESCALA KELVIN (K).- Se inicia en el cero absoluto y marca 273° en el punto de congela­
ción del H20 y 373° en su punto de ebullición.
2. ESCALA RANKINE (R).- Se inicia en el cero absoluto y m arca 492° en el punto de conge­
lación del H20 y 672° en su punto de ebullición.
.
°C
100°
>100
T(°C)
°F
212°
t
,180
(°F)
-460°
>180
J (R )
273°,
0o
-273°
, 100
T (K)
32°,
0o .
672°n
373°
492°/
460°
0o
Cuadro de las Principales Escalas Termométricas
0o
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
356
CONVERSIONES TERMOMETRICAS
Aplicando el Teorema de Thales :
T (° C )-0 _ T (°F )-32
T(°K)-273
100-0 "
212-32 “ 373 - 273
T(°C)
100 “
T(°C) _
5
”
T (°F )-32
T(° K) - 273
180
“
100
T (°F )-3 2 _ T (K )-273
9
"
5
“
T(°R)-492
672-492
“
T(°R)-492
180
_ T (R )-492
”
9
VOLUMEN MOLAR.- Es el volumen ocupado por 1 mol-g de cualquier gas a condiciones
normales (C.N.) de presión y temperatura.
P = 1 atm = 760 m m Hg [ 1 m m Hg = 1 Torr]
Vm = 22,4 litros C.
T = 273 K = 0 °C
DENSIDAD (D) (p).- Es la relación de la m asa a volumen en un cuerpo :
D= M
V
PESO ESPECÍFICO (S) (p.e).- Es la relación de peso a volumen en un cuerpo :
x _ M
» = v
NOTA.- En cálculos químicos usualm ente se utilizan densidad y peso específico en sistemas
de unidades diferentes, pero num éricam ente iguales.
PROCESO RESTRINGIDO.- Cuando se pasa del estado inicial al final m anteniendo constan­
te una de las variables del estado (P,V ó T).
1.- LEY DE BOYLE- MARIOTTE.- Para una misma m asa de gas a tem peratura constante
(proceso isotérmico) los cambios de presión y volumen son inversamente proporcionales.
PV = constante
Gráficamente
T, = T2
‘ G A S'L)
) y
vT
.0
p . v,
= p 2v 2
S i: P : presión aum enta
V : volumen disminuye
Rubén Cueva G.
Fase Gaseosa I
357
2. LEY DE CHARLES.- Para una misma m asa de gas a presión constante (proceso isobárico)^
los cambios de volumen y temperatura absoluta son directam ente proporcionales.
Gráficamente
P, = P2
0
v,
T,
T2
3. LEY DE GAY GUSSAC.- Para una m asa de gas m anteniendo volumen constante (proceso
isocórico o isométrico) las presiones absolutas son directam ente proporcionales a las tem ­
peraturas absolutas.
Gráficamente
(*) P,
= P
Manómetro : Instrumento para medir presiones
4. LEY GENERAL DE LOS GASES
r \
W
Pfvf
if
,2. ,2
p2v2
" T2
Í^ L - M í
5.
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
358
ECUACIÓN UNIVERSAL DE LOS GASES
^
De (4) :
P.V.
P,V,
P,V,
2 ¿ -- - 3 .3. -
T1
*2
PV
= n n — constante
3
n
PV
PV
Se c u m p le : — = cte
~zr = nR =>
PV = nRT
T
T
Donde : n = moles a R = constante universal de los gases
r,
.
D
Donde :
n non I atm
• /T7/77Hg /
„
Joule
r~— = 8,31
Tv
m ol K
mol K
R = 0,082
rrr = 62,4
’
m ol K
’
Ejm 1.- Cierto gas ocupa 20 litros a 4 atm. ¿Qué volumen ocupará a 2 atm?
Resolución.Datos :
V, = 20 1;
V2 = ? ; Pj = 4 atm ;
Se asum e T = constante :
P2 - atm ; Tj = T2 ; T2 = Tj
P,V, = P2V2 => (4 atm ) (20 1) = (2 oím)V2=>
V2 = 40 /
Ejm 2.- Cierta m asa de gas helio ocupa 300 cc a -50°C y m ediante un proceso isobárico se
increm enta la temperatura hasta llegar a 173 °C ¿Cuál es el volumen final?
R esoluclón.Datos : V, = 300 c c ; V2 = ?; P, = P2; P2 = P, ; T, = -50 + 273 = 223 K ; T, = 173+ 273 = 446 K
T,
Tz
=*
^ ° ° cc =
223 K
446K
=>
y = 600 cc
2 ouu cc
Ejm 3.- Calcular el volumen en C.N. de cierta cantidad de oxígeno que ocupa 40 litros a
819°K y 6 atm.
Resoluclón.Datos : P = 6 atm
T = 819 K
« . s g ,
;P ^ = 1 atm
; V = 40 /;
VCN= ? ;
CN = Condiciones Normales
; T e = 273 K
^
^
v = 80(im >í
Ejm 4.- Determinar la temperatura en grados celsius de 10 m oles de gas a 4 atm de presión
que ocupa 50 litros.
Resoluclón.Datos :
P o r:
T=?
;
n = 10 moles
; P = 4 atm
; V = 501
PV = nRT
Reemplazando valores :
(4 atm ) (50 /) = (10 m oles) ^0,082
Operando :
T
= 244
K
Expresando en grados celsius :
T
= 244
- 273
T = -29 °C
;
R = 0,082 ^ rnol R )
Rubén Cueva G
Fase Gaseosa I
l
359
PR0SL6MAS R€SUetTOS
01.- Dadas las a firm a ciones:
* Una d e las propiedades d e los g a s e s e s s u elevada entropía .
* Los g a s e s presentan grandes esp a c io s interm oleculares .
* L os g a s e s está n dotadas d e una gran energía cinética
* La com presibilidad d e lo s g a s e s e s nula a condiciones invariables d e temperatura.
¿ C uántos s o n falsas ?
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
R esolución.(V) La alta entropía es el alto grado de desorden molecular, com o consecuencia del predo­
minio de las fuerzas intermoleculares de repulsión sobre las fuerzas de cohesión.
(V) En los gases, las distancias entre moléculas son muy grandes respecto a los diámetros de
las mismas, por ejemplo a una temperatura de 25°C y una presión de 1 ATM; solamente el
0,1 % del volumen del gas está ocupado por las moléculas y el 99,9 % es espacio vacío.
(V) Las grandes velocidades de las moléculas en el estado gaseoso le asocian energía cinética
de gran valor (Ek = 1/2 m u2)
(F) Tanto la compresión com o la expansión de los gases se pueden lograr al variar la presión
(manteniéndose constante la temperatura).
Una es falsa
RP1A. B
02.- De las p ro p osiciones :
L La energía cinética m edia d e un g a s perfecto varia inversam ente con la temperatura
absoluta.
£ La velocidad cuadrática m edia ( v ) o velocidad prom edio d e traslación m olecular
dep en d e d e la temperatura y la m asa o p e s o relativo d e la molécula.
III. Un g a s real s e com porta aproxim adam ente co m o g a s ideal a altas p resio n es y bajas
tem peraturas.
S o n correctas :
A) Sólo I
B) Sólo II
Cjlyll
D) Todas
E) Ninguna
Resoluclón.I. (F) La energía cinética media de las moléculas de un gas ideal depende directam ente
de la tem peratura absoluta.
Ec = ~ KT
Problemas de Química y cómo resolverlos
360
Donde :
C
K = constante de Boltzman = 1,38.10'16
los Joro B
ergios
Kx molécula
T = tem peratura absoluta (K)
II. (V) Las moléculas de un gas ideal se mueven con una velocidad pro­
medio (llamada tam bién cuadrática m edia ; la cual depende de
la tem peratura absoluta y de la m asa molecular.
Donde :
v
Í3RT
V M
R = constante universal de los gases ideales
M = peso molecular
III (F) Los gases reales son los que existen en la naturaleza y los gases ideales o perfectos
son modelos teóricos (supuestos) que cum plen con la ecuación de estado y las leyes
de los procesos restringidos. Los gases reales pueden llegar a com portarse como
gases perfectos si se llevan a bajas presiones y altas temperaturas.
Luego son correctas : Sólo II
RPTA. B
03.- Marque verdadero (V) o falso (F) se g ú n convenga :
(
) La presión atm osférica varía inversam ente resp ecto a la altitud
( )
La presión q u e ejerce una colum na d e 76 cm Hg e s la m ism a que ejerce una c o ­
lumna d e 10,33 m d e agua.
( )
La diferencia entre la presión absoluta y la presión atm osférica equivale a la pre­
sión manom étríca o interna.
(
) S i d o s cuerp os d e igual m asa tienen volúm enes con una relación V1 >
c e s D1 > D2
A) VFFV
B) F F W
C) V W F
D) VFFF
enton­
E) V W V
Resolución.( V) La presión atmosférica es m enor en las ciudades m ás altas. Esto es :
Patm
LR
H
( V) 1 atm = 1033 g /cm 2 = 76 cm Hg = 10,33 m H2Ot respecto a la presión atmosférica
(V)
v J
Pa .b = Pa tm
. + Pm
=>
Pa b. —Pa tm
.
La presión m anométrica es la presión que ejerce un gas por los choques de sus moléculas
con las paredes internas del recipiente que lo contiene.
(F) Se sabe que; D = m/V si la masa es la misma (constante) entonces la densidad y el volu­
men son cantidades inversamente proporcionales . Luego a mayor volumen, menor densidad.
Lo correcto es : Vf > V2
=>
D, < D2
VWF
RPTA. C
04.- Calcular la temperatura en SC para la m uestra cuya temperatura e s 1229F
A) 120
B) 50
C) -40
D) 73
E) 200
361
Fase Gaseosa I
Rubén Cueva G.
R esoluclón.T(°C) _ 122-32
5
9
T(°C) _ T (°F )-32
5
9
RPTA. B
T(°C) = 50
05.- Un termómetro mal fabricado marca 104B C para la ebullición del agua y 2 eC para su
congelación. ¿Cuál será la temperatura real cuando e ste termómetro marque 83,6 9C?
B) 78 SC
A) 74 gC
D) 92 BC
C) 80 PC
E) 91 SC
R esolución.-
104 ^ ° C'
83,6
104-2
x-0
100-0
Defectuoso
°C
Correcto
Relacionando adecuadam ente construimos la
gráfica; entonces por Thales se tiene :
100°
83,6
81,6
102
x
100
x = 80 °C
RPTA. C
06.- ¿Q ué temperatura marca un term óm etro s i s u lectura en la escala c elsiu s e s el 2 0 '
d e s u lectura en la escala Farenheit? (R esponda en la escala absoluta)
A) 278 K
B) 283 K
C) 3 0 6 K
D) 166 K
E) 425 K
Resolución.D ates:
-F-*
; °C - ^
, - f
Si queremos convertir en las escalas relativas, las lecturas
se relacionan com o sigue :
.5. = * ~ 3 2
5
9
L uego, te n e m o s:
x
jc-3 2
25
9
Así la tem peratura que marca el termómetro es :
50 F
<* = ¥> - 32
5
9
50
ó
°C o 10 °C
Finalmente si querem os convertir la lectura a la escala absoluta :
K = C + 273
07.- Calcular E
48
- í 1466
=>
K = 10 + 273
=s
K = 283
RPTA. B
n
en la rela ció n : -^ = K+ R - F - C
S i K ,R ,F y C s o n las lecturas en las diferentes escalas para una m ism a temperatura.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Problemas de Química y cómo resolverlos
362
Carlos Jara B.
Resolución.S i:
K = lectura en la escala Kelvin
R = lectura en la escala Rankine
F = lectura en la escala Earenheit
C = lectura en la escala Celcius
Se cumple :
C
5
F -3 2
9
K -2 7 3
9
K = C + 273
R -4 9 2
9
R = F + 460
Luego en la expresión :
0
Podemos reemplazar :
0
| = (C + 273 ) + (F + 460) - F - C
2 = K + R ' P 'C
|= 7 3 3
_
Entonces:
<4(1466)
V 1466
=>
0 = 1466
=>
E= 2
RPTA. B
08.- Cierto sistem a g a se o so s e halla en un pu n to d e la superficie terrestre donde la
presión barométrica e s el 75% d e la presión atm osférica normal. S i la presión inter­
na d el g a s e s 380 m m Hg. Calcular la presión absoluta.
A) 1,05 atm
B) 1,10 atm
D) 1,50 atm
C) 1,25 atm
E) 1,75 atm
Resolución.Pb = -j^-(lo ím ) = -j^-(760 m m Hg) = 570mmHg
D atos:
Pm = 380 mmHg
i) Calculamos la presión absoluta del sistem a :
p«b = Pb + Pm ^
Pab = 570 m m Hg + 380 m m Hg
P ^ = 950 m m Hg
ii) Finalmente hacem os la conversión :
P
“*>
= 950 m m Hg x [ ' atm ^ )
5
I 760mmHg I
09.- Una ve z equilibrado el sistem a com o s e m uestra
en la figura determ ine la longitud L; s i el m ism o s e
halla al nivel del mar.
A) 1 m
D) 4 m
B) 2 m
E )5 m
C )3 m
RPTA. C
P>b= 1,25 atm
ÍGÁ S]
Rubén Cueva G.
Fase Gaseosa I
363
R esolución.Por el principio de los vasos comunicantes :
Reemplazando :
P(x) = P ^
P« jas) + 2/77 (Yh2cP = P aim + P s e n
P (GAS)+ 2 0 0 C m X
-¿y +
cm
1
200
1088
L = 100 cm
8
cm 3
=
8 =
9
cm
cm
2
^ hg
1 033-Sy + 1 *
cm
1
0 3 3 -^ y + 10,1
cm
4
cm
= 10,88 / —
cm*
=>
L = 1m
RPTA. A
10.- A sum iendo q u e la densidad d el aire e s 1,033 g/l y q u e la d ensidad d el agua d e m ar
e s 1,033 g/mi. Calcular la diferencia d e p resio n es entre un b u zo ubicado a 60 m bajo
el nivel del mar y un avión ubicado a 2500 m so b re e l nivel del mar.
A) 8,25 atm
B) 8,53 atm
C) 8,75 atm
D) 8,96 atm
E) 8,30 atm
Resoluclón.-
v
H = 2 500 m = 250 000 cm
h = 80 m = 8 000 cm
S i:
P ^ = presión atmosférica al nivel del m ar = 1 atm = 1033g /c m
Pav¡ón = Patm + yAGUA. h
Se cumple :
.(a)
P«vión = P«tm + Taire • * ............ .®
Restando : (a) - (p) : Pbuzo - Pavi6n = y ^ . h + yMRE. H
AP = 1,033—
cm
x 8 x 10* cm - 1,033 x 10"3-~^y x 2,5 x
AP = 8264
+ 258,25
cm
~
cm
cm
—
105 cm
= 8 005.75f
---- —9- ) = 7.75 atm
[ 1033 g / cm ]
364
Problemas de Química y cómo resolverlos
AP = 8 522,25
Luego convertimos :
Carlos Jara B
cm
AP = 8 522,25 —“-s- x
cm
1atm
1033 g /c m
AP = 8,25 ATM
RPTA. A
11.- Un recipiente p e sa 45 gram os y cuando contiene 25 m i d e un liquido x p esa 77
gram os. Calcular la d ensidad d e dicho líq u id o .
A) 2,56 g/m i
B) 1,4 g/m i
C) 4,08 g/m i
D) 2,28 g/m i
E) 1,28 g/m i
Resolución.A partir de los datos, podem os graficar.
i) Nótese que la m asa del líquido es :
Ml = 77 g - 45 g = 32 g
= -^ |
45 8
¡i) Calculamos la densidad :
J
57 g
Vado
M.
° L= V.
X
25 m i
D = ™ 8L 25 m i
Lleno
mtno ~ rnndo +
Dl = 1,28 g/m l
RPTA. E
12.- En un cilindro d e 1800 cc d e capacidad s e vierten 900 g d e una sustancia “A ” cuya
densidad e s d e 2,4 g/cc. S e llena e l cilindro con otro material “B ” cuya densidad e s
d e 1,8 g/cc. ¿Cuál e s la d ensidad d e la m ezcla?
A) 1,60
B) 1,755
C) 1,860
D) 1,925
E) 1,998
R esolución.M
v"
Para cada sustancia tenem os :
r,
A partir de :
Sustancia “A”
mA = 900 g
Da = 2,4 g /cc
mu
Sustancia “B”
=
VaA =
2,4 g /c c
= 375
cc
?
VB = 1800 - 375 = 1425 cc
m R = 1 425 cc . 1,8 g/cc = 2 565 g
Db = 1,8 g/cc
P ero :
D.mezcla
X m asas _ 900 + 2 565
=
^ volumen
1 800
1,925 g/cc
RPTA. D
Fase Gaseosa I
Rubén Cueva G.
365
13.- La densidad relativa d e un g a s con respecto al aire e s 2,4. ¿Q ué cantidad d e gram os
s e tienen en 40 cm 3d e é s te g a s (DAmE = 1,29 g/l)
A) 3,096 g
B) 1,216 g
C) 0,815 g
D) 0,244 g
E) 0,124 g
R esoluctón.Densidad relativa, quiere decir, se toma con respecto a una sustancia, si es sólidos y líqui­
dos, respecto al agua, si es gas, respecto al aire, luego :
i)
GAS _ Df;vs
LI/ ure - Q
AIRE
;
(densidad relativa)
= 2,4 (1,29 g/l)
Luego : 2,4 =
=*
= 3,096
Ahora , calculamos la m asa del gas :
m GAs = Dgas x Vgas =* mcAs = 3-096 SU * 0,040 I =>
m ^ = 0,124 8
RPTA. E
14.- Una aleación co ntiene 40 % en p e s o d e alum inio (D = 2,7 g/cm 3) y e l resto d e oro
(D = 19,6 g/cm 3). ¿C uál será la m asa d e un cu b o m acizo d e esta aleación d e 20 cm
d e arista?
A ) 23,56 Kg
B) 10 Kg
C) 400 Kg
D) 44,72 Kg
E) 32,8 Kg
Resoluciún.i) Asumimos una m asa de 100 g de aleación ; luego :
ii) Calculamos los volúmenes de cada m e ta l:
v =
%
™& u = _ § 0 g _ =
3
Dau
19,6 g /c m 3
á,übCnJ
=
40f
= 14,81 cm3
2,7 g/m i
'
()
/
*■
= 60 g
....
...... (p)
„
►m*, = 40 g
iii) Calculamos la densidad de la aleación :
D o ÍBUL ,
Tola]
---------<¡0|+«>g
VAi,*1Ai
^,06 cm
+
, .
14,81cm
= 5,59g/cm3
17,87c m 3
iv) Calculamos el volumen del cubo macizo de la aleación :
V = a3
=»
Vc = (20 cm )3
=>
Vc = 8000 cm3
v) Finalmente calculamos al m asa del cubo :
m c = Dc X Vc
=>
m C = 5,59 ®g/cm3 x 8000 cm3
m = 44 720 g
=>
m = 44,72 kg
RPTA. D
366
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
15.- ¿A q u é temperatura relativa, las m oléculas del H2S(g) s e m overán con la m ism a
velocidad prom edio que las m oléculas d e am oniaco g a se o so a 127 SC?
A) 408*0
B) 286SC
C) 467*0
D) 432*0
E) 527*0
Resolución.i) La temperatura absoluta del NH3^ es :
K = 127 + 273
K = C + 273
=>
K = 400 y su peso molecular
MnHj = 17
ii) La velocidad promedio del am oníaco es :
_
iii)
iv)
_
/3RC400)
ÜNH3 “ V 17
| 3 RTnh 3
ün2h
- J
m ÑH¡"
=*
, „
(a)
El peso molecular del H2S(g) es M = 34 y su velocidad promedio :
_
| 3RTHjS
vH
z
s
3RT
_
(P)
34
Vh 2s = \
^
=
Si los dos gases se mueven a la misma velocidad promedio; de (a ) y (p) se tiene :
^NH, -
í
3RC400)
17
üN2H
3 RT h ¿
V 34
T
v) Pasando a grados celsius : K = C + 273
H2S
=
800 K
800 = C + 273
C = 527
RPTA. E
16.- Hallar el núm ero d e m o les d e un gas. Sabiendo q u e s e encuentra encerrado en un
recipiente d e 3 litros a la presión d e 0,82 atm y a la temperatura d e 27*0.
A)
1/2 m ol
B) 1mol
C) 0,1 m ol D) 2 m ol
E) 4 m ol
Resolución.A partir de los
Por: PV = n R T
datos :P = 0,82 atm
;
R = 0,082
V = 3/
;
n =?
=>
0,82 . 3 = n . 0,082 . 300
=>
atrr} 1- ;
m o l. K
n
8**
T = 27 + 273 = 300 K
= 0,1 m o l
RPTA. C
17.- Determinar el volum en q u e ocupan 80 g d e m etano CH g a se o so a 1248 mm H g y a
80,6 *F. P.M. OH, = 16
A) 7 5 1
B) 551
C) 3 5 1
D) 2 5 1
E) 1 5 1
Rubén Cueva G.
Fase Gaseosa I
367
Resolución.°K - 273
5
Se tiene
°F - 32
9
V= ?
W = 80 g
JK-273 _ 80,6-32
5
9
P = 1 248 rara Hg
K = 300
T = 300 K
PV = n RT
m m Hg I
mol° K
R = 62,4
W
PV =
RT
com o
(1 248) (V) =
n =
W
PM
80
(62,4) (300)
U6
V = 75 I
RPTA. A
18.- Determinar el volum en m olar a 114 cm Hg y 27BC, para cualquier sustancia.
A) 32,4 I
B) 44,8 I
C) 22,4 I
D) 16,4 I
E) 8 ,2 1
Resolución.Volumen molar es el volumen de 1 m ol de sustancia gaseosa, a una determ inada condición
de presión y temperatura.
P = 114 cm Hg < > 1 140 mmHg
C om o:
Por:
PV = n RT
=>
V=
;
T = 27 °C o
\m o l. 62,4.300
= 16,42 /
1 140
300 K
/.
V = 16,42 I
2do método.- Se sabe Vm en C.N. = 22,4
1 I
Luego:
P1V1
V, = ?
P, = 114 cm Hg
VCN = 22,4 1
PCN = 76 cm Hg
T, = 27+ 273 = 300 K
Tcn = 273 °K
PCN VCN
(114KV,) _ (76)(22,4)
300
273
V, = 16,4 1
_
CN
RPTA. D
19.- ¿Q ué presión ejercen 3x1 024 m oléculas d e am oníaco g a se o so (NHJ sabiendo que
s e encuentra a 279C y ocupa un volum en d e 18,7 litros?
PM nrle- = 1 7 ; R = 62,4
A) 500 mm Hg
B) 400 mm Hg
m m Hg I
m olBK
C) 30 mm Hg
D) 2 mm Hg
E) 50 mm Hg
368
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
R esolución.1 m ol
Por definición de m o l:
---------------------
6x10 23 moléculas
3 x 1024 moléculas
rim óles
n = 5 moles
Por la ecuación universal de los gases :
PV = n RT
(P ) (18,7 /) = (5 moles ) ^62,4
(300 K )
=>
P = 5 000 mmHg
RPTA. A
20.- ¿Cuál e s la densidad del aire (g/l) en Tíclio, s i en dicho lugar la temperatura e s de
2SC y Ia presión e s d e 70 cm d e Hg? PM.gjre = 28,97 (promedio)
A)
1,96
B) 1,76
C) 1,56
D) 1,38
E) 1,18
Resoluclón.A p artir:
PV = n RT
De los datos :
Luego :
a
PV =
RT
a
p(rm !) =
P = 70 cmHg < > 700 mmHg
;
T = 2 °C < > (273 + 2) = 275 K
;
RT
a
P(PM ) = D.R.T
R = 62,4 m o l~í(
PMaire = 28,97
P(PM ) = D RT
700 . 28,97 = Da¡re . 62,4 - 275
=>
= 1,18 gil
RPTA. E
NOTA.- Se reitera que en cálculos químicos frecuentes se utilizan densidad (D = W/V) y peso
específico (8 = W/V) en sistemas de unidades diferentes pero numéricamente iguales.
Eíem :
Da]Cohoi = °-8 S /m l; Salcoho) = 0,8 g/m l
21.- Diga en qué ca so el g a s p resenta m ayor densidad.
A) Am oníaco a 2,3 atm y 20 BC
D) O zono a 1279C y 312 m m Hg
B) Anhídrido carbónico a 1,5 atm y 12279C
E) Hidrógeno a 1227eC y 62,40 Torr
C) N itrógeno e n condiciones norm ales
R esoluclón.En la ecuación universal de los gases ideales (ecuación de Clapeyrón) :
PV = RTn se acom oda :
Que es lo mismo :
PV = RT ^
P M = RTD
ó PM = RT ^
Rubén Cueva G.
Fase Gaseosa I
369
L uego:
A) El amoníaco NHg tiene peso molecular M = 1 7 . Calculando su densidad en las condi­
ciones d a d a s :
n
_ 2 $ a tm x \7 g /m o l
.
Unh3
RT
0,082^ ^ x293K
NH3 “ 1 SU
m o lx K
B) De la misma forma , para el anhídrido carbónico COz ( M = 44)
~
PM
1,5 a tm x 4 4 g /m o l
D.„. = -5 =- = — =—
1
RT
0,082 q/ff]x £ x l5 0 0 K
m o lxK
_
„
=>Dm = 0,54 g/l
1
C) Ahora, para el nitrógeno N2 ( M =28) :
^
PM =
\a tm x 2 8 g /m o l
RT
0,082 ^ ^ x273 K
m o lxK
*
D) Trabajando con el ozono 0 3 (M = 4 8 )
312 m m Hgx48 g /m o l
_ PM
Do, - w
- é ü ™ y * L xm 0K
-
m o lxK
°. - w g / '
E) Para el hidrógeno H2 ( M = 2) :
^
PM
62,4 Torrx 2 g / m ol
Dh =
=------- r
,----------------«2
RT
6 2 4 Torr_xLxl50Q K
m o lxK
„
=> Dh = 0,0013 g/l
H,
*
,
RPTA. A
22.- Calcular el núm ero d e electrones en 1 0 0 0 1 d e o zono a 7279C y 0,82 atm.
(N0 = núm ero d e Avogadro)
A)
80 N0
B) 160 N0
C) 240 Ng
D) 320 Ng
E) 400 Ng
Resolución.i) Con los datos calculamos el número de moles de ozono 0 3; a partir de la ecuación de estado:
Pv = RTn
D m .
. .
Reemplazando datos :
=>
n =
PV
0,82o/m xl000¿
n = -----!— — — --------------0,082 Q . f ; x 1000 A
m o lxK
ln
.
=> n = 10 moles.
ii) Cada átom o de oxígeno tiene 8 electrones (Z = 8); entonces en la muestra se tiene :
10 moles O, x
s
Na moléculas 0 2 ( 3 átom os O ^ ( 8 electrones}
„„„„
, .
,
rp
í x
p —, ^
x ——r
p - = 240 N. electrones
lm o /0 3
I \m olecula 0 3 I ^ 1átom o O J
*
V
7
RPTA. C
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
370
23.- Al dism inuir el volum en d e un g a s en 20% y al aum entar s u temperatura en 60%, la
presión absoluta aum entada en :
A) 95%
B) 80%
C) 5 0 %
D) 90%
E) 100%
Resolución.
CV-0.2V) _
v,= v
V2 = 0,8 V
- 20%
(T + 0.6D .
-60%
T, = T
T, = 0,16 T
p = ?
2 '
P, = P
P.V.
P2V,
De la ecuación g en e ral: * 1 = t, i
‘i
*2
PV
T
Variación de presión :
AP = 2P - P
Finalmente :
AP = P2- P,
AP
% variación = — x 100
M
(P2)(0,8V)
1,6T
P2 = 2P
AP = P
% variación = — x 100 =
100 %
RPTA. E
24.- S e calienta cierta m asa d e g a s ideal d e sd e 2 ^ 0 hasta B ^C ; ¿ en q u é porcentaje
debería aum entar s u presión para q u e n o varíe s u volum en?
A)
10 %
B) 2 0 %
C)
30 %
D) 4 0 %
E) 50 %
R esolución.Conclusión Inicial
De los d a to s :
P, = P
v,= v
■
isócoro
T, = 300 K
Conclusión Final
p = ??
2 --
v2= v
T2 = 360 K
El T2
T1
p
360
Cambio de p re sió n :
P2
360
A P = P 2 - rP l
0,2 P
% (cambio de presión) = ”’p ‘ x 100
P2 = 1,2 P
AP = 1 , 2 P - P = 0,2 P
% P = 20 %
RPTA. B
25.- Una burbuja d e aire s e encuentra a una profundidad d e 31 m en un lago d e agua
dulce. Calcular s u nueva profundidad cuando s u volum en s e duplique, s i s u tem ­
peratura n o varía.
A) 10,3 m
B) 20,6 m
C )3 0,6 m
D) 40,3 m
E) 413,6
Rubén Cueva G.
Fase Gaseosa ¡
371
Resolución.Del gráfico, en las condiciones dadas :
xcm
( 2)
0)
3 100 cm
V2 = 2 V
V .-V
P = p
P 1 = P man + P atm
2
m an
+ p
c o n d ic io n e s 2
a tm
P , = 1(3 100) + 1 033
P2 = x + 1 033
P, = 4 ¡32 g /c m 2
P2= (x + 1 033) g /c m 2
P
r rVi = P2V2
Como la T = constante, luego :
(4 132) (V) = (1033 + x) (2V)
c o n d ic io n e s 1
x = 1 033 cm
=>
=>
X = 10,3 cm
RPTA. A
26.- Cuando la presión d e un g a s s e increm enta d e 3 a 8 atm y la temperatura d e 27BC a
1279C ¿Cuál será el % d e variación del volum en?
A) A um entó en 40 %
B) D ism inuyó en 50 %
D) dism inuyó en 70 %
E) A um entó en 80 %
C) A u m en tó en 6 0 %
R esolución.P, = 3 atm
P2 = 8 atm
T, = 27 + 273 = 300 K
T2 = 127 + 273 = 400 K
\] =T7
V, = V
2
PV
\ \
PV
2 2
Tl
'•
(3X10
300
(8)(V2)
400
Disminuye en 50 % RPTA. B
V2 = 0,5 V
27.- 160 litros d e cierto gas s e hallaba a 7 BC y s e pasa a las condiciones norm ales por lo
que s u volumen s e duplica. ¿Cuál era la presión manométrica inicial en atm ósferas?
A) 5,05
B) 4,10
C) 3,05
D) 2,10
E) 1,05
Resolución.Vj = 160/ : Vo l= 320/ ; T, = 7°C = 280K ; TCN= 273K ; P, = ?? ; POJ= l a t m
p iv i
T1
_
PCNVCN
tcn
P,(160)
280
(1)(320)
273
P, = 2,05 atm
Cálculo de la presión manométrica (Pm) :
Pabs = p man 4- Palm
Pm = 2 ,0 5 -1
P a = 1,05 atm
RPTA. E
Problemas de Química y cómo resolverlos
372
Carlos Jara B.
28.- S e tiene un g a s encerrado en un balón d e acero a 11 atm ósferas y 27eC, s e calienta
el g a s hasta que s e observa q ue s u presión m anom étrica s e triplica ¿Cuál ha sid o el
increm ento d e temperatura?
B) 645,6 K
A) 545,5 K
C) 745,7 K
D) 845,8 K
E) 700,5 K
R esolución.Condiciones iniciales :
P e ro :
PIM
. = P man + Patm
P, = 11 atm
P, = 27 + 273
11 atm = Pimng) + 1 atm
V,=V
Pman(j) — 10 atm
Condiciones Tíñales:
V2 = V (se asum e proceso isócoro)
P2 - Pn-n® + Pa(m
T2 = v?
■■
pabs2 = 30 atm + 1 atm
P abs„ =
31
a tm
A partir de la ecuación general de los gases :
T,
‘1
11
íi
*2
31
300
T„ = 845,5°K
Incremento de tem peratura :
AT = T2 - T,
AT = 845,5 - 300
AT = 545,5°K
RPTA. A
29.- En un recipiente cilindrico d e 5 0 1 s e tiene oxígeno a la presión manométrica d e 6 at­
m ósferas y a la temperatura d e 47eC; por un orificio com ienza a escapar oxígeno, d es­
p u és d e cierto tiempo un manómetro conectado al gas marca 5 atmósferas y s u termó­
metro 27eC. Calcular el p e so en gram os d e oxígeno escapado P.M Oz = 32 g/mol.
A) 27,7 g
B) 36,6 g
C) 45,5 g
D) 53,3 g
E) 28,2 g
R esoluclón.Peso en condiciones iniciales
P.V.
i i = n.RT
i i
V, = 50 /
P
■*»<D
=
P
man
+ P
atm
P
r iV
vi
P.b.Q = 6 + 1 = 7 atm
T, = 47 + 273
w,
P.M.j
w /
(7) (50) =
32
(0,082) (320)
W, = 426,8 g
R = °-082 i S k
RT,
Fase Gaseosa I
Rubén Cueva G.
Peso en condiciones finales :
P,V,
= n,RT,
2 2
2
2
V2 = 50/
p
***(2)
= p
man
+ p
373
P V
22
atm
p«b.® = 5 + 1 = 6 atm
. W,
RT„
| P.M2
= .
32 (0,082) (300)
V /
W 2 = 390,2 g
6(50) =
T2 = 27 + 273
Oxígeno escapado : AW = W, - W 2 =>
=> AW = 36,6 g
AW = 426,8 - 390,2
RPTA. B
30.- S e d ispone d e g a s helio a 2 400 m m Hg contenido en un recipiente cúbico. S i dicho
g a s s e traslada a otro cubo cuya arista e s la cuarta parte d e la arista del primero y
s i s u temperatura s e reduce en un 60%. ¿Cuál será s u presión final en m m Hg?
A) 46 000
B) 12 800
D) 61 440
C) 25 600
E) 10 200
Resolución.-
0
V, = (o ) 3
P, = 2 400 m m Hg
Se reduce en un 60%
T, = T
T = 0,4 T
P.V.
Usamos la ecuación general de los gases ideales : (Ciaussius) :
Reemplazando datos : ^ 400 m m Hgxo
1
3
_
3
P X——
P ,V ,
1 *2
*1
2 ^
^ ^ 4 4 Qm m pjg
0 ,4 .1
,,
..
RPTA. D
^
31.- En una ciudad "A" donde la temperatura e s d e 17 9C, el m anóm etro marca 207,7
kilopascal al colocarlo en la llanta d e un auto. ¿C uánto marcará el m anóm etro cuan­
do el m ism o auto e s té en la ciudad “B ” donde la temperatura e s 27eC? (considere
q u e las ciudades “A " y “B ” están al nivel del mar) :
A) 112,12 kPa
B)
218,36 kPa
C) 214,75kPa
D) 316,25 kPa
Resoluclón.i) La temperatura en la ciudad “A” :
TA = 17 + 273 = 290 k
E) 184,25 kPa
374
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
¡i) La presión absoluta en la ciudad “A":
*abA
PabA
PabA
¡ii) La tem peratura en la ciudad “B” :
= Pm A + Pa t m
-
•
P
=
1 « Im
= 207,7 KPa +101,3 KPa
= 309 kPa
Tb = 27 + 273 = 300 k
= Pm
.
mB + Patm
iv) La presión absoluta en la ciudad “B” :
Pa b B
= P +
101,3 kPa
v) Al variar la temperatura, varía también la presión en forma directa y com o el volumen d e
la llanta es constante, se cumple la ley de Gay - Lussac para los procesos isocóricos.
Reemplazando :
30 9 kPa
¿90
=
K
PM
+101,3 ftPa
B
„------
=>
olWJ K
PM = 218,36 kPa
b
RPTA. B
32.- La den sid a d d e un g a s en 1,56 g/L a 2,5 atm. y 227 BC ¿ Cuál e s s u densidad a 0,5 atm
y 1227* C ?
A) 0,825 g/l
B) 2,12 g/l
C) 1,59 g/l
D) 0,104 g/l
E) 1,28 g/l
Resoluclón.Según C lapeyrón:
Pl ^ _ P2Ü2
Si multiplicamos por la m asa (m) a am bos miembros de la igualdad; se tiene :
£2 J m
T2 1 v ¡
M
y como -y = D , (densidad), todo lo anterior lo podem os escribir a s í :
£ . D 2= £ .D ,
T,
2 T2 1
En conclusión si querem os calcular la densidad final de un gas (D2) en un proceso isomásico a partir de su densidad inicial (D,) procedem os de la siguiente m anera :
P, = 2,5 atm
D„ = D, x I -i? I x I ^
DATOS
T, = 227 + 273 = 500 K
P2 = 0,5 atm
T2 = 1227 +273 =1500 K
Fase Gaseosa I
Rubén Cueva G.
375
_
f 0,5 atm 1 f 500 K ^
D2 = 1,56 g/l x ^ 2,5 átm x ( j 500 K J
_
Reemplazando datos :
D, = 0,104 gil
RPTA. D
33.- S e desea expulsar el 20 % del p e s o del aire contenido en un recipiente a 127*0. ¿ En
cuánto s e d ebe increm entarla temperatura para esta operación, s i s e m antiene c o n s­
tante la presión?
A) 100*0
C) 120*0
B) 108*0
D) 150*0
E) 75*0
R esoluclón.Como el proceso se desarrolla en el mismo recipiente , el volumen es constante. También es
constante la presión (dato del problema) :
aire
0
W,
(M = peso molecular)
Conclusión Inicial
Conclusión Final
T, = 127 + 273 = 400
T2 = f'
P, = P
P2 = P
V, = V
v2 = v
W.
Inicialmente se cumple :
p.v. = RT.i r
=»
™R
= TjWj ....(a )
constante
En las condiciones Finales se cum ple : P2V2 = RT2
w,
M x w
-P20-V10—
R
2
2
(P)
constante
Luego de (a) y (P), dividiendo :
T j . W, = T2.W2
80
4 0 0 K . W , = T 2 - T55W i
Reemplazamos datos :
T2 = 500 K
ó
T2 = 500 - 273 = 227°C
Finalmente el incremento de tem peratura es :
AT = T2 - T,
=>
AT = 227°C - 127°C
AT = 100°C
RPTA. A
376
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
34.- Un g a s Ideal su fre las sig u ien tes transform aciones su ce siv a s :
1S S e expande isotérm icam ente, luego
2 S s e com prim e a presión constante, luego
3 9 s e calienta a volum en co n sta n te hasta llegar a s u esta d o inicial.
De los sig u ien tes gráficos P-V, el m á s representativo d e e s te p ro ceso e s ,
A)
B)
D)
C)
B)
Resolución.Analizando las variaciones correspondientes :
l\
P/
= constante
T/
P = cte
RPTA. E
V = cte
C om prensión Isobárico
Expansión Isotérm ico
V
C alentam iento Isocórico
35.- Determinar la temperatura en “X ” del siguiente gráfico :
A) 1 5009C
B) 1 2279C
C) 1 357*0
D) 1 6009C
E) 1 700 BC
Resolución.A partir de los datos :
Condiciones “y"
Condiciones “x”
Py = 5 atm
Px = 10 atm
V = 101
V = 151
Ty = 500 °K
T = ?
x
"
De la ecuación general de los gases :
T(°K) = T(°C) +273
pv
. Vw
y y = LPshc
Ty
TX
=> 1 500 = T(°C) + 273
(5)(10) = (10)(15)
= 1 500 °K
500
T
T(°C) = 1 227
RPTA. B
Fase Gaseosa /
Rubén Cueva G.
377
36.- Dada la g rá fica : ( Ciclo gasimétrico), determ ine e l valor d e :
E = J p 4 .v 4 +
3
A) J S
D) 500J S
B) 100 J 5
E) 70045
,T o rfiaL'ia
C) 30045
Resolución.Se trata de un proceso isomásico (m asa constante), y se cum ple :
Pl^
P2 U2
P3^3
P4 ^4 = constante
Reemplazando datos :
2000 Torrx 100L
(227 +273)*
P2x 48¿
(27 + 273)*
400 TorrxV,3 _
P4*V4
(27 + 273)*
(227+273)*
®
®
En la relación (1) :
P2x48 L
200 OOOTorrxL
~ 300 K
500 *
En la relación (2) :
200 OOOTorrxL
500 *
400 TorrxV3
300 *
En la relación (3) :
200000TorrxL
500*
500 A
P2 = 2500 Torr
- (a)
V3 = 300 L
.... (P)
P4.V4 = 200 000 Torr x L
Entonces de (a), O ) y (y) calculamos el valor pedido.
E = ^200 000 TorrxL+ 2500 T° £ * 300 L . Torr,/2.L ,/2
E = 4450 OOOTorrxL . Torrl/2.L l/2
E = 30045 Torrw.Lw . Torr ,/2.L ,/2
E = 300 45
RPTA. C
.... (Y)
378
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
37.- Calcular el cero absoluto en la escala re­
lativa “Z ” seg ú n el siguiente gráfico :
A) -125a
D) -508
B) -100 8
E) -10 8
11
P(atm)
3
1
C) -2738
100
200 T(°Z)
Resolución.Cero absoluto se produce cuando la recta corta
al eje de tem peratura (°Z).
Los triángulos som breadas son sem ejantes, en­
tonces se cumple :
tg a = ---- = ---------100
100+Z
=>
Z = -5 0
P,
Cero
Diuto
absoluto
‘
RPTA. D
,^
¡
y._____ _ l
r - *00—«
z
-
T
"
38.- Un cilindro con tapa m óvil contiene a un g a s ideal, cuando la tapa s e halla a 20 cm
d e la base, la presión e s d e 6 atm, s i la presión dism inuye a 5 atm, indicar lo q u e
su ce d e co n el nivel d onde s e halla la tapa, a tem peratura constante.
A)
S u b e 4 cm
B) Baja 4 cm
C) S u b e 5 cm
D) Baja 5 cm
E) No ocurre nada
R esoluclón.-
P, = 6 atm
P2 = 5 atm
V. = A (20)
V2 = A (20 + x)
T = constante
Para un proceso isotérmico se cumple :
(6) (A) (20) = (5) (A) (20 + x)
x = 4 cm
(sube)
RPTA. A
Fase Gaseosa I
Rubén Cueva G.
379
PR0BL6MAS PR0PU6ST0S
01.- La expresión incorrecta es :
a j í ,r¿g/m i
tí) i ,4 ¿g/ml
A) Cuando aumenta la presión de un gas a
temperatura constante el gas se comprime,
esto es el volumen del gas aumenta.
D) 1 glml
E) 1,11 g/ml
B) La velocidad de las moléculas en los gases
depende de la temperatura absoluta.
C) La presión atmosférica y temperatura de
0 °C se denominan condiciones normales am­
bientales, no condiciones ambientales.
D) La presión de los gases es directamente
proporcional a sus masas.
E) El agua (1 mol) en C.N. ocupa 20 cm3
02.- D ados:
I) isotérmico
m) presión constante
II) isobárico
p) volumen constante
III) isocórico
s) temperatura constante
Los pares correctos son :
A) Im; IIp; M s
D) Im; Us; IIIp
B) ls; IIp; Illm
E) ls; Ilm; HIp
C) 1,36 g/ml
05.- Calcular la presión del N2 del aire, si el
sistema se halla al nivel del m ar: (AIRE - 78%
N2 + 21 % 0 2 + otros en volum en)
A) 0,722 atm
B) 0,183 atm
C) 0,234 atm
D) 0,164 atm
E) 0,750 atm
06.- Una lámina de Tungsteno tiene una tem­
peratura de 320°C, sufre un incremento de
81°F y luego un descenso de 10 K. ¿Cuál es
su temperatura final?
A)
308°C
B) 355°C
D)375°C
C)315°C
E)300°C
07.- En la gráfica m ostrada:
C) Ip; lis; Illm
03.- ¿ Qué energía cinética promedio le co­
rresponde a las moléculas de un gas ideal a la
temperatura de 20°C ?
A) 2,16 x 10"17 ergios/molécula
B) 5,25 x 10*16 ergios/molécula
C) 1,08 x 10'17 ergios/molécula
D) 6,06 x 10'14 ergios/molécula
E) 5,20 x 10'18 ergios/molécula
04.- Se mezclan volúmenes iguales de agua
con ácido sulfúrico (/ = 1,84 gIml) resultando
una solución “A”. Luego se mezclan masas
iguales de agua con el mismo ácido, resultan­
do una solución “B”. Que densidad tendrá la
solución que se obtiene mezclando volúme­
nes iguales de las soluciones “A” y “B”?
No es cierto :
A) 1 --------- > 2 : compresión isotérmica
B) 4
> 1; proceso isocórico
C) T = 927°C
D) V4 = 3816/
E) 2 ---------> 3; proceso general
380
Problemas de Química y cómo resolverlos
08.- Hallar la temperatura de la isoterma que
pasa por el punto “2” (estado)
A) 3 000 K
Carlos Jara B.
D
Di
A)
D)
B) 1 800 K
C) 1 200 K
D )90 0 K
E)
E) 3 00 K
09.- Determine la temperatura en “B”
C)
12.- La temperatura absoluta de un gas aumen­
ta en un 60% y su presión disminuye en 60%.
Hallar el % de cambio de volumen.
A) 1 227°C
B) 1 357°C
D) 1 687°C
E) 1 800°C
C) 1 500°C
10.- ¿Qué gráfico muestra un comportamien­
to isotérmico de un gas ideal?
A) aumentó 200 %
D) disminuyó 400 %
B) disminuyó 100 %
E) no sufrió cambio
C) aumentó 300 %
13.- ¿Qué gas tiene menor densidad en las mis­
mas condiciones de presión y temperatura?
A) Monóxido de nitrógeno
B) Gas pestilente
C) Ozono
D) Cloro molecular
E) Propano
PVA
14.- La densidad de un gas a 4,5 atm y 127°C
es 1,06 g/l. ¿Cuál será su densidad a 0,45 atm
y 927°C ?
III)
P
A) Sólo I
B) Sólo II
D) I y III
E) II y III
C) I y II
11.- Escoja la gráfica no correcta para un
gas id e a l:
A) 0,035 gII
B) 0,082 g//
D) 0,026 g/l
E) 0,85 g/l
C)0,002g II
15.- Calcular la densidad del gas acetileno en
condiciones normales.
A) 1,16#//
B )2,15 g/l
D) 3,2 g/l
E) l,08g//
C) 1,80 g/l
Fase Gaseosa I
Rubén Cueva G.
16.- Determine la densidad de oxígeno a 2
atm y 127°C
A) 1,25 g/f
B) 1,75 gA
C) 1,95 gñ
D) 2,05 g/l
E) 2,35 gñ
17.- Cuál de los siguientes gases tiene mayor
densidad a 960 °F y 7 200 Torr.
A) amoníaco
B) oxígeno
D) cloro
E) dióxido de carbono
A) 15g B) lOg
381
C) 2 0 g D) 2 5 g E )3 0 g
23.- Determinar el volumen que ocupan 80 g
de metano gaseoso a 1 248 Torr y a 80,6°F
P.M. CH4 = 16 [1 Torr - 1 mm Hg]
A) 9 6 /
B ) 88/
C)75Z
D)54/
E)32/
24.- Calcular la masa molecular de un gas ideal
sabiendo que 800 / del mismo 727°C pesan
320 g, con una presión de 312 mm Hg
C) monóxido de carbono
A) 20
18.- Calcular la relación entre las densidades
del monóxido de carbono (700 mm Hg, 127
°C) y la del ozono. (400 mm Hg, 727 °C)
25.- ¿Cuántos balones de 5 litros cada uno a
C.N. se pueden llenar con 250 litros de un
gas que posee comportamiento ideal a 273 °C
y presión de 6 atm, contenidos en un tanque?
A) 207/13
B) 245/96
D) 8/116
E) 116/9
C) 21/5
A) 120
19.- La presión absoluta de una gas ideal au­
menta en un 80% y su temperatura absoluta
disminuye en un 10%. ¿Cómo y en qué por­
centaje varía su volumen?
B )40
B) 150
C )60
D) 80
C) 170
D) 180
E) 100
E)210
26.- Calcular el volumen de 80 g de amonía­
co gas a 100°C y 710mmHg? P.M.. NH3 = 17
A ) 4 9 / B ) 98 / C) 122/
D )1 5 4 / E )2 0 0 /
A) Aumenta en un 40%
27.- ¿ Qué volumen ocupan 5,2 x 1Ó26 molécu­
las de un gas ideal a 1327 °C y 420 mm Hg ?
B) Disminuye en un 90%
A) 200 m 3
B)206m3
D)410w3
E)386w3
C) Aumenta en un 50%
C)308w 3
D) Disminuye en un 70%
E) Disminuye en un 50%
20.- Un recipiente contiene 5 litros de un gas
a 30 atm y 27°C ¿Cuál será el peso del gas
encerrado si el mismo ocupa ahora 10 litros a
37°C y 40 atm pesando 20 g?
A) 0,55 g
B) 65,5 g
D) 7,75 g
E) 65,5 g
C )77,5g
21.- Sin variar la temperatura se agregan 10 g
más de aire a un frasco y se observa que la
presión se duplica si el recipiente se mantiene
cerrado, calcular el peso inicial de aire.
A) 8 g
B) lOg
28.- Hasta que temperatura debe calentarse
un vasija abierta que está a 100 °R, para que
expulse 1/4 de su masa de aire que contenía
inicialmente.
A) 150° R
B) 130°R
D) 145,5° R
E) 133,3°R
C )166,6°R
29.- Considere que la sustancia, cuya fórmula
se muestra se comporta como gas ideal al es­
tado de vapor. ¿Cuántos litros ocupan 20 g de
la misma a 1227 °C y 0,20 atm?
C) 12g D) 14g E )2 3 g
22.- Cierta masa de oxígeno se traslada de un
recipiente a otro cuyo volumen es 1/4 del an­
terior. Si la presión se incrementa en 200%;
perdiéndose en el transporte 5 g de O , ¿Cuál
es la masa inicial de O2? P.A. (O) = 16
A) 62,12
B) 58,22
D) 38,76
E) 22,15
C) 48,32
382
30.- Mediante un proceso isotérmico se unen
dos tanques; uno con oxígeno a 4 atm: 227°C
y con un volumen de 800 / y otro con 600 / de
ozono a 2 atm y 227°C. Si esto se hace me­
diante una válvula de volumen despreciable;
determine la presión total de al mezcla final.
A) 0,82 atm
B) 1,75 atm
D) 3,15 atm
C) 2,2 atm
E) 2 atm
31.- ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 2 ,8 1
de oxígeno si se encuentra a 32°F y 1 033g/cm2
de presión?
A) 1,5x1o22
B) l,5 x l0 23
D) 1,5x1o25
E) l,5 x l0 3
0 1 ,5 x 1 o 24
32.- Un balón de 60 / de capacidad contiene
amoníaco a 27°C y 4,1 atm. De este balón se
extraen 67,2 / de gas medidos a condiciones
normales. ¿Cuántos de gramos de amoníaco
quedan en el balón?
A) 123
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
B) 121
C) 119
D) 108
E )96
33.- Calcular el peso de oxígeno gaseoso que
ocupa 10 litros cuando el mamómetro indi­
ca 3,1 atm y la temperatura es de 27°C P.A.
(O) = 16.
A) 66,6 g
B) 53,3g
D) 31,1 g
E) 28,8 g
C )42,2g
Considere que la operación tiene un rendi­
miento del 84 %. (n = 3 )
A)516
B )384
C )426
D) 1080 E)216
36.- Se tienen 32 litros de un gas a 912 mmHg
y 47 °C; por un proceso isobárico se sube la
temperatura hasta 177°C, luego, por un pro­
ceso isotérmico se sube la presión hasta 1
140 mm Hg ¿Cuál es el volumen final del gas?
A) 3 6 /
B)54/
C)66/
D)79/
E)56/
37.- Determine cuántos gramos de oxígeno
existen en un recipiente, si en otro de igual
capacidad y a las mismas condiciones de pre­
sión y temperatura, existen 176 g de CCL.P.M.
C 0 2 = 44
A) 12,8 g
B)l,28 g
D) 1 280 g
E) 0,128g
C) 128 g
38.-Todo el azufre contenido en 19,6g de áci­
do sulfúrico se transforma en gas pestilente;
el cual se colecta en un globo de volumen “v”
a 27°C y 0,41 atm. Hallar “v”
A ) 10/
B ) 11/
C)12/
D) 13/
E ) 14/
39.- Calcular el número de moléculas en 400/
de yn gas ideal a 0,41 atm y 727°C A) Entre 2,2 NQy 3 NQ
B) Entre 1,5 NQy 2,5 N0
34.- Un tanque de 40 m de altura está lleno
con agua hasta “el ras”. En el fondo del tan­
que se forma una burbuja de aire de 2 mm de
radio. Si la temperatura permanece constante
¿Qué radio tendrá la burbuja al llegar a la su­
perficie libre del agua ? (considere que el sis­
tema se halla al nivel del mar).
A) 3,4 mm
B) 4,2 mm
D) 5,2 mm
E) 6,1 mm
C) 4,8 mm
35.- El helio de un cilindro de 20 m de altura y
2 m de radio a 227 °C y 0,25 atm; se debe in­
yectar en tubos de 70 cm de largo y 20 cm de
radio. Si la inyección se produce a 127 °C y
1,25 atm. ¿Cuántos tubos son necesarios?
C)Entre6N0 y 7 N 0
D) Entre 7 NQy 8 N0
E) Entre 86 NQy 87 N0
40.- La inspiración promedio de una chica
cuando no está haciendo ejercicios es de unos
300 mi a 20°C y 750 mmHg. Su velocidad es
de unas 20 inspiraciones por minuto. ¿Cuál
es el volumen de aire, corregido a C.N. la chi­
ca inspira cada día?
A) 7,94xl03/
B )7,94x10-'/
D) 7,94xl0‘2 /
E) 94x10 * /
C )7 ,9 4 /
12,1 LEYES DE LOS GASES
Cuando se üene una cierta m asa de gas, a una determ inada condición de presión y
temperatura si se varían estas condiciones, se observa el cumplimiento d e la ecuación ge­
neral de los gases ideales, según :
P1V1 _
n
~
p2v 2
t2
A partir de la ecuación universal del gas ideal
PV = w
RT
P.M.
PV =
a
(n
p(p.M.) = d RT
ij RT
p' m J
donde d = densidad del gas
Se reitera que densidad y peso específico en sistemas de unidades diferentes son nu­
méricam ente iguales.
Para los d a to s :
P.
2
d,
d2 X T,2
H ipótesis d e Avogadro (1811).“A las mismas condiciones de presión y temperatura, los volúmenes de los gases están
en la misma relación que los números de moléculas que contienen”.
N = # núm ero de m oléculas “x ”
Vx = volumen de gas “jr”
Ny = # moléculas del gas “y”
Vy = volumen del gas “y"
INL
Mezcla d e gases.Cuando dos o m ás gases (com ponentes d e la mezcla) se agregan sin ocurrir una reac­
ción química, entonces se forma una mezcla gaseosa. Donde cada com ponente conserva
sus propiedades y características
C arlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
384
a) Ley d e Dalton d e las p resiones parciales.- En toda mezcla gaseosa cada com ponente
ejerce una presión parcial igual a la que ejercería si estuviera ocupando sólo el volumen
del recipiente que contiene la mezcla (a una temperatura). Es decir, la presión total de la
mezcla es igual a la sum a de las presiones parciales de sus componentes.
Ejemplo : Mezcla de 3 com ponentes A, B, C.
P( = presión total
PA, PB, Pc = presiones parciales
Pt
PA+ PB + PC
Pn = P 1 + P2 +P 3 +
En general para “n ” com ponentes :
b)
.+ P
Ley d e Amagat d e volúm enes parciales.- En toda mezcla gaseosa, el volumen total es
igual a la sum a de los volúmenes parciales (de sus com ponentes) siempre que cada gas
esté a la misma presión y tem peratura que los demás.
Ejemplo : Mezcla de dos com ponentes : A, B
P,T
P,T
vv t = VA + VB
L"
•
' &
. -.
+
..
B .
a
En general, para “n" com ponentes :
o
Vn = Vj + V2 + V3+ ................ + Vn
Fracción m olar en mezclas.- Es la relación de número de moles de un com ponente y el
número de moles totales.
«i
fmI = —
—>
: fracción molar del com ponente i
i = 1, 2 , 3
n
n ¡ —> mol del com ponente /
Ejemplo : Mezcla de 3 com ponentes : A, B, C
n(
—> mol total (mezcla)
n = nA+ n B+ n c
Rubén C ueva G.
En g en eral:
Fase Gaseosa II
fm, + frr^ + fnig + ............... + fmn = 1
Conclusión.- De las leyes de mezclas gaseosas se deriva :
Es d e c ir:
385
%V = % P = % n
V
p
n
^1- =
= -J­
Identidad de avogadro
Difusión gaseosa (Ley d e Graham )
“Para gases diferentes, bajo las mismas condiciones de presión y tem peratura se cum ­
ple que las velocidades de difusión relativa son inversamente proporcionales a la raíz cua­
drada de sus m asas moleculares y análogam ente a sus densidades”.
d = densidad
i ' ^ b _ Mb
«fc " \I p .M "
I
A
v
~ velocidad volumétrica
.
_ _ volumen
v ~ tiempo
Ejemplo : En cada uno de los extremos abiertos de un tubo de vidrio de 100 cm de longitud
se colocan dos gases “A” y “B” respectivamente, el peso molecular de “B” es 9 veces el de “A".
Si el gas “A” se introduce por el extremo izquierdo, ¿a qué distancia se encontrará con el gas
“B”?
Resolución.hs
Se cum ple:
^
A( Ü E
K
Dato :
100 077
*A ■
P M-b = 9 P.M.;
_
volumen
o = tiempo
o =
El área del tubo es constante entonces
En éste caso los tiempos son iguales (T. = T„) :
Reemplazando :
F
Pero por d a to :
espacio
tiempo
—^ =
1==^
*B
Vp m -a
—^
xB
V P .M .a
*A + x B = 100
x B = 25
=>
—^ = 3
xb
=>
/.
3 x B + x B = 100
x A = 75 cm
Gases Húm edos.- Son los gases que contienen vapor de agua, formando realm ente una
mezcla gaseosa.
386
C arlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Presión d e v ap o r (Pv) : Es la presión que ejerce el vapor de un líquido a una determinada
temperatura. I%ra el caso del agua los valores se dan en tablas.
Presión parcial d e v ap o r Ppy : Es la presión que ejerce el vapor dentro de una mezcla,
vana con el cambio d e temperatura.
H um edad Relativa (HR).- Es la relación porcentual de la presión parcial del vapor de
agua y la presión del vapor de agua.
P íagua)
HR =
100
Pv(agua)
Gases recogidos so b re agua.- Cuando un gas seco (G.S.)
minada gas húm edo (G.H.) en la cual se cum ple a una
temperatura determ inada :
PGH = PGS + PPv
* Si el gas seco está saturado de vapor de agua (HR = 100 %)
PGH
.„ = P_c
GS + Pv
Gas húm edo =
Gas seco + vapor de agua
Ejemplo : Se recoge gas hidrógeno sobre agua a 25°C, el volumen del gas recogido es 55 cm3 y
la presión 758 mm Hg. Si el gas estuviera seco y a condiciones normales ¿Cuál sería su volumen?
25°C
PVagua =
23-8 m m
HS
Resolución.Vgas = 5 5 cm 3
C.N.
P
T = 25 + 273 = 298 K
P
1gas seco = 1PGH - 1PV
CN
= 760 m m Hg
TCN = 273 K
P ^ = 758 m m Hg - 23,8 m m Hg
v CN = ??
PGS = 734,2 m m Hg
Ley general de los gases :
PV
T
_
PCN V CN
t cn
(734,2) (55)
298
(760) V,gas
273
Vgas = 48,6 cm 3
Gases Reales.- El modelo del gas ideal no puede explicar el comportamiento de un gas real
bajo todas las condiciones. La ecuación de estado PV = nRT se cum ple con precisión sufi­
ciente a presiones bajas (m enos de 1 a tm ) y a temperaturas muy por encim a del punto de
ebullición de la sustancia. Las ecuaciones de los gases ideales son “aproximaciones” que se
deben reemplazar por otros mejoradas, especialm ente cuando las presiones son altas y las
temperaturas bajas. Las razones son simples: Un gas ideal se considera formado por partí­
culas de m asa puntiformes, que no se atraen entre si, en consecuencia se desprecia el volu­
men propio de las moléculas y sus atracciones entre ellas.
Fase Gaseosa II
Rubén C ue va G.
387
Cuando se gráfica el producto PV = f(P) a tem peratura constante no se aprecia una
línea recta para los gases reales
<0
o
t
A presiones entre 20 y 100 atm
A presiones entre 200 y 1200 atm
Si se representa la relación (PV/RT) = Z en función de la presión, se aprecia claram en­
te la desviación del com portam iento ideal. Z se denom ina factor d e com presibilidad.
ECUACIÓN DE ESTADO DE VANDER WAALS
En 1873\fcnder Waals propone una ecuación empírica a partir de la corrección de los
dos factores propuestos en PV = nRT.
* Corrección del volum en ideaL- Cada partícula d e tam año finito, hace disminuir el volu­
m en en que pueden desplazarse las dem ás en un valor “b ” que se denom ina volumen ex­
cluido o covolumen. Por lo tanto debe incluirse : (V - nb) en la ecuación de estado ideal.
* Corrección de la p resión ideal.- Las partículas del gas en contacto con las paredes del
recipiente experimentan la acción de una fuerza hacia el interior, lo cual hace que los choques sean m ás suaves y la diferencia d e presión es proporcional a
i n \2
(*r
GAS
a (a tm J 7m o l "*)
donde "a” es un factor d e proporcionalidad.
H,
He
0,245
0,0266
0,034
0,0237
En resum en se cumple :
o,
1,320
0,0318
Nj
CO
CR,
1,390
0,0391
1,480
0,0398
2,250
0,0428
CO,
3,600
0,0428
HQ
3,670
0,0408
NH,
4,170
0,0371
H ,0
HI
5,460
0,0305
6,230
0,0530
Pbr lo tanto la presión disminuye en
(p + * £ ) w- nb)=
a--
nRT
Ecuación de estado d e los gases reales
de Vander Wáals, donde “a ” y “b ” son caracte­
rísticas para cada g a s :
388
C arlos J a ra B
Problemas de Química y cómo resolverlos
PROBLEMAS RESUELTOS
01.- Marque verdadero (V) o (F) seg ú n convenga :
(
) Las m ezcla s g a se o sa s so n so lu cio n es
(
) Las co m p o n en tes d e una m ezcla g a seo sa s e pu ed en separar m ediante destila­
ción, absorción o atmólisis.
(
) La presión parcial d e un g a s com ponente, e s la presión q u e ejerce com o s i s e
en contrase ocupando el volum en d e la mezcla.
) En el aire, el oxígeno tiene m ayor presión parcial.
(
A) VFVF
B) VVVV
C) VVVF
D) VFFV
E) VVFF
Resoluclón.(V) Todas las mezclas gaseosas son sistemas hom ogéneos y monofásicos; adem ás se clasi­
fican com o soluciones.
(V) Las mezclas gaseosas se pueden separar por destilación , previa licuación ; por absor­
ción y por atmólisis. En éste último caso se tiene en cuenta las velocidades de difusión.
(V) En la mezcla gaseosa cada gas com ponente tiene su presión parcial que depende de la
presión total y de la fracción m o la r. Px = fmx. PT
(F) En el aire el gas más abundante y con mayor presión parcial es el nitrógeno (78% en
. volumen)
VWF RPTA. C
02.- En d o s recipientes d e igual tam año s e tienen 640 g d e m etano (CH4) a las m ism as
condiciones d e presión y temperatura que el nitrógeno q u e hay en el otro recipien­
te. ¿Cuál e s la m asa d e Nz ? P.A.. H = 1 ; C = 12; N = 14
A) 50 g
B) 320 g
C) 20 g
D) 11 g
E) 1 120 g
R esolución.Al decir "recipientes de igual tam año”, esto quiere decir “igual volumen”, luego :
üch 4 -
v
mCHi = 640 8
CH4
P, = P
P, = T
= V
ft
4
mNj = 7?
V
P2 = P
T2 = T
Aplicando la ecuación universal de los gases para CH. y N ,:
P 1*CH „ -
Dividiendo las dos expresiones
P . V CH 4
p2V
Q ueda:
r^ =
RT.
K I1
RT1
' k RT,
P2^N2
nN2RT2
PV
PV
CH,
CH4 : P.M. = 12 + 1 x 4 = 16
RT
nHj RT
Fase Gaseosa II
R ubén C ueva G.
PMNj
™n2
PMnj
389
N2 : 14 x2 = 28
"V i, = 64®
28 ” 16
= 1 120 g
RPTA. E
03.- Un balón d e 250 e n ? contiene kriptón a 350 m m Hg; otro balón d e 450 e n ? contiene
helio a 700 m m Hg; s e conectan dichos balones d e tal manera que cada g a s ocupa el
volumen mezclado. Hallar la presión total d e la m ezcla s i la temperatura e s constante.
A) 503 m m Hg
B) 600 m m Hg
C) 575 m m Hg
D) 625 m m Hg
E) 750 m m Hg
R eso lu d ó n .Recordando PV = n RT
=> PV/RT, a una cierta tem peratura :
(5©
Estado Inicial;
P ^ = 350 mmHg
PHe = 700 mmHg
= 250 cm3
PHe = 450 cm3
350.250
RT
nki ~
700.450
RT
"H e
Luego al conectar am bos recipientes, ocuparán un volumen d e :
V.total
, . = 250 + 450 = 800 cm3
En m ezcla:
" k r + n He = " m e z c la
350.250
RT
700.450
RT
PT . 800
RT
RPTA. A
PT = 503,125 mmHg
O rdenando:
04.- 800 gram os d e g a s m etano y una m asa “W” d e m onóxido d e carbono están conte­
nidos en recipientes diferentes d e igual capacidad y so m etid o s a condiciones de
Avogadro. Hallar “W".
A) 1 200 g
B )1 400 g
C) 1600 g
E) 2 800 g
D) 2 100 g
Resolución.Condiciones de Avogadro significa que los recipien­
tes se hallan a la misma presión y temperatura.
Por la hipótesis de Avogadro; (a iguales P y T) :
"C H , “ " c o
=>
Reemplazando datos :
W,
CHi_ = w co
Mch4
Meo
ch4
Wc„4 = 800 g
l
0
co
=W =?
390
C arlos J o ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
05.- En un balón d e acero Inoxidable d e 2 litros d e capacidad s e encierran oxígeno e
hidrógeno a 624 Torr cada uno d e ellos y a 227 BC; una chispa perm ite la reacción de
Oz y d e Hr Determinar la presión final en atm d e la m ezcla gaseosa.
A) 1,32
B) 0,56
C) 1,64
D) 1,23
E) 1,46
Resoluclón.Del dato :
Pn = Pu = 624 Torr., a T = 227 + ?73 = 500 K , V = 2 /
2
2
PV = n RT
Calculamos las moles de cada uno; por :
n —
PV
RT
624.2
= 0,04
62,4.500
n„ = 0,04
624.2
= 62,4.500 = 0,04
n u = 0,04
=
h2
2
Pero, en la reacción de formación del agua :
2
+
2(g)
O,2(g)
2H20( v)
De la reacción
2 mol-g
1 mol-g
2 mol-g
Se deben combinar
0,04
0,02
0,04
(exceso)
n o2 = 0,02
n,total
, , = n o2 + n n p
Al final de la reacción :
n.total
. , = 0,02
’ + 0,04
’
Calculando Plo|a] por :
T
=>
(exceso)
n,total = 0,06
'
PV = nRT
0 ,0 6 .0 ,0 8 2 .5 0 0
2
^
PT = 1,23 a tm
RPTA. D
06.- En un cilindro d e 20 litros d e capacidad s e m ezclan 15 litros d e O , a 5 atm, 8 litros
d e N .a 2 atm y 3 litros d e CO.
' 2 a' 3 atm. ¿Cuál e s la presión total d e ¡a m ezcla en atm ?
B) 6
A) 5
D) 8
C) 7
E )9
Resolución.como :
n =
PV = r?RT
En la mezcla : nt =
PV
RT
Condiciones iniciales
+ n 2 + n3
ill - IjYl + *2V2 + *3V3
RT
RT
RT
RT
PV
=
P
V
+
P
V
+
P
V
tv t
* l v l T r 2v 2 T r 3v 3
P( (20) = 5(15) + 2(8) + 3(3)
P, = 5 a tm
RPTA. A
T
V, = 20 f
1
P(atm)
v(0
5
15
8
3
2
3
Fase Gaseosa II
R ubén C u&za G.
391
07.- Cierto recipiente contiene 17,6 g d e anhídrido carbónico y 11,2 g d e m onóxido de
carbono. S i esta m ezcla ejerce una presión d e 0,25 atm a una temperatura d e 127 SC.
Calcular el volum en del recipiente.
A) 2 0 8 ,3 5 1
B) 104,961
E) 24 I
D) 186,961
C) 73,421
Resolución.= 17,6 g
DATOS :
= 11,2 g
Ñ¡co2= 44
T = 127 + 273 = 400 K
Para la muestra gaseosa se cum ple :
P = 0,25 atm
Meo =
V, = ?
Pt.Vf = RT.n(
RT - í w co2 ]
. S ,
Pt.V, = RT ( n cq¡ + nco)
RPTA. B
V, = 104,96 l
0,25 x V( = 0,082 x 400 •
08.- S e tiene una m ezcla formada p o r 4,4 g d e C 0 2 y 2,8 g d e CO; la m ezcla s e encuentra
a 1 7 BC y 2 ,9 atm. ¿ C u á le s el volum en ? Datos: P.M.co = 44 ; P.M.co = 28
A) 8 ,2 1
B) 1,641
D) 28,4 I
C) 3 ,2 8 1
E) 4 2 2 1
R esolución.-
T = 17 + 273 = 290 K
P = 2,9 atm
nco
=
M
28
r?co = 0,1 m ol
44
«co = —
2
44
r^Q = 0,1 m ol
r?T = 0,2 moles
En la mezcla, p o r : PV = nRT
(2,9)V = (0,2)(0,082)(290)
V = 1 .6 4 /
RPTA. B
09.- S e m uestran 140 g d e N ., 160 g d e 0 2 y 480 g d e 0 3 en un recipiente a 227s C y 3 1 2
m m Hg. S e p id e hallar e l p e s o m olecular aparente y al d ensidad d e la m ezcla.
A) Mt = 26
B) M t = 48
C) M t = 39
D) M r = 42
Dt = 0,26 g/L
Dt = 0,56 g/L
DT= 0,39g/L
DT= 0,48g/L
E) M r = 34
DT= 0,68g/L
Resolución.Datos : WN = 140 g
T, = 227 + 273 = 500 K
W„ = 160 g
WQ = 480 g
3
Pt = 312 mmHg
392
C arlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
i) Calculamos el núm ero de moles de cada gas :
= ]§ = 5moles
lvlo 2
nN =
n° 3 =
=*
r¡r = 5
y el número de moles totales es :
Oj “
^2
5 IItol
n nr
nT ~ 20 mol ~ 0,25
140
28
1 = -r— = 5 moles
Mn 2
480
48
w °,
“ o,
20 moles
ii) Calculamos la fracción molar de cada gas :
f
w
**n2
f m N2 =
fm„ =
;
5 mol
= 0,25
20 mol
%
"r
~
"r
10 mol
= 0,50
20 mol
iii) Luego el peso molecular aparente de al mezcla es :
Mt = fmN2 .M n2 + fm02 .Mo
u2 + fmn
o 3 . IV!o3
Mt = 0,25(28) + 0,25(32) + 0,50(48) = 39
iv) Finalmente hallamos la densidad de la mezcla :
Pt M t
Dt = - 1---RT
P ,.M t = RTD t
_
Reemplazando datos :
T
(312)(39)
(62,4)(500)
Dt = 0,39 g/l
RPTA. C
10.- S e tiene una m ezcla g a seo sa a 2 0 sC y formada p o r 4 com p o n en tes cu y a s p resio n es
parciales so n :0 2 = 200 m m Hg ; N2 = 320 m m H g ; H2 = 415 m m H g ; C 0 2 = 65 m m Hg
Hallar el porcentaje e n volum en del oxígeno e n la mezcla.
A) 2 0 %
B)40 %
C) 55 %
D) 75 %
E) 85 %
Resoluclón.Se cu m p le:
p = p + p +
t *1 ^ r 2 ^
Ptotai = 200 + 320 + 415 + 65
De donde :
1 000 m m Hg
Pto.ai= 1 000 m m H g
_
100%
200 m m Hg
% P„ = 20 %
Pero, por la identidad de avogadro :
%n = %P = %V = 100 fm
%
= 20%
RPTA. A
R ubén C u e va G.
393
Fase Gaseosa I I
11.- S e tiene una m ezcla g a seo sa a 760 m m Hg conteniendo: N2 = 65 % ; O = 15 % y
CO¿= 20 % en volum en. Hallar la presión parcial del COr
A)
10 m m Hg
B) 152 m m Hg
C) 180 m m Hg
D) 224 m m Hg
E) 494 m m Hg
R eso lu d ó n .Se sabe, por avogadro :
%V = % P = % n
%V
^ .
20
RparcialC02
rfEsto es : ---- =
100
760mmHg
= 20%
,
adem ás :
,
luego :
20x760
=> Pr o = ---------cc*!
100
PTotal = 760 m m Hg
% P ^ = 20%
„
,
P„0 = 152 m m Hg
co*
=>
r,r.T» n
RPTA. B
12.- En un tanque d e acero s e coloca una m asa d e acetileno igual a 4 v e c e s la m asa del
propano. S i la m ezcla d e e s to s g a s e s s e asocia una presión d e 0,4 atm para el ace­
tileno ¿Cuál e s la presión parcial del g a s propano?
A) 0,04 atm
B) 0,32 atm
C) 0,25 atm
D) 0,8 atm
E) 0,06 atm
Resolución.D atos:
w rH
=4W
=w
P
=?
C3H8 '
Pr H = 0,4 atm
2^2
i) Número de moles de cada gas
N
=
W
CA
= 4W
26
=
N,
Luego el núm ero total de moles
nT
WC3^ - W
44
_ 2W
13
W
44
101W
572
ii) Calculamos las fracciones molares de cada gas :
2W
fm
t -=
_ ÜSiÍL
88
. 13
101 w
572
fmc3H8 "
101
'CsHs
nr
iii) Finalmente debem os recordar que las propiedades
parciales de los gases en una mezcla son proporciona­
les a sus respectivas fracciones molares :
Reemplazando datos :
0,4 atm
88
~
101
13
W
44
101W
572
13
101
fm,
C3H.
fm.
PCjHg = 0,06 atm
RPTA. E
101
13.- La com posición en presión d e una m ezcla d e g a s e s e s :
O2 = 5 0 % ; C 0 2 = 2 5 % ; N2 = 25% .
Hallar el p e s o m olecular d e la m ezcla. P.A. C= 12 ; N = 14 ; 0 = 1 6
A) 34
B) 30
C) 28
D) 2 7
E) 19
394
Problemas de Química y cómo resolverlos
C arlos J a ra B
Resoluclón.Se tiene los siguientes datos :
A
B
■C
%n
P.M.
50
32
25
44
25
28
En toda la m ezcla se cumple :
P.M^oul = f m A(p-M.a ) + /Wib (p.M.b) + /m c (p.M.c)
Por la identidad de avogadro :
IO O Ír
'
r
)
1 total
100 fm = %n = %P = % V
= % / i,( p1
Reemplazando datos :
a
A
)
; al multiplicar por 100
+ % n D( p 1 ü ; B ) + % n r f e
B
C
)
100 ÍP.M.)
= 50(32) + 25(44) + 25(28)
'
htotal
N
total
= 34
RPTA. A
14.- En un cilindro cerrado s e tienen m ezclados “x ” g a s e s d e manera q u e s e cum ple :
+ P_ = 4 atm
;
fm¡ + fmz + fm 3 + ........ + f m (X-i) = °’75
Determine el núm ero d e m oles del g a s “x ” s i la capacidad del cilindro e s d e 410 L y
la temperatura 1279C.
A) 12,5 m oles
B)
10,25 m o les
C) 8,40 m o les D) 7,32 m oles
E) 2,5 m oles
Resolución.i) Según datos calculamos la fracción molar del gas “x”
fmj+fm2+fm3+
.+fm^
fmx = 1
fm v = 0,25
»
-(a)
0,75
ii) DATOS :
PT = 4 atm
T = 127 + 273 = 400 K
Hallamos el núm ero de moles totales : PTVT= RTnT
VT = 410 I
PTVT
n = —*—LT
RT
4(410)
n T= 50 moles
nT (0,082) (400)
iii) Finalmente determ inamos el núm ero de m oles del gas “x" , recordando que :
rfm
Reemplazando de (a) y (P) :
*
"x
= —
rjj.
n = (0,25)(50)
=>
n x = fmx .rv
T
=>
n = 12,5 m oles
(P)
RPTA. A
R ubén C u e va G.
Fase Gaseosa I I
395
15.- La diferencia entre las fracciones molares d e d o s com puestos en una mezcla gaseosa e s
s i la presión parcial del m ás abundante e s
atm ¿ Cuál e s la presión parcial del otro?
A) 2 atm
B) 0,2 atm
C) 0,8 atm
D) 0,5 atm
E) 1,2 atm
Resolución.De acuerdo con la Ley de Dalton, la presión total es
igual a la de la presión de los 2 gases :
Pa =1. 2
A partir del problema :
fm , - fm B = 0,2
(dato)
Por Teoría:
/imA+ /imB = 1
(teoría)
Resolviendo el siste m a:
fm A = 0,6
; /m B= 0,4
Se sabe por la Ley de Dalton :
R-
6“
12
Pt = 2 atm
p,
Pt = 0,8 a tm
RPTA. C
16.- En un recipiente s e hallan m ezclados 3 g a se s d e tal m anera q u e la fracción molar
d el prim ero es, el doble q u e la del seg u n d o y la m itad el tercero. S i un m anóm etro
instalado en el recipiente arroja una lectura d e 20,3 PSIA. Calcular las p resio n es
parciales d e cada g a s e n PSIA.
A) 1 2 ; 6 ; 24
B) 10 ; 5 ; 20
C) 2 0 ; 10; 10
D) 12 ; 1 0 ; 8
E) 15; 15; 10
Resolución.En PSIA, la presión atmosférica, tiene un valor de 14,7 PSIA; luego la lectura m anom étrica es:
P ^ = 20,3 + 14,7 = 35 PSIA
Datos :
fmA= 2frnB
P,total
, . = 35 PSIA
frnA= fmc /2
P ero :
fmA + friig + fmc = 1
Operando :
fmA= —
frn =
17
fm
Pero por la Ley de Dalton :
frnc y
P
r l
para cada com ponente : PA = 10 PSIA ; PB = 5 PSIA
Pc = 20 PSIA
RPTA. B
17.- Dadas las afirm aciones :
* Volúm enes iguales d e diferentes g a s e s a la m ism a presión y a la m ism a temperatura
tienen igual núm ero d e m oléculas.
* Cuando un g a s escapa a través d e un m edio poroso, tal com o p o r ejem plo la cerámica
sin vidriar o el grafito com primido, s e habla d e la difusión.
* Las velocidades d e difusión d e diferentes g a ses, a la m ism a temperatura y presión,
so n inversam ente proporcionales a s u s resp ectivo s p e s o s moleculares.
* En co n d icio n es am bientales e l nitrógeno s e difunde m á s rápidam ente q u e el oxígeno.
¿ C uántos s o n verdaderas ?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
C arlos J a ro B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
396
R esolución.(V) Por la hipótesis de Avogadro: Los volúmenes iguales de diferentes gases a la misma tem­
peratura y presión, tienen igual número de moles y de moléculas pero diferentes masas
(V) Por difusión un gas se dispersa en otro cuerpo material a través de un m edio p o ro so . Por
efusión los gases se derram an a través de agujeros o capilares.
(F) Ley de Thomas Graham : A la misma tem peratura y presión, las velocidades de difusión
y efusión de gases diferentes son inversamente proporcionales a las raíces cuadradas
de sus respectivos pesos moleculares.
(V) Mn < Mo , entonces v.. > vn
2
2
2
U2
Por lo tanto 3 son verdaderas
RPTA. D
16.- En las m ism a s condiciones d e presión y temperatura la relación “m ayor” para s u
velocidad d e difusión en lo s g a se s indicados corresponde a la alternativa....
A) SOs
NH3
B) N O .
C)CO
SO,
CO
D) Cl,
NO,
VOa
Resolución.A partir de :
3RT
M
Los gases de m enor peso molecular son m enos densos y por lo tanto tendrán mayor veloci­
dad de difusión a igual P y T.
A
e
z
JF
L uego:
A )S 0 2 : M = 32 + 2(16) = 64
;
NH3: M = 14 + 3 (1) = 17
’■ vso2
B) N20 4 : M = 2(14) + 4(16) = 92
;
S 03: M = 32 + 3(16) = 80
'•
v n2o4 < üso3
C)CO
;
C 02: M = 12 + 2(16) = 44
’•
v co > ” co2
D)Cl2 : M = 2 (35,5) = 71
;
N02: M = 14 + 2(16) = 46
■
vci2 <
E )0 3
:
02 : M =
••
%
: M = 12 + 16 = 28
: M = 3(16) = 48
2(16) = 32
üno2
" %
RPTA. C
19.- En un m ism o tiem po s e difunden oxígeno g a se o so y dióxido d e azufre. Luego
¿Cuál e s la relación entre las m o les difundidas ?
A )4: 1
B )j2:1
C )1 :4
D) ,¡2 : 2
E) 3 : 2
Resolución.i)
OXÍGENO GASEOSO : 0 22 ;’ •M* = —
32
ii) Por la ley de T. Graham :
DIÓXIDO DE AZUFRE : S02
; M = 64
vo 2 _ p V
üso,
i
Pero las velocidades de difusión van directa­
mente con las moles difundidas en un mismo
tiempo, luego se cumple :
no.2_ —
‘so,
n°2
"so.
[2
U
RPTA. B
Fase Gaseosa I I
Rubén C ueva G.
397
20.- Las velocidades d e difusión d e d o s g a s e s están en la relación d e 3 a 2. S i el prim ero
e s oxígeno. ¿C uántas m oléculas está n contenidas en 3,6 gram os del seg u n d o g a s?
A) 1,5 x 1022
B) 2,5x10 22
C) 3 x 1 ( f 2
D) 4,5x1 ( f 2
E) 3,5x10 92
Resolución.i)
Calcular el peso molecular del segundo gas por la ley de T. Graham :
Reemplazando datos :
1 _ Mx
9
32
^
=
|m T
\M o2
M„ = 72
ii) Calculamos el número de moléculas en 3,6 gramos del gas “x ” :
9**
10 moléculas
3,6 g x x | 1mol xf j x ^ 6.023x
1m ol x
^ 72 g .
)■
3 x l 0 22 m oléculas
RPTA. C
2 1 - La velocidad de difusión del SOa e s d e 25 L/s a ciertas condiciones de presión y
temperatura. ¿Diga en qué tiempo s e difunde todo el m etano contenido en 40 cilindros
de éste g a s en las m ism as condiciones, s i el volumen de cada cilindro e s de 250 J s L
A) 100 s
C) 300 s
B) 200 s
D) 400 s
E) 500 s
R esolución.i) Trióxido de azufre :
Metano :
SO.3 ,
M = 80
SO,
CH.
M = 16
CH.
= 25 L/s
ii) Por la ley de T. Graham calculamos la velocidad
de difusión del gas m etano :
CH.
Reemplazando datos :
ucha
Ms o 3
"SO,
Mch.
U('i i — 25 J5 l/s
25 l / s
iii) Finalmente calculamos el tiempo que tarda en difundirse todo el volumen de m etano :
t>cH = 40 cilindros x
4
Pero la velocidad de difusión es
v =
t =
/'ilio/íeo
i25r ^ / J1I = 10 000
1I cilindro
*
1
CH4
Volumen (u)
tiempo 0 )
t =
10 000x/5 l
25V5 l/ s
t = 400 s
ÜCH.
RPTA. D
22.- Eri cada uno d e los extrem os abiertos d e un tubo d e vidrio d e 100 cm d e longitud
s e Introducen HZS y SOs respectivam ente. ¿A qué distancia m á s corta hacia uno
d e los extrem o s s e formará el “O" elem ental? P.A. H = 1 ; O = 16; S = 32 '
SOz + 2H2S
A) 31,20 cm
B) 57,84 cm
2H20 + S
C) 29,66 cm
D) 42,16 cm
E) 22,15 cm
398
Problemas de Química y cómo resolverlos
C ortos J o ro B.
Resolución.Se tiene :
= 34
P.M.i
P.M.so
64
100 cm
(3 b -
Del gráfico :
(4
■tK
..... (a)
= 100
Para tiempos iguales :
i
P.M.so,
P.M.,
= [ ^ = 1,37 ...... CP)
\3 4
= 42,16 cm
Xj = 57,84 cm
Resolviendo (a) y (P) :
23.- Un volum en determ inado d e oxígeno g a seo ­
s o s e difunde a través d e un capilar en 90
seg u ndos. L uego en las m ism a s condicio­
n e s de p resió n y tem peratura, un m ism o
volum en de una m ezcla de
y
em plea
75 seg u n d o s para difundirse por el m ism o
capilar. D e te rm in e la c o m p o s ic ió n
volumétrica d e la mezcla.
RPTA. D
% VN}
% v H2
Resolución.-
A) 17%
83 %
B) 3 4 %
66%
C) 4 2 %
58%
D) 2 2 %
78%
E) 31 %
69%
i) Según T. Graham los tiempos de difusión para un mismo volumen se relacionan en forma
directam ente con las raíces cuadradas de los pesos m oleculares .
ro2
/mezcla “
I
M q,
=*
90
I 32
75 “ J m^ T
,
32
=> 1,44 " Mmezda ^
_
M-
zc.a ~
on on
22,22
ii) La composición volumétrica de la m ezcla es equivalente a la relación molar; si la frac­
ción molar del H2 en la mezcla es x ; la fracción molar de N2 es (1 - x).
im N.
^ x mn2
MmeZcia = 49 x mh2 +
+ fm
L uego:
22,2 = x. (2) + (1 - x) (28)
26 x = 5,78
.-.
%
= 22 % a %
=* 22,2 = 2x + 28 - 28 *
=>
* = 0,22
= 78 %
RPTA. D
24.- Con el objeto d e jugar una broma a u n o s am igos, un estudiante hace estallar una
p equeña cápsula d e g a s H^S d e m u y m al olor, en un salón donde n o h a y corrientes
d e aire. ¿C uál será el tiem po aproxim ado en se g u n d o s en q u e uno d e los ,am igos
ubicado a 9,374 m del pu n to en q u e estalló la cápsula, percibirá, el olor s i la tem p e­
ratura del m edio e s 2 7 -C? R = 8,3x10 7 ergio.m or 1.SIC1
P.A H = 1 ; S = 32
A) 0,01
B) 0,02
C) 0,03
D) 0,04
E) 0,05
399
Fase Gaseosa I I
Rubén C ueva G.
Resolución.P.M ÍH ^) = 34
T = 300°K
T = 27 + 273
Por la teoría cinético-molecular :
v
=
I3RT
m Vp.m.
=>
v
I(3)(8,3xl0 )(300)
= ,•
34
o^ h
m \
e = 9,374 x 102 cm
Como la persona se halla a una distancia de 9,374 m, esto es :
_ <? _ 9,374x10 cm
l ~ v ~ 4,687x104c m /s
t = —
Pero :
= 4,687 x l O4 cm/s
t = 0,02 s
RPTA. B
25.- ¿Q ué proposición e s verdadera?
I.
A una temperatura la presión d e vapor d e agua p u ed e variar.
IL
La hum edad relativa (H.R) e s e l porcentaje d e saturación q u e ejerce e l vapor d e un
líquido (agua cuando s e trata del ambiente).
III. En el p u n to d e rocío cualquier e x c e so d e vapor d e agua s e co n d en sa denom inán­
d o se rocío a dichas gotitas d e agua.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) Sólo II y III
E) Todas
Resolución.
I. (F) Los valores de la presión de vapor de agua
son únicos a una determ inada tem peratu­
ra. Estos valores se hallan tabulados. Como
sigue :
T(°C) PY(mm Hg) T(°C) PY(mm Hg)
0
10
20
25
50
4,6
9,2
17,5
23,8
92,5
11. (V) En una mezcla húm eda (gas húm edo), la
humedad relativa es :
Siendo :
60
70
149
233
75
80
100
289
355
760
H.R = —v
t°c x 100%
Pv = presión parcial del vapor de agua en la mezcla
*
tor
P v = presión de vapor a t° C (tabulado)
III (V) El punto de rocío es una tem peratura a la cual la hum edad relativa se hace 100%, es
decir el am biente se satura de hum edad . Esto implica que todo exceso de vapor de
agua se condensa en forma de gotitas de agua llamadas rocío.
Luego las proposiciones verdaderas son II y III
RPTA. D
26.- S e tiene una m uestra de hidrógeno que e s recibido sobre agua en un recipiente d e
118 cm 3 a 2 3 BC y 721,1 m m Hg. ¿C uál e s el volum en del g a s s e c o a C.N?
pV
F c = 21,1 m m Hg
wégm
A) 70 crr?
B) 80 cni3
C) 100 cm3
D) 120 cm3
E) 130 cm3
400
Problemas de Química y cómo resolverlos
C arlos J a ra B.
Resolución.G.H
=
G.S
gas húm edo = gas seco + vapor de agua
(H2)
Vu
= 118cc
h2
Estado (1) :
721,1 = Prs + 21,1
Estado (2) C.N.
P gas =
Vu = ??
„
Ti
(700)018)
296
TCN
GH
= p
GS
+ p
rV
700 mmHS
P gas = 7 6 0
h2
Aplicando: ^
p
T„h2 = 23 + 273 = 296
T = 0 °C = 273° K
m m HS
<7»*»% ^
273
H
= 100 cm 3
RPTA. C
27.- En el aire atm osférico s e encuentra q u e el núm ero d e m o les d e vapor d e agua por
cada 973 m o les d e aire e s 27. S i la presión atm osférica e s la norm al y la temperatura
e s 27 9C ¿Cuál e s la H.R.?
A ) 80,9%
B) 79,9 %
C) 76,9 %
D) 77,9 %
E) 78,9 %
Resoluclón.agua _
D ato:
naire
nagua _
L uego:
agua
27
973
p
por avogadro:
vagua
P, — 760 m m Hg
760.27
973
Pp
Vagua
= 21,089 m m Hg
Finalmente,' determ inando la hum edad relativa :
VlffM
H.R. =
(100
=*
Vagua (saturado)
21 flftQ
H.R. = .=íe £Sl x ioo =*
26,7
H.R. = 78,9%
RPTA. E
28.- En el aire atm osférico s e encuentra q u e el núm ero d e m o les d e vapor d e agua por
cada m ol d e aire se c o e s 0,02. S i la presión atm osférica e s norm al y la temperatura
OQSC
e s d e 20 gC. ¿Cuál e s la hum edad relativa? F\.
= 17,5 m m Hg
ag cm
A) 15%
B) 35 %
C) 65 %
D) 75 %
E) 8 5 %
Resoluclón.nGS = 1 m ol
nv
= 0,02 moles
n to ta J = « o h . =
1,02 moles
Paire
. hl.
= PrG.H.
„ = 760 m m Hg°
húmedo
En la mezcla de gases :
PPVagua _ n Vagua
total
PPVagua _ 0,02
760
“ 1,02
Fase Gaseosa II
: ub én C ueva G.
401
Ppvagua = 15 m m Hg
Determinando la hum edad relativa, según :
P„
Además :
H.R. =
x 100
=* H.R. = — x 100 =» H.R. = 85 % RPTA. E
17,5
V agua
29.- ¿C uántos miligramos d e vapor a cu o so contiene un frasco d e 2 litros lleno d e aire al
70 % d e hu m ed a d y a 25 *C?
A) 18
B) 24
= 23,76 m m Hg
C) 2 9
D) 32
E) 40
R esolución.Se tienen los siguientes datos :
V = 2/
;
T = 25 + 273 = 298 K
;
HR = 70%
;
p“ °C = 23,76
; m„ _ = ?
H jO
n *>U
La presión que realm ente ejerce la presión de agua :
P
Pv
P
70= —1
x 100
=>
PD = 16,6 m m H g
23,76
pv
3
—
m
Calculando la m asa de vapor de agua (PMHjO = 18), recordando que : n = p jj
HR =
x 100
=>
Aplicando la ecuación universal de los gases ideales :
m
agua
P.V.PM
= -------------RT
=* m
agua
(16,6)(2)(18)
= - — -■■■ ■-—-
PV = n R T
=>
(62,4)(298)
m
a«ua
00 „
=32 mg
„
RPTA. C
30.- S e prepara una m ezcla d e CO, C 0 2 y vapor d e agua en un balón d e 20 L. La h um e­
dad relativa e s 75% y la temperatura 25 BC A d em á s la presión total e s d e 1 200 m m
Hg y la presión del CO e s el doble d e la presión del COs . | P^ 5*0 = 23,8 m m Hg ]
Calcular la m asa del g a s s e c o e n la m ezcla.
Hl°
A) 42,38 g
B) 48,32 g
C) 34,82 g
D) 38,42 g
E) 24,83 g
Resolución.i) Hallamos la presión del vapor agua :
HR
25°C
= -rkñ x Pv
Pv
H jO
Pv
H jO
75
= iññ x 23,8m m H g
=>
Pv
v H j0
Iv U
lo U
v H jo
= 1 7 ,8 5 m m H g
ii) Luego el gas seco (mezcla de CO y COz) tiene una presión :
PG3 = Pa R - Pv
"
=> Pr <¡ = 1 200 m m Hg - 17,85 m m Hg
=> PQ^ = 1 182,15m m H g
H jO
iii) Calculamos el peso m olecular de la m ezcla de CO y CO^. Si la presión del CO es el doble
de la presión del C 02 entonces su fracción molar también es el doble :
r '
"V o
2
3
y
,
*m cOj
1
3
C ortos J a ro B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
402
Así tenemos : Mqs = fmcoxM<x> + fmco xM(x>2
Mes = 33,33
Mes = ^ x28 + ^ *44
iv) Finalmente determinamos el peso del gas seco :
PV = RT
W
M
v,
PVMg s
RT
0 182,15)(20)(33,33)
(62,4) (298)
W(._ = 42,38 g
RPTA. A
31.- En un experim ento a 20e C, s e logra una m ezcla d e 0 2 con vapor d e agua, d e tal
forma q u e la relación entre s u s m o les e s d e 4 a 1. S i la hum edad relativa e s d e un
( 20?C
40%. Hallar la presión total d e la m e z c la . Pw = 17,5 m m H gj
^
A) 38 m m Hg
B) 18 m m Hg
" 2°
C) 21 m m Hg
D) 28 m m Hg
E) 35 m m Hg
Resolución.i) Hallamos la presión del vapor de agua a 20 °C si H.R. = 40 %
'h 2o
1UU
=>
’hjO
r
= 40
pv_„
VHjO
ii) Sea el núm ero de moles :
^2
Pv
17,5 m m H g
= 4x
= x
H gO
h¡p
Entonces nT = 5 x , adem ás en toda m ezcla se cumple :
Reemplazando
= 7 m m Hg
5jt
_ nj
PT = 35 m m Hg
7 mmHg
32.- En una ciudad ubicada a! nivel del m a r ;
la hum edad relativa e s 80%. S i la tem pe­
ratura am biental e s 20BC. Calcular la pre­
sió n d e vapor del agua e n el aire y la pre­
_20>C
sión del aire se c o f ^ HO = 17,5 m m H g
RPTA. E
Aire seco
«2°
A) 17,5 m m Hg
742.5 m m Hg
B) 10 m m Hg
750 m m Hg
C) 20,5 m m Hg
739.5 m m Hg
D) 25 m m Hg
735 m m Hg
E) 14 m m Hg
746 m m Hg
2
Resolución.-
i) Calculamos la presión de vapor de agua en el aire hú­
m edo a partir del concepto de hum edad relativa :
Reemplazando los datos :
80 =
HgO
17,5 mm Hg
x 100
ii) Luego por el concepto de gas húmedo: (tenga en cuen­
ta que el aire húm edo tiene una presión de 760 m m Hg
que viene a ser la presión atmosférica al nivel del mar).
Reemplazando datos :
760 m m Hg = P
20°C x 100%
H.R. =
pv ,
Pv
HgO
P
AIRE HÚMEDO
= 14 m m Hg
= P
+ 14 m m Hg
, = 746 mm Hg
RPTA. E
AIRESECO
+ P
V,HgO
Fase Gaseosa II
% R ubén C ueva G.
403
33.- Cierta m asa d e clorato potásico s e trata pirolíticamente y el oxígeno desprendido s e
recogen en agua. Esta experiencia s e desarrolla a 2 7 gC en un lugar donde el baróme­
tro marca 660 m m Hg para la m ezcla húmeda. Calcule Ud. el p e so del oxígeno recogi­
do en un volumen d e 101 y considerando q ue la hum edad relativa e s del 82%.
DATO:
= 26,7 m m H g
A) 4,32 g
B) 7,26 g
C)8,34g
D) 9,2 g
E) 10,91 g
Resoluclón.i) Primero determ inamos la presión del vapor de agua en la mezcla :
H.R .. „2r>c
PVHjO = í|üí ü£ x P vV
HjO
TH
jO
^=»
82
Pv
tÍtx26>
7 mmHg
VH
oO = 11U
U
h2o
=>
PvHoO =21,89 mmHg
ii) Luego hallamos la presión del oxígeno seco.
PGH - PGJ + Pv
H2O
iii)
=> 660 mmHg = PGS + 21,89 mmHg
=» Pcs = 638,11 mmHg
Finalmente calculamos el peso del oxigeno ( 0 2) seco en un volumen de 10 L. (M = 32)
W
PV = RT --K M
=>
W =
Wo2
= (638,11)(10)(32)
o2
(62,4) (300)
o,
PVM
RT
lu '9 1 «
34.- El aire en una habitación d e Sm x Sm x 4m está saturado d e hum edad a 20 SC ¿ Cuál
e s el p e s o del aire saturado en Kg?
— m m Hg
-• ; -Maire = 29
- - g/m
• ol/I
=17,5
P
A)
108,25 Kg
B) 119,49 Kg
C) 216,45 Kg
D) 156,73 Kg
E) 23,86 Kg
Resolución.i) Si el aire está saturado de hum edad , entonces H.R. -100 %. Además el aire saturado tiene
una presión igual a la presión atmosférica PGH= 760 m m Hg.
Luego se cumple : PCR= P ^ + F^°°c
'
*
HjO
=>
.-.
760 m m Hg = PGS + 17,5 m m Hg
'
PGS = 742,5 m m Hg (Presión del aire seco)
ii) El volumen de la habitación es :
V = 5m x 5m x 4m = 100 m 3 = 100 (1 000 0 = 105/
iii) Calculamos el peso del aire seco :
PV = R T ^
M
=,
W
w aireseco
= PVM = (742,5)(105)(29)
RT
(62,4) (293)
= 117 772 g = 117,77 k g
(a)
Problemas de Química y cómo resolverlos
404
C arlos J a ra B.
iv) Calculamos el peso del vapor de agua, de los datos :
( V = 1 0 5/
; T = 293K
PV = R T ^ M
=3
; M = 18
W
vapor
;
Pv = 1 7 , 5 m m H g )
- PVM _ (17,5)(105)(18)
RT
(62,4)(293)
Wvapor= 1 722,9 g = 1,72 k g
v) Finalmente calculamos el peso del aire saturado :
WTOTAL = 117,77 kg + 1,72 kg
=*
(P)
WTOTAL =
WTQ1AL= 119,49 kg
+ WVAPOR
RPTA. B
35.- En una habitación cúbica d e 4 m d e altura la hum edad relativa e s del 80% a 25 SC.
Cuando la temperatura s e increm enta a 35 BC la hum edad relativa s e reduce en un
90%. ¿Q ué m asa d e agua s e co n d en só ?
P3
J SC = 42,2 m m Hg
p£5tc = 23,8 m m Hg
HjO
HjO
A)
412,32 g
B) 977,14 g
C) 1080,3 g
D) 32,64 g
E) 864,36 g
Resolución.i) Calculamos la presión del vapor de agua cuando la H.R = 80 % y T = 25 °C
PvvHjO = 100
^ - í v5°C
vHzO
=* PvHjO = 1100
7 ^ * 2 3 ,8 mmHg
=»
Pvvh2o= 19,04 mmHg
ii) Determinamos el peso del vapor de agua en estas condiciones :
V = (4 m )3 = 64 m 3 = 64 x 103 /
; T = 298 K
PVM , (19.04X64xlO ^Q 8)
rt
(62,4X298)
w
. , lra 5
fo)
® ........' J
iii) Hallamos la presión del vapor de agua cuando :
H.R.
= x 80% = 8% ; T = 35°C
PvH2O = í1U
l ñUx ^ 5°C
ñ Ux
H2O= í l 1U
42-2 m m HS
=>
pv H2O = 3-376 m m HS
iv) Ahora calculamos el peso de vapor de agua a estas condiciones : V = 64 x 103 L,T = 308 K
w
H2°
- P™ - (3,376 m m //g )(6 4 x l0 3)(18)
~~RT~"
(62,4X308)
=*
_
Wh*° = 202’36 s - (P)
v) Nótese que el peso del vapor de agua disminuye , entonces el peso de agua que se
condensó fue :
De (a) y (P) :
W = 1 179,5 g - 202,36 g
.-.
= 977,14 g
RPTA. B
Fase Gaseosa II
R ubén C ueva G.
405
36.- En el laboratorio del Instituto “RAC SO ” s e recogen 1 2 1 d e oxígeno g a se o so sobre
agua a 1825 m m Hg y 20 BC L uego s e llega a confirm ar q u e el oxígeno s e c o recogido
tiene una m a sa d e 38 g . S e p ide calcular la hum edad relativa en la mezcla.
P*0"0 = 17,5m m Hg]
t V
)
A) 84%
B) 89,83%
C) 86,5%
D) 72,8%
E) 96%
R eso lu d ó n .i) Calculamos la presión de oxígeno 0 2 ( M = 32) seco a T = 20 °C = 293 K ; V = 12/ para un
peso W = 38 g
TV
PT W
PV- RT-M
RTW
_
P
=*
P“ W
(62,4)(293)(38)
02X32)
ii) Determinamos la presión del vapor de agua
:
.
=*
°2
Rg
1825 m m Hg = 1809,28 m m Hg + Pv
=»
H20
1572
H.R. = "1 7 5 " x 100 %
"
Pv
s
+
8
Rv
’ "
HjO
= 15,72 m m Hg
H2O
pVh20
H.R. = ■2Q0^- x 100 %
PvHjO
iii) Luego hallamos la hum edad relativa :
Reemplazando datos :
= Rc
h
'
— 80^'28
=»
H.R. = 89,83 %
RPTA. B
37.- Señalan la afirmación incorrecta resp ecto a la ecuación d e esta d o d e Vander Waals
para lo s g a s e s r e a le s :
A ) A bajas p r e s io n e s a/v 2 tien d e a cero.
B) El volum en exclu id o total e s Igual a b = ^ n d?N
C) A bajas d e n sid a d e s (v - b) = v
D) El valor d e “b ” e s tá e x p re sa d o e n litros p o r mol.
E) En lo s g a s e s rea les la ex p resió n PV/RT * 1
Resoluclón.De acuerdo con la ecuación de Van de Walls.
A) (V) El factor de corrección de presión es (n/v)2, esto h ace que, p ara un mol de gas,
(n = 1), si a A/v 2 tiende a cero si las presiones son menores a 1 atm, y a las temperaturas
B) (F) El volumen excluido (covolumen es 4 (4/3 n r3) por cada m ol de moléculas.
C) (V) Se cumple que si a bajas densidades, el efecto de corrección de volumen, tiende a cero.
D) (V) Las unidades de b es l/mol
E) (V) Es igual a Z , que es denom inado el factor de compresibilidad.
RPTA. B
406
Problemas de Química y cómo resolverlos
C arlos J a ra B.
38.- ¿Q ué p resió n ejercen 0,1 m o le s d e g a s COs a 127*0 en un recipiente d e 0,4 litros?
a = 3,6 ; b = 0,0428
A) 2,09 atm
B) 4,05 atm
C) 6,01 atm
E) 3,5 atm
D) 8,07 atm
Resolución.P + an
Ecuación de Vander Waals :
P + (3,6)(0,ir
(0.4)2
( V - n 6 ) = n RT
2'
[0,4 - 0,1 (0,0428)] = 0,1 (0,082) (400)
P = 8,07 atm
RPTA. D
39.- Calcular d e acuerdo a la ecuación d e van Waals la presión que debe aplicarse a un mol
de N2 para que el volumen sea igual a 4 veces s u covolum en a la temperatura d e 25 gC
A)
133,33 atm
B) 151,74 atm
C) 182,99 atm
D) 195,08 atm
E) 200 atm
Resolución.De tablas se obtiene los valores de a y b, para el N, : a = 1,39 atm l2 m ot2 ; b = 0,0391m o t]
/
l
n = 1mol
N
P + "T
v2J
(V - 6) = RT
T = 25+273
=>
V = 4fc (4 covolumen)
(P^ )
P=
(46)
P = RI
(36) = RT
a
36
0,082x298
1,39
3x 0,039
16(0,039)
[4b - b) = RT
P + —^
16b2
P = 151,74 atm
RPTA. B
40.- Un m etro cúbico d e
a 75 BC y 30 atm s e com prim e a 40 atm y s e enfría a -40 gC.
Calcular el volum en final s i el factor d e com presibilidad inicial (Z J e s 1,00 y el final
e s (Z J 0,90.
A)
0,452 m?
B) 0,608 m 3
C) 0,799 m3
D) 0,850 m3
E) 0,998 m 3
Resolución.Para el estado inicial y final se cumple :
PjV, = Z, n RTj
como el mismo gas (n = n) combinando las dos ecuaciones :
; P2V2 = Z2 n RT2
R ubén C ueva G.
Fase Gaseosa II
407
PR08L€MAS PROPU€STOS
01.- La proposición falsa e s :
A) 0,81 g II
B) 0,36 gil
A) PV = n R T sólo para gases ideales.
D)0,21 gjl
E) 0,6 g//
B) P jV j = P2V2 es un proceso isotérmico
06.- Una mezcla gaseosa contiene 10% de ozo­
no, 80% de Oxígeno y 10% de nitrógeno. Par­
tiendo de esta composición volumétrica. Há­
llese el peso molecular aparente.
C) Vm= volumen molar contiene 6x1023
moléculas del gas.
D) V(= Vj + V2+
+ Vn (Ley de Amagat).
E) Las velocidades de difusión son directa­
mente proporcionales a sus masas moleculares.
C) 0,43 g II
A) M = 33,20
D) M = 28,56
B ) M = 52,50
E ) M = 34,25
02.- Indicar la proposición fa lsa :
C) M = 30,28
A) Si se duplica la velocidad cuadrática media de
un gas su presión se hace cuatro veces mayor.
07.- Las presiones parciales de 4 gases en un
ambiente de 6 litros a 727 °C son :
B) Un gas real tiende a comportarse como gas
ideal a densidades bajas.
PCo2=0,82 atm ; Pco = 0,84 atm
C) La presión que ejercen las moléculas de un
gas ideal es menor que la de un gas real.
PHj = 0,21 atm ; PHO - 0,32 atm
D) A igual presión y volumen la energía
cinética de los gases ideales es la misma.
E) Un gas real puede comportarse como ideal
a bajas presiones y altas temperaturas
03.- La velocidad promedio de las moléculas
del metano a 1 000 K es 1 250 m/s ¿A qué
temperatura la velocidad promedio de las mo­
léculas del oxígeno será 1000 m/s?
A) 830 K
B) 1600 K
D) 3200 K
E) 1280 K
C )1400K
04.- En una mezcla de varios gases se cum­
ple: n( + nx = 12 moles. Si la presión parcial de
“x” y la total es 2 atm y 6 atm, respectivamen­
te, hallar el valor den X.
A)
1
B )2
C) 3D )4 E)5
05.- ¿Cuál es la densidad de una mezcla que
contiene 400 g de S 0 3 y 340 g de H2S en un
recipiente a 1 127 °C y 0,5 atm ?
¿Cuántos gramos de C 0 2 hay en el recipiente?
A) 2,64 B) 1,65 C )0,98 D) 1,22 E)3,54
08.- En un cilindro se encuentran mezclados
48 g de CH4 con 64 g de 0 2 los cuales ejercen
una presión total de 35 atm. Hallar el peso
molecular de la mezcla.
A) 224
B) 22,4
C)44,8
D)67,2 E)672
09.- Se llenan 4 400 g de COz; 3 400 g de NH
y 3200 g de CH4 en un balón de acero; de tal
manera que la presión parcial del gas carbóni­
co es 200 mm Hg. Calcular la presión total de
la mezcla de los otros dos gases :
A) 400 mm Hg
D) 1 000 mm Hg
B) 600 mm Hg
E) 1 200 mm Hg
C) 800 mm Hg
10.- Se mezclan pesos iguales de Cl , H^ y
N2. Hallar la presión total de la mezcla, si la
presión parcial del H2 es 2 atmósferas.
A) 2,56 atm
B) 2,83 atm
D) 8,81 atm
E) 3,60 atm
C) 2,19 atm
11.- En un balón se mezclan los gases Oz; N2;
C 0 2; CH4 y se observa que las presiones par­
ciales son iguales. Además se introducen 40
gramos de oxígeno más que nitrógeno. Cal­
cular, el peso de la mezcla.
A) 1200g
B )1300g
D) 1500 g
E) 1 600 g
C) 1400g
B)68
C) 82
A) 53,8
B) 42,2
D) 32,5
E) 28,9
C)36,7
17.- En una mezcla formada por los gases “X”
e “Y”, el porcentaje en volumen de “X” es
45%. Calcular el porcentaje en presión de “Y”.
A) 67,5%
B) 22,5%
D )60%
E)55%
C )45%
18.- La densidad de un gas a C.N. es l,429g./'1.
¿Cuál será su densidad a 303° K y 735 Torr?
12.- La densidad relativa de un gas parafínico
con respecto a un gas olefínico es 29/28. Si
los gases tienen la misma cantidad de átomos
de carbono por molécula se pide calcular el
peso molecular del hidrocarburo acetilénico
correspondiente a la serie isóloga
A) 54
C arlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
408
D )93
E) 108
13.- El peso molecular de una mezcla forma­
da por eteno y propano es 40. Calcular el peso
del eteno en 800 g de mezcla.
A )I,3 3 g ./-‘
D) 1,08 g j- 1
B) 1,24 g.Z1
C ) l ,1 7 g .r ‘
E) 1,5 g./'1
19.- En una mezcla gaseosa de propano (C3Hg)
y eteno (C2H4) la fracción molar del primero
excede en 0,5 al segundo. Si la presión total
es 12 atm y el volumen 20 /, hallar la presión
parcial del C3Hg y el .volumen parcial de
C2H4. P.A. H = 1 ;C = 12
A) 6 atm, 51
D) 3 atm, 1 0 1
A) 12g B) 13g C) 14g D) 15g E) 16g
B) 9 atm ,51
E) 2 atm , 5 1
14.- ¿Qué peso molecular aparente tiene una
mezcla de 8 g de oxígeno; 14 g de nitrógeno;
20 g de helio y 8 g de hidrógeno ?
C) 9 atm , 1 0 1
A) M = 18,26
D) M = 3,46
B ) M = 26,46
E) M =5,12
C) M = 12,63
15.- En un recipiente de 11 litros se introdu­
cen pesos iguales de N2 y CH4. Calcular el
peso total introducido, si a 27 °C la presión en
el recipiente es de 6 atm.
A) 48,2 g
B) 54,5 g
D) 70,0 g
E) 81,4 g
C )6 6 ,6 g
16.- Un gas de combustión tiene la siguiente
composición volum étrica:
N2= 5 5 % ; C O z= 25% ;Oz=12 % ; C O = 8%.
Calcular el peso molecular de la mezcla.
20.- Se tiene una mezcla gaseosa cuya com­
posición volumétrica es 40% de C 0 2; 50% de
CO y 10% de CH4. Esta mezcla se pasa por
agua y se absorbe todo el C 0 2. Si los gases
residuales salen secos a la presión atmosféri­
ca normal. ¿Cuál es la presión parcial del NH4?
A) 0,66 atm
B) 0,17 atm
D) 0,86 atm
E) 0,92 atm
C) 0,77 atm
21.- El íntegro de cloro que forma parte de
200 g de CljX ocupa 60 l a 624 Torr y 27 °C
Calcular la cantidad de moléculas en 6100 g
deX 02
A) 6,023.1023
D) 6,023.1025
B) 6,023.1024
E) 6,023.1027
C) 6,023.1026
Rubén C ueva G.
Fase Gaseosa II
2 2 .- En un tanque de 400 / se colocan 1 400 g
de monóxido de carbono y 1 500 g de etano.
Calcular el volumen parcial de cada gas.
A) VCQ = 2 5 0 1
; V C jH6=i50 /
B ) VCO= 5 0 Z
; XcjHj = 3 5 0 /
C) VCQ= 350 /
;
D ) V CO= 1 5 0 1
; VC2h6= 25 0 /
E) VCQ = 2 0 01
; VCjH6 = 2 00 l
27.- Hallar el peso molecular de un gas “x” si
se sabe que para que difunda 8 litros emplea
el triple de tiempo en que se difunde igual vo­
lumen de hidrógeno.
A) 8
=50/
A)
D)21,2
E) 19,9
B) l l ,8 cm
D) 3,5 cm
E) 12,6 cm
C) 18
D) 28
E)32
B ) N 2> H 2
o o
2>
h2
E ) 0 3> 0 2
29.- Se disponen de gases como el oxígeno
y un gas “x” de masa molecular 64. En las
mismas condiciones de presión y temperatu­
ra, 100 en? del gas “jc” se difunden en 1 se­
gundo. ¿Qué tiempo necesitan 2,828 / de oxí­
geno para difundirse?
C) 24,5
24.- Se colocan dos algodones empapados con
HC1 y NH3, respectivamente, en los extremos
de un tubo de vidrio. Si la longitud del tubo es
de 20 cm. ¿A qué distancia del NH3 se forma­
rá el anillo de cloruro de amonio ?
A) 13,9cm
c o 2> c h 4
D ) N 2> O z
de un pequeño orificio es una hora. ¿Cuánto
tardaría en difundirse un litro de helio bajo las
mismas condiciones? Dar la respuesta en mi­
nutos. P.A. 0 = 1 6
He = 4
B) 26,8
B) 14
28.- Respecto a las velocidades de difusión a
300 mm Hg y 20 °C; ¿Cuál de las afirmacio­
nes es correcta ?
2 3 .- Si un litro de oxígeno se difunde a través
A) 28,4
409
C) 15,9cm
A) 18,5 s
B )1 9 ,2 s
D) 21 s
E) 24,3 s
C)20s
30.- Un muestra de Argón demora un minuto
con cuarenta segundos en difundir. ¿Cuál será
el peso molecular de un gas “jt” que necesita
sólo 50,1 segundo para difundirse en las mis­
mas condiciones de presión y temperatura y
recorriendo el mismo espacio que el argón?
P.A. Ar = 40
A )30
B)25
C )20
D ) 15
E ) 10
25.- El gas oxígeno se difunde a través de un
orificio en 20 minutos; a las mismas condi­
ciones de “P” y “T”, ¿Qué tiempo tardará en
difundirse por otro orificio igual peso de me­
tano? Dar respuesta en minutos P.M.
CH4 = 16 Oz = 32
31.- Determinar la relación de las velocidades
de difusión del HC1 y del CCLcon respecto al
H2. HC1 = 36,5 ; C 0 2 = 44
A) 0,23; 0,21
D) 0,58; 0,51
A) 28,3
B) 32,6
B) 0,34; 0,32
E) 0,2; 0,3
D) 55,5
E) 38,2
C)41,7
C) 0,42; 0,40
26.- En un mismo tiempo se difunden oxíge­
no y dióxido de carbono, entonces sus núme­
ros de moles están en la relación :
A) S n
B) V 2/3
D) V 22/4
E) V 22/3
C) S
/5
32.- Un gas seco ocupa 800 eni3 en condi­
ciones normales. Si se recolectara la misma
cantidad de gas sobre agua a 20 °C y una pre­
sión total del gas de 740 Torr. ¿Qué volumen
ocuparía?
P 30°c = 17,5 m m Hg )
H tO
I
A) 901 cm3
C) 903 cm3
B) 902cm3
904 cm 3
D)
E) 905 cm3
37.- Se recoge CO, sobre agua a 954, 69 mm
Hg y 27 °C ocupando 300cc. ¿Qué peso de COz
se recoge si la humedad relativa es de 70 %?
A) 0,7 g
D)
33.- ¿Qué peso tiene 1 m3 de aire saturado de
humedad a 25 °C y presión de 770 mm Hg?
P f °C = 23,8mm H g)
v h
C arlos J a ra B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
410
2o
1,1 g
E) l,4 g
38.- El aire húmedo de una ciudad con hu­
medad relativa 80% a 40 °C y 2 atm se expan­
de isotérmicamente hasta la presión de 1 atm.
Encontrar la presión final del vapor de agua
(ÑÍajre = 28,96 g/mol)
A )3,260*g
D)
= 53.3 mm /fg j
B) 2,346/#
1,732 A:g
C )l,186Jtg
E)2,967*g
34.- ¿Qué volumen le corresponde en mi y
en C.N a una masa de gas seco, que al ser
recogido sobre agua a 25 °C ocupa un volu­
men de 80 mi, siendo la presión atmosférica
de 745 mm Hg?
P 35°C = 23,89mm H g)
A) 72,84
B) 28,36
D)
E) 19,45
mosférica normal,
12%
B)24%
D)
72 %
E) 86 %
C)36%
36.- Se recolectó H2 sobre agua a 27 °C y 807
mm Hg, el volumen de gas sobre el agua era
de 124 mi. Calcular el volumen que el hidró­
geno seco ocupará en C.N. P^ L = 27 mm Hg
D )2 2 4 mi
B) 22,1 mm Hg
E) 12,3 mm Hg
C) 18,2 m m H g
39.- 4,6 / de aire a 40 °C y 716,2 mm Hg satu­
rado en 70 % de vapor de agua, se compri­
men a 786 mm Hg a 30 °C. Calcular el volu­
men final del aire.
P C C = 31,8mmHg
y
Pv ^ = 55»3w w H g
=21,1 Torr
A)
52 mi
D) 30,4 mm Hg
C) 69,55
35.- Determinar la H.R. en un ambiente sa­
biendo que % volumen de vapor de agua en
el aire es 1% a 23 °C. Considérese presión at­
A)
A) 36,2 mm Hg
)
« 2°
48,32
C) 0,9 g
B) 0,8 g
B) 84 m/
E )3 3 0 mi
C) 116m/
A)
3,8/
D) 4,4 /
B) 4, 0/
C) 4,2 /
E) 2,3 /
40.- Calcular la constante: “b" de Van de Waals
en l.mol'* para el oxígeno, cuyo diámetro
O
molecular es 3 A
A) 0,096 L m o l 1
D) 0,096 l .mol ]
B) 0,034L m o l 1
E) 0,066l.m o l'
C) 0,0111 .m ol'
13.1. CONCEPTO
Son mezclas de dos o m ás sustancias que se han distribuido o dispersado en forma ho­
mogénea habiéndose disgregado ,o disociado a nivel de átomos, iones o moléculas simples.
Ejem plo: agua salada, agua azucarada, solución de ácido nítrico, naftalina en bencina, acero
bronce, etc.
Las disoluciones también se denominan soluciones, muy
distintas a los coloides (con macromoléculas) .y suspensiones.
El componente que se encuentra en m enos cantidad se deno­
mina soluto y el que está en mayor cantidad solvente o disol­
vente. El solvente m ás utilizado es el agua.
Otros solventes : alcohol etílico, bencina, cloroformo, éter sulfú­
rico, acetona, tetracloruro de carbono ....
13.2. CONCENTRACIÓN
Es la relación entre la cantidad de soluto y la cantidad total de solución. Indica la com ­
posición cuantitativa de las soluciones, a pesar que se pueden em plear términos relativos :
- Diluido.- Poco soluto.
- Concentrado.- Mayor cantidad de soluto.
- Saturado.- Máxima cantidad de soluto a cierta temperatura.
- S obresaturado.- Se obtiene por saturación a elevadas tem peraturas y posterior enfria­
miento; son inestables.
* Cada sustancia se puede disolver en otra en cierta cantidad a determ inada temperatura,
depende de su estructura y enlaces. Al aum entar la tem peratura aum enta la “solvatación”.
(Dispersión del soluto, en el interior del solvente)
a) Porcentaje en p eso (% w) [w = Weight].- Indica el peso de soluto por cada cien partes
en peso de solución. Es num éricam ente igual al porcentaje en masa.
%W=
W
--
Mimo--
X
100
solución
b ) Porcentaje en volum en (% V).- Indica el volumen de soluto por cada cien partes
volumétricas de solución.
( % V = ~y«>lntP- x 100
1'
solución
412
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
c) M olaridad (M).- Indica m oles de soluto por cada litro de solución.
[M] = ~
d) Normalidad (N).- Indica equivalentes - gramo de soluto por cada litro de solución.
Otras formas antiguas de expresar las concentraciones :
- Porcentaje de peso en volumen
W .
% W/V =
soluto x 100
- Formalidad (F) = Molaridad
- Partes por millón (ppm) :
solución
- Molalidad (m) :
[ m ]
=
# DDm =
PP
‘soluto
w,solvente {kg)
■ WstoCmg)
Wsolución(ftg)
Ejemplo :
1.- Calcular el porcentaje en peso de la solución preparada disolviendo 40 g de N2S04 en 160#
de agua.
\
=
%W=
40 g
WtoiucUd
x 100
= 160g
40 a
= 200g
% W = 2 Ó ^ X,0°
% W = 20 %
2.- Determinar el volum en de alcohol etílico puro que contienen 50 m i de cierto vino
“m oscato” al 12 % en volumen.
% V = ■r soluto x 100
solución
12 % = -
x 100
6 m / = V,■Jcofcol
3.- ¿Cuál es la molaridad de la solución que contiene 80 g de hidróxido sódico disuelto en
agua si el volumen total de solución es de 500 m il
Dato : P.M del NaOH = 40 g/mol ; n =
[M] = ~
=> n = ^
IM) = V
IMj =
2 m ol-g
0,51*
[M] = 4 M
(*) volumen en litros
= 2 mol-g
cuatro moles por cada litro = cuatro molar
Rubén Cueva G.
Soluciones
413
4.- ¿Cuántos equivalentes-gramo de ácido nítrico existen en 8 litros de solución 2,5 N?
[N] = - €W
:
2,5 N = #€¡ ¡ f S
:
20 eq-g = # eq-g
5.- Expresar la concentración en molalidad de la solución de HCI que contiene 6 moles de
soluto disueltos en 4 kg de agua.
, .
[m] = N/W
A
r ,
[mi =
6 moles
4 kg
[mi = 1,5 m
Equivalente - g ra m o .-1eq-g es igual al peso equivalente en gramos
„
W
# e q-Z = F £.
No confundir peso-equivalente (P.E.) con peso específico (p.e.)
Peso equivalente (P.E.).- Es el peso de reacción, es decir el peso de cada sustancia que
OXÍDO
SUSTANCIA
ELEMENTO
ÁCIDO
HIDRÓXIDO
reacciona
(equivale)
con la unidad reactiva, que
es un gramo
de hidrógeno uSAL
ocho gramos
de oxígeno. El P.E. se puede calcular con la tabla :
K+)l
=
IOI
2 # de "O" # d e"H "
# de "OH"
6
|v alenda|
cationes aniones
Pp =
6 = factor de reactividad
Ejemplo 1 :
H2so 4
6= 2
Ca (OH) 2 6 = 2
II
CD
04
Cu +2
HCI
6= 1
KC103
H 3P ° 4
Cu+I
6 = 1
HNO3
6
=
1
KOH
6= 1
6= 3
Al(OH) 3 6
=
3
NH4OH
6= 1
6
Ca O
=
1
6= 2
A12 (S0 4) 3 6
=6
h 2c o 3 6 = 2
2.- Calcular el peso equivalente del ácido sulfúrico. P.M = 98.
3.- ¿Cuántos equivalentes-gramos de hidróxido cáicico hay en 370 g de esta sustancia ? P.M. = 74
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
414
#eq-g =
# eq.g = 370S = 10
74g/ 2
PE
4.- Determinar la normalidad de la solución que contiene 490 g de H2S 04 disueltos en agua si
el volumen total es de 5 litros.
=> [Ni = 49° g / 49^ g / e q
[N] = * eQ’ $
Relaciones im portantes :
Donde :
[N] = 0 [MI
D = densidad de solución
g
a
^
[NJ _ 2N
[MI =
P.M. (soluto)
Dilución.- Proceso de disminución de la concentración al aum entar solvente.
En las disoluciones se m antiene constante la cantidad de soluto :
Wsolulo(inicial) = WsollJto(fina])
VsoIuto(inicial) ^soluto(fi"^l)
"soluto (inicial) = "soluto (final)
# e q - Ssoiuio(inicial) = # e q - gso,ulo(final)
También es válido cuando se mezclan dos o m ás soluciones del mismo soluto. No hav reac­
ción química.
De acuerdo a la ley de Ritcher en las reacciones químicas el núm ero de equivalentes -gramo
de cualquier reactante o producto es igual al num ero de equivalentes-gramo de cualquier
otro reactante o producto en el mismo proceso.
A+ B
# eq-
# ( A)
-------- >
— # eq -
Titulación.- Es la neutralización ácidobase para determinar la concentración
(el título) de uno de ellos . También se
llama valoración.
G eneralm ente se utilizan indicadores
como fenolftaeína, tornasol, naranja de
metilo o pH-metros.
Se cumple :
& e Q ■ R a c id o “
~ & B ASE
^UciDO ^ ÁCIDO = INIbase' bASE
C+ D
— #
eq - g(c) — # eq - g (D )
Soluciones
Rubén Cueva G.
415
Las soluciones son mezclas hom ogéneas, es decir, dispersiones; pero no toda disper­
sión es solución, hay tres clases de dispersiones :
a) Suspensión.- Con partículas dispersas relativamente grandes
d > 0,1 p. «— miera (lp. = 10"6 m )
d = diámetro de las partículas
Poca afinidad entre la fase dispersa y la fase dispersante.
Sedimenta, por la gravedad van hacia el fondo las partículas m ás pesadas. Ejemplo : leche
de magnesia, cocoa en agua, penicilina en agua.
b ) Coloide.- Con partículas relativamente pequeñas: 0,001 p < d < 0,1 p
Es estable por movimiento browvniano de sus partículas, colisionando al azar unas con
otras. Posee el efecto Tynndall
Ejemplo :
SOL
jabón en agua
(sólido en líquido)
GEL
gelatina, ópalo
(líquido en sólido)
AEROSOL
EMULSION
niebla, nube
mayonesas, pinturas
(líquido en gas)
(líquido en líquido no miscible)
c) Solución.- Con partículas disueltas muy pequeñas (d < 0,001 m ) por ello se dice a nivel
atómico o molecular. Existe afinidad (solubilidad) entre sus com ponentes, son miscibles,
que puede ser parcial o total.
Proceso d e disolución.- Desde el punto de vista m olecular consta de 3 etapas :
Etapa 1 : Separación de iones o moléculas de SOLUTO
Etapa 2 : Separación de moléculas de SOLVENTE
Etapa 3 : Mezclado de SOLUTO y SOLVENTE
La formación de una disolución se debe a 2 factores
ENERGÍA
-------- >
ENTROPÍA -------- >
Entalpia de disolución
Desorden molecular
Soluto y solvente puros
0
ORDEN
Soluto y solvente mezclados
DESORDEN
A mayor desorden, mayor entropía
La entalpia de disolución (AH^) es el calor que se absorbe o libera en un proceso de disolu­
ción (a presión constante)
Disolución exotérm ica (AH^ < 0) el sistem a libera calor
Disolución endotérm ica (AH^ > 0) el sistem a absorbe calor
Disolución ideal (AH^ = 0) no hay transferencia de calor.
Cumple la ley de R aoult: P. =
P?
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
416
Donde : P¡ : presión de vapor en la solución
P.° : presión de vapor puro
x. : es fracción molar
En las soluciones exotérmicas el recipiente se calienta y en las endotérmicas se enfría.
En el proceso de disolución debe existir afinidad entre el soluto y el solvente, por ello la
regla : “LO SEMEJANTE DISUELVE A LO SEMEJANTE” se explica con los siguientes criterios :
1.- Solvatación.- Consiste en la ionización de soluto donde cada ión se rodea de moléculas
polarizadas de solvente. Hidratación es la solvatación donde el soluto es el agua.
a)
Soluto iónico.- Solvente polar
Ejem plo:
NaCl(s)
- ” 2° >
Na+(ac) + C l{ac)
Proceso de solvatación Iónica
8x
V h
h'°\«
/
A
V + \
c\
(Na)” ” \
8+
/ '" " . í f r , , , . " '
H
(< □ > ”
P
^
^ ° v
9Th
*
8 = carga pardal
b)
Soluto polar (parcialmente iónico) - Solvente polar
Ejemplo:
HCI^
H+(ac) + Cl(ac)
Proceso de solvatación molecular
H - O s+
H -0
e*
H
X,
V
H
o
o
"
2.
<
■
CTH
v\ H
"
„A
Interacciones m oleculares DIPOLO - DIPOLO
Soluto polar - solvente polar
Ejemplo : Alcohol etílico (C2H5OH) en agua
CH.CH,— O — H» > c/ H
* * *
'H
H
I
O—H
„
"
» -0
' a
V
H
«'
Soluciones
Rubén Cueva G.
3.
Fuerzas de dispersión d e LONDON
^
417
^
Soluto apolar - solvente apolar
Ejemplo benceno (CfiH ) en tetracloruro de car­
bono (Cl4).
Fuerzas de London son cargas eléctricas que se
acumulan en determinadas zonas a pesar de no
polarizarse.
Q
~ /" “X ~
Fuerzas
» 0 » { J » 0 » -* s T te London
o»i j » o »
>Q
NOTA.- Si el soluto y solvente poseen moléculas que no se asem ejan, entonces no se disol­
verán, son inmiscibles.
Ejemplo : HzO y CC14 ; NaCl y C6H6, hidrocarburos y agua, etc.
CLASIFICACIÓN DE LAS SOLUCIONES
Existen diversos criterios para clasificar las soluciones :
A) De acuerdo a la conductividad eléctrica :
1.- Electrolíticas. Conducen la corriente eléctrica. El soluto tiene enlace iónico o covalente
polar. Ejemplo : KC1 en HzO
2.- No electrolíticas. No conducen la corriente eléctrica. El soluto se dispersa en forma
molecular. Ejemplo : glucosa (C6H,20 6) en HzO
B) De acuerdo a su s p ro p ied ad es quím icas
1. Acidas Liberan iones hidrógeno H+
Ejemplo H2S 04 en H 20
2. Básicas (alcalinas) Liberan iones hidróxido (OH)+
Ejemplo NaOH en HzO
3. Neutras. H+ = OH' o no liberan iones
Ejem plo: (CgHg en CgH5CH3 ) benceno en tolueno
4. Oxidantes. Ganan electrones con facilidad en procesos redox. Ejemplo : KMn04 en HzO
5. Reductoras Pierden electrones con facilidad en procesos redox Ejem plo: Na2S03 en H20
C) De acuerdo a su estado físico
SOLVENTE SOLUTO
EJEMPLO
1.
Sólido (•)
sólido
sólido
sólido
sólido
líquido
gas
acero, bronce
amalgamas
H,enPd
2.
Liquido
líquido
líquido
líquido
sólido
íquido
gas
azúcar en agua
alcohol en agua
bebidas gaseosas
3.
Gaseoso
gas
gas
gas
sólido
íquido
gas
humo
neblina
aire
418
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
* La aleaciones son soluciones (mezclas hom ogéneas) sólidas. Ejemplos : acero (Fe + C),
bronce (Sn + Cu), etc.
Las amalgamas son mezclas de mercurio (Hg) líquidos con oro (sólido), o plata (sólido), etc.
El H2 en Pd ó Ni se utiliza com o catalizador industrial.
D) De acu erd o a su concentración:
1.- En términos relativos
a) Diluidas.- Poca cantidad de soluto. Ejemplo : 0,1 g de NaHC03 en 100 g HzO
b) Concentradas.- Gran cantidad de soluto. Ejemplo 5 g de NaHCOs en 100 g HzO
c) Saturadas.- Máxima cantidad de soluto a una temperatura determ inada Ejemplo : 9,5 g de
NaHC03 en 100 g H20 a 20 °C
d) Sobresaturadas Mayor cantidad de soluto que las saturadas, debido a saturación a eleva­
das temperaturas y posterior enfriamiento. Son inestables Ejemplo : 12 g de NaHCCL en 100
g HzO a 80 °C y luego a 20 °C.
2.- En términos exactos : - Porcentaje en peso - Porcentaje en volumen - Molaridad
- Normalidad
- molalidad
- ppm
Solubilidad.- Es una propiedad física muy importante que se indica m ediante el coeficiente
de solubilidad (s) que señala la máxima cantidad de gramos de soluto que es posible disol­
ver en 100 g de solvente a determ inada temperatura.
c _
wmáx soluto
— 100 g solvente
Curvas de solubilidad
Se obtienen gradeando S vs T (°C) generalm en­
te con el agua com o solvente, La solubilidad aum enta
al aum entar la tem peratura en la mayoría de sólidos,
pero hay excepciones: Na2S 0 4 anhídrido, CaCr04, etc.
KC1
NaQ
NajSO*
Los datos de S perm iten preparar soluciones
sobresaturadas y luego obtener cristales puros del
soluto, también se le denomina sembrado de cristales.
La solubilidad de gases disminuye al aum entar la tem ­
peratura, por lo que el calentam iento de aguas en ríos
y lagos reduce al contenido de Oz y perjudica la vida
acuática.
20 40 60 80 100
Curvas de Solubilidad
Muchos gases reacciones con el disolvente . Ejemplo C02 + HzO ^
^ H2C 03
LEY GENERAL DE DISTRIBUCIÓN (LGD)
También es conocida com o “ley de partición o reparto". Determina la distribución cuantita­
tiva de soluto, al agregarlo en una mezcla bifásico de 2 líquidos inmiscibles entre sí; y se da
por una constante de distribución (D), que tam bién es llamado coeficiente de partición.
Rubén Cueva G.
Soluciones
419
Se calcula a s í :
Soluto
solvente 1
+
O
solvente 2
(1)
-
soluto-solvente,
(2)
-
soluto-solvente^
C, = concentración en (1)
D=
C2 = concentración en (2)
D es adimensional, depende de la temperatura y de cóm o estén expresadas las con­
centraciones .
Si el soluto es más soluble en el solvente 1 que en 2 entonces
C, > C2
D> 1
Ejemplo: Para el yodo (soluto) disuelto en CC14 (solvente 1 y HzO (solvente 2) a 25 °C
D = 85,1 Si C, y C2 se expresan en g/litros.
D = 52,5 Si Cj y C2 se expresan en porcentaje en peso.
Extracción p o r solventes .- Es una técnica para separar y purificar sustancias aplicando
LDG. Consiste en agregar solvente (1) en que soluto es m ás soluble que solvente (2), no
miscible con (1). Luego de agitar la mezcla cierta cantidad de soluto en solvente (2) pasa a
la otra fase líquida inmiscible (1). Después se separa por decantación.
O
solvente (1)
+soluto
solvente (2)
+ soluto
agitación
solvente (2)
purificado
(2)'
pera de decantación
o
em budo de separación
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
420
01.- Según e l estado físico de las soluciones, se afirma que :
A) Las soluciones siempre son líquidas a temperatura ambiente.
B) La oclusión de hidrógeno en paladio es una solución gaseosa.
C) Un sólido y un gas nunca pueden disolverse.
D) La densidad de una solución es menor que la densidad del componente más pesado
y mayor que la densidad del componente más liviano.
E) E l acero no es una solución puramente metálica.
R esolución.A) Las soluciones pueden ser también sólidas y gaseosas.
B) Es solución sólida (H2 - soluto
Pd - solvente).
C) Incorrecto. Ejm: humo.
D) Verdadera, ya que el resultado es como un promedio.
E) Acero : Fe + C
Fe = metal
C = no metal.
RPTA. D
02.- Enumerar cuántas proposiciones son incorrectas :
I.
Cloruro de sodio y gasolina forman un sistema miscible
H.
Eter y agua se disuelven en toda proporción
III.
La hidratación en una solución diluida es mayor que en una solución concentrada.
IV. El proceso de disolución de un compuesto iónico comprende primero la ruptura de
la red cristalina y luego la interacción con e l solvente.
A) 0
B )1
C) 2
D) 3
E) 4
Resoluclón.I Incorrecto NaCl (iónico) y gasolina (apolar)
II Incorrecto éter (apolar) y agua es (polar)
III Correcto
IV Correcto
RPTA. C
03.- ¿Cuántas proposiciones son incorrectas?
* Se llama disolución a una mezcla homogénea.
* El agua es e l solvente en una solución que contiene más alcohol que agua.
*S i dos sustancias se separan por medios físicos, entonces no formaban una solución.
* A l agua se le conoce como disolvente universal.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 0
Rubén Cueva G.
Soluciones
421
Resolución.* Si una solución tiene más alcohol entonces el solvente es el alcohol.
* Todas las demás son correctas.
RPTA. A
0 4 .- Indicar las proposiciones in correctas:
I.
Según el tamaño de partículas dispersas: Solución > Coloide >Suspensión.
H.
Las soluciones líquidas: pueden ser entre componentes miscibles o inmiscibles.
III. Las suspensiones sedimentan.
IV. Los aerosoles son dispersiones de gas en líquido.
V.
El agua puede presentar un sistema unitario trifásico.
A )ly ll
B) Sólo I
C )l, IIy III
D) 1,11 y IV
E )S ó lo V
Resolución.I.
Incorrecto : Por el tamaño se ordenan
Solución < Colorido < Suspensión
(d < 0,001 p)
(O.OOlm < d < 0,1 p)
(d > 0,1 p)
II. Incorrecto: Las soluciones líquidas son entre líquidos total o parcialmente miscibles pero
no inmiscibles.
III. Correcto: La gravedad sobre las partículas dispersas produce la sedimentación en las
suspensiones.
IV. Incorrecto: Los aerosoles (sprays) son dispensiones de líquido en gas .
V.
Correcto: Sí, porque en el punto triple del agua (P = 4,579 Torr ; T = 0,0099 °C) se en­
cuentran en equilibrio físico dinámico sólido, líquido y vapor de agua. RPTA. D
05.- Señalar la proposición incorrecta :
A) S i a l preparar una solución e l recipiente se calienta, es exotérmica.
B) Una mezcla de gases +se comporta como solución Ideal.
C) Na2CQ3 se solvata en agua.
y CH3CH2OH se disuelven entre sí.
E) La solubilidad de un compuesto iónico aumenta a l crecer la polaridad y constante
dieléctrica del solvente.
Reaolución.A) Correcto, como al disolver la úrea en agua, se calienta el recipiente.
B) Correcto, se asumen éstas condiciones.
C) Na2 C0 3
H*° >
2Na+ + C0 32 Correcto, se disocia en iones.
422
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
CHsCH2OH
D) C l - ^ 0 ) - q Capolar)
Incorrecto
Polar
No se disuelven
E) Correcto, ya que a mayor constante dieléctiva alta, favorece a la disolución de las
sustancias.
RPTA. D
06.- Se mezcla 400 kg de HCl a l 28 % con 100 Kg de HCl a l 40 %. Calcular la concentra­
ción de la solución final.
A) 31,20 %
B) 30,4 %
D) 29,6 %
C) 36,5 %
E) 28,5 %
Resolución.Wt = 500 kg
400 kg
' _r
100 k8
AGUA
+
HQ 28%
AGUA
AGUA
O
Ha
P1C140%
7
w h* = m
* m k s
Whc|= 112 kg
7
^hci " 100 x
WHCi = 112 + 40
W„C| = 40 kg
WHC| = 152 kg
O
c =
500 kg
X 100 % =>
C = 30,4 %
OTRO METODO :
Al mezclar soluciones de igual soluto con diferentes concentraciones se cumple :
w r c T = w ,c , + w 2 . c 2 + W3 C3 + ....
500 kg x CT = 400 kg x 28 % + 100 kg x 40 %
Cj. = 30,4 %
RPTA. B
07.- Si se tiene 90 g de NaNOg disueltos en 100g de agua a
30 °C, ¿Qué cantidad de N aN 03 cristalizará s i se enfria
hasta 20°C y luego a 10°C respectivamente :
A) 2g y 10g
D) 2 g y 8 g
B) 5g y 8g
E )5 g y 1 2 g
C) 2g y 12g
RPTA. B
423
Soluciones
Rubén Cueva G.
Resolución.Enfriamiento a 20°C :
88 g NaNO,
Sólo se disuelven 88 g de los 90 g en la solución.
Cristalizan :
90 - 88 = 2 g NaNOs
lOOg h 2o
Enfriamiento a 10°C :
80g NaNO.________
Se disuelven 80 g de los 90 g en la solución
Cristalizan :
90 - 80 = lOg NaNO,
100 g HzO
RPTA. A
08.- ¿Qué volumen de agua se debe agregar a 400 g de alcohol etílico a l 80% para
bajarlo a l 20% ?
B) 1 200 mi
A ) 800 mi
D ) 180 m i
C) 300 m i
Resolución.-
E) 2 500 mi
i
W, = 400g
r
Wf = (400 + x )- g
80%
ALCOHOL
AGUA
xg
+
HjO
AGUA
O
ALCOHOL
20 %
WÍalc = 80/100 x 400 g
= 320 g
W¡alc = 320 g
Luego :
320 g = 20/100 (400 + x)
x = 1200 g HjO
1 200 g de H20 equivalen a 1 200 m i de H20
RPTA. B
OTRO METODO:
* En forma práctica también se puede resolver a s í:
W. xC, = Wf x C f
y
WHO
= W f -W,
Reemplazando datos : 400 g x 80 % = Wf x 20 %
Wf = 1 600 g
Por lo tanto el peso de agua que se debe agregar es :
W H20 = 1600 S - 400 g
=1200 g < > 1200 m i HzO
=*
RPTA. B
09.- Se tiene una sustancia con los siguientes datos de solubilidad:
Si se disuelven 45g de sustancia en 200g de HzO a 60°C y se deja enfriar hasta 35°C,
¿Cuántos gramos de sustancia cristalizan?
A) 17
B) 3 7
D) 20
E) 3
C) 50
TCC)
S (g/100g H2Q)
2 0 ' 30°
8
12
40'
50'
60'
16
20
24
Problemas de Química y cómo resolverlos
424
Carlos Jara B.
Resolución.A 60°C : Solución insaturada
45 g
Solubilidad : 24 g sustancia__
- 100 g
W ------------------
-200 g
200g
-Sustancia
+
- H,0
W = 48 g sustancia
Teóricamente se disuelven 48, pero como contiene 45, eso significa que todo se ha disuelto.
A 35°C : interpolamos (S es directamente proporcional a T en forma lineal)
16-s
40°-35°
s -1 2
35°-30°
S =14
A 35°C : Solución saturada
lOOg h 2o
Solubilidad : 14g sustancia
W1
200g HzO
W 1 = 28 g
45 - x = 28
Cristalizan :
=>
* = 178
10.- Para Ia siguiente fase de la curva de solubilidad
del N a , SO¿, determinar la cantidad de Na2SOAque
cristalizara s i se han disuelto 45g en lOOg de agua
a 60°C y el sistema se calienta hasta 0O°C.
A) 0,7 g
B) 0,1 g
D) 1,8 g
E) 2,2 g
RPTA. A
S[g/100g HjO]
C) 1,3 g
Resoluclón.De la gráfica, se deduce que :
A 60°C : Solución insaturada
Solubilidad : 45,3g Na2SQ4
45 g
lOOg H.O
lOOgA 80°C : Solución saturada
Solubilidad : 43,7g Na2S 0 4 _______ lOOg H20
45^ -x
x : cantidad de Na2S0 4 cristalizado (exceso)
45g - x = 43,7g
x = l ,3 g Na2SQ4 cristalizado
200g
RPTA. C
->Na2S 0 4
+
3- HjO
Rubén Cueva G.
Soluciones
425
11.- Se tiene los siguientes datos sobre la solubilidad del alumbre de potasio.
Se tiene una solución de 5Sg de alumbre disueltos en 100g de HzO a 90°C y luego
se enfría hasta 10°C ¿Cuántos gramos de alumbre cristalizan?
A) No cristalizan
B) 8
D)
E) 56
51
C) 18
TCC)
S (g/100g HzO)
10*
20"
50°
70"
90"
4
6
17
40
109
R esoluclón.A 90°C : solución insaturada
A 10°C : solución saturada
Solubilidad : 4 g alu m bre
100 g HzO
x = cantidad de alumbre cristalizado (exceso)
A 10°C:
55 - x = 4g
=>
x = 51g
RPTA. D
12.- A cierta temperatura se tiene una solución saturada de cloruro de sodio que pesa
240g. Cuando se evapora toda el agua quedan 63,4g de sal. Encuentre la solubilidad
de la sal a dicha temperaturas.
A ) 0,359
B) 35,9
C) 1,76
D) 176
E) 63,4
Resolución.HjO
re
Sal
+
HjO
Evaporación HzO
WMhldan = 240 g
Peso de agua :
240 g - 63,4 g = 176,6 g
La solubilidad a esta T(°C) es : 63,4 g sal _
176,6 g HzO
ío o g
W.sal
h 2o
W . = 3 5 ,9 g
Luego:
RPTA. B
s = 35,9 g sal / 100 g H„0
13.- Calcular la molalidad (m) de la solución preparada con 60 g de MgSOf 1 0 H p y 64 g
de agua. p J ¡¡ MgSQ4 = 120 P .M H p = 18
A) 0,8
B) 1,2
C) 1,6
B) 2,0
B) 2,4
Problemas de Química y cómo resolverlos
426
Carlos Jara B
R esoluclón.MgS04 -------------- MgSO4.10H2O
120
x = 24g MgS04
-------------- (120 + 180)
-------------- 60
x
W
n = =
P.M
Calculando el núm ero de moles :
Peso de agua desprendida :
=>
24
120
n = ------
n = 0,2 moles McSO.
4
60 - 24 = 36 g HzO
Wh2o = 36 + 64 = 100 g = 0,1 kg
Por definición : m -
" TOhlt0—
=» m = ° ^ /P ° !eS .-.
aofvente(kg)
m = 2,0 mollkg
RPTA. D
Q’l k 8
14.- Encontrar e l volumen en m i de solución a l 20 % de ácido sulfúrico con densidad
1,225 g /m l que se necesita para atacar 28 g de una muestra que contiene 50% de
óxido de calcio.
H2S 0 4 + CaO
> C aS 04 + H p
P.A :
H= 1
A ) 50 m i
0=
16
B) 100 m i
C)
S = 32
Ca = 40
150 m i
D ) 200 m i
E) 250 mi
Reaoluclón.-¡1^- x28 g = 14 g
H2S0 4
(peso de CaO en la muestra)
+ CaO --------- > CaS0 4 + H20
98 g ----------- 56 g
W
x 100
%W=
-
W = 24,5 H2S 0 4
14 g
=> 20 % = - 24’5 g
x 100 =»
122,5 g
solución
solución
D*oiudón = ^ ° 1UdÓa
=> l , 2 2 5 g / m / = i ^ -
=*
V ^ ud6n = 1 0 0 / n /
RPTA. B
solución
solución
15.- ¿Cuántos m i de solución de NaCI 3M se requieren para reaccionar con 3,4 g de
AgNOs en cristales y form ar AgCI?
D a to : P.M. 170 = AgNOa
A) 6,7
B) 5,4
C) 4,8
D) 3,6
E) 2,2
Resoluclón.C om o:
Ag+ N03'= >
0 ^ ^
= l
#eq - g NaCl = #eq - g Ag N0 3
w
[N ]NaCl VNaCl =
P . E
^
=*
(3 N ) ‘ V«* = 17 0 g / e < f - g / 1
"
V"»Q =
^
^
A
Soluciones
Rubén Cueva G.
427
16.- Hállese e l volumen de H2 a 27a C y 0,082 atm se obtiene a l reaccionar suficiente Zn
con 1600 m i de una solución de H¿S04 . 2 N.
A) 560 I
B) 6 0 1
C) 240 I
D) 120 I
E) 480 I
Resolución.i)
Calculamos el núm ero de equivalente - gramos de H2S0 4 :
#£< 7-SH2so 4
= N * V = 2 x 1,6 = 3,2
¡i) Pero el# Eq-g del hidrógeno tam bién es 3,2 ; entonces podem os calcular el peso del
hidrógeno que se obtiene :
1 Eq-g
-------- => 1 g
3,2
> WH
Eq-g
WH = 3,2 g
iii) Finalmente usamos la ecuación universal de los gases para calcular el volumen del hidró­
geno en las condiciones del problema (T = 300 K ; P = 0,082 atm)
P V .R f S .
^
V .S S '
17.- ¿Cuál es e l volumen de H2S 0 4 0,2
Ca(OH)2? RM . Ca(OH)2 = 74
A ) 250 m i
B) 200 m i
= í « M ||m í 3 2
N que se requiere
C) 150 m i
D) 100 m i
= 4801
RFK .E
para neutralizar 1,85 g de
E) 50 mi
Resolución.Como
éca(OH)2 = 2,
n h ,s o Vh*S0
s o 4=
PEca(OH)2
V = 0,25 l
^teíl~SH2so 4 = ^ etJ- ^CaOH2
luego :
=»
-¿fh
74/2
( 0 .2 ) 0 0 =
=>
V = 250 m i
RPTA. A
18.- Calcular I a normalidad de una solución sabiendo que 2 L de la misma contiene 410
g de H2SOr (P.A : H = 1 ; S = 32 ; O = 16)
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Regolución.i) Hallamos el peso m olecular de soluto H2S 0 3 :
Msio = 2(1) + 32 + 3(16) = 82
ii) Calculamos el núm ero de moles del soluto :
N . = —sl° = -m - = 5 moles
5,0
Mslo
82
W
41 fi
428
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
iii) Calculamos la molaridad de la solución :
N.
M=
M = 5 ™ les = 2,5 mol/l
sol
iv) Pero se sabe que : N = M x 0 ; donde 0 = # hidrógenos del ácido.
Como el ácido sulfuroso H2S 0 3 es el soluto, entonces 0 = 2; luego; la normalidad de la solu­
ción e s :
N -= 5s E q ' g
/
N = 2,5 x 2
RPTA. E
19.- ¿Cuántos mililitros de A g N 0 3 0,5 M son necesarios para reaccionar con 2 5 m i de
Na2C r04 0,75 M según e l proceso : ?
AgN° 3(ac) +
A) 405
-í> Ag2CrQ4(gc) +
Na2Cr04(ac)
B) 785
C) 625
D) 75
NaNO.
3(ac)
E) 25
Resolución.Para N a ^ rC ^ :
n
[M] = "y
=> (0,75) (0,025 l) = n
=>
n = 0,01875 moles Na^rO,,
2 Ag NOs + Na^rO,, -------- =► Ag2Cr0 4 + 2 NaOs
De la ecuación :
2 moles
1 moles
x moles
0,01875 moles
x = 0,0375 moles AgNOa
Para Ag NO. :
[M] =
(0,5) =
tt
0,0375
V = 0,075 litros = ■ 75 m i
RPTA. D
20.- ¿Hallar el volumen en mililitros de una solución 2 ,5 M de K M n 04 s i reacciona com­
pletamente con 380 g de FeSQ4 según : P.M. FeSQ4 = 152
->
M n O : + Fe*2
Dato :
PMFeSOt - 152
PMKUnOt = 158
A ) 100
B) 150
Mn*2 + Fe*3
C) 200
D) 250
N.V
E) 300
#E q-g
W
R eso lu d ó n .# eq -g
Del proceso Redox :
= # eq -g
Mn04 + 8H + 5e
Fe
INI
MnOT
+2
IV]
le
MnO.
-> Mn
(a)
+ 4HjO
6Fe« “ eFeSQ, “ 1
- » Fe+S
W,FeSO.
P. EL,FeSO.
= 5
MnO; = 0,KMnO,4
(P)
Soluciones
Rubén Cueva G.
Determinando :
P«l = —
0
A dem ás:
=>
N = M. 0
En (P) : (12,5) (V) =
oan
PF„
“ ItFtsao= —i
=>
= 152
[N] = 5 (2,5) = 12,5
V = 0,2 litros
=>
429
.-.
V = 200 m i
RPTA. C
21.- Hallar e l número de partes p o r millón (ppmm) del Ión Ca*2 en 3 litros de agua, s i se
disolvieron 1,55 g de Ca3 (P 0 4 )^. P.A. Ca = 40 ; P = 3 1 ; O = 16
A) 120
B) 200
C) 250
D) 360
E) 480
Resolución.Ca(P0 4)2
310 g
1,55
>
_________
g
_______
3C a +2
+ 2 (PO/ 3
3(40)
W
W Ca+2 = 0,6 g = 600 mg
Por definición :
„
* pp° °
Wsoiuto Í"W )
w Z L w
J.
~
600 mg
#ppm = ~ w
-
„
mg
* ppm=2
0
0
RPTA- B
22.- Se prepara una solución de 0,406 g de MnCI2 en agua, posteriormente esta solución
se valora con A g N 0 3 0,1 N consumiéndose 39,5 m i de esta última s olució n . ¿ Qué
porcentaje de pureza le corresponde de MnCI2?
A) 61,3%
B) 56,4%
C) 32,8%
D) 28,8%
E) 86,4%
Resolución.i) Calculamos el número de equivalentes del AgNOj
HEq- §AgN03 = N X V = 0,1 x 0,0395 = 0,00395
ii) El número de equivalentes del MnCl2 debe ser el mismo :
WM n C l ^
_
w M nC l2
* EQ’ ^
Reemplazando :
iii)
0,00395 -
W MnCL
—^ 6
~2
=>
^
WMna = 0,249 g
2
Finalmente la pureza del MnCl2 es : Q^Qgg x 100 % =
61,3 %
RPTA. A
23.- ¿Qué volumen de HNO3 0,8 N se requiere para neutralizar 250 m i de KOH 4N?
A) 500 m i
B) 800 m i
C) 1 500 m i
D) 1 250 m i
E) 1 400 mi
430
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
R esolución.Cuando se neutraliza un ácido con una base la reacción se produce en igual número de Eq-g
en to n ce s:
& pQ " SaCIDO
^
5 base
O También :
^ acido x ^ acido = ^ base x ^ base
Reemplazamos datos :
^ácido x
0,8 N = 250 m i y 4N = 1250 m i
RPTA. D
24.- La densidad del dicromato de potasio es D = 1,4 g/cm3. Si 41,16 gramos de esta sal
se disuelven en 170,6 g de agua. ¿Cuál es la molaridad de la solución?
(P .A .: K = 39; C r = 52; O = 16)
A ) 0,7 M
B) 0,8 M
C) 0,9 M
D) 1,0 M
E) 1,2 M
Resolución.i) Calculamos el volumen del soluto K2Cr20 ?
D.
s*°
=
=>V . = - ? 1,16g
V s to
sio
1,4 g / cm
=>
V , = 29,4 cm3
5,0
ii) Determinamos el volumen de toda la solución :
Vsol, = Vsto
, + Vste.
Vsol. = 29,4* cm3 +
=>
170,6
m i =>
*
Vsol — V*K JZ
r tJD
nj
+
V„
„
H 20
Vsol, = 200 m i = 0,2
/
*
iii) Hallamos el peso molecular del soluto (K2Cr20 ?) :
Msto = 2(39) + 2(52) +7(16) = 294
iv) Calculamos el núm ero de moles del soluto (K2Cr20 7) :
v) Finalmente, la molaridad de la solución es :
M = ^«o
=> M = 0|1^
sol
O/ =
0,7 m o lll
RPTA. A
U’¿ 1
25.- Se disuelven 63,2 g de K M N 04 en agua hasta completar un volumen de 40 litros.
Calcular la molaridad de la solución (P .A .: K = 39; Mn = 55; O = 16)
A)
0,1 M
B) 0,01 M
C) 0,001 M
D) 1 M
E) 0,2 M
R esoluclón.i) Calculamos el peso m olecular del KMn04 (soluto) :
ii) Determinar el núm eros de moles de soluto :
M = 39 + 55 +4 (16) = 158
Rubén Cueva G.
Soluciones
63^
n 5.o 1 5 8 =
MSio
A
°’4
431
,
m o le s
iii) Finalmente calculamos la molaridad de la solución :
,,
0,4 moles
M=
— =
M = “ slo
„
0,01 m o l/l
RPTA. B
so)
26.- 200 m i de solución de dicromato de potasio oxidan 30,4 g de FeS 04 . Calcular la
normalidad de la solución, s i la reacción es como sigue :
>
6 Fe*2 + Cr2 O f 2 + 14 H *
A ) 0,8 N
B) 0,96 N
6 Fe*3 + 2 Cl*3 + 7 HzO
C) 1 N
D) 1,2 N
E) 2,8 N
R esolución.i) Observamos que el hierro se oxida :
Fe+2 - le '
> Fe +3 ( 0 = 1 )
Como el peso m olecular del FeS0 4 es M = 56 + 32 + 64 =152
su peso equivalente es
P.E. = “
=
= 152
ii ) Calculamos el núm ero de equivalentes - gramos de FeS0 4
M
W
30,4
* E tM t= P Z = l5 2 = ° ’2
iii) El mismo núm ero de equivalentes debem os considerar en los 200 m i de solución de
dicromato de potasio, cuya normalidad es :
N = #^-g
*sol
^
N = 02 E q -g
02 1
N = 1 Eq-g/l
RPTA. C
27.- Hallar la normalidad de la solución resultante a l mezclar 80 m i de HCl 0,2 N con 120 mi
de HCl 4 N.
A) 3,5
B )2 ,5
C) 2,0
D) 1,5
E) 0,8
Resolución.Soluto: HCl (0Ha = 1)
(NI, = 0,2 N
V, = 80 m i
[N]2 = 4N
V2 = 120 m i
[Mls = ?
V, = (80+120) m i
432
Problemas de Química y cómo resolverlos
# e q - g(3) + # e q - g @
= * e q - 8(^
Carlos Jara B.
....
XII
[NI, [V), + [N]2[V]2 = [N]3 [Vl3
(0,2N) (80 m i) + (4N) (120 m í) = [N ]3 (200 m i)
2,5
N = [N]j
RPTA. B
28.- Se mezclan 2 soluciones de H¿S04 , una con densidad 1,12 g/m l a l 35% en peso y
otra de concentración 4.5 N en proporción volumétrica de 2 ; 3. Calcular la normali­
dad de la solución final. P.M. H2SQ4= 98.
A ) 5.9
B ) 6.1
D ) 4.8
C) 2 .5
E )5
Resoluclón.-
\r
Aplicando:
©
ü
%W, = 35%
N2 = 4,5
N = 77
V, = 2x
V2 = 3x
V3 = 2x + 3x = 5jc
[M] =
[MI, =
©
10(%)D
Finalmente
(10X35)0,12)
98
N1 V
m
"
Luego [N], = 6 [M],
P.M.
[MI, = 4M
3
6= 2
[NI, = (2) (4) = 8
Como : ©Hjso, = 2
+
N2 V
*2
=
N3 V3
(8) (2 x) + (4,5) (3 x ) = N3 (5 *)
Nj = 5,9
RPTA. A
29.- En un reactor se colocan 60 m i de Ba(OH)2 0,5 M y 80 m i de H3P 0 4 0,5 M . Luego
señale la proposición correcta.
A ) La solución resultante no es ácida n i básica
D) Sobran 12 Eq-g de ácido
B) La solución resultante tiene carácter ácido
E) Sobran 0,06 E q - g de base
C) La solución resultante tiene carácter básico
Rubén Cueva G.
Soluciones
433
Resolución.i)
La solución de Ba (OH)2 ; (0 = 2) es 0,5 M ó 1N.
Luego sus equivalentes son :
ii)
# Eq - gBASE
- ( r i i ) » ) - 0’06
La solución de H3P 0 4 ; (0 = 3) es 0,5 M ó 1,5 N
Luego sus equivalentes son :
# ^ -S A r ,™ = f e )
* acid o = 1 1 0 0 0
X
(1,5) = 0,12
iii) En el reactor el ácido y la base reaccionan en igual cantidad de equivalentes significa
que reaccionan 0,06 Eq - g de Ba(OH)2 y 0,06 Eq - g solam ente de H3P 0 4 quedando un
exceso de (0,12 - 0,06) Eq- g sin reaccionar. Este exceso hace que la solución final tenga
carácter ácido.
RPTA. B
30.- ¿Cuántos gramos de Na¿S04se requieren para preparar 2 litros de solución a l 16%
en peso DMtef(jn = 1,075 g/mol?
A) 250
C )0 ,5
B) 40
D) 115
E) 344
Resolución.W.solución
Dso lución
1,075 g/ml -
\i/
vv.solución
=
2000 mi
W so lu. ció
.. n = 2 150g°
w„,
w
% W
Ws o lu c ió n
5£M q- x
W.solución
100
=> 16% =
2150g
WNaiSo 4 = 3 4 4 g
100
RPTA. E
31.- Indicar si es verdadero (V) o falso (F) según corresponda (en el orden dado) :
I. Una solución de NaOH a l 1% en peso tiene concentración 0,01 M.
II.
Una solución de HJS04 a l 49 % en peso tiene concentración 5m.
III.
Un litro de solución Ba(OH)2 0,02 N tiene 20 miliequivalentes.
IV.
Una solución de NH4Ci 1,5 M tiene concentración 1,5 N.
A) VFVF
B) VVVV
C) FFVV
D) V F W
E) FFFV
Resolución.-
n —
W
P.M.
Vsd
n --
Vh 2o
99
j£ _
40g /m o l
ml
n = 0,025 mol
434
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
[M] =
[M] =
L uego:
49g
H(F)
49%<
-5 1 g
S
HjS04
[M] = 0,25
W
P.M.
n =
W so lv en te
49
98
= W
h 2o
m =
1V(V) En NH4C1
0,02 Eq-g 1 000 n?Eq-g
1 E q-g
=>
\
= 20 mEq/l
neta del catión
>
0= 1
[N] = e [M]
0,5
= 9,8
0,05/
1 000 m Eq = 1 Eq- g
f
=1 litro
n = 0,5 moles
“
= 51 g = 0,051 kg
n
w_solvente
m =
..
# E q -g
«i V
IH(V)
0,025 moles
0,099/
[M] = 1,5 M
[NI = [M]
RPTA. C
32.- Una solución diluida se obtiene agregando 500 mi de agua a 2 litros de HBr2M. Se extraen
800 mi de esta solución. Calcular ei volumen de agua que se debe agregar a la última
solución para obtener una solución al 10 % en peso y densidad 1,07g/mL P.M. H B r=81
A ) 0,121
B ) 0,241
C) 0,361
D ) 0,481
E) 0,521
Resolución.V = 500 m i
-800 mi
[M], = 2M
V, = 2 /
v_
+
[M], = ?
V, = 2,5 /
V, = (2,5 - 0,8) ;
v 2 = 1,7/
IM,) V, = [M2] V2
(2) (2) = [M2] (2,5)
[M_] = 1,6
[M¿ = 1,6
= 1,7
[M[, =
10(%W)D
P.M.
[M3] = ?
% W = 10
D = 1,07
[mí3 = ?
v3 = (1,7+ x) l
Rubén Cueva G.
Soluciones
IM13=
435
(10)(10)(1,07)
81
[M]3 = 1,32
Finalmente :
[MI* = 1,6
[MI3 = 1,32
V- = 1,7
V = 1,7+ x
[MJg V2 = [M]3 V3
(1,6)(1,7) = (1,3 2 )0 ,7 + x)
RPTA. C
x = 0,36 /
33.- Una persona A consume 3 veces más azúcar que otra persona B. S i A toma un vaso
de 200 m i de limonada (D = 1,07 g/m l) con 18% en peso de azúcar. ¿Con cuántos
gramos de agua tuvo que diluirse la limonada para estar a l gusto de B?
A) 107
B) 214
C) 308
D) 3,74
E) 428
Resolución.-
+ H¡,0
%W.
%W„ = -----
1,07 =
200 mi
W. = 214 g
%W =
B
W B = W A + W H,t>
W B = 2 1 4 g + W H20
%W A = 18%
= W
w_
Soluto,
S o lu to ^
B
(%W A H w AsohJción)
ciórP =C% w b) ( w b solución^
(18%) (214 g) = (6%)(214g +
W ^o = 4 2 8 g
w h 2o
)
RPTA. E
3
= 6%
436
Carlos Jara A
Problemas de Química y cómo resolverlos
34.- Se tiene una solución al 12,6% en peso de soluto, con una densidad de 1,5 g/ml. ¿
Qué molaridad tiene esta solución acuosa de ácido nítrico (M = 63)?
A ) 1M
B) 2M
C) 3M
D) 4M
E) 5M
Resolución.Este problema lo resolveremos por 3 m étodos :
METODO I : Paso a paso :
i) Consideramos 1 / de solución y luego calculamos el peso de toda la solución :
Wo, = Dso, x Vso, = 1,5 g/ml x 1000 m i = 1500g
ii) Hallamos el peso del soluto :
Wsto =
x 1500 g = 189 g
iii) Determinamos el núm ero de moles del soluto :
n
- 3 *
sl°
" 5.0 =
Msto
189
,
.
= 3 motes
iv) Finalmente, la molaridad de la solución es :
M =
M=
-^ 1 2 .
vsol
3 moles
1/
M = 3 m p iil
METODO 11: Por factores de conversión :
1^
’
v 1000
10°0 mL sol
1Lsol
sso1
mLsol
METODO 111: Pbr fórmula :
^ mofs+n _ „ mols n _
____
3 M
Lsol
63
12,6 g ^
100 g sol
M=
%xDxlO
M
; M = 12|6X61f Xl° = 3
RPTA. C
35.- ¿ Qué peso de agua habrá en 360g de una solución si la fracción molar de! NaOH es 0,4?
A ) 96,34 g
B) 108,45 g
C) 145,08 g
E) 246,8 g
D) 84,75 g
Resolución.Construimos un cuadro con los datos :
" h2o
Luego : f m ^ = ~
M
W
HaO
18
JC
NaOH
40
360- jc
n
JC
18
x
0,6
=
36 0 -jt
18 +
40
x
Total
jc
= 145,08 g
RPTA. C
360
360- jc
40
jc
18+
360 -x
40
fm
0,6
0,4
1
Rubén Cueva G.
Soluciones
437
36.- A 1atm. y 4 °C se disuelven 0,018g de gas metano (CH4) en 500m l de agua. ¿Cuántos
gramos de metano se disolverán en 100ml de agua a 0,8 atm y 4°C?
A) 2,88 x 10*
B) 1,5 x 1 0 *
C) 6 x 1üP
D) 5,1 x 10*
E) 3,15 x 1(P
R esolución.Por la ley de Henry para solubilidad de gas en líquido.
s a P -> s = KP
M inicio :
Al final:
K = constante
(tem peratura constante, 4°C)
0,018gCH4
0,5/HzO = K (latm )
WCh4
^ - q = (0,036
„
K = 0,036
s
q jJ
(0,8 atm )
a
=>
WCH< = 2,88 x 1 0 '3g
RPTA, A
37.- Dos líquidos volátiles miscibles se mezclan a 25°C. A esta temperatura la presión
de vapor de A puro es 100 Torr. y la de B puro es 140 Torr. ¿Cuál es la presión de
vapor total en una solución ideal de 4 moles de A y 6 moles de B?
A) 124 Torr.
B) 134 Torr.
C) 104 Torr.
D) 114 Torr.
E) 120 Torr.
R esolución.-
6 + 4 = 1 0 moles
XA =
*B =
Por la ley de R aoult:
=
PB
=
*A
Presión total =PA + PB = 40 + 84
=*
moles de B
moles totales
=*
P¡
PB
PA =
= 1124 Toit .
10 = 0,4
A
yB
“
6
10 = 0,6
0,4 x 100 Torr.
0,6 x 140 Torr.
PA =
II
co
O.
PA
moles de A
moles totales
II
Fracciones molares de A y B :
03
N° de moles totales :
RPTA. A
38.- A 20°C en una solución a l 4% m olar de NH3 en agua, la presión de vapor total es de
50 mmHg. La presión de vapor del agua a esta temperatura es de 17,5 mmHg. Calcu­
lar las presiones parciales de agua y amoníaco en Torr.
A ) 14,2 y 25,4
B) 16,8 y 33,2
C) 19,1 y 40,8
D) 20,0 y 52,1
E) 18,82 y 25,2
Resolución.XNHj = 4 % = 0,04
Por la ley de R aoult:
x h 20 = 1 -0,04 = 0,06
PH^0 = XHjQ PH 0 => PH^0 = 0,96 x 17,5 = 16,8 Torr
438
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
Por la ley de Dalton
PlHjO + PNHj - p,otal
16,8 + PNH = 50 Torr.
=>
PNH = 33,2 Torr.
RPTA. B
39.- En una mezcla inmiscible formada p or 10ml de C S .y 130ml de H f i se incorporan 3g
de bromo (BrJ. La constante de distribución de Br2 entre CS2 y H f i es 78, ¿Cuán­
tos gramos de B r.s e disolverán en CS ?
A) 3,85
B) 1,57
C) 0,65
D) 2,57
E) 5,85
R esolución.E n (l)
En (2)
W * = 3 -x
VHj0 = 0,13 litro
Br,
D=
c .=
3 -a g
0,13 /
x
8
C2 =
0,01
/
= X
= 0,01 litro
C,
78 =
0,01 8/1
=>
3-x
x = 2 ,5 7 g .
RPTA. D
0,13 8/1
40.- Se tienen 5g de ácido axálico disueltos en 10 litros de éter, ¿qué volumen de agua
debe agitarse con la disolución para que e l 95% del ácido pase a l otro solvente? D
(agua /éter) = 100.
A) 6,51
B) 5,4 I
C) 4 ,3 1
D) 2 ,7 1
E) 1 ,9 1
R esoluclón.(1) : Solución de Acido oxálico + éter
(2) : solución de Acido oxálico + agua
95
■Jqq x 5 g = 4,75g peso de ácido que pasa al agua.
5 - 4,75
En (2) :
=
0,25g
peso de ácido que queda en éter.
Wt e
= 0,25g
= 10 /
C, = 0,025 g //
= 4,75g
= V
r
WHjo
2
4,75
v S /l
4,75
L uego:
D = -pr
=>
100=
0,025
V = 1,9 f
RPTA. E
Soluciones
Rubén Cueva G.
PROBLEMAS
439
PROPUESTOS
01.- Diga cuántas de las especies se pueden
clasificar como soluciones:
A) I
* aire
07.- Se mezcla 300 g de soluto con 800 g de
solvente si el soluto tiene por fórm ula:
* agua potable
* amalgama
* alcohol al 96%
* cobre
* bronce
* salmuera
A) 4
B )5
C) 6
D)
7
E) 8
D )40,6 E)62,7
03.- 4 litros de agua contienen 80 g de ácido acé­
tico ¿Cuál es el porcentaje en peso de soluto?
A) 1,96%
B) 2,56 %
D) 25,6 %
E) 6,7 %
C) 19,6'
04.- Calcular el volumen de agua (en mi) que
se debe agregar a cierta masa de BaCl2- 2H J 3
para obtener 100 g de solución BaCl al 20 %
en peso. BaCl2= 208 H20 = 18
A) 45
B) 77
C )5 0
D )57
E )65
05.- ¿C uántos m o lécu las de glu co sa
(C6H 120 6) hay en '200 mi de solución al 5%
en peso (D = 1,2 g/ml) P.M . (C 6H 12Oe) 180
Na = Número de Avogadro
A )N a/90
B ) 2 Na
D )2 N a/45
E )0,3 N a
C )3 N a
06.- Se disuelven 4 g de NaOH en medios li­
tros de ag u a: P.M . NaOH = 40
I. El porcentaje en peso es menor que 0,8%.
n . Tiene menos de 8 000 ppm
ÜI. Su concentración molar es menor de 0,2
mol/litro.
Son ciertas:
C) III
* acero
02.- Una solución acuosa tiene 16 % en peso
de azúcar y tiene una densidad de 1,05 g/ml.
¿Cuántos gramos de azúcar hay en 400 mi de
solución?
A) 50,5 B) 67,2 C )8 0 ,l
B) II
on
D) I y II
E) Todas
CH3
CH j — COOH
Calcular la fracción molar del soluto si la so­
lución es acuosa.
A) 2 ,lx l0 '2
D) 5,6xl0 '3
B) 3,45x10 "2 C) 0,26 x lO 2
E) 2,3xl0 '3
08.- Indicar lo correcto, respecto a las unida­
des de concentración:
A) Dos soluciones poseen igual molaridad si
tienen la misma densidad y distinto porcenta­
je en peso.
B) Dos soluciones con igual molaridad pue­
den ser diferentes en volumen.
C) Una solución de soluto iónico no presenta
concentración formal.
D) El porcentaje molar es equivalente a la
fracción molar dividida entre 100.
E) El número de partes por millón es numéri­
camente equivalente al porcentaje en peso
multiplicando por 100
09.- A continuación se muestra la gráfica para
la solubilidad del sólido “M” a diferentes tem­
peraturas y se pide indicar las afirmaciones
incorrectas.
Problemas de Química y cómo resolverlos
440
I)
50 g de M disueltas en 100 g de H20 a
40°C se enfría hasta 30°C, luego cristali­
zan 10 g de soluto.
II) 120 g de M disueltas en 100 g de H ,0 a
30°C se enfrían hasta 10°C, luego cristali­
zan 115 g de soluto.
III) 500 g de M disueltos en un litro de agua a
40°C se enfría hasta 20°C, luego cristali­
zan 300 g de soluto.
A) Sólo I
B) Sólo II
D) Todas
E) ninguna
C) Sólo III
10.- Se mezclan 2,71.1024 moléculas de úrea
con 9,34.10 24 moléculas de agua. ¿Cuál es la
fracción molar del agua?
A) 0,462
B) 0,312
D) 0,825
E) 0,240
C) 0,775
11.- Una solución está compuesta por 10 g de
benceno (C 6Hfi) y lOg de tolueno (CfiH5CH3)
con, los d ato s:
( ) En el sistema (NaCl ; H 20 ) el soluto se
divide hasta el nivel de iones.
( ) Las sustancias orgánicas se disuelven so­
lamente en agua.
( ) Si se mezclan 5g de alcohol etílico con 35g
de agua la concentración de la solución
es de 12,5 % en peso de soluto .
( ) 40 g de ácido acético al 7,5 % en peso de
soluto contiene 37 g de agua.
A) VFVV
B) VVVV
D) VFVF
E) VFFV
C) FFVV
14.- Se mezclan 10 moles de agua y 1 mol de
peróxido de hidrógeno (H20 2) que tiene densi­
dad 1,438 g/ml. Encontrar el porcentaje en, vo­
lumen del H20 2en la solución P.A. H = 10 = 16
A) 15%
B) 11,6 %
D) 6,5 %
E) 9 %
C) 3 %
78
0,879
15.- Si añadimos 200 mi de agua a una solu­
ción de NaOH 0,5 M (D = 1,04 g/ml) pode­
mos afirm ar:
92
0,866
A) La solución resultante es 0,26 M
RM. (g/mol)
D(8/iwo/)
CA
cach
Carlos Jara B.
3
B) La densidad de la solución diluida es ma­
yor a 1,04 g/ml.
¿Cuántas proposiciones son justificables?
C) La solución diluida es 0,4 m.
* El soluto es el líquido menos denso.
D) El volumen de la solución aumenta hasta 2
* La densidad de la solución es la semisuma de
las densidades de los componentes puros.
* El solvente es el componente con mayor
peso molecular.
* Es una solución no electrolítica.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
D )6,5m
B) 4 0 % peso
E) 5,6 M
E) La concentración de la solución diluida es
1,61 % en peso.
16.- ¿Cuál es proposición incorrecta?
A) Una solución 2,5 M de H N O j; es 2,5 N
E )0
12.- En el problema anterior, con respecto al ben­
ceno podemos decir que su concentración es :
A) 100 ppm
litros.
C) 50 % volumen
13.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
B) Una solución 0,5 N de KOH ; es 0,5 M
C) Una solución 1,5 M de H3P 0 4 ; es 4,5 N
D) Una solución 4,2 N de Ca (OH )2 ; es 2,1M
E) Una solución 0,25 M de K N 03 ; es 0,75 N
17.- Cuántos litros de solución 0,1 M de
H 2SO. debe reaccionar con suficiente sodio
para liberar 20,8 litros de hidrógeno a 900 Torr
yJ 300° K P.M. H,SOá
2 4 = 98 H2 = 2 Na = 23
Rubén Cueva G.
A) 12
B) 15
Soluciones
C )10
D) 2
E )5
18.- Algunos sueros preparados para rehidratar son soluciones de sacarosa ( P. M .=342) de
concentración 0,145 M ¿Qué cantidad de sa­
carosa es necesaria para preparar 1 litro de suero?
A) 4,8 g
B)415 mg
D) 0,3 kg
E )2 x I0 3g
C) 49,59 g
19.- Se dispone de una solución 3N de HJSe03,
la que queremos transformar en 5 N. Enton­
ces respecto a 1 litro de solución tenemos que
A) 0,4 N
B) 0,6 N
D) 1,2 N
E) 1,6 N
441
C )0 ,8 N
24.- Se desean obtener 600 mi de HNOj 0,7 M
a partir de una solución A que contiene
0,5 mol/litro de HNOj y otra B con 0,8 mo­
les/litro ¿Qué volumen se tomó en mi de A y
B, respectivamente?
A) 180 y 420
B) 150 y 450
D) 200 y 400
E) 100 y 500
C) 136 y 464
A) disolver 2,5 moles más de H2S e0 3
25.- ¿Cuántos gramos de soluto contiene 500 mi
de una solución de KNO 5M? P.A. K = 39;
N = 14 ; 0 = 16
B) evaporar 600 mi de agua
A) 152,5 B) 86,5 C) 212,5 D )300 E) 118
C) disolver 1/4 mol de soluto
26.- Una muestra contiene potasa caustica y
pesa 1200g. Para neutralizar toda la potasa se
utilizan 800 cm3 de ácido nítrico al 40 % en
peso y densidad 1,5 g/cn?. Calcular el por­
centaje de potasa en la muestra.
D) aumentar 100 g de H2S e0 3
E) evaporar 400 mi de agua
20.- Cierta solución contiene 25,5% en peso
de cloroformo CCljH. La densidad de esta so­
lución es 0,9 g/ml. ¿Cuál es la fracción molar
del solvente?
A) 0,95 B) 0,83 C )0,34 D)0,12
E) 01,05
21.- ¿Cuál es la normalidad de una solución
de bicarbonato de potasio K H CO j cuya
molalidad es 0,4 y su densidad es 1,025 g/ml a
20 °C? P.A. K = 3 9 ; C = 1 2 ; H = 1 ; 0 = 1 6
A) 0,52 B) 0,39
C )4 ,l
D )5,05
A) 35,56%
B) 30,28%
D) 68,23%
E) 12,12%
27.- 800 mi de gas pestilente medidos a 312
mmHg y 27°C fueron absorbidos totalmente
por 1200 mi de agua. Suponiendo que el volu­
men no sufre cambio para el sistema líquido.
¿ Cuál es la norm alidad de la solución ?
(5^ = 34)
E)2,05
A) 0,005
B) 0,088
22.- Determine la molalidad de una solución
que contiene 2,7 moles de soluto en 900 g de
agua. Considere la siguiente fórmula para el
soluto:
D) 0,022
E)0,11
CH, — CH — CH — CH — CH — CHO
I
I
I
I
I
OH
OH
OH
OH
OH
A) l,5m
B )2 ,0 m
D) 3,0 m
E )4 m
C )2,5m
23.- ¿Cuál es la normalidad de 25 mi de H,SO
que se han titulado en el laboratorio con'12,5
cc de NaOH 0,8 M?
C) 42,72%
C) 0,011
28.- Al mezclar 40 litros de ácido sulfúrico
3M con 35 litros de ácido sulfúrico 5M ; lue­
go no es correcto.
A) resulta una solución 7,87 normal
B) resulta una solución 3,93 normal
C) 2 litros de la solución resultante contienen
15,74 Eq-g de s + o
D) 51 de solución resultante contienen 19,65
moles de sto
E) resulta una solución 4 molar
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
442
29.- Calcular el peso de bromuro de potasio
en 800 mi de solución acuosa 2,5 M.
(P. A.: K = 3 9 ; Br = 80)
35.- Se agregan 300 mi de agua a 600 mi de
solución de H,PO^0,15 M. Calcular la norma­
lidad de la solución resultante.
A) 148 g
B) 238 g
A) 1
D) 278 g
E) 118g
C) 228 g
Al añadir 100 g de agua a 100 g de solu­
ción, la concentración porcentual dismi­
nuye a la mitad
II. El número de moles se triplica si se añade
tres veces el volumen de agua.
III. Concentrar es el proceso inverso de diluir
una solución.
IV. Una solución concentrada y una diluida
que tengan el mismo peso se diferencian
en el peso de soluto.
A) I , IIIy IV
B JIy D
D )ü
E) IV
C )m y I V
A) 300 mi
B) 263 mi
D) 198 m/
E) 200 mi
C) 140 mi
32.- Se disuelve una mezcla orgánica de 25 g
en 100 g de agua; entonces se demuestra que
la mezcla congela a- 8°C. H allar el peso
molecular de la muestra.
B) 25,86
D) 58,14
E) 68,56
C) 42,96
33.- Encontrar el peso de KMnO. que se nece­
sita para obtener 200 mi de solución 0,16 N para
ser utilizado como agente oxidante en medio
fuertemente alcalino P .M . (KM n04) =158
A) 1 g
B )2 g C) 3 g
D )4 g
E) 5 g
34.- Un ácido muriático es 12,8 molar y su den­
sidad es de 1,3 g/ml. ¿Qué peso (en porcenta­
je) de agua contiene la solución?
A) 18
B) 38,5
C )64
D )0,3
E)0,5
H SO 2,5 N con BaCL; ¿Qué peso de sulfato
de bario se producirá 7 (P.A .: Ba = 137)
H 2S 0 4 + BaCl2
> B aS 0 4 + 2 HCI
A) 30,2 g
B) 28,7 g
D) 12,6g
E) 23,3^
C )ll,6 g
37.- ¿Cuántas moléculas de soluto contiene
una solución 5,2 molar de sacarosa? Se sabe
que la muestra llena un cilindro de 20 m de
alto y 2 m de radio (17 = 3)
A) 7,52.1o28
B)4,25.1024 C) 1,2. 1024
D) 6,2. 1o26
E) 6.0 . 1023
38.- Se tienen 42 g de cloruro de magnesio
31.- Determinar el volumen de HBr 2 N nece­
sario para neutralizar 500 mi de Ba(OH), con
2% en volumen Densidad = 4,5 g/ml pára el
Ba(OH )2 y M =171.
A) 32,34
C) 1,5
36.- Al combinarse 80 cm3 de una solución de
30.- Respecto a la dilución de soluciones po­
demos decir que es cierto :
I.
B) 2
D)42,3
E)72,8
MgCI, disueltos en 1 kg de agua. Si la densi­
dad dé la solución es 1,042 g/ml. Determinar
la normalidad de la solución. P.A. Mg = 24 ;
Cl = 35,5
A) 0,55
B) 0,65
C )0,12
D)0,88
E )5,0
39.- D e te rm in ar la m asa de sacaro sa
(C 12H 720 , j) se deben agregar a 552 g de agua
para obtener una disolución cuya presión de
vapor sea 2 mmHg menor que la del agua pura
a 20 °C siendo la presión del vapor de agua a
20 °C es 17,5 mmHg
A) l,9.103g
B)2,5.103g
D)0,19.103g
E) 1.3.103 g
0 0 , 2 5 .1 0 ^
40.- Las presio n es de vapor del etanol
(C H OH) a 20 °C es 160 mmHg; y la presión
de vapor del propanol (CH^OH^H^OH) es
de 37,6 mmHg, ambos a 35 C asumiendo un
comportamiento ideal determinar la presión
parcial del etanol, sobre una disolución de
etanol en propanol, sabiendo que la fracción
molar del etanol es 013.
A) 25 mmHg
B) 30mmHg
C) 12,6 mmHg
E) 26,3 mmHg
D) 50 mmHg
14.1 CONCEPTO
Es la paite de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias en
los procesos químicos.
14.2 LkJYES PONDERALES (REFERENTES AL PESO)
14.2
A Ley de la conservación de la m asa (Lavoisier 1789).- En las reacciones químicas
ordinarias la suma de las m asas de los reactantes es igual a la sum a de las m asa de los
productos, esto es, la m asa no se crea, ni se destruye sólo se transforma.
Ejem plos:
-s» NaCl + H20
HCI + NaOH
36,5 g + 40 g
58,5 g + 18 g
76,5 g
76,5 g
14.2 B Ley de las proporciones definidas (Proust 1801).- Cuando varias sustancias se combi­
nan para formar un determinado compuesto, lo hacen en una relación ponderal definida.
Ejem plo:
2 H„
Relación p onderal:
4g
°232 g
2 HzO (relación ponderal 1/ 8)
36 g
Relación de com binación:
1
Al m ezclar: l£g
lOfcg
9 £g(H2Uj + 2 foj(02) sobran
Al m ezclar: 7 g
8g
l
8
>
" 9
9 g(H 20 ) + 3 g(H2) exceso
14.2 C Ley de las p roporciones m últiples (Dalton 1803).- Los pesos de un elem ento que se
unen con otro elem ento para formar distintos com puestos varían según una relación
sencilla de números enteros.
Ejem plo: P.A.: Cl = 35,5 ;
Compuesto
c i2o 71
c i2o 3 71
CI2O5
O = 16
Cl
16 x 1
16 x 3
16 x 5
16 x 7
O
71
71
c iA
i
/
Peso constante
Números enteros sencillos 1- 3 - 5 - 7
444
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G
14.2 D Ley de las proporciones recíprocas (Wenzel - Richter; 1792).- Cuando dos pesos
fijos de sustancias distintas se com binan separadam ente con un mismo peso de una
tercera sustancia, entonces se com binarán entre sí en la misma proporción en peso o
múltiplos de ellos.
Ejem plo:
2H2
+
----- >
°2
Ca
2HzO
32 g
$4 g
2Ca
+
80 g
°2
----- 3>
2CaO
32 g
+
H2
40 g
2g
20
1
—
CaH„
(Consultar item 10.4)
Esta ley permitió establecer el peso de combinación o peso equivalente llamado tam­
bién peso de reacción. Peso equivalente gramo es la cantidad de sustancia en gramos que
contiene, desplaza o reacciona con 8g de oxígeno ó lg de hidrógeno. Por lo tanto, esta ley se
puede enunciar a s í :
Cuando las sustancias se combinan siempre lo hacen en igual cantidad de equivalentesgramo.
A
+
B
-------- 3»
C
+
D
#«7-Sa
=
#eq-gc =
#eq-gn
#eq-gD
(14.1)
14.3. LEYES VOLUMÉTRICAS (referente a votumenes)
14.3 A Ley d e los volúm enes definidos (Gay-Lussac).- En cualquier reacción química a la
misma presión y tem peratura los volúmenes de las sustancias gaseosas que intervie­
nen lo hacen en proporciones definidas o constantes y están en una relación de nú­
meros enteros sencillos. Ejem plos:
N,fe)
IV
+ 3H2(g)
2 NH3(g)
3V
2V
Relación de volúmenes
14.4 B Ley de los volúm enes com parativos (Gay-Lussac).- Cualquier reacción química
entre gases a las mismas condiciones de presión y temperatura, los volúmenes de
todos los productos son iguales o m enores a los volúmenes de todos los productos.
2 S ° 2 ( s) + ° 2 ( g )
2SO,3(g)
2V
2V
+ IV
3V
'i'v
H2(g) + C12(g)
2HC1
IV
2V
2\T
+ IV
Como el volumen final es m enor
que el inicial, ha habido una con­
tracción volumétrica.
(s)
2 S 0 2(g) + 0 2(g)
3V
Como los volúmenes son iguales,
no ha habido variación.
Como el volumen final es mayor
que el inicial, ha habido una ex­
pansión volumétrica.
Carlos Jara B.
Estequiometría /
445
Con esta ley se define la contracción volumétrica (CV) com o la disminución en volumen
que sufren los reactantes al convertirse en productos.
C*
S "
V' - V
—K ■
y
R
V„ = volumen de reactantes
K
Vp = volumen de productos
14. 4 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
Se deben seguir los pasos :
A) Escribir la ecuación química com pleta (balanceada)
B) Identificar datos e incógnitas del problema.
C) Incluir la información implícita de la ecuación que sirva para resolver el problema.
D) Establecer una regla de tres simple entre b y c y resolver.
Información implícita de una ecuación química:
RELACIONES ENTRE MASAS
Ecuación
Balanceada
Relación Cualitativa
a nivel macroscópico
A nivel de m asas
1 FeJ(S0 4)3 +
6 H20
2 m o / j j y 3 rnolfH^Qj
1 rnol(H¿so¿ j
6 mo/(jyjj
2 (107 g)
1 (400 g)
6 (1 8 g )
2 Fe(OH)3 + 3H jS0 4
-------- >
3 (98 g)
RELACIONES ENTRE VOLÚMENES
Ecuación
Balanceada
Relación Cualitativa
a nivel macroscópico
A nivel de
volúmenes
4NHj
+ 502
-------- >
4 NO
+
6H 20
2 mo/ony
5 m o/gy
4m oí(NO)
6 mo/p^oj
2V
5V
4V
6V
Nota.- En sustancias gaseosas (reactantes y/o productos) se puede incluir el volumen
sabiendo que un mol ocupa 22,4 litros en condiciones normales. A condiciones
diferentes se aplican las leyes de los gases.
446
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G
PR0BL6MAS R6SUGLT0S
01.- ¿Qué cantidad en gramos de yoduro potásico se necesita para producir 92,2g de
yoduro plumboso?. Si existe suficiente cantidad de nitrato plumboso para reaccio­
nar con yoduro potásico. (P .A .: K = 39 ; I = 127; Pb = 207)
A) 32,8
B) 26,5
C) 59,4
D )6 6,4
E) 15,26
Resoluclón.Pb(N0 3)2 + 2 Kl -
A partir de la ecuación balanceada :
-s» Pbl2 + 2 KN03
- > 461g
2(166)g x <x —
2(166)gx92,2g
461g
— 92,2 g
_
”
x = 66,4 g
RPTA. D
02.- ¿Cuántos gramos de sulfato férrico se producen a l neutralizar 29,4g de ácido sulfú­
rico con suficiente base? ( P .M .: H¿S04 = 98; Fe¿(S04)3 = 400)
A) 40
B) 80
C) 160
D) 320
E) 200
Resoluclón.Reacción b alan cead a:
3 H^O,, + 2 Fe(OH)3
>
Fe2(S0 4)3 + 6 HzO
Relación ponderal :
3(98 g)
—------------------- >
400 g
D ato:
29,4 g
—------------------>
xg
RPTA. A
x =40 g
0 3 .-¿ Qué cantidad en gramo de ácido clorhídrico se necesitan para reaccionar con 260g
de cinc? (P .A .: H = 1; Cl = 35; Zn = 65)
A) 340
B) 750
C )2
D) 170
E )9 9
Resolución.De la re acc ió n :
Zn
65 g
+
-------- 3
260 g -------- 3
x =
260gx2(36,5g)
65g
-5» ZnCl2 + H2
2 HCI
2(36,5 g)
x
jc
= 292 g
RPTA. C
Estequiometría I
Carlos Jara B.
447
04.- Un mineral contiene 32,8% de pirita (Fe S_), si éste se reduce a trozos pequeños y se
queman en presencia de aire para formar Fe20 3, ¿cuántos moles de oxígeno gaseoso
se requieren para tratar 5,9 kg del mineral pirita? (P.A.: Fe = 5 6 ; S = 3 2 ; O = 16)
A ) 22,1
B) 44,3
C) 66,8
D) 88,6
E) 99,2
Resolución.FeS 2 : 56x1+32x2 =120
Pesos moleculares
RM.
O, : 16x2 = 32
4 Fe S2 + 11 Oz -------- >
Reacción balanceada :
Cálculo de peso de pirita :
2 Fe20 + 8 SOz
rnFeS^ = 5900 g x 0,328 = 1935,2 g
De la ecuación b alan cead a:
4(120) g ___________
1935,2
x =
11 moles
g __________ x moles
1935,2gxl \moles
- f — :-------4(120)^
=>
Jt = 44,3 moles
'
RPTA. B
05.- ¿Cuántas moléculas de amoniaco son necesarias para producir 5,3 kg de cloruro
amónico? A partir de la reacción : HCl + NH -------- > NHt Ci.
Datos: (1 kg = 1000g). (P.A. : H = 1 ; N = 14 ; Cl = 35)
A ) 6 . m 18
B )6 .1 B 19
C) 6.1 Ó23
D )3 .1 (f5
E) 6.1019
Resolución.HC1
+
NH3
> NH4C1
1 mol (NH3) 0 6 .IO23 moléculas
> 53 g
x moléculas -----------------------=> 5,3.103 g
6x10 molé culasx 5300c
x = -----------------------------------53g
06.- Dada la reacción en medio a lca lin o :
=>
■
jc = 6 x 1025 moléculas
*
A l + N 0 3' --- -------- >
RPTA. C
WH3+ A I0 2
Indicar cuántas moles de la especie reducida se obtienen a partir de 90 g de agente
reductor (P.A. A l = 2 7 ; N = 14 ; O = 1 6 ; H = 1)
A) 2
B) 1,25
C) 7,5
D )3 ,7 5
Resolución.Balanceamos la ecuación química en medio alcalino :
Cbddadón (-3e~)x8
i
:
1
o
+5 _
"3
+3 _
8 Al + 3 N 0 3
> 3 NH3 + 8 AlO
I__________________t
Reducción (+8e")x3
E )2 ,5
Problemas de Química y como resolverlos
448
Rubén Cueva G.
Igualando las cargas y tanteando adecuadam ente :
8 Al
+ 3 NO” + 5 OH" + 2 HzO
Especie
Reducida
8 moles
3 moles
3 moles
8(27) g
90 g
x
90 g Alx3 mo/esNH3
8(27)g Al
x =
Luego:
+ 8 Al O,
3N H ,
Agente
Reductor
x = 1,25 moles NH.
RPTA. B
07.- Dada la ecuación :
FeCI2 + H C I+ K2Cr2Or
FeCI3 + KCI + CrCI3 + H f i
¿cuántos gramos de cloruro crómico se deben formar a partir de 29,4 gramos de
dicromato de potasio? (P.A.: 0 = 1 6 ; K = 39 ; Cl = 35 ; Cr = 52)
A) 57,7
B) 91,1
C) 89,6
D) 48,8
E )2 4 ,4
Resolución.(Fe+2 - le"
De las semireacciones :
Fe+3) ( x 6)
+6
Ecuación Iónica:
(C r, + 6e"
2Cr+3) ( x l )
6 Fe +2 + lCr.+6
6 Fe+3 + 2 Cr+3
6 Fe Cl2 + H Cl + Kj Cr2 0 7 -
6 Fe Cl3 + KCI + 2 CrCl3 + HzO
Luego se d eterm in a: 6 Fe Cl2 +14 H Cl + Kj Cr20 ? —
- > 6 Fe Cl3+2 K Cl + 2 Cr Cl3+ 7 H20
Ecuación B alanceada:
29,4 g (K2Cr20 7) ____
Factor estequiométrico :
2(122) g(CrCl3)
294 g ----x = 29,4 g RjC^Oj
xg
""2(122)gCrCl3 '
[294gK2Cr20 7J
x = 24,4 g Cr Clg
RPTA. E
08.- ¿Cuántos gramos de cloruro sódico se producen a l neutralizar 80g de hidróxido
sódico en suficiente ácido clorhídrico? (P.A.: H = 1 ; O = 1 6 ; Na = 23 ; Cl = 35,5)
A) 117
B) 152
C) 256
D) 98
E) 222
Resolución.De la ecuación :
HCl
+
80gx58,5g
x =
40g
NaCl +
>
58,5 g
>•
x
x=H7g
HzO
RPTA. A
Estequiometría I
Carlos Jara B.
449
09.- ¿Qué peso de P f i , 0 se obtiene a l combinar 80 g de fósforo tetratómico con 50 g de
oxígeno gaseoso? (P .A .: P = 3 1 , O = 16)
A) 88,75 g
B) 64,32 g
C) 72,75 g
E) 82,25 g
D) 53,50 g
Resoluclón.+
■------ >•
1mol
5 Oz
5 moles
(Pesos Estequiométricos ) :
124 g
160 g
284 g
(Pesos Experimentales )
80 g
50 g
X
La reacción química es :
:
Buscamos el reactivo limitante :
P4°10
1mol
80
124 = °-645
P.4
o.
=0,312 (m enor valor)
reactivo limitante
Luego, para calcular el peso del P 4O ]0 que se forma trabajamos con el reactivo limitante,
según la siguiente relación :
160 g (Oz) -------- > 28 4 g (P 4O,0)
50 g ( 0 2)
x =
5Q g(O 2 )x 2 8 4 g (P 4O 10)
160g(O 2 )
x = 88,75 g P40 10
RPTA. B
10.- Calcular e l peso de carbonato cálcico necesario para obtener 88 g de anhídrido car­
bónico p o r tratamiento de esa sustancia con ácido clorhídrico según :
->
CaCQ3 + HCI
CaCI2 + CQ2 + H2Q
(P.A.: H = 1 ; C = 1 2 ; 0 = 1 6 ; Cl = 3 5 ; Ca = 40)
A) 100 g
B) 200 g
C )2 5 0 g
D )3 5 0 g
E )5 0 0 g
Resolución. Reacción balanceada
Ca C 0 3 + 2 H Q
Factor estequiométrico
1 mol.(CaCOj)
100g CCaCOj)
(
* = «8gco
CaCI2 + COz + HgO
1 mol,(co2)
44 ®(COo)
2
—
' >
l°0á?CaCO,
JC = 200 g CaCO
RPTA. B
4 4 «CO,
11.- ¿Cuántos moles de anhídrido carbónico se obtienen en la combustión completa de 5
litros de ¡so-octano líquido, cuya densidad es de 0,7g/cc? (P.A.: H = 1 ; C = 12)
A) 128
B) 246
C) 258
D) 360
E) 426
450
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G.
Resolución.A) Primero se calcula los gramos del líquido, cuyo volumen y densidad son datos :
D = densidad ^
M = Masa
V = volumen
uD -= —
y
= 0,7g/cc x 5000cc
M = 3500 g
1 litro = lOOOcc
M= D x V
b) Luego se plantea la regla de tres en la ecuación :
2 ^8^18(0 + 22 ®2(g)
^® 2(g) +
~3>
2(114g)
3500 g
x = 3 500 g
{
^ 2^(V)
16 moles
x moles
_________
16moles
228g
RPTA. B
x = 246 moles
12.- Por síntesis química se obtiene 510 gramos de amoniaco (NHJ. Para esta operación
se utilizó 20 % en exceso de hidrógeno y 10% en exceso de nitrógeno. ¿Qué cantida­
des de cada gas se usaron como reactantes?. Considere la siguiente reacción química:
N ¿g) + 3H ¿g)
A)
54 g de H2
2NH ¿g)
B) 2,2 m ol de H2 C)
Dato : (P.A : N = 1 4 , H = 1)
5,4 m ol de H2
D) 2,31 g de N2 E )3 ,3 m o id e N 2
Resolución.En la reacción química ; se tiene :
1N
+
1
1 mol
3H 2
3 m o l
m o l
y _
1
Y _
1
* Peso lo real es :
1 mol N„x510 g NH
2
3
3 m ol H x510 g NH
2
X = 15 mol +
3
(15 mol) =
20
510 g
Y,
34 g NH3
34 g NH3
m o l
34 g
3 mol
X.
L uego:
2 NH 3
2
Y = 45 mol + -¡^j (45 m ol) =
=>
X, = 15 mol H2
=>
Y, = 45 m ol H2
16,5 mol N2
54 m o l H 2
RPTA. A
13.- Por la combustión completa de 30 g de ácido oxálico(HOOC - COOH) se obtienen 5,7 g
de agua. Calcular e l rendimiento de la reacción. (P.A .: C = 12, H = 1, O = 16)
A) 84%
B) 90 %
C) 95 %
D) 98 %
E) 73 %
Estequiometría /
Carlos Jara B.
451
Resolución.Como : HOOC - COOH < > C2
,H2,0.4
La ecuación química balanceada para la combustión completa del ácido oxálico C2H20 4 es:
2 C 2H 20 4 + Oz
-------- >
4COz + 2 H zO
2m o l
2m o l
180g ----------------------------------------------- 36 g
30 g ----------------------------------------------- x,
3 0 gC ,H ,O ,x36gH ,O
x, = ------ ^ < ^ 0 4 ------ =*
Luego :
,
N
(Peso teónco)
= 6 g H.O
Finalmente calculamos el rendimiento de la reacción :
Rend =
Peso Rcal
x 100%
Peso Teonco
=>
Rend. =
og
* 100 =
95 %
RPTA. C
14.- Se hacen reaccionar 50 g de NaOH con 50 g de HCI. Entonces :
i)
¿Cuál es e l reactivo limitante?
II)
¿Cuál es e l reactivo en exceso?
III) ¿Qué peso del reactivo en exceso reacciona?
IV) ¿Qué peso del reactivo en exceso no reacciona?
A ) Na O H ;
HCI
; 18,520g ; 3 1,4 80 g
D) Na O H ; HCI ; 4 5,6 25 g
; 4 ,3 7 5 g
B) HCL
;
NaOH
; 4,375 g
; 45,625 g
E) Na O H ; HCI ; 32,250 g
; 17,750 g
C) HCI
;
NaOH
; 1,235 g
; 48,765 g
Resolución.La reacción química es :
1 Na
1m o l
OH
+ 1HCI
(Pesos Estequiométricos) :
40 g
36,5 g
(Pesos Experimentales)
50 g
50 g
:
3»
1 Na Cl
1m o l
Dividimos los pesos experimentales entre los pesos estequiométricos :
N aO H :
HCI
=1,25
50
-5 = 1,37
36,1
(m enor valor) (Reactivo límite)
(mayor valor)
Construimos la relación :
(Reactivo en exceso)
40 g NaOH -------- > 36,5 g HCI
50 g NaOH -------- > x
+1 H20
452
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G
y calculamos el peso del reactivo en exceso que reacciona :
50 g Na OH x 36,5 g HC1 _
---------- 40 g NaOH-------------
45,625 g HC1
Finalmente hallamos el peso del reactivo en exceso que no reacciona :
W = 50 g - 45,625 g HC1
=
4,375 g HC1
RFIA. D
,75.- ¿Cuál es el reactivo en exceso y en qué cantidad cuando se combinan 49g de ácido
sulfúrico en 49g de hidróxido sódico?(P .M .: H¿S04 = 98 ; NaOH = 40)
A ) 20g NaOH
B) 18g H¿S04
C )9 g N a O H
D )6 g H 2S 0 4
E ) 3 g H 2S 0 4
Resolueión.H2S 0 4 + 2 NaOH
A partir de la siguiente reacción :
(H2S 04)
49y
Factor estequiométrico :
3» Na2S0 4 + 2HzO
(NaOH)
490
R-L- = H2S04, exceso = Na OH
< 2(40)g
La cantidad sobrante (exceso) se calcula así:
9 8 g (H 2S 04)
• 2(40)g (NaOH)
49 g
______
49x80
9o
x = ———
=>
x
x = 40 g NaOH consumidos
y = 49g NaOH - 40g NaOH
=> ' y = 9 g NaOH ,
RFIA. C
16- E l insecticida D D T se prepara según :
c c i 3c h o
d o ra l
+
2 c ^ i5c i
>
( c ic {h 4)2c h c c i3 + h 2o
clorobenceno
DDT
.
S i reaccionan 100 Ib de d o ra l con 200 Ib clorobenceno ¿Cuántas libras de D D T se
formarán?. (P.A.: Cl = 35; H = 1 ; C = 1 2 ; 0 = 1 6 )
A ) 241
B) 482
C) 305
D) 152
Resolución.Pesos moleculares
M (CCl3CHO) = 146
M (C6H5C1)
M (DDT)
4-
=112
= 352
(¿¡cloro ¿ifenil (ricloroetano)
E) 320
Carlos Jara B.
Estequiometría /
Factor estequiométrico
C CI3CH O + 2 C6 H5C1 -------- >
D eterm inación del
reactivo límite
100
146
Cálculo de DDT
200
2(112)
453
(Cl C6 H4)2 CH C Cl3 + H20
_
' —c^ora*
"
146/6(cora() ----------------------- 3 5 2 / 6 ^
100/6
x lb
x = 100 Ib doral í ,332,f61?DT, )
\\4 6 lb c lo ra i)
=>
x = 2 4 1 ¡b DDT
' RPTA. A
'
17.-El fosfato trisódico se coloca en un cristalizador obteniéndose una producción de 28
Toneladas cada 24 horas de la sal cristalizada. ¿Cuántas horas se demorará la cris­
talización en dicho equipo una cantidad de fosfato trisódico que se obtiene a l neu­
tralizar 9 400 g de ácido fosfórico y 6000g de hidróxido de sodio?
(P.A. Na = 23 ; P = 31; 0 = 1 6 ; H = 1)
A) 4
B) 5
C) 6
D) 7
E) 8
Resolución.La reacción de neutralización es :
ACIDO +
BASE
>
H3P 0 4 + 3 NaOH
Reacción:
M =98
9400g
■
Factor estequiométrico
3-
M =40
+
R.L. = NaOH
3(40) g (NaOH) _________164g (Na3P 0 4)
6000 g
x = 6000 g NaOH í
164gso/
=
^120gNaOH>
Cálculo del Tiempo:
3 HzO
M =164
6000g
Cálculo de la cantidad de Tn (sal): NajPO^,
SAL + AGUA
xg
x = 8200 g sal
=> x = 8,2 Toneladas
28 T n ________ 24 h
í«= 7 horas
8,2
RPTA. D
T n ______ t h
18.- En un reactor se colocan pesos iguales de Aluminio y yodo. ¿Qué porcentaje de
Aluminio queda sin reaccionar ? (P.A. A l = 2 7 ; I = 127)
A) 72,75%
B) 6 2,3 0%
C) 4 2,9 7%
D) 9 2,9 1%
E) 8 4,3 0%
R esolución.-
i) La ecuación química balanceada es :
2 Al + 3 12 -------- > 2 All3
ii) Calculamos pesos moleculares :
M ai
= 27
a
Mij
= 2(127) = 254
Rubén Cueva G
Problemas de Química y como resolverlos
454
iii) La relación molar es :
2 AI
+
3 12
3^7
2(27)5
3(254)g
54 s
2 A1I3
---------- >
2 mo'
762g
iv) Si suponemos que se usan 100 g (100 %) de cada reactante .
54 g Al --------> 762 g I2
x
100g l 2
-------- >
54 AlxlOOgl,
x = ---- 762g l 2
=*
x = 7,09 g Al *7,09%
v) Finalmente lo que queda sin reaccionar es :
100 % - 7,09 % =
92,91 %
RPTA. D
19.- Cuando la cinta de magnesio reacciona con una solución de ácido clorhídrico de
densidad 1,18 g/m l y 3 6 % en peso lo hace de acuerdo a la siguiente reacción :
Mg + 2 HCl
-------- >
M g C I2+ H 2
Diga qué volumen de solución de HCl se necesita para generar 200 g de hidrógeno.
(P .A .: .M.g. = 24, m Cl = 35,5 , H = 1 )
A) 10,21
B) 15,61
C) 2 2 ,4 1
D) 1 7 ,2 1
E) 21,4 I
Resoluclón.Hallemos primero el peso de HCl puro según la reacción dada.
Mg +
2 HCl
MgCl2 +
>
2 moles = 73 g
x
l H2
*—.—'
1mol = 2 g
--------------------- >
200 g
73 g HClx200 g H
Luego :
x = -^—n
8
=>
2
x = 7 300 g HCl
y
¡i) Ahora calculamos el volumen de solución de HCl de densidad 1,18 g/ml al 36 % en peso.
V = 7300 g HCl x
36 g HCl
x
1,18 g sol
x - - */-50/ — 1000 m i sol
=*
V = 1 7 ,2 7
’
RPTA. D
20.- Una muestra orgánica de una tonelada de masa contiene 61% de ácido benzoico.
Dicha muestra es tratada con alcohol metílico para obtener benzoato de metilo con
un rendimiento del 80%. Calcular la masa de benzoato formado, según la reacción :
c h 3o h
A) 280 kg
B )3 20 k g
^
C )544kg
fO j
+
H2o
D )6 0 0 k g
E )126kg
455
Estequiometría /
Carlos Jara B.
Regolución.La relación química se puede escribir a s í: C6H5COOH + CH3OH
O tam bién :
1 C7 H6 ° 2
+
h 2o
^8 H8 °2
—
1CH4 °
c 6h 5c o o c h 3 + h 2o
1m o l
Imo l
122 g
-----------------
->
136g
X
•*1
x 1000 kg
= 7
•
61 x l0 0 0 £ g x !3 6 g
100
Por lo tanto
122g
x. =680 kg
^
“i
* Y el peso de benzoato (aplicando el rendimiento) es :
* = ^
=>
x680 kg
RPTA. C
x = 544 kg
21.- Se combinan 17,4 gramos de M n 02 en suficiente ácido clorhídrico. ¿Qué peso de
cloro se p ro d uce s i la reacción tiene un rendim iento d e l 8 0 % ? (P .A .: Mn = 55,
O = 16, H = 1, Cl = 35,5) Considere la reacción :
M nCL
MnOz + HCl
A) 28,56 g
+
C) 13,25 g
B) 14,25 g
h 2o +
ci2
D) 10,75 g
E) 11,36 g
Resoluclón.La ecuación balanceada es
Luego:
xt =
!MnOz +
- > 1 MnCl2 + 2H20 + 1 Cl2
4 HCl
87 g
------------------- =►
71 g
17,4 g
------------------- =»-
x,
17,4 gMnO x71g Cl
2- = 14,2gCL
87g Mn Oz
(Teórico)
Finalmente aplicamos el rendimiento y el peso real será :
x = 14,2 g
x
80
100
=
l l ,3 6 g CIg
RPTA. E
22.- 120cc de una mezcla de metano y acetileno gases al combustionar completamente des­
prenden 2 00 cc de COz¿Quéporcentaje volumétrico de metano había en la mezcla inicial?
A) 40%
B) 60%
C) 80%
D )3 3%
E) 66%
Resolución.De las reacciones:
CH4 +
202
Relación volumétrica.
x vol
2 x vol
CO,
'2
Xvol
+
2 11,0
2 x vol
Problemas de Química y como resolverlos
Relación volumétrica.
=>
De los d a to s :
2C 2H2 +
5 02
2 yvol
5 y vol
Finalm ente:
4 C02
-------- >
4 y vol
+
2 H20
2 y vol
vc 2H2 = 120
VCH4 +
X
+
2y
= 120
..................... (a)
v co 2 = x
+
4y
= 200
..................... (P)
= 40
O
^inicial
Operando a y P :
Rubén Cueva G.
II
456
120
100%
40
%V,CH.
RPTA. D
t % v ch 4 = 33>3%
23.- Calcular e l volumen de aire necesario para la combustión completa de 50 litros de
CJig. Aire (20% 0¿, 80% N2 en volumen)
A ) 10500I
B) 1250 I
C) 8 7 5 1
D) 3 2 5 1
E) 1 7 5 1
Resolución.2C 2H6 + 7 0 ,
Reacción
4C O , + 6 H„0
2V etano
Relación volumétrica.
7V O z
5 0 1 etano .
x l O,
x = 1 7 5 /0 ,
20 / 0 ,
Volumen de aire
100/a ire [%]
1 7 5 /0 ,
, V aire
Va,ire = 8 7 5 Utros
RPTA. C
-> CH
24.- Según la ecuació n : CH3 COONa...
----------- "( S) +
' 'NaOH.,
“ w '7 s ;
4(9) + Na2C°3(S)
A partir de 41g de acetato de sodio y suficiente cantidad de soda cáustica, ¿qué
volumen de gas metano se produce a 127°C y 1 atm ? ( P.M. CH COONa = 82)
A) 65,6 I
B) 32,8 I
C) 16,4 I
D) 8,2 I
E) 4,1 I
Resolución.R eacción:
CH3COONa(s) +
NaOH,(S)
Factor estequiométrico 82 g (CH3COONa)
CH4(g) + Na2 C 03(s)
1 m ol (CH4)
• n = 0,5 molesCHA
41 g
n moles
Carlos Jara B.
Estequiometría I
Aplicando la ecuación universa]
PV = n RT
457
(T = 127 + 273 => T = 400 K)
(1 atm ){ VrH
- j ) (400 K)
^CH ) = (0,5 moles) fo,082^
^
m ol K J
V CH4 = 1 6 -4
lltros
RPTA- c
25.- ¿Qué volumen de hidrógeno gas se produce a 2 atm y 27°C a l reaccionar 50g de
sodio con exceso de agua? (P.A: Na = 23)
A) 13,371
B) 18,231
C) 41,321
E) 5 ,2 8 1
D) 29,111
Resolución .­
Reacción:
2 NaOH + H2
2 Na + 2 H20
Factor estequiométrico
2(23)g (Na)
1 mol (NaOH)
50 g
n =
(50gNa)(lmo/H2)
n
2(23)gNa
Aplicando la ecuación universal:
(2 atm )( VHj ) = (1,09 moles)
n moles
PV = n RT
, a tm . I '
í 0,082—™
;,ue7
=
1,09 moles H,
(T = 27 + 273 = 300 K)
(300 K)
V’^ = 13,37
RPTA. A
26.- E l sodio metálico reacciona con el agua según la siguiente reacción q u ím ica:
> NaOH + H2
Na + H2Q
SI se desea recoger 331,5 crn3 de gas hidrógeno sobre agua a 2 7 SC y 640 mm Hg.
Determinar la masa de sodio necesario para esta operación ( P^7*0 = 26,7 mm Hg )
A) 0,5 g
C) 0,62 g
B) 0,56 g
E) 0,72 g
D) 0,69 g
Resolución.i)
27 «c
Primero calculamos la presión del hidrógeno seco : Pgh = Pgs + Py
Pgs =613,3
m m H g5
’
P = 640 mm Hg - 26,7 m m Hg
ii)
( 1)
A continuación calculamos el núm ero de moles del hidrógeno seco : (T = 300 K)
PV
(613,3 m m Hg) (0,3315 /)
=> n = 0,01086 mol
n - rt
=> n -
r62,4/xm"
?! ^ l(300 K)
^
m o/xK J
iii)
Balanceamos la ecuación y calculamos el peso de Sodio requerido:
2 Na
+
2 H20
-------- >
2 NaOH +
2 mol
2(23) g
1 H„
2
1m o l
--------------------- >
1 mol
0,01086 mo/
donde:
x =
2(23)g Nax 0,01086 m ol H2
lmo/H2
RPTA. A
458
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G.
27.- Determinar e l volumen de oxígeno, en condiciones normales, se requiere para la
combustión completa de una mezcla que contiene 80 g de gas metano CH4 y 360 g
de pentano C¡H 12 (P .A .: C = 12, H = 1, O = 16)
A) 8201
B) 11201
C) 22401
D )S 6 0 I
E) 24201
Resolución.CH4 +
i) Combustión completa del m etano :
2 0 2 ---------->
16 g
C 0 2 + 2 HzO
2(22,4)
80 g -> V,
„
Entonces :
„
80gCH4x2x2 ,2 4 /O ,
*
V = ----------— =r-t
- 224 / O , .. (a)
1
16gCH4
1
i i ) Combustión completa del pentano :
1 C5H,2 + 8 0 2 -------- > 5 COz + 6 HzO
---------- => 8 (22,4)
72 g
-------- > V2
360 g
„
Entonces :
V2 =
360 g CcH,0x8x22,4/O ,
72 g C H 2---------
iii) De (a) y (P ) :
V„ =2 24 1 + 896 /
, D.
V2 = 896 / Oz ....... ( P )
=>
=>
U2
; r Vz
= 1 120 7
RPTA. B
2 8 .-Se dispone de 2 moles de pirita (FeS2) y de 1100 L de oxígeno a 1 727SC y 312 mmHg.
Indicar la masa de S 0 2 se obtiene a l tostar la pirita; s i la reacción tiene un rendi­
miento del 75% . La ecuación química e s :
>
FeS Js) + O J g )
FezO(s) + S O /g )
(P .A .: Fe = 5 6 , 0 = 16, S = 32)
A) 320 g
B) 256 g
C )64g
D)128g
E)115g
Resolución.i) Calculamos el número de moles del oxígeno : (T = 2000 K) (P = 312 m m Hg)
PV = nRT
=>
n =
PV
=»
312mmHgxllOO/
n = ------„ ----------------------
RT
62,4/Xn7" 7^ g x2000K
m o/xK
ii) Balanceamos la ecuación química y buscam os la relación de moles :
4 FeS2
4 moles
2 moles
+
110 2
-------- >
2 Fe20 3 +
11 moles
2,75 moles ---------------------------
8SOz
8 moles
n} = ?
„
= 2,75 mol
Carlos Jara B.
iii)
Estequiometría I
459
Buscamos el reactivo limitante : FeS2 : y = 0 ,5 (mayor valor)
2,75
0 2 : -y-p = 0,25 (m enor valor) (Reactivo Limitante)
iv)
Calculamos el núm ero de moles (r?,) del S0 2 :
ni =
2,75 mol Oz x 8 mol SOz
llm o /O ,
n, = 2 moles S0 2
v) Por último calculamos el peso del S 0 2 (M = 64):
W = nxM
W = (2) (64)
=>
RPTA. D
W = 128 g SO,
29.- Determinar e l volumen de anhídrido sulfuroso a C.N. se debe utilizar para obtener 20
moles de ácido pirosuifúrico, a partir de las siguientes reacciones:
- > 2 SO ,
2SOz + 0 2
2 H2S 0 4 + 2 S 0 3
A)
2241
B) 4 4 8 1
->
C) 6 7 2 1
2
D)
H2S2°7
8961
E) 5 0 0 1
Resoluclón.Factor estequiom étrico:
2 H . ^ + 2 S03
-> 2H 2S20 7
2 moles
2 moles
Xj moles « -
20 moles
Xj = 20 moles S0 3
2 SO.2 '
2 SO.3
^2
2(22,4/)
2 moles
x2 litros
20 moles
x z = 448 litio s S 0 2
RPTA. B
30.- Se recogen 320 cm3 de gas acetileno (C ^ ¡2) sobre agua a 15eC y 748 m Torr. Dicho
gas fue e l producto de la reacción de una traza de 1,168 g de carburo de calcio
comercial (CaC2) con agua ¿ Cuál es e l volumen del acetileno en condiciones nor­
males y qué peso de carburo se consumió ?
C aC 2 + 2 H 2Q
D ato s :
A) 172,34 cm3
1,2 g
C2H2 + Ca(OH)2
P¿s°c = 13 Torr
B) 293,35 ctrP
0,84 g
C) 242,35 cmi3
0,63 g
D) 256 cmi3
0,8 g
E) 425 cm 3
0,75 g
460
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G.
Resolución.15°C
i) Calculamos la presión del gas acetileno seco :
Pgs = 748 Torr -13 Torr
Pg> = Pgh - Py
Pgs = 755 Torr
ii) Calculamos el volumen del acetileno en condiciones normales (T = 273 K , P = 760 Torr),
con la ecuación general de los gases :
P
MV
Y1 _ P2V2
T,
T2
(735 Torr) (320 cm3) _ (760 Torr) xV2
273 K
288 K
V, = 293,35 cm 3
iii) En la ecuación balanceada se tiene :
1 CaC 2 (s)
. , + 2 H2,0(ele)
,,, -
1C 2 H 2 (g )
1mol
-----------------
64 g
X
Entonces:
X~
+
C a ( O H ) 2 (a c )
\mol
22,Al
0,29335/
--------------------
64g Ca C2x 0,29335 / C2H2
22,4/C 2H2
x = 0,84 g CaC,
RPTA. B
31.- A l quemar cierta masa de acetona (CH3COCHJ se han producido 6,72 litros de C 0 2
en condiciones normales. ¿Qué volumen de oxígeno se ha empleado?
(P.A.: H - 1; C = 12; 0 = 1 6 )
A) 8 ,6 9 1
B) 9,871
C) 7 ,8 6 1
D) 8 ,9 6 1
E) 9 ,8 6 1
Resolución.CH3COCH3 + 4 0 2
Reacción (combustión)
Factor estequiométrico
x = 6,72 / CO,
3 C 0 2 + 3 H20
4V
3V
xl
6,72/
x = 8 ,9 6 /0 .
3VC0 2
32.- En el proceso redox en medio ácido: S + NÓ.
SO~+
RPTA.D
no2
Determinar la cantidad de litros de gas dióxido de nitrógeno gaseoso se formarán al
actuar 0,3 moles del agente reductor.
A) 22,4
B) 44,8
C) 10,08
D) 20,16
E) 40,32
Resoluclón.Balanceo re d o x :
JT
S +
NO ’
T_
^
TL
so.
+ NO„
Estequiometría l
Carlos Jara B.
Las semireacciones (medio ácido)
4 HzO +
S
- 6 e" -------- >
2 H+ + NO3 + 1 e
igualando electrones :
Oxidac.: (4 H20 +
S
S 0 4 + 8H+
n°2 + H P
- 6 e" -------- > S 0 4 + 8H+) (x 1)
Reduc.: ( 2 H+ + NO3 + l c ‘ -------- >
4H* + S + 6 N0 3
V agente reductor
Sumando:
-------- ^
461
N0 2 + H 20 ) ( x 6 )
S 0 4 + 6 NOz + 2 H20
>
1m o les _________________ 6(22,4) / N0 2
Factor estequiométrico:
0,3 m o les ________________ x
x = 0,3 moles S í —p —- 7 ^ - 1 =>
1 1m ol S 1
I N0 2
x = 40,32 /
RPTA. E
33.- A partir de 1/2 Kg de carburo ele calcio comercial con una pureza de 80% y agua en
exceso, ¿Qué volumen de etino (acetileno) se producirá? (P.A.: C = 1 2 ; Ca = 40)
A)
120
B) 130
C) 140
D) 150
E) 160
Resolución.A) Primero se calculan los gramos de CaC2 puro :
500 g _______________ 100%
x g _______________ 80%
500gx80%
* 100 %
~
x ' m s
B) Luego se trabaja con la ecuación correspondiente :
^ a<-"2Cs) + ^ ^ 2®(í)
64 g
'
^
---------------------------
400 g
y = 400 g
^ 2^ 2(g) + Ca(OH )2
22,4 litros
y litros
' 22,4r
l6 4 g j
y = 140/-
34.- Calcular e l volumen de Oxígeno, en condiciones normales, que se produce p o r la
descomposición del 4,9 g de K C I03 y sabiendo que la reacción tiene un rendimiento
del 92 %. (P .A .: K = 3 9 ; Cl = 3 5 ,5 ; O = 16)
A) 1,2361
B) 1,3441
C)1,8221
D) 1,3561
E) 1,1111
462
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G
Resolución.M = 122,5
La ecuación química e s :
2 KClOg
A >
2 KCI + 3 0 2
3 motes
Calculamos el volumen teórico :
>
3(22,4 /)
>
V.
4,9KC103 x 3 x 2 2 ,4 /0 2
V.l = - ’ 9 i 1 9 9 R1 n I i P i n
2(122,5)gKC10 3
=> V.* = 1,344 / O,*
Luego el volumen real (aplicando el rendimiento) será :
92
V = M x 1’3441 °2 =
lj2361°2
RPTA- A
35.- El monóxido de nitrógeno (NO) se obtiene comercialmente según la siguiente reacción:
N H jg ) + O /g )
-------- > NO(g)
+ H2Ow
Si se utilizan 85 g de amoniaco. ¿ Qué volumen de NO se obtiene a 2 2 7 -C y 0,82 atm?
(P .A .: N = 14, H = 1 , O =16)
A)
1 30 1
B) 1 5 0 1
C) 1 8 0 1
D) 2 0 0 1
E) 2 5 0 1
Resolución.M - 17
La ecuación balanceada es :
4 NH3 + 5 0 2
4NO + 6 H20
>
4 moles
* moles
4(17) g
>
Amóles
85 g
>
n
= ?
* Calculamos el núm ero de moles de NO que se producen
85gNH3x4mo/esNO
" =
W TjgN H ,
*
n = 5 m oles NO ... (1)
* Por último, calculamos el volumen del NO en las condiciones que nos dan :
(T = 227°C + 273 = 500 K ; P = 0,82 atm)
* Para esto usamos la ecuación universal de los gases ideales :
PV = RTn
=>
0.082 ,xa-‘™ x500Kx5 moles
V=
m° I X * -------------------0,82 atm
=>
V= ^
- V = 2501
RPTA. E
Estequiometría l
Carlos Jara B.
463
36.- Deshidratando 920g de etanol (alcohol etílico) con suficiente ácido sulfúrico a 177°C
y 2 atm ¿qué volumen de eteno (etileno) se producirá? (P .A .: H = 1 ; C = 1 2 ; 0 = 16)
A)
3501
B) 3 6 9 1
C) 3581
D) 3 7 5 1
E) 3451
Resolución.ler. m é to d o ;
C2H5OHtt
C2H4 +
46 g
> 22,4 I
920 g
> xl
x = 920 g
22,41]
.c i
I 46g )
—>
H20 (/)
x = 448 / en C.N.
Aplicando la ley general de los gases :
V2 = ?
V, = 448 / (C.N.)
P2 = 2 atm
Pj = 1 atm
C.N.
T2 = 177+273 = 450 K
T, = 273 K "
T2
T,
2
V - 448/xlo/m x450K
2“
2atmx273K
2do. m é to d o :
C2H5OH(0
46 g
T,P2
^
^
2
C2H4{g) + H20 (/)
H»s o «>
--------------------- >
920 g --------------------- >
920gx\m ol
x = ------------46g
1 mol
x moles
=»x =20 moles
Utilizando la ecuación universal de los gases :
PV = n RT
Se tien e: P = 2atm ; V = ? ; T = 177°C = 450K ; V =
Luego :
2 0 m o le sx 0 ,08 2^ % rx 45 0 K
V = ----------------2 o tm ° lK----------
; n = 20 mofes ; R = °.°8 2 ^ ^
^
v = 369 *
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y como resolverlos
464
C u (NQ3)2
37.- ¿Cuántos gramos de nitrato cúprico, cuán­
tos litros de gas dióxido de nitrógeno y cuán­
tos moles de agua se producen al reaccionar
3 at-g de cobre con exceso de ácido nítrico?
(P.A.: H = 1 ; N = 1 4 ; O = 1 6 ; Cu = 64)
C u (NQ3)2 +
Cu + H N 0 3
no2
+
no2
h 2o
A) 356
326
2
B) 275
146,8
3
168
254,2
4
D) 562,5
134,4
6
B) 399
125,2
7
C)
h 2o
Resolución.-
Se balancea la ecuación, con el m étodo que sea más apropiado a m odo de ejercicio personal,
siendo el resultado al cual deberá llegar:
Cu + 4 HN03
B)
> Cu(N0 3)2 + 2 N 0 2 +
2H 20
Luego se plantean datos e incógnitas
Cu + 4 H N 0 3
1at-g --------3at-g --------x =
-
3 af-g x l8 7 ,5 g
1a t - g
x = 562,5 g
—
C u(N 0 3)2 +
2N 02
187,5g _____
2(22,4 0 ­
. 2(lm o 0
_______ y litros -
z moles
xg
y=
2 H20
3at - g x 2(22,4)/
1a t - g
z =
3at - g x Imples
1a t - g
z = 6 moles
y = 134,4/
N o ta C u a n d o se tienen varias incógnitas a partir de un dato se resuelve como en este proble­
ma, pero cuando se tienen varios datos (como en el caso de dos reactantes) se tiene que
determinar el reactivo limitante (R.L.)
RTPA. D
38.- En la combustión completa de una parafina gaseosa, la contracción Volumétrica (C)
es 7/15. ¿Qué peso de monóxido de carbono se obtiene p o r la combustión incomple­
ta de 2,9 g de dicha parafina ?
A) 2,8 g
B) 1,4 g
C) 3,2 g
D) 4,8 g
E) 5,6 g
Resolución.Una parafina (o alcano) tiene com o fórmula general CnH2n+2 y la ecuación química para su
combustión completa e s :
1CnH2n+2(S) +
---- >
nC 02(g)
(n + l)H 2O(0
* ,, .
. . . . .
. .
* Volumen total de los reactantes gaseosos
...,
, 3n + 1
3n + 3
= ZVR= 1 + — ^— = — 2—
* Volumen total de los productos gaseosos
■= ZVp= n
Por el concepto de contracción volum étrica:
Carlos Jara fi.
Estequiometría I
C=
ZVR- Z V p
ZVP
3/7+3
2
3/7 + 3
2
7
15
465
n = 4
* Esto significa que la parafina es : C4H,0 (butano)
* Para la combustión incompleta del butano se tiene :
M= 58
2C 4H 10( s ) + 9 0 2(g) --------
M= 28
8 CO(g) + 10 H2O(0
8 moles
2moles
2(58) g
8(28)g
x
2,9 g
2,9(g) C4H10x8x28gC O
Luego:
x = 5,6 g CO
2 x 5 8 g C 4H,0
RPTA. E
39.- 1,2g de una mezcla de cloruro sódico y bromuro sódico se hacen reaccionar con
nitrato de plata en exceso, precipitando 2,7g de cloruro de plata y bromuro de plata
mezclados. Determinar e l porcentaje de cloruro sódico en la mezcla inicial.
(P.A.: Na = 23 ; C l = 35 ; B r = 80 ; Ag = 108)
A) 6 7 %
B)65%
D) 70 %
C) 5 5 %
E) 7 2 %
Resolución.Sean:
W, = peso de NaCl
W 2 = peso de NaBr
x - peso de AgCl
y = peso de AgBr
NaCl + AgN03
-------
143g
W,
-------
xg
x + y = 2,7..
-(b)
AgBr + NaN0 3
NaBr + AgNOa
- > AgCl+ NaNOj
58,5 g
W, + W 2 = 1,2........(a)
103g
.
-------------
188g
W,
.
------------
y8
W„
- íl l—
031
j
Reemplazando x é y en (b) :
+ 103 W ‘ ' 2'7'
+ w, = 1,2
w.
Resolviendo (a) y (c), sistem a de 2 ecuaciones con 2 incógnitas:
W, = 0,8 g
a
w 2 = °>4 S
•(c)
-(a)
466
Rubén Cueva G.
Problemas de Química y como resolverlos
En porcentajes:
0,8 g
. L %?NaCl
1,2 8
. 100%
% NaCl =
% NaCl = 67 %
x 100 %
1.2 8
CO
40.- En un Eudiómetro se colocan 200 cm3 de
una mezcla que contiene CO, H2y CHf Lue­
go se inyectan 232 cm3 de gas oxígeno y se
procede a la reacción de estos mediante una
chispa eléctrica. Después de la combustión
quedan 200 cm3 de una mezcla que contiene
30% de oxígeno y 70% de dióxido de carbo­
no. Determine la composición volumétrica de
la mezcla inicial.
ch4
H2
10 %
;
20%
7 0%
B) 46 %
;
30%
24%
C) 64 %
;
1 0%
26%
D) 72 %
;
20%
8%
E) 45 %
;
35%
20%
A)
Resolución.Los volúmenes en este problema, están expresados en cm3, sea : a = volumen del CO en la
mezcla inicial, b = volumen del H2en la mezcla inicial, c = volumen del CH4en la mezcla inicial.
Entonces :
a + b + c = 200...........................(1)
.(2)
‘También : Volumen total inicial del oxígeno = 232
Volumen del C 0 2al final =
Volumen del Oz al final
70
x 200 = 140.....
.(3)
30
= -jqq x 200 = 60 .....
.(4)
* Para las combustiones se tienen las siguientes reacciones :
2 CO. , + 0 o
(g)
_2(g)
2CO
2(g)
a/2
2 H
2(g)
+ O
2(g)
2 H20 (,)
h'n '
CH
4(s)
+ 20
CO
2( 8 )
2( 8 )
+
2 H„0,
2 ( 1)
2c
* El volumen total producido de C 0 2 es : a + c = 140..... (5) (observe 3)
* El volumen de 0 2que reacciona : ((2) - (4)) ^
^ + 2c = 172.......(6)
* Finalmente resolviendo : (1), (5) y (6), se tiene : a = 92 cm3, b = 60 cm3 , C = 48 cm3
y la composición volumétrica de la mezcla inicial es :
92
H2 : ^
x 100% = 3 ° %
C 0: ^ 0 x 100% = 46%
CH4 : ]f í xl OO% = 2 4 %
RPTA. B
Estequiometría l
Carlos Jara B.
467
PROBLEMAS PROPUESTOS
01.- Según la ley de conservación de la mate­
ria NO es correcto:
A) En las reacciones químicas la suma de las
masas de los reactantes es igual a la suma de
las masas de los productos.
05.- Se combinan 4 g de hidrógeno gaseoso
con 1 g de oxígeno gaseoso ¿cuál de los com­
ponentes está en exceso y en qué cantidad?
(P.A.: H = 1 ; O = 16)
A )0 ,7 g H 2
B) 0,2g O ,
B) La masa de un sistema material aislado
permanece invariable.
D )0 ,6 g O 2
E ) l,9 g H 2
C) La materia no se crea ni se destruye, sólo
se transforma.
06.- Hallar el preso de protasa caústica que se
forma junto con 18 g de hidrógeno según la
siguiente reacción :
D) En los cambios químicos ordinarios no hay
aumento ni pérdida de peso.
> koh + h2
k + h 2o
E) Las moles de los reactantes son iguales en
número a las moles de los productos.
(P.A : K = 3 9 , H = 1 , O = 19)
A) 230 g
B) 810 g
02.- Para resolver problemas estequiométricos
la ecuación debe estar completa, es decir
................. y con todos los reactantes y pro­
ductos, y luego se establecen las relaciones
........................... aplicando el concepto de mol.
D ) 796 g
E ) 1120 g
A) balanceada - estequiométricas
C )3 ,8 g H 2
C) 1008 g
07.- ¿Qué cantidad en gramos de cloruro po­
tásico se obtiene al descomponer488g de clorato
potásico. (P lv L : KC/Oj = 122; KC1 = 74)
A) 148
B) 188
C) 214 D) 296 E )314
B) ionizada - ponderales
D) simplificada - atómicas
08.- ¿Cuántos at-g de cobre se obtendrán por
reducción de 50g de óxido cúprico con sufi­
ciente hidrógeno? (P.A.: Cu = 64; O = 16)
E) igualada - rectificada
A) 0,999
B) 0,625
D) 0,333
E) 0,15
C) igualada - volumétricas
03.- El reactivo limitante se encuentra en:
09.- ¿Cuántos gramos de metano se obtienen
a partir de 36 g de carburo de aluminio?
A) Mayor proporción volumétrica.
B) Menor proporción estequiométrica.
(P.A.: H = 1 ; C = 12; Al = 27
C) Mayor cantidad en masa.
A14C 3 + H20
D) Menor relación atómica.
A) 12
E) Mayor relación molar.
04.- ¿Cuántos gramos de nitrato de plata se ne­
cesitan para que reaccione con suficiente cloru­
ro sódico y producir 24,3g de cloruro de plata?
(P.A.: Ag = 108 ; Cl = 35 ; N = 14; 0 = 1 6 )
A) 56,5
B) 34
C) 17
D) 8,5
C) 0,5
E) 23
B) 16
-------- => Al(OH )3 + c h 4
C) 19
D) 27
E) 32
10.- Al hacer reaccionar 0,7 moles de nitrato
plumboso Pb(N 0 3)2 con 0,3 moles de ioduro
de potacio(Kl), se Forman yoduro plumboso
y nitrato de protasio; ¿cuál es el peso del Pb I 2
obtenido?
(R Ñ L : Pb ¡2 = 461)
468
A) 77,80 g
B) 69,15 g
D) 46,1 g
E) 86,4 g
C) 50,24 g
(P.A.: Fe = 55,85 O = 16)
A) 21g
B) 10,5g
D) 40,5g
E) 28,8 g
C) 31g
12.- ¿Cuántos gramos de agua se producen a
partir de 2 moles de yoduro crómico y exceso
de los demás reactantes?
Cr^+Cl2+N a0H ^N a 2Ci04+NaI04+NaCl+H20
A) 320g B) 160g
C) 80g D) 40g E) 20g
13.- En la combustión completa del alcohol
isopropílico se produce 13,2 g de COr Cal­
cular el peso del oxígeno comburente ; a par­
tir de la reacción :
CH 3CHOHCH 3 + o 2 ------ > c o 2 + h 2o
A) 14,4 g
B) 7,2 g
D) 3,6 g
E) 18 g
C) 21,6 g
14.- ¿Qué peso de ácido clorhídrico se requie­
re para reaccionar con 650 g de cinc?
(P.A.: H = 1 ; C l = 35 ; Zn = 65)
A) 36g B) 90g C) 180g
D) 360g E) 720g
15.- 5 gramos de la sustancia A reaccionan
exactamente con 3 gramos de la sustancia B.
10 g de la sustancia A reaccionan exactamen­
te con 14 g de la sustancia C. ¿Cuántos gra­
mos de la sustancia B reaccionan exactamen­
te con 70 g de la sustancia C?
B) 20
C) 30
D) 40
E) 50
16.- ¿Cuántos gramos de NH se producen a
partir de 280 g de N y 140 g de H ?
(P.A.: H = 1 ; N = 14)
A ) 170 g
B ) 220 g
D )420 g
E ) 520 g
Luego :
PbS + 0 2 ------ > PbO + S 0 2
I) El PbS es el reactivo limitante
11.- El peso de un clavo de hierro es de 7,36 g,
¿Qué peso de herrumbre, (Fe2O j se formará
como máximo con dicho clavor
A) 10
Rubén Cueva G
Problemas de Química y como resolverlos
C ) 305 g
17.- Se combinan dos muestras equimolares
de PbS y Oz como señala la ecuación :
*
II) El Oz es el reactivo en exceso
III) No se forma Pb ni S 0 2
Son verdaderas :
A) Sólo I
B) Sólo II
D) Sólo I y II
E) Ninguna
C) Sólo m
18.- Al esterificar 30g de ácido acético y 30g
de alcohol etílico ¿cuántos gramos de acetato
de etilo se obtienen?
CHjCOOH + C2H5OH ^
CHjCOOCjHj +
ácido acético alcohol etílico
acetato de etilo
B) 66
A) 44
C) 88
D )9 9
E )55
19.- ¿Qué cantidad de moles de H2CL se re­
quiere para producir 10 moles de Mn 0 2 en la
siguiente reacción?
H20 2+ KMn04
> MnOz+KOH+ O, + H^O
A) 10
C) 13
B) 11
D) 15
E) 18
20.- Se dispone de una muestra de 12 kg de
un mineral de hierro conteniendo 40% en peso
de pirita (FeS2), que es sometido a molienda
y tostación en presencia de aire para formar
un óxido. ¿Cuántas moles de oxígeno se ne.cesitan para transformar toda la pirita a Fe2C>3?
4 F e S 2+ 1 1 0 2 -------- > 2 F e 20 3 + 8 SOz
A) 330
B) 220
C) 110
D) 55
E)27,5
21.- Se descomponen 505 g de nitrato de
potasio (salitre) con un rendimiento (eficacia)
del 88 %. calcular el peso de oxígeno que se
forma. (P.A : K = 39, N = 14 , O = 16 )
kno3
— >
k no 2 + o 2
A) 96,2 g
B) 84,5 g
D) 72,8 g
E) 70,4 g
C) 78,5 g
22.- C alcular el peso de nitrato de plata
AgNOj que se forma cuando una moneda de
plata que pesa 8 g y que contiene 90% de pla­
ta se disuelve en ácido nítrico .
Ag + H N 03
>
AgNQ3 + H2
Estequiometría I
Carlos Jara B
(P.A : Ag = 108 , H = I , O = 16 )
A) 114 g
B) 14,2 g
D) 18,6 g
E) 10,2 g
C) 13,2 g
23.- ¿ Qué volumen de ácido nítrico al 40% en
peso y densidad l, 2g/mZ se requiere para que
reaccione con 40 g de plata de pureza 80%?
Considere la siguiente reacción :
Ag + 2 H N O j
> AgNOj + NOa + H20
A) 28,5 mi
B) 49,5 mi
D) 82,7 mi
E) 90,6 mi
Fe + O,
geno se producirán en C.N.? (P.A.: H = 1 ;
0 = 1 6 ; Al = 27 ; S = 32)
A) 1,12
B) 2,24
D) 6,72
E) 8,96
FeO
Marque la proposición no correcta
(P.A : Fe = 56, O = 16)
C) 4,48
28.- Se combinan 150 / de CO y 90 / de Oz,
transformándose en CO . Hallar la relación
de volúmenes de la mezcla producida :
2
A)
C) 77,8 mi
24.- Si se combinan 200 g de hierro con 280
g de oxígeno según la siguiente reacción :
469
3
co,
J_
B)
10
co,
C)
=
co.
3
D)
E)
co,
2
co.
4
5
10
A) El Fe es el reactivo limitante
29.- Calcular la contracción volumétrica para
la reacción química siguiente :
D) Se forman 257,14 g de FeO
NH 3(S) + C)2( g ) -------- 5. HzO(/) + N 2(g)
B) El Oz es el reactivo en exceso
A) 3/2
E) 2 moles de Fe se combinan con una mol de Oz
C) Sólo reaccionan 114 g de oxígeno
30.- Se hace reaccionar 50g de sodio con 40g
de agua ¿Cuál es el volumen de H obtenido a
2 atm y 27 °C? (P.A.: Na = 23; H Í l ; 0 = 1 6 )
2 5 .- Mediante la reacción :
A)
5,3 /
B) 7,9 /
D)
13,4 /
E) 18,8 /
CaH2+ H20 ------ > Ca(OH )2 + H2
Se obtienen 222 g de “lechada de cal” a partir
de 210 g de hidruro de calcio. Calcular el
rendimiento de al reacción.
(P.A : Ca = 40, H = 1, O = 16 )
A) 10 % B) 20% C) 40% D) 60% E) 80%
2 6 .- ¿Cuál es el volumen del vapor de agua
formado en la combustión completa de 10
moles de propano (C 3Hg)?
A) 112/
B) 224 /
D) 896 /
E) 448 /
C )6 7 2 /
2 7 .- Dada la ecuación :
a i + h 2s o 4 -------- > A12(S 0 4)3 + H 2
Al hacer reaccionan 5,4 g de aluminio con
exceso de ácido ¿cuántos litros de gas hidró­
B) 5/3
C) 2/5
D)
5/7
E) 1/5
C ) ll,2 /
31.- Para quemar 50 cm3 de una mezcla ga­
seosa de propano y metano se usan 205 cm3
de oxígeno. Si la combustión es completa;
determine la composición porcentual de vo­
lumen para la m ezcla.
CO2, + Ho
co. + h 2o
C 3H S + 0 2
ch4 + o2
C 3H 8
CH4.
A) 20%
80%
B) 70%
30%
C) 80%
20%
D) 35%
65%
E) 30%
70%
470
Problemas de Química y como resolverlos
Rubén Cueva G
C) 1 0 0 0 g
32.- Dada la reacción química :
A )820g
B) 630 g
Cl2fe) + C(s) + S i0 2(s)----- > S¡Cl(s)+ CO(g)
D) 400 g
E) 1 630 g
¿Qué volumen de monóxido de carbono se
logra, en las mismas condiciones, a partir de
3 0 0 1 de cloro gaseoso?
36.- ¿Qué volumen de gas dióxido de carbo­
no se desprende al calcinar 3 kg de carbonato
calcico? ( P.M .: C 0 2 = 44 ; C aC 03= 100)
A ) 100 /
B )2 0 0 1
D )4 5 0 1
E) 600 /
C) 300 l
A) 2 2 4 1
33 - Al tratar un carburo de calcio que pesa
2,056 g con agua, se obtienen 6456 cm3 de
acetileno C2H medidos sobre agua a 22°C y
748 mm Hg. Calcular la pureza del carburo.
D) 896 /
B) 56,4 %
D) 96,4 %
E) 80,8 %
C) 30,8
34.- En el motor de los cohetes que colocan
satélites artificiales, usado a veces como im­
pulso. el efecto de una mezcla líquida de
hidrazina (N 2H4) y peróxido de hidrógeno
(H 20 2) que reaccionan en forma explosiva:
N 2H4(0 + ^2®2U)
E) 5 2 0 1
CCL +
+ O,
- > Ca(OH )2 + C 2H 2
A) 72%
C )6 7 2 /
37.- Calcular el volumen de aire (N 2 = 80%,
O , = 20%) que se requiere para la combus­
tión de 390 g de benceno; en C.N
P lr c = 19,8 mm Hg
CaC 2+ H 20
B) 188 /
N 2(g) + H 2°(V)
A) 1 0 5 0 1
B) 1 0 0 0 1
D) 730 /
E) 2 200 /
h 2o
C ) 850 /
38.- Halle el volumen, en condiciones norma­
les, de amoniaco que se obtiene a partir de
1080 g de agua en la relación :
C aC 0 3 + NH 3
CaNCN + H20
A) 1120/
B )2240 /
D ) 896 l
E ) 2050 /
C) 730 /
Si tratamos 0,3 moles de H 20 2 con exceso de
N 2H4; ¿cuál es el peso de N2 producido? ¿Qué
volumen ocupa el H 70 (V) a 127°C y 5 atm l
En ambos casos el rendimiento es del 90%.
(P.A.: H = 1; N = 14)
39.-.Calcularel volumen de hidrógeno a 156mm Hg
y 227°C que se obtiene a partir de 10 at-g de
zinc, en la reacción :
A) 4,2 g ; 4,4 /
D) 3,78 g ; 3 ; 54 /
B) 5,42 g ; 5 ; 4 2 1
E) 2,42 g ; 8,4 l
C) 2,32 g ; 6 ,2 /
35.- En un experimento se hace burbujear 224
litros de C 0 2 en C.N ; en una solución que
contiene un exceso de Ca(OH)2(agua de cal).
Si todo el gas se absorbe (no hay fugas). ¿Qué
peso de C aC 0 3 se forma ?.
Ca(OH)2 + C 0 2 -------- > C aC 03 + H2Q
Zn + H 2CQ 3
->
Z nC 0 3 + H2
A) 1 000 /
B) 2 0 0 0 1
C) 3 0 0 0 1
D) 4 0 0 0 1
E) 5 000 l
40.- Se desea preparar 13,2 g de (NH4) S 0 4
a partir de una solución acuosa de NH3 af 20%
en peso de amoniaco y con una densidad de
0,9 g/ml. ¿ Q ué volum en de solución
amoniacal se usa en la reacción mostrada ?
2NH 3 + H 2S 0 4
>
A) 18,8 mi
B) 32 mi
D) 64 mi
E) 48 mi
(NH4)2 + s o 4
C ) 9,4 mi
De acuerdo con la ley de Proust, las sustancias químicas se combinan en proporciones
constantes y definidas pero, de acuerdo con esta afirmación, se pueden observar dos varia­
ciones que afectan a las reacciones :
1 5 .1.REACTIVO LIMITANTE (RL)
Es la sustancia que se halla en m enor cantidad y se consum e totalmente en la reacción
determinando la cantidad máxima de producto a obtenerse.
1 5.2.REACTIVO EN EXCESO (RE)
Es la sustancia que se halla en mayor cantidad, de tal forma que parte de esta, no
reacciona.
15.3.DETERMINACION DEL REACTIVO LIMITE
- Tener la ecuación química balanceada.
- Determinar la relación ponderal de cada sustancia reaccionante según: coeficiente estequiométrico, multiplicado por el peso m olecular de dicha sustancia.
m asa (REACTANTE)
RELACION PONDERAL
Se determina la relación :
- El menor valor indicara el reactivo limite, el mayor valor indicara el reactivo en exceso.
Ejemplo 1: Determinar la máxima cantidad de sulfato sódico que se producirá al reaccionar
49 g de ácido sulfúrico (H2S 0 4) con 49g de hidroxido de sodio (NaOH)
Resolución.- En una reacción de neutralización
Ecuación
B alan ceada
Relación
Ponderal
h 2s o 4 +
98
2NaOH
- ------ 3»
2(40)
Determinación del Reactivo Límite
H2S0 4
NaOH
4g
98 < 80
Reactivo Limite : H2 S0 4
Reactivo en Exceso : NaOH.
Na2S0 4 + 2 H zO
142
2(18)
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
472
Como los cálculos se hacen en función del reactivo límite, se determ ina :
98g (H2S 04) -------- > 142g (N a ^ C g
m NaIS04
O
----------- >■
=
m Na2SOA
Ejemplo 2 : Calcular la cantidad en gramos de trinitro glicerina (C3H5(NH)3) que se formará
con 10 g de glicerina y 54g de ácido nítrico. (HN03)
Resolución.- De la reacción
Ecuación
B alanceada
C3H5(OH)3
Relación
P o nderal
92
+
3 HN0 3
—
> C3H5(n o 3)3 + 3H zO
3(63)
224
3(18)
Determinación del Reactivo Límite
C3H5(OH)3
JO
92
hno3
54
<
Reactivo limite : C3H5(OH)3
Reactivo en Exceso : HNO„
189
Se determ ina en función del reactivo límite :
92g (C3H5(OH)3)
-------- >
224g(C3Hs(N03)3)
, 0 S ------------------------ >
m c , H s (N 0 3 ) 3
m C3Hs (N 0 3 )3 = 2 4 »3g
Ejemplo 3 : ¿Cuál es el reactivo que está en exceso y en qué cantidad cuando 2 kg de ácido
sulfúrico puro actúan sobre 1 kg de bauxita, que contiene 60 % de óxido de
aluminio y el resto material infusible, para producir sulfato de aluminio?
RA.: H = 1 ; O = 16 ; Al = 27 ; S = 32
Resolución.- Se determ ina la m asa pura de óxido de aluminio (ALO,.)
1000 g
100%
■
xg
60%
x = 600 g A120 3
Luego, en la reacción.
2000 g
3 H2S 0 4
600 g
ai 2o 3
+
3(98 g)
2000
600
294 > 102
exceso = H2S 04
102
.
R.L. = A120 3
-
ai2( s o 4)3
3HzO
Estequiometría II
Rubén Cueva G.
473
La cantidad estequiométrica de ácido que reacciona es :
--------------
zg
294 g
z =
-----------------
294 x 600
600 g
102 g
z = 1729,4 g
102
La cantidad sobrante y será de ácido :
y = 2000 g - 1729,4 g
y = dato - cantidad que reacciona
y = 270,6 g
H2S 0 4
Ejemplo 4. ¿Qué volumen en litros de gas cloro se obtendrán a partir de 232 g de cloruro sódico,
1/2 mol de dióxido de manganeso y 1,2 x 1024 moléculas de ácido sulfúrico?
P.A.: Na = 23 ; Cl = 35
Resolución.a)
Primero se balancea la ecuación adecuadam ente :
2 NaCl +
b)
MnOz
MnSO.4 +
NajSC^ + 2 HzO
MnS04 +
N a ^ + 2H zO
Luego se establece el Reactivo límite (R.L.)
232 g
0,5 m ol
2 NaCl +
MnO,
2(58) g
1 mol
2
>
0,5
1,2 x 1024 moléculas x litros
+
Cl2 +
2 H2S04
2(6 x 1023) moléculas
232 g ^ 0 ,5 mol
1 mol
116g
c)
Cl2 +
2 H2SQ4
+
•
22,4 litros
24
1,2x10 moléculas
,
23,
2( 6x 10 ) moléculas
1
R.L. = MnO,
Finalmente se despeja la incógnita x con el Reactivo límite (R.L.)
0,5 moles x 22,4 1 , . _ ,
fTño/----------- ^ ! ’2 f
Ejemplo 5. ¿Cuántos litros de am oníaco gaseoso se producen al reaccionar, en las mismas
condiciones de presión y tem peratura, 10 litros de nitrógeno con 20 litros de
hidrógeno gaseoso?
474
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Nota.- Los problem as volumétricos son los m ás sencillos de resolver; tam bién se podría
establecer asum iendo C.N.
10 /
N2
+
20/
x mol
3 H,2
2NH 3
^
3(22,4) /
22,4 /
2(22,4) /
15.4. PESO EQUIVALENTE (PEq)
Es la cantidad de sustancia, expresada en gramos que se combina exactam ente con 1
g de hidrógeno, 8 g de oxígeno ó 35,5 g de cloro; esto es :
PEQoo
A)
esla
. _ _
^
1 g de hidrógeno
8 g de oxígeno
35,5 g de cloro
Que ^
combina con
Para elem entos.- En forma práctica se determ ina según
PA (elemento)
PEt»W =
valencia
Ejemplo 1 : determ inar el peso equivalente del aluminio.
Resolución.- El aluminio tiene valencia 3, y su peso atómico es 27, luego ;
„
27
q (A L) ~
3
~ 9
Ejemplo 2 : Determinar el peso equivalente del oxígeno
Resolución.- El oxígeno tiene videncia 2; y su peso atóm ico es 16, luego :
p
Eq(0)
_
16
2
_ o
B) Para Compuestos.- Se determina, según :
PEq^j ,=
Mcompuesto
Donde ; 6 es un parám etro que se determina, según :
COMPUESTO
CARACTERÍSTICADE 6
Ácido
Base
Sal
óxido
Agente
Oxidante
Agente
Reductor
Número de hidrógenos liberados.
Número de oxhidrilos que presentan.
Carga total de los iónes.
Caiga total del oxigeno.
Cantidad de electrones ganados, por
mol no reactante que se reduce.
Cantidad de electrones perdidos, por
mol no reactante que se oxida.
Estequiometría II
Rubén Cueva G.
Ejemplo 1 : determ inar el peso equivalente del ácido sulfúrico :
Resolución.- Para el ácido sulfúrico ( M = 98) se observa :
H2S0 4 -------- > SO, 2 + 2H+
6
Luego:
=
2
98
P E q ^ ^ = y = 49
Ejemplo 2 : Determinar el peso equivalente del hidroxido de calcio (Ca (OH)2)
Resolución.- Para el hidroxido de calcio (Ca(OH)2) ( M =74)
Como tiene dos grupos OH :
Ca(OH)2
-------- > Ca +2 + 2QH~
a
6
Luego:
=
2
74
^^(CaCOHij) = y = ^
Ejemplo 3 : Determinar el peso equivalente del cloruro plúmbico (PbCl4)
Resolución.- Para esta sal sus iones serán : Pb+4Cr' siendo 6 = 4 siendo su masa molar
Mpt>ci4 = 349
Se tiene :
349
P ^tPbci ) = y
= 87,25
Ejemplo 4 : Determinar el peso equivalente del óxido telúrico (IV)
Resolución.- Para el oxido : Te+4 O'2 => Te Oa
La carga de los oxígenos, es 2(-2) = -4
Luego su :
MTeo = 180
PEn^(Te0 2) =
4
= 40
Ejemplo 5 : Determinar el peso equivalente del I'1 en la siguiente semirreacción :
r1 —
io4-'
Resolución,- Se iguala la semirreacción.
H+
r 1 + 4HzO + 8e’ — í 2—
I 04 ' + 8H+
Se observa que transfiere 8 mol de e', por cada mol de I’ luego :
476
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
Ejemplo 6 : Determinar el peso equivalente del C104 ', a partir de la siguiente semirreacción.
H+
CIO.
CL
Resolución.- Para el ión C104'' ( M = 99,5) se sabe que
2C104 + 16H+ + 14e’
C12 +8H20
Se observa que transfiere 14 mol de electrones, por cada 2 mol de C104\ luego por defini­
ción, 1 mol de C104', solo transferirá 7 mol de electrones.
6
_= 7
cío.
99,5
PEq = - é - = 14,2
7
.-.
15.5 EQUIVALENTE - GRAMO
Se indica que un equivalente gramo de sustancia, es igual a su peso equivalente, ex­
presado en gramos.
PEQ« e
Ejemplos :
1Eq-g(0) = gs
lEqg(H s o ,)=
lEq-g(H 2o) _ ty
lEq-g(A)= 9 g
1Eq-S(Ca) = 2°S
1Eq _ S(Ca(OH)2) = 378
1 5 .6 NÚMERO DE EQUJVALENTES-GRAMO(#Eq-cj. )
Se indica cuino la cantidad de equivalentes gramu que están contenidos, en una de­
terminada m asa de sustancia.
# E q ‘8(a) =
m asa(ar)
PEqO )
Unidades : g/Eg-g
Ejemplo 7 : Determinar el núm ero de equivalentes gramo, contenidos en 185g de hidroxido
de calcio (Ca(OH)2)
Resolución.Para el Ca(OH)2 :
M = 74
;
6= 2
74
P E q (Ca(OH)2) = ~2
P o r:
= 37
m,CaCOH),
# E q'S(Ca(OH)2) # E q " S(Ca(OH)2) =
P E q (Ca(OH)2)
3
COm° ’ m Ca(OH)j
185g
37E q
S
Estequiometría II
Rubén Cueva G.
477
15.7 LEY DE COMBINACIÓN QUÍMICA
Cuando dos o m ás sustancias químicas, reaccionan entre si, lo harán en igualdad de
equivalentes gramo, de tal forma que las sustancias producidas también estarán en igualdad
de equivalentes-gramo.
Esto e s :
Se cumple q u e :
^# E q-g(A )
B
C
= 4 #E q-g(B )
=
D
#E q-g(C ) ’=
#E q-g(D ) *
Aplicaciones:
Ejemplo 1: Se sabe que 24g de un metal, forma 40g de su óxido correspondientes, determi­
nar el peso equivalente del metal.
Resolución.- Como : m úxido = m melal + m oxigeno
m metal = 24 g
m oxido = 40g
Por ley de combinación :
L uego:
m oxígeno
'O
xido m etalíco
. i í . • ifi>
*** •• -----
E f AL +1
' - ’•£ <
# E q ‘S(melal)
r.
^
li
t
# E q 'S(oxIgeno)
. /
k P E a 11-- * --*-* PE<l(oxVéno)'
' •% '' '
■• J
Reemplazando :
24
PEq (metal)
16
8
PEq (metal)
=
12
Ejemplo 2: Determinar el peso atóm ico exacto de un metal, sabiendo que el oxido del
metal tiene un 30% de oxígeno y su calor especifico es 0,1702 cal/g°C.
Resoluclón.Aplicando la ley de Dulong - Petit
PA(aprox) . Ce = 6,3
Luego : PA.____ =
»
(aprox)
0,1702
= 37,015
A partir del dato de porcentaje de oxígeno, se asum e 100 g de muestra :
m Q = 30g
; m u = 70g
Por la ley de com binación química :
#E<l-g(M) = 3Eq‘S(o)
1
478
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
70
30
P E tl(M )
8
P£q(M) = 18>667
Valencia =
Determinamos la valencia del m e ta l:
Finalmente :
PA,
PEq(M)
= 37,015
18,667
P ^ exacto) = PEtl ■^ enc'a
Aplicando :
P A (ex a cto )
1 8 .6 6 7 .2
P A (ex a c t o ) =
3 7 ,3 3 4
Vo
n
2
%V = %n
2
Relación entre porcentajes de volúmenes y moles para mezcla de gases.
Se debe calcular las moles de oxígeno (conociendo pesos) para luego hallar las moles de
nitrógeno y finalmente el peso de éste.
1) Aplicando (para el oxígeno) :
n =
W
P.A.
^
n =
^
~
10,4
32
n = 0,325 moles O,
O
2) Utilizando el dato y la relación para mezclas de gases :
%
21
0,325 moles
79%
t = 1,223 moles N,
t moles
3) Aplicando (para el nitrógeno) :
n = p^-
O
W = n (P.A.) Q
W = (1,223 moles) (28 g/moí)
Q W = 34,2 g
Finalmente las cantidades de gases salientes son :
peso (g)
% peso (*)
HCI
(que no reacciona)
14,6
18,0
h 2o
(producida en la reacción)
5,4
6,7
C,z
(producido en la reacción)
21,3
26,2
°2
(residual o sobrante)
5,6
6,9
Nz
(del aire)
34,2
42,2
100%
Total = 81,1
(*) Los porcentajes se determ inan a partir de los pesos a s í :
Para el HCI:
81,1 g
----------------- 100%
14,6 g
---------------- ¿%?
Rpta. 18,0%
Estequiometría I I
Rubén Cueva G.
479
15.8. RENDIMIENTO
Las reacciones químicas se producen por efecto de la colisión o choque entre átomos;
moléculas o iones que constituyen las sustancias reactantes. Todos los choques no produ­
cen reacciones químicas pues se requiere que cada partícula posea una energía mínima
denominada “energía de activación”. Existen m uchos factores com o la concentración y gra­
do de división, presión, temperatura, presencia de catalizadores, difusión, luz, etc; que pue­
den alteran el número de choques y/o la energía de activación, por los cuales el rendimiento
no es del 100%. Si en una reacción se obtienen 70 g en lugar de 100 g significa que el proceso
tiene un rendimiento del 70%.
V
% Rend. =
.
x
100%
TEOR.
Vpract = va'or práctico, real, experimental.
V1L_v/K
D. = valor teórico (con 100% de rendimiento)
Ejemplo 1 : ¿Qué cantidad en gramos de alcohol etílico se producirá al fermentar 450 g de
glucosa con un rendimiento del 60%? RM. C6H]20 6 = 180
C2H5OH = 46
Resolución.450 g
xg
2 C2H5OH
2(46)g
180 g —
x =
450 g x 92 g
180 g
V
Finalmente : 60% =
PRACT.
230 g
2CO,
x
x 100%
230 g (V^Qp)
PRACT. = 138 g
Ejemplo 2 : ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento si se forman 14,8 g de ácido propanoico
mediante hidrólisis de 12,5 g de propanonitrilo? RM. CH3CH2COOH = 74 ; CH3CH2CN = 55
Resoluclón.12.5
g
c h 3c h 2c n + 2HzO
55 g
-------- 3*
VTE0R
c h 3c h 2c o o h + n h 3
----------------- 74 g
12,5
^TEOR =
Aplicando (a) :
g x 74 g
55 g
^
VTE0R. = 1®*®S
% Rend. = j g ’g ^ x 100% => % Rend. = 88%
Ejemplo 3 : ¿Cuántos eq-g existen en 148 g de hidróxido cálcico? RA.: H = l ; O = 1 6 ; C a = 40
Problemas de Química y cómo resolverlos
480
Carlos Joro B.
Resolución.a) Cálculo del peso equivalente ...(10.8)
PM = 74
Ca(OH),
P.E. =
b)
p f
0=2
P M
-1 1
2
P.E. = 37
Cálculo del número de equivalentes - gramo ...(10.6)
-
w
# e q ~8 = PTÉT
„
^
148
# e q s = Ü7
„
=*
# eq ' g =
.
r
4
E q~8
Ejemplo 4 : El análisis de 4,19 g de óxido de m agnesio mostró que contiene 1,66 g de
oxígeno y 2,53 g de magnesio. Calcule el peso equivalente gramo del magnesio. Por defini­
ción el peso equivalente es la cantidad en gramos que se combina con 8 g de O ó 1 g de H.
Resoluclón.x g (Mg)
----------------- 8 g (O)
2,53 g (Mg) ----------------- 1,66 g (O)
x = 12,16 g
Otro método :
=>
P.E. = 12,16 g
# eq-gMg = # eq-gQ = # eq-gMgQ
( W )
( W 'l
l P . E . J Mg
lP .E .J 0
P.E. = 2,531 ggXg 8 8
=*
(2 ,5 3 ^
_ 1,66 g
{ P.E. J M g
8 g
=>
P.E. = 12,16 g
Ejemplo 5 : ¿Cuántos gramos se aluminio de combinan con 140g de cloro? RA.: Al = 27; Cl = 35
Resolución.Por la ley de Combinación :
# e^ A i = # ec¡ S c i
:
27
además :
W
9g
w = 9 g x l4 0 g
35 g
35
P-E-ai = -3 - = 9 ! PEq = — = 35
^
140 g
35
W = 36g
Estequiometría 11
Rubén Cueva G.
481
PROBLEMAS RESUELTOS
01.- Calcular e l núm ero d e equivalentes-gram o en 370 g d e hidróxido d e calcio.
(P.A.: H - 1 ; 0 = 1 6 ; Ca = 40)
A) 50
B) 40
C) 30
D) 20
E) 10
R esolu cló n .-
Peso Equivalente
PM = 74
Ca(OH) 2
P.M .
P.E. = —t—
=>
0 = 2
e
P.E. = y
W
Cálculo Eq-g : # e q - g = í t r- t-
=>
370c
=> # e q - g = — ------------ =>
37g / e q - g
P.E. = 37 g/eq -g
#eq-g = 10
RPTA. E
02.- Cuando el com portam iento d el ácido sulfúrico e s diprótico, s u p e s o equivalente
es: P.A.: H = 1 ; 0 = 1 6 ; S = 32
A) 196
B) 142
C) 98
D) 49
E) 28
Resolución.H2S04
=>
PM = 98
PE =
Peso Equivalente
por ser diprótico
^
’
=>
0= 2
P.E. = ~~
=>
P.E. = 49
RPTA. D
£.
03.- ¿C uántos á to m o s existen en 9 eq-g d e aluminio?. (P.A.: A l = 27)
A) 6 x H f 3
B) 1,8 x 1<f4
D) 3,6 x H f 6
C) 2,4 x 1(?s
E) 1,5 x 1020
Resolución.S i: W = 0,2 kg o
200 g
Peso Equivalente 0 =2 (valencia)
P A
P.E c a = —4—g
W
=
PZT
=> P.E.
ca
40
= —¿
200c
=»
* e q * = 20c I e q - g
* e Q ' 8 = 10
^
B
04.- ¿C uántos á to m o s existen en 9 eq-g d e alum inio? (P.A.: A l = 27)
A) 6 x 1 0 ^
B) 1,8 x 1(f 4
C) 2,4 x f O25
D) 3,6 x H f 6
Resoluclón.Como el aluminio pierde 3 e', según Al0 - 3 e
-------- > Al+3
Aplicando Eq-g
=>
#Eq-g =
W = {# E q -g ) (PE)
E) 1,5 x 1&°
482
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
w = (9) ( y ) - =>
Cálculo de átomos
W-Mg
3» 81 g
x átomos
6x1o23 átomos -------- > 27 g
x — 1 ,8x10 24 átom os
RPTA. B
05.- Determinar e l p e s o equivalente del t i ^ O 0 en la siguiente reacción :
H3P 0 4 + Ca(OH)2
A) 98
------- -> C aH P 0 4 + H f i
B) 160
C) 76
D) 49
E) 27
Resolución.Como el
parámetro 0 se define para la cantidad de H que participa en una reacción; según:
H,PO.
3
4
Así, 0 = 2, finalmente :
> HPO.'2
+ 2H+
4
Pe (h3po4) =
=Y
=(
]
RPTA. D
06.- SI en un óxido metálico hay un 48% del oxigeno, determinar el p eso equivalente del metal.
A) 5,96
C) 8,66
B) 4,72
D) 10,76
E) 48,2
Resolución.En 100 g
de óxido metálico :% 0 = 48 % =» WQ —48 g
% M = 52 %
Pero-.
=* WM = 52 g
# « 7 - g(M) = # « 7 - g(0)
' P.
El»un
= 8,66
^
RPTA. C
07.- El calor esp ecífico del antim onio e s 0,05 cal/g. S i un co m p u esto tiene un 97,6 % de
antim onio y 2,4% d e hidrógeno, Determinar e l p e s o atóm ico exacto del elem ento.
A) 126
B) 214,6
C) 121,98
D) 79,42
Resoluclón.Por la ley de Dulong-Petit
=*
PA. Ce = 6,3
Se calcula el peso atómico aproximado :
E) 236,8
P» : peso atómico
Ce : calor específico del elem ento
PA(aprox y0,05 = 6,3
=> PA(aprox) = 126
Estequiometría II
Rubén Cueva G
483
De los datos, en 100 g :
% Sb = 97,6 => m ^ = 97,6g |
*
\ # Eq-g,„. = # Eq-gtin =*
% H = 2 ,4
=> m H = 2,4g f
VS(H)
Finalmente :
PAT
PE =
El peso atómico real será :
=>
97 6
24
= -= £= * PF = 40,66
1
^
’
126
0 = ^Qg = 3
PA(reat) = 40,6 x 3 =
121,98
RPTA. C
06.- ¿Qué p eso de peróxido d e hidrógeno s e debe descom poner para producir el oxígeno
que s e requiere para la combustión completa de 300g de heptano? Las reacciones son:
h 2o 2
A) 2244 g
> h 2o +
o2
B) 2360 g
c 7h 16 + O
C) 3840 g
>
D) 4210 g
co2+ h 2o
E) 5120 g
Resolución.i) En la segunda ecuación (calculamos el peso de oxígeno):
Sí = 100
M= 32
1 C,H16 + 11 O,
---------->
1m
„
Entonces:
II motes
ol
100 g -------- >
11(32)
300 g -------- >
x,
x. =
1
-
7 COj + 8 HjO
g
300 g C7H,fix 11x 32 g O,
7 J” . ---------------lOOg
^
=» x = 1056gO ,
1 = 2
ii) En la primera ecuación : (calculamos el peso de H20 2) :
M = 34
M = 32
^
-
2 H2Oj
2 HjO
+
1 O,
2 mofes
2(34) g
1 m ol
------------------>
x
32 g
> 1056g
2 x 3 4 g H2O9xl056 g 0 2
=*
x = ------------32g 0 2
Luego
_
_
X - 2244 g H20 2
.
RPTA. A
09.- Las cabecitas d e lo s fó sfo ro s contiene trisulfuro d e tetra fósforo PJS3 q u e al encen­
derse s e desp ren de h u m o s blancos d e P4O 10 y de S 0 2 seg ú n la reacción :
P4 S3 * O, -------- > Pt O
+SO
(s>
(a)
,s>
i»
S e pide calcular el p e s o de o zono q u e s e d ebe descom poner para producir el oxíge­
no suficiente para que reaccionan con 22 g d e P4ST (P.A.: P = 31, S = 32, O = 16)
A) 51,2 g
B) 8,53 g
C) 25,6 g
D) 68,27 g
E) 54,8 g
Problemas de Química y cómo resolverlos
484
Carlos Jara B
Resolución.i) Balanceamos la ecuación química y calculamos el peso de oxigeno necesario :
M = 220
1 PA
M = 32
+
1m o l
Entonces :
8 0*
>
P4O10 + 3 SOj
S m oles
220 g -------- >
8(32) g
22 g -------- >
x,
22 g P. S ,x 8 x 3 2 g Ox, = ------- 220 g P4S3
=* x i = 25*6 8 0 2
ii) Pero el ozono 0 3 se transforma en Oz a s í :
R = 48
2 Os
M = 32
--------=> 3 Oj
2 mofes
2(48) g
3 m oles
-------- > 3(32)g
-------- > 25,6 g
x
2x48 g 0 , x 25,6 g O ,
Luego:----------------------------- 3x32g O z
=*
r
x = 25-6 * 0 3
RPTA. C
10.- El perclorato potásico KCI0 4 s e obtiene con la secuencia d e reacciones q u e s e
m uestran :
Cl2 + KOH -------- > KCI + KCIO + H20
KCIO _____ > KCI + KCI0 3
KCI0 3 _____ > KCI0 4 + KCI
Determine el volum en (en litros) d e cloro, en condiciones normales, que s e requie­
re para preparar 500 g d e KC!Ot , s i el p roceso total tiene un rendim iento d el 80%.
(P .A .: K = 39, Cl = 35,5, 0 = 1 6 , H = 1)
A) 404,3
B) 305,1
C) 332
D) 324,4
E) 725
R esoluclón.Las ecuaciones balanceadas son : 12 x (Cl2 + 2 KOH
> KCI + KCIO + HzO)
4 x (3KC10
> 2 KCI + KC103 )
1 x (4 KC103
> 3 KC104 + KCI)
Rubén Cueva G
Estequiometría II
485
Si sumamos las ecuaciones miembro a miembro se tiene la siguiente nueva ecuación :
12 Cl2 + 24 KOH
> 21 KC1 + 3 KCIO^ + 12 H20
M = 138,5
o tam b ién :
7 KC1 + 1 KC1°«
1mol
4 Cl2 + 8 KOH
4moles
4(22,4 I)
-----
»
+ 4 HzO
138,5 g
100
x 500 g
80
100
4x22,4 LCl2x-^x500g
138,5 g KCIO.
X =
k c io 4
RPTA. A
x = 404,3 l CL
11.- Partiendo del nitrógeno g a se o so s e obtiene ácido nitrihídrico (H NJ con la se c u e n ­
cia d e reacciones q u e s e m uestran a continuación :
n2 + h2
N ¿ i 4 + n h 4c i
n h 3 + c i2
NH
h n 3 + h 2o
n ¿ í4 + h n o 2
S i el sistem a tiene un rendimiento del 92% diga que volumen de aire (N2= 80 %, 0 2 =20%)
S e requiere para o btener 100 g d e NH3
A) 108 I
B) 120 I
E) 1861
D) 216,8 I
C) 141,56 I
Resolución.Las ecuaciones químicas balanceadas son :
2(N2 + 3 H2)
-
2NH,
4NH3 + Cl2
-
NH4 + 2 NH4Cl
n 2h 4 + h n o 2
> HN3 + 2 HzO
Al sumar las ecuaciones, miembro a miembro, resulta :
M = 43
2 NH4C1 + 1 HN,
2 N2 + 6H2 + CI2 + HNOz
2 moles
1m o l
2(22,4) I
-------
80 x V
AIRE
100
Luego:
if
VA1RE
+ 2 HzO
=
43 g
->
M
92
2 x 2 2 ,4 x ^ x 1 0 0 x 1 0 0
43x80
X 100S
VAraE= 141,56/
RPTA. C
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
486
12.- Diga qué p e s o d e óxido cúprico (CuO) p u ed e reducirse p o r el hidrógeno q u e s e
desprende al atacar 100 g d e aluminio p o r un e x c e so d e ácido sulfúrico (P.A.: Al =
27, Cu = 63,5, O = 16)
A l + H2S 0 4 -------- > m ¿ s o J 3 * Hz
A) 568,8 g
B) 236,8 g
Cu° * Hz
C) 196,4 g
>
D) 386,7 g
Cu * H2°
E) 441,7 g
Resolución.Balanceamos las ecuaciones químicas :
2 Al + 3 H2S0 4 -------- >
CuO + H2
AljfSO^g + 3 H2
-------- >
Cu + HzO
Luego observe bien los coeficientes por que procederem os con el m étodo de los factores
de conversión ; (partiendo del dato) :
inn o Al X 1
lO O gAlx 27gA]
X
x
3 m o/ H2 v 1m ol CuO
2 m ol Al x lm o /H 2
79.5 g CuO _
1m ol CuO “
n
441,7* CuO
RPTA. E
13.- ¿ Qué p e s o d e ácido sulfúrico (PM = 98) s e necesita para producir 440 g d e sulfuro
p o tásico K2S ( PM = 110) seg ú n las reacciones m ostradas ?
A) 286 g
FeS + H2S 0 4 -------- >
F eS 0 4 +H2S
H2S + KOH
K2S + H20
B) 392 g
-------- >
C) 344 g
D) 420 g
E) 490 g
R esoluclón.Las ecuaciones balanceadas son : FeS + H2S 0 4 --------- > FeS0 4 + H2S
H2S + 2 KOH
> K2S + 2HzO
Aplicando el m étodo de los factores de conversión :
440 g KjS x
1mol KjS
1m ol H2S
lm o í H2S 0 4
98gH2S 04
x i m oi K?s x ]mo¡ HzS x , mo¡
-
^
3 9 - g H jS04
RPTA. B
14.- Una caliza contiene 84% en p e s o d e CaC0 3 S i 8 toneladas d e esta caliza s e trata en
un h o m o pirolítico. Calcular el p e s o (en toneladas) d e cal viva q u e s e obtiene al 40
% (P .A .: Ca = 40, C= 12, O = 16)
A) 3,56
B) 4,25
C) 7,23
D) 8,250
E) 9,408
R esoluclón.Dada la reacción :
1 CaC0 3 — ——>
f»Tn r-ili—i l p 6 g caliza MgCaCO,
n cauzax , o Tn caliza x I00gcaliza
=
1 CaO + 1 COz
lmof CaCO, lmo/CaO , 56g CaO 100/? C o /w a
lOOg CaCO, x lmo/ CaOC^ x TTnoTCaO x 40g CaO
8 x 106 x 8 4 x 5 6 x 102
ó
ó
10 xlO x 4 x l0
,
.
________
.
.
g cal viva =i 9,048 Tn cal viva
_____ ___
RPTA. E
Estequiometría 11
Rubén Cueva G.
487
15.- Cuando el Wolframio arde en el aire s e transform a en W 03 . A dem ás s e sa b e que 1,6
g d e oxígeno s e com binan en 6,128 g d e Wolframio. Calcular el p e s o atóm ico exacto
del Wolframio.
A) 108,26
B) 183,84
C) 207,32
D) 113,46
E) 165,34
Resolución.Recordemos que el peso equivalente del oxígeno es 8 y se cumple :
= J S L
P e íkw )
PeV )
a
m
= a
P e (k w )
aP e
f l f » ,
8
x -2
Pero en el W Oa el estado de oxidación del Wolframio es x =
Luego
R A .^ = 30,64 x |+61
,3 0 ,5 4
16
.-.
6 y Peq(w) =
PA.(VV) = 183,84
P. ACW)
EO.
RPTA. B
16.- Calcular la cantidad d e equivalentes gramo d e hierro en 2240 g d e e s te m etal si s e
oxida a óxido férrico. (P.A. : Fe = 56)
A) 196
B) 187
C) 144
D) 120
E) 136
Resolución.Para la oxidación del hierro se tiene :
Fe° - 3 e '
^
.
- ,
.
Entonces el peso equivalente del hierro es :
„
P.A.(Fe)
56
Feq^y = -----3 ----- =
El número de eq-g es # eq-g =
W
> Fe+3
2240
=> # eq-g - -gg - =>
# eq-g = 120
RPTA. D
Y
17.- Dadas las reacciones quím icas :
I) HJ>04 + KOH ------- > KH2P 0 4 + H20
II) H f O t + KOH ------- => K JIP 0 4 + H f l
III) H3P 0 4 + KOH _____> k 3p 0 4 + h 2°
diga en q u é ca so s e tienen m á s equivalentes gram o para una m ism a m asa d e ácido
fosfórico ( PM = 98)
A) I
B) II
C)lll
D ) l y ll
Resolución.Peq =
PESO MOLECULAR_______
# HIDROGENOS SUSTITUIDOS (6)
E) II y III
Carlos Jara &
Problemas de Química y cómo resolverlos
488
98
II) Peq = y = 49
=>
#Eq-g =
W
49
W
#Eq"s = 32,67
98
III) Peq = y = 32,67
Por lo tanto el mayor valor corresponde a la reacción III
RPTA. C
18.- Determine el núm ero d e m oléculas d e alcohol m etílico q u e s e requiere para
liberar 2240 L d e C 0 2 a 760 Torr y 273 K; seg ú n :
c h 3o h + o 2
co2+ h 2o
Dato : N = N úm ero de Avogadro
A ) 80 N0
B) 100 N0
C) 120 N0
E) 2 0 0 N
D) 1 8 0 N .
Resolución.La ecuación balanceada es :
2CH3OH
2COz + 4 1^0
2moles
-> 2(22,4) I
- > 2240 I
Luego hallamos el núm ero de moles del alcohol metílico :
2 m o l CH3OHx2240 I COz
n =
n = 100 m ol CH3OH
2 x 2 2 ,4 /C 0 2
y el núm ero de moléculas es :
100 N0
RPTA. B
19.-¿Q ué volum en (en litros) d e oxígeno a 2 7 sC y 14,7 P.S.I. s e produce a partir d e 8 N0
m oléculas d e clorato potásico; se g ú n :
KCIO„
A) 1024
B) 806,8
C) 425,2
-=> KCI + O.
D) 306,8
E) 295,4
R esoluclón.Balanceamos la ecuación :
2 KCIO,
—
2 moles
2 KCI +
30^
3 moles
2 N0 m oléculas
3 (22,4 0
8 N0 m oléculas
V,
Estequiometría II
Rubén Cueva G.
489
Llevando este volumen a las condiciones del problema (T = 27°C = 300 K, P = 14,7 RS.I); se tiene:
P1V1
_
P2 V2
_
T*2,
“
T,
*1
14,7 x 268,8 = I4,7x V2
273
300
V2 = 295,4 i
RPTA. E
20.- Dada la reacción d e óxido reducción en m edio ácido :
S 0 2 + Cr20 =
S O / + Cr*3
Determine el núm ero d e m oles d e la esp e cie reducida q u e s e forma a partir d e 12
m o les d e agente reductor.
A) 10
B) 2
E) 8
D) 6
C) 4
Resoluclón.Balanceando en medio ácido :
Oxidación
(-2c) x3
Reducción
(+6d}xl
+6 _
Cr207
+4
3 SO„
AG. REDUCTOR
+6
3so :
AG.OXIDANTE
ESP. OXIDADA
3 m oles (SOz)
X
+ HzO
ESP.REDUCIDA
> 2 moles{Cr+3)
12 m oles
/.
+3
2Lr_^
+
------------>
12x2
= --- H—
X
= • 8 m oles <
RPTA. E
21.- Diga q ue p e s o equivalente tiene el elem ento x ; s i 60 g del m ism o s e d isuelve en
ácido desprendiendo 20 litros d e hidrógeno en condiciones norm ales
A) 12,8
B) 33,6
C) 46,5
D) 30,4
E) 83,4
Resoluclón.# Eq-g(x) = # Eq-g (Hz)
x + ÁCIDO —----- > SAL + H2
-»
W(x)
P E (x)
=>
RE.(X) =
“
W (H,)
60
20¿X 22,4 /
P E-(H2)
P E (x )
*
60
20x2
22,4
=*
P.E.(i} = 33,6
RPTA. B
22.- Un m etal M no reacciona con el ácido clorhídrico. S i s e trata 400 g d e una m ezcla
q ue contiene limaduras d e m agnesio y el m etal M co n un e x c e so d e ácido clorhídri­
co. S e liberan 224 litros d e hidrógeno a 0a C y 1 atm. Calcular el porcentaje del
m agnesio en la m ezcla. (P .A .: Mg = 24)
A) 32%
B) 45%
C) 52%
D) 60%
E) 80%
Problemas de Química y cómo resolverlos
490
Carlos Jara B
Resolución.Se tiene :
m m ezcla
, = 400 g°
Pero a :
0 °C : 1atm |
1
condiciones normales
224
W
r?H2 = 22~4 = '0 rno/-g ; como n =
Como solamente el magnesio reacciona :
Pc„
^(Mg)
=
Pc„
^(Hj)
’
=>
=>
W = 10.2 = 20 g
# E q - g = # Eq-g(H }
24
.•
1
w
- 2« g
w Mg
2
240
- T ~
% Mg = - ^ x 100% = r 6 0 %
Finalmente :
v
n = -^ -r
22,4
RPTA. D
23.- S e desea inflar un globo con hidrógeno hasta 1 litro a 27*0 y 1,23 atm. Para esto s e trata
una aleación d e 2,4 g de m asa formada por Magnesio y cinc con ácido clorhídrico.
Las ecu aciones quím icas so n :
Mg(S¡ +HCI(mc)--------- > MgCI2 + H2
^ n(S) + ^d(mc)
Z nC I2(mc> + H j
^
¿Q ué porcentaje aproximado tiene el m agnesio en la aleación? (P.A.: M g=24, Zn = 65)
A) 19%
B) 20%
C) 21%
D) 22%
E) 23%
R esolución.m—
De la reacción :
- 2,4 g
En la reacción química se cumple :
PVM
x , 2,4 - x _
rt
24
65
—
1
2
^
W (m r )
W(Zn)
W(H?)
P E ( Mg)
P E ( Zn)
P E ( H 2)
x
12
2,4 - x
(I,2 3 )(l)(2 )
32,5 ~ (0,082) (300)
2
x
2,4 — x
12 +
32¿>
° '1
=*
* = ° '49
Entonces el porcentaje del magnesio en la aleación es :
0 49
i
*0
% Mg = ~
x 100 % = i- 20,4 % .
RPTA. B
Rubén Cueva G.
Estequiometría II
491
24.- El aluminio y e l ácido clorhídrico diluido reaccionan d e acuerdo a la e c u a c ió n :
2 Ai,., + 6 HCI. . v
s
2 A iC L
+3H 9
(•)
( * :)
3 (*c )
2 <s)
donde s = sólido, ac = acuoso, g = g a se o so
¿Cuái e s el voium en, en litros, d e hidrógeno q u e s e produce a partir d e 108 g d e
aluminio a condiciones am bientales. P = 1 atm, T = 18* C ?(P.A.: A l = 27).
A) 143,261
B) 4 8 ,2 1
C) 9 6 ,8 1
- D) 193 I
E) 2 8 8 ,6 1
Resoluclón.En la reacción química calculamos el volumen de hidrógeno en C.N.:
2A1 + 6 HCI
v
s
2 AICL + 3H,
2moíes
3 mofes
2(27)
> 3(22,4 0
108 g
Entonces :
>
108 g J Í x 3 x 22,4/ H,
V, = -------2x27 g jr f
=>
V,
V, = 134,4 L H2
Ahora calculamos el volumen del Hj en, las condiciones pedidas (P2 = 1 atm, T2 = 18 °C = 291 K)
Eíl:
P,V,
P2V2
T, “ T2
=*
latm x l3 4 ,4 /
1 atmxV,
273 K
" 291 K
V, = 143,26/
"
RPTA. A
25.- Balancear la ecuación y calcular el p e s o d e KM n0 4 e n gram os q u e s e necesita para
preparar 150 m o ies d e cloro.
KMnOt + HCI v ■ -> MnCi2 + KCI + Cl2 + HzO
DATOS: (P.A. : K = 3 9 , Mn = 5 5 , O = 16, H = 1 ,C i = 3S,S)
A) 9480
B) 7580
C) 5680
D) 3160
E) 1580
R esoluclón.La ecuación balanceada es :
M -1 5 8
2 KMnQ4 ,+ 16 HCI ^
s
2 MnCl2 + 2KCI + 5CL, + 8HzO
2 mofes
'—
'
5 moles
2 m oles
------------------>
5 moles
2 (158) g
------------------>
5 m oles
x
< -------------------------
2 x 158 g KMnO.x 150mo/esCU
* ---------------5 m oles C^---------- £
150moies
=* i - * - « P O í D * « 0 ;.
R ^A . A
26.- En la reacción química; el alcohol etílico s e deshidrata transform ándose e n etiieno:
c h 3c h 2o h
h a ° ‘ > c h 2 = c h 2 + h 2o
¿Q ué volum en d e etiieno en C.N., s e obtiene deshidratando 9,2 gram os d e alcohol?
A) 561
B) 5 ,6 1
C) 11,21
D) 4 ,4 8 1
E) 2 2 ,4 1
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
492
R esolución.-
.
M = 46
2 CjH^O + 1 C2H4 + 1 HzO
La ecuación química balanceada es :
1m o l
1m o l
46 g
1(22,4/)
g ------ =*
9,2
9,2
>
V
g CH3 CH2 OH x 22,4 / C2H4
V = 4,48 / C2H4
46 g CH3 CH2 OH
V~
OH
Cl
27.- En la reacción química :
RPTA. D
Q ) + CHjOH
( S l o ) + CH3CI
¿Q ué p e s o s e d e a - natíoI s e obtiene a partir d e 256 g d e m etano!?
A) 1300 g
B) 1208 g
C) 1152 g
D) 1050 g
E) 988 g
R esoluclón.La ecuación química balanceada es :
M - 32
M = 144
1C]0H7 C1+ 1 CHsOH
V
1C10H7OH +1 CHgCl
1m o l
1m o l
32 g
144 g
256 g
J f_
2 5 6 g x l4 4 g
32 g
RPTA. C
x = 1152 g
28.- Un generador d e hidrógeno s e basa en la siguiente reacción ,
CaH2 + 2HzO
s- Ca(OH)2 + 2H2
S i la reacción tiene un 90% d e rendim iento, ¿ cu á n to s gram os d e hidrógeno s e pro­
ducen a partir d e 210 g dei hidruro? M CaH2 = 42 ; H2 = 2
A) 72 g
B) 36 g
C) 18 g
D) 9 g
E) 4,2 g
Resolueión.Reacción
CaH2 + 2HzO
Factor estequiométrico
210
-5* Ca(OH)2 + 2H2
g
-
x g
42 g
-
2(2 )g
Jf = 20 g H,
Como el rendimiento es del 90% :
WH = 20 x 0,90
W„
= 18 g
RPTA. C
Rubén Cueva G.
Estequiometría II
493
29.- Calcular el % e n p e s o d el plom o e n e l m inio PbjDf (P.A. O = 16; Pb = 207)
A) 98,0%
B) 90,65%
C) 81,12%
D) 60,40 %
E) 42,33%
R esoludón.WPb
KM. del Pb30 4
=*
WO
3 x 207 +
621
4 x 16 = 685
64
%Pb = | | L
x 100 = *90,65%]
RPTA. B
30.- Determinar la pureza del fosfato d e calcio s i s e sabe que 196 g d e ácido fosfórico puro
reaccionan con 620 g del fosfato (con impurezas). P.M. C a JP 0 J 2 = 310, H3 P 0 4 = 98
A) 15 %
B) 25 %
C) 35%
D) 45%
E) 55%
Resoluclón.Reacción balanceada
Ca3(P 0 4)2 + 4H3P 0 4
xg
Factor estequiométrico
>
3Ca(H2P 0 4)2
196 g
------------- >
310--- ------------- >
4(98)g
x = 155gC a3(P 0 4)2
Cálculo de la pureza : 155 gC ajC PO ^
620 gC agfP O ^ + imp.
% W = 2.5%
»
¿%W?
>
100%
RPTA. B
31.- Sabiendo q u e 30 gram os d e un elem ento E s e com bina d o s á to m o s - gram o d e
hidrógeno. ¿C uál e s el p e s o equivalente d e “E ”?
A)
15
B) 43,3
C) 30
D) 90,2
E) 56,6
Resoluclón.Com o:
W
W
# £ g -g = — = - ^
Para el hidrógeno :
^
0=1
IT
,
= # a / - S (H)-e =*
W
= — -0
luego :
= 2 .1
=*
# Eq- g = # at-g . 6
# Eq- g (E) = # Eq- g (H)
PEq(Q= 15
RPTA.A
32.- S e trata e x c e s o d e ácido clohídrico co n 2,4 g d e un óxido m etálico y s e obtienen 4,8
g del cloruro correspondiente. El p e s o equivalente del cloro e s 35,5. Hallar e l p e s o
equivalente del metal.
A) 15
B) 17
C) 19
D) 21
E) 25
494
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
R esolución.Sea “M” ei metal y V su valencia = | estado de oxidación |
RA. (M) = “M”
Óxido metálico : M2Ov
MC1V
Cloruro metálico :
WMo
* * , - gM_0> = * * , -
Aplicando :
2.4
2M+16V
2V
19V = M
^
^
fn ... M + 35.5V
y ’
V
4,8
M+35,5
V
=* por definición
= 19
WMC,
, _ A _
f 1 f n 2M+l6V
l
2V
P EqM=
RPTA. C
33.- S eg ú n la ley d e Proust ia m áxim a cantidad q u e s e p u ed e obtener d e un producto
estará determ inado p o r :
A) El reaccionante en e x c e so
D) La temperatura d e reacción
B) El reactivo limitante
E) La presión d e reacción
C) L os reactantes deben estar en iguales proporciones e n p e so
R esoluclón.La ley de Proust, indica que las sustancias reaccionan en proporciones constantes y defini­
das, de tal m anera que si hay una cantidad en exceso, ésta no reacciona por lo que se llama
reactivo en exceso, el reactivo que está en m enor proporción se denom ina reactivo límite, el
cual determ ina la cantidad máxima del producto a obtenerse. Al analizar las alternativas, la
respuesta es la proposición “B”.
RPTA. B
34.- A i quem ar 0,7 g d e un hidrocarburo s e obtienen 2,2 g d e COz ¿C uái e s ia fórmula
molecular s i la densidad dei hidrocarburo e s d e 1,88 g/l en C.N. ? P.A.: C = 12; O = 16
A) CH4
B) C^ 8
C)C / i 6
D) C
E
)
Resoluclón.Como :
De la reacción :
m Hc =
& = mH + m c
C + 02
>
C 02
12 S
----------------- 44 g
mc
----------------- 2,2 g
rnr = 0,6 g
De la relación inicial:
Determinando la fórmula empírica :
m H = 0,1
C J i6
Rubén Cueva G
P ero :
Estequiometría II
C= ^
= 0,05
H= f
=0,1
0,05
0,05 = 1
0,05 = 2
M = D . 22,4
M = 1,88 . 22,4
m fm
K _ ^FM _ 42 _ o
K- sw “ u " 3
Finalmente
[ } FE = CH2 (M fe = 14)
0,1
ACN
PM = DRT
495
fm
=
42
= c4h .
RPTA. E
35.- M ediante análisis d e 3 ,1g d e una sustancia q u e contiene C, H y O s e p roduce al
quem ar con oxígeno 4,5 g d e H O y 6, 6g d e COt Calcular e l p e s o d e oxígeno e n la
m uestra. P.A. H - 1 ; C = 12 ; O - 16
A ) 2 ,5 g
C) 1,2 g
B) 1,5 g
O) 0,8 g
E) 0,6 g
Resoluclón.R eacción:
Se calcula :
CxHy0 2 + 0 2
Peso de H :
->
c o 2 + h 2o
2g H
18g HzO
xgH
4,5g HzO
12 g C
4 4gC 02
y8 C
6,6g CO,
x = 0,5gC
Peso de C :
y
= i,8gc
Peso de O : W|ota = Wc + WH+ WQ => WQ = 3,1 - (1,8 + 0,5) => WQ = 0,8g
RPTA. D
36.- Determinar e l p e s o m olecular dei hidrocarburo olefínico CnH2n g a s cuya, c o m b u s­
tión com pleta produce agua líquida y s u contracción volumétrica e s d e 5/11.
P.A. H - 1 ; C = 12
A ) 84
B) 70
C )4 2
D) 56
E) 28
Resolución.Reacción combustión
2CnH„2n(g)
, + 3r?CL2(g)
>
2nC02(g) + 2nH20 (1)
ZVR = 2 + 3 n
Aplicando C.V
Peso molecular
C.V. = SV r -S V p
XVR
:
ZVp = 2n (sólo gases)
5 _ 2 + 3 n -2 n
11 "
2+3n
=>
“
McnH^,, = M c ^ = 3(12) + 6(1) = ['42 ]
n = 3
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
496
Carlos Jara B
37.- En 5,5 g d e sulfato cúprico pentahidratado ¿C uántos gram os d e agua hay?
Datos : PA: Cu = 63,5 ; S = 32 ; 0 = 1 6 ; H = 1
A) 1,98
B) 2,42
C) 3,05
D) 3,66
E) 4,00
Resolución.Cálculo del peso m olecular
CuS04 . 5 HzO
63,5
% de agua
%HzO =
2495
+ 32 + 16 x 4 + 5 (18) = 249,5
x 100
Peso de agua WH Q = 5,5 (0,36)
=>
%H20 =36%
=>
WH Q - 1,98 g
RPTA. A
38.- Una m uestra d e un óxido metálico q u e p e sa 7,38 g e s d esc o m p u esto y da 6,84 g d e
m etal puro. S e sa b e q u e el calor específico d el m etal e s 0,033 cal/g eC. Calcular el
p e s o atóm ico exacto del metal.
A) 85,9
B) 202,6
C)
210,5
D) 190,9
E) 170,4
Resolución.p. r _ „ „
Cal
• e — » m o ¡m° c
Primero, se determ ina el peso atómico aproximado,
aplicando la ley de Dulong - P etit:
Del d a to :
„
„
Cal
Ce(metaI) - 0,033 m ol oc
=>
„
6,3 ca l/m o l °C
PAtap™)^ 0,033 ca l/m o l °C = 190,9
Segundo, se determ ina el peso equivalente del m e ta l: metal + oxígeno -------- > óxido
6,84 s
# Eq-gm = # E q -g ^
P o r:
=,
^
0,54 g
^
P
= 101,33
^M)
190,9
0 = ] q 1,33 = 1.88 = 2
Determina el parámetro 0 :
"
,
P
Finalmente :
P^ =
=>
PA = 101,33 * 2 = 202,66
RPTA. B
7
39.- Una m uestra d e 2 g d e sulfato só d ico decahidratado s e calienta co n un m echero y
s e produce vapor d e agua. S i so lo s e obtienen 0,85 g d e vapor d e agua, calcular el
rendim iento d e esta deshidratación. P.M. Na2S 0 4 . 10H2O = 322; HzO = 18
A) 88 %
B) 76%
C) 61%
D) 50%
E)33%
R esolución.Como : Wmues(ra = 2g ; W(H20)= 0,85 g
N a^O ,,. 10 H20 + c a lo r
322 g
3» Na^O,, + 10 HzO
----------------------------- >
10(18 g)
2*
>
Wte6rico
Wleórico= 1 .1 2 g
Estequiometría II
Rubén Cueva G.
497
Calculando el rendimiento :
W
H 0 ( e x p .)
% Rend = Trr-?
x 100
=> % Rend =
W H20 (te o rJ
0 85
x 100 =
76%
U 2
RPTA. B
"
40.- El yoduro p lu m b o so (Pb¡2) s e obtiene al reaccionar nitrato p lu m b o so y yoduro d e
sodio, a cu o so s. A l m ezclar 500 g d e cada reactivo d e obtienen solam ente 504 g de
yoduro plum boso. Calcular el porcentaje d e rendim iento y las m o les d e exceso.
P.M. Pb(NOJ 2 = 331 ; Nal = 150 ; Pbl2 = 461.
A) 33% ; 4
B) 47% ; 2,5
D) 66 % ; 0,8
C) 59% ; 1,5
E) 72% ; 0,31
Resoluclón.Reacción
Pb(N03)2{a) + 2NaI{ac)
Factor estequiométrico
> Pbl2(s) + 2NaN03(ac)
< 2 Q 50 )Reactivo Límite
500 g Pb(N0 3) 2 -----------------
Cálculo teórico de Pbl2
x
g
Pbl2
331 g Pb(N0 3) 2 ----------------- 461 g Pbl2
x
Rendimiento
504
% Rend. = ggg x 100
Moles de Nal reaccionantes
x
Cálculo de exceso
= 696g Pbl2 (teórico)
% Rend. = 72%
500 g Pb (N0 3) 2
x
331 g Pb (N0 3) 2
2 moles Nal
moles Nal
= 3,02 moles Nal reaccionan
nN alw, = 3,33
- 3,02* => n uN lal=
•
=> N al, = 3,33
= ' 0,31. . RPTA. E
*
300
41.- S e llevan a un en diómetro a 50 c c d e una mezcla d e hidrógeno, m etano (CHJ y acetile­
no (C ¿ i¿ y d esp u é s 75 c c d e 0 2 L uego d e ¡a com bustión queda un volumen gaseoso
d e 44 cc el cual al hacerlo pasar a través d e una disolución d e potasa cáustica s e redu­
ce a 16 cc que so n d e 0 ¿ Hallar ei volumen d e metano en la mezcla original.
A) 12 cc
B) 14 cc
C) 16 c c
D) 18 cc
E) 20 cc
Resoluclón.A partir de los datos : Vmezda =
= 50 cc ... (1)
V„
= 75 cc *; V„( ^ (,e x c e s o ) . = 16 cc ;* Vg a s e o =
4 4 cc
O2
so
De las reacciones correspondientes : =>
2H9
O+ -¡j-
>
2H2O(0
0,5 VH_^ no se considera por ser líquido.
498
Carlos Jara S
Problemas de Química y cómo resolverlos
CH4
20z
IV + 2V
V
vch4
CO,
IV
>
(I)
vv c h 4
2Vc h 4
C2H2
IV '
2
2,50 z
2,5V
2COz
2V
>
2
(I)
2V
v c 2h 2
Vc2H2 2,^C2H2
Como el volumen de oxígeno en exceso es 16 :
Luego :
0,5
VQ (usado) = 75 -16 = 59
+ 2VCH4 + 2 , 5 V ^ = 59 ... (a)
Del volumen producido de COz : Vco^ = 44 -16 = 28
Luego :
+ 2C2H2 = 28 ... CP)
De a = 0,5 1:
0,5V„ + 2Vr „
2
+ 2,5Vr u = 59 (-)
L'2í <2
® *^v
+
h2
+
° ’^
ch
0 ’ 5 V c 2h 2
*’^v ch4 + 2v c2h
+
D e y -P :
25
“ ^4 — W
+ 34 «
V c h 4 + 2 V c 2h 2 = 2 8
O perando:
=
V ^H = 8
;
=*
VH = 30
V ch4 “
12
RPTA. A
42.- A l analizar una sa i d e níquel s e encuentra q u e en 2,841 a d e l a m ism a h ay 1,507g d e
metal. ¿C uál e s el co m p u esto analizado? P.A. Ni = 58,7 P.M. NiBr2 = 218,51
NiCI2 = 129,6 NI(CN)2 =110,7 N iS 0 4 = 164,8
A) NiBr2
B) N¡CI2
C) Ní(CN)2
E) N íS0 3
D) NíSOa
Resolución.Se debe tener en cuenta; que para todo compuesto, hay una relación de :
^ e le m e n to
_
Wcompuesto “ Cte ^
^N i
_
WSal -
^A(Ni)
_ 1,507 _ 58,7
- 2,841 -
Luego, solam ente coincide la sustancia Ni(CN)2
rr
— 110 7
^
- 110’7
RPTA. C
43.- ¿Cuál e s el reactivo que está en ex ceso y en qué cantidad cuando 2 k g d e ácido sulfú­
rico puro actúan sobre 1 k g d e bauxita que contiene 60% de óxido d e aluminio y el
resto material infusible? S e produce sulfato alumínico. P.M. H¿S0 4 = 9 8 ; Al20 3 = 102
A) 270 g H2S 0 4 B) 204 g A¡20 3
Resolución.Peso de AI20 3 puro :
C) 540 g H¿S0 4
D) 408 g A¡20 3
pureza
lí
= 1000 g (0,60) = 600 g AI20 3
E) 192 g H¿S0 4
Rubén C ueva G.
Reacción
Estequiometría II
A120 3 + 3 H2S 0 4 -------- »
499
A12(S04)3 + 3HzO
Factor estequiométrico
exceso —> H2S 04
Cálculo de HJSO. que reaccionan
Cálculo de Exceso
600
----------------- x
102
----------------- 3(98)
= 2000 - 1729
1
l x = 1729g H2S04
J
Wei = 270 g H2S 0 4
=>
RPTA. A
44.- La fórmula del co m p u esto q u e tiene 77,42% d e C; 7,53% d e H y 15,04% d e N e s :
A) C W 2
B) C f / i 3
C) C f / i 4
E) C3HJ1
D)
Resolución.# °'-gC = -7 J T
* a'* c = 6.25
7 53
#ar-gH= ^ -
#ar-gH = 7,53
#at-gN = ^
#o/-gN= 1 ,0 6
fH = 6
7 53
^06 = 7
k
0
W
||| = 1
RPTA.D
4 5 .-¿C uántos gram os d e acetato d e etilo s e producen al com binar 600 g d e cierto vina­
gre ai 5% en p e s o d e ácido acético con e x c e so d e alcohol etílico? P.A. H = 1 ; C =
12; 0 = 1 6
C H fO O H + C ¿isOH
v
^
CH3COOC¿Is + H20
A) 88 g
B) 66 g
Resolución.-
C) 44 g
D) 22 g
E) 11 g
pu reza
u
Wác¡do : 600 (0,05) = 30 g ácido acético puro
Reacción:
CH3COOH
á c id o a c é tic o
+
C2H5OH
v ■ ->
CH3COOC2H5 + HzO
a l c o h o l e t íli c o
Factor estequiométrico :P.M.ác¡do = 60
a c e t a t o d e e tilo
agua
30 g
xg
60 g
88 g
x = 44 g
RPTA. C
46.- Las reacciones involucradas e n el pro ceso d e fabricación d e hielo s e c o ( C O ^ ) a
partir d e caiiza so n :
CaC 0 3 ís )-------- » c o m + Ca° (s)
com
enfriamkinto > c ° 2(s)
El p e s o en toneladas d e caiiza al 85% d e pureza q u e s e requiere para preparar 5
toneladas d e hielo se c o e n el p ro ce so cuya eficiencia e s del 75% será :
A) 21 ton.
B) 18 ton
C) 14 ton
D) 9 ton
E) 6 ton
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
500
Resolución.W
% Rendimiento = ^ exp x 100
.
75% = ^ on xlOO
=>
le o r.
te o r.
W,teor. = 6,66
1 ton CO,2
Como todo el C 02(s) se origina a partir del COz(g) luego la m asa del C02 el 6,66 ton
CaC03(s) ----------------- C 02(g) + CaO(s)
De la reacción :
W ton
----------------- 6,66 ton
100 t o n ___________ 44 ton
W = 15,2ton CaC03 puro
Caliza (pureza + impureza) => 15,2 to n -----------------85%
W ,ota, -------------------- 100%
W «otoi “ 1 8 l o n
RPTA. B
47.- Una paciente con cierto tipo d e anem ia aguda recibe com o prescripción para su
tratamiento la ingestión d e “Ferronicum ” (pastillas co n un contenido d e 0,2 g de
gluconato ferroso C(?Ha O Fe) a razón de 3 pastillas en el desayuno, 3 en el al­
m uerzo y 3 en la com ida. A l haberse agotado la existencia d e e s te producto para la
venta en farmacias, s e vio e n la n ecesid a d d e sustituirlo por sulfato ferroso, FeSOf
Calcule la cantidad diaria aproxim ada d e ésta sa l q u e dicho paciente deberá ingerir
en solución, de m odo q u e la d o sis d e hierro ingerida se a equivalente a la prescrita.
P.A. H = 1 ; C = 12; 0 = 16; S = 3 2 ; Fe = 56
A) 68 g
B) 20,40 g
C) 0,613 g
D) 0,008 g
E )2 ,8 g
Resolución.A partir de los datos; com o son 3 pastillas por toma, en total se utilizan 9 pastillas
1 pastilla
---- > 0,2 g
=>
De la fórmula
por -
Wpe
C,2H220 ]4Fe {M = 446
= cte
=>
W COMr
En el sulfato ferroso :
Finalmente :
m,ola, = 1,8 g de gluconato ferroso
m totaí
9 pastillas
FeS04
Wps =
1,8
446
M = 152
—
^
w = ?
YV , = 0,613 g
VV = 0 226 o
pe
’
S
WFE
~ = cte =>
Wsal
Cle
RPTA. C
56
152
-
Si
0,226
= —1--------w sal
Rubén Cueva G.
Estequiometría II
501
PROBL6MAS PROPU6STOS
01.- Diga cuántas toneladas de amoniaco se
requiere para producir 105 toneladas de ácido
nítrico (HNO,) mediante las reacciones que
se muestran (P.A .: H = 1, N = 1 4 ,0 = 16)
nh3+°
no
2
NO + H20
+ o2
no2
NO j + Hj O
H N 03 + NO
A) 56,4
B) 18,32
D) 42,5
E)20
C) 36,4
02.- El fósforo tetratómico se puede obtener
a s i:
Ca3(P 0 4)2 + S i0 2
p2o5+ c
C a S i0 3 + P20 5
CO + P,
Si se usa lOOg de fosforita al 70 % en peso de
fosfato de calcio. ¿Qué peso de fósforo se
forma?
A) 24 g
B) 18g
D)21 g
E) 16 g
C) 14 g
03.- ¿ Qué peso de SOz se necesita para pro­
ducir 490 gramos de ácido sulfúrico H2S 0 4
en el sistema indicado ?/ (P.A. : S = 32)
so2+ o2 so3+ 2
so3
h o
h 2s o 4
A) 320*
B) 160*
C) 640g
D) 80 g
E )9 6 0 g
B )350g
D )480g
E ) 33 6g
A) 141g
B ) 142 g
D) 144g
E ) 145g
C ) 143 g
06.- ¿ Qué peso en libras le corresponde a 10
eq-g de ácido sulfúrico ?
A) 1,08
B) 2,20
D) 1,76
E)4,25
C) 3,31
07.- El peso equivalente del compuesto xy es
85; además se determinó experimentalmente
que 30 g del elemento se combina con 0,5
moles de oxígeno,¿ Qué peso de x se combi­
nará con N0 átomos de hidrógeno? (N0 = nú­
mero de Avogadro)
A )3 5 g
B) 70 g
D)140g
E) 175 g
C ) 105g
08.- Calcular el peso equivalente del ácido en
cada reacción química
N aH S03 + H20
I) H2S 0 3 + NaOH
B) h 2s + LiOH
—
A)41;17
B)41;34
D) 82; 17
E)82;51
-s*
l í 2s
+ h 2o
C)82;34
09.- En la reacción quím ica:
Cu+ h n o 3
04.- Se tienen 400 g de CaCO,. ¿ Qué peso
de óxido de magnesio se puede formar con
todo el oxígeno de la sal ? (P.A .: Ca = 40, C =
12,0 = 16, Mg = 24)
A ) 1080g
U5.- Para un cloruro metálico (XC12) su peso
equivalente es 50. ¿ Hallar el peso del metal x
que se combinará en 490 g de ácido sulfúrico?
> cu (n o 3 )2 + n o 2 + h 2o
Cuantas moléculas de H N 03 se requieren para
producir 4,6 g de N 0 2 ?
A )0 ,1 N 0
B )0 ,2 N 0
D) N0
E )1 ,2 N 0
C)0,8No
C) 200g
10.- Balancear la ecuación en medio ácid o :
Fe+2 + Mn 0 4_ ----- »
Fe+3 + Mn+2
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
502
e indicar cuántas moles de oxidante se necesi­
tan para producir 120 moles de especie oxidada.
A) 20
B)21
C) 22
D )23
E)24
11.- La reacción química mostrada se desa­
rrolla en medio alcalino. Se pide el número de
moles de agua necesario para producir 6 mo­
les de iones cloruro. (Cl )
[sn(OH)J 2+CIO“
A) 6
B) 12
> [sn(OH)J 2+CT
C) 18
D )24
E )30
12.- Se sabe que el cloruro de un metal tiene
su peso equivalente igual al triple del peso
equivalente del óxido de aluminio. Calcular el
peso equivalente del metal.
A) 18,6
B) 15,5
D)21,8
E) 25,5
C) 20,5
A )5 N
B) ION
D) 18 N
E) 20 N
C) 15 N
15.- Se combina suficiente cinc con 400 cm3
de H ,S 0 4 al 40 % en peso y con una densidad
de 1,8 g/ml. Calcular el volumen de hidróge­
no en C.N.(P.A.:Zn = 65, H = 1 ,0 = 16,S = 32)
Zn + H2S 0 4 -------- =►Zn S 0 4 + H2
A) 72,4/
B) 108,4/
D) 46,20/
E) 90,5 /
C) 65,83/
16.- En medio ácido el “azufre metálico” se
oxida a sulfato y el nitrato se reduce a dióxido
de nitrógeno. Si se combinan 5 at-g de azufre
con 30 moles de iones nitrato, ¿ Cuántos mo­
léculas de agua se forman ?
A )6 N 0
B )8 N 0
D )1 2 N 0
E )1 6 N 0
C )1 0 N o
13.- En la reacción quím ica:
r e
#
"
KOH—
> ® J T 0H + KBr
17.- Dada la reacción quím ica:
KI + H2S 0 4 + KM n04
> I,+
MnSO.4 + K2 SO,4 + H.O
2
2
determ ine la cantidad de “m oléculas” de
bromuro de potasio que se producen a partir
de 56 g de potasa caústica con suficiente
Bromuro aromático.
Se pide calcular el peso de agua que se forma
a partir de 980 g de ácido sulfúrico, donde la
reacción tiene un rendimiento del 75%
A )N 0
B )2N 0
A) 200 g
B) 135 g
D )4 N 0
E )5 N 0
D )9 6 g
E) 9 0 g
C )3 N 0
C )4 5 g
14.- La nitroglicerina se obtiene cuando la glicerina (propanotriol) reacciona con el ácido
nítrico en presencia de ácido sulfúrico, como
sigue:
18.- 80 equivalentes- gramo de H2S 0 4 al re­
accionar con hierro metálico produce un vo­
lumen de hidrógeno en C.N, igual a :
A )896/
B )7 4 2 /
c h 2- o h
D )448/
E ) 1020/
I
ch2 -
o -
no2
(H^oj I
CH-OH +3HN03í= = ^ C H —O—N02+ 3H /)
ch2-
OH
ch2 -
O-
no2
¿Cuántos átomos combinados se obtienen en
el explosivo si se usan 189 g de ácido nítrico?
C )2 2 4 /
19.- Hallar el peso de caliza rica en CaCQj en
un 85,3 % que se necesita para que reaccione
con un exceso de HCI y libere 10 litros de
C 0 2 medidos a 18°C y 752 mm Hg.
(P.A. : C = 12,0 = 16, Ca = 40)
Rubén Cueva G.
Estequiometría II
A) 56,8 l g
B) 52,48#
D) 38,48#
E )45,16g
C) 48,53 g
20.- ¿Cuál de las especies tiene peso equiva­
lente igual al del Cr+2 (P. A. = 52)
A )A 120 3
d ) a ip o 4
B) Al(OH)3
o a i 2(s o 4)3
e ) a i 2s 3
21.- Determinar la cantidad en gramos de cier­
ta caliza cuya riqueza en C aC 03 es de 80%,
necesaria para obtener 56 litros de CO, a C.N.
Si se dispone de suficiente ácido clorhídrico.
P.A .C = 12 ; 0 = 1 6 ;C a = 40
C aC 03 + H C l
> CaCl2 + C 0 2 + HzO
A) 120,5
B) 278,5
D) 400,5
E) 520,5g
C) 312,5
22.- 10 cc de una mezcla de metano, (CH4) y
propano, (C3Hg) requieren 41 cc de oxígeno
para su combustión completa ¿Cuál es la com­
posición porcentual en volumen de metano y
propano respectivamente?
A) 30 y 70
B) 70 y 30
D) 72 y 28
E )5 0 y 5 0
C )2 8 y 7 2
A) 112,5
B) 84,6
D) 99,8
E) 30,3g
A) 80%
B)70%
D) 50%
E)40%
a ) c 2h 4c i
B) c 4h 8c i 2
d ) c 2h 4c i 2
e )C 2h 2c i 2
A) 3
B )5
C) 7
E) 10
A) calcopirita (S2CuFe)
B) calcosina (CuS2)
E) atacamita (Cl(OH)3Cu2)
D>C4H to
E>CSH12
C )C 3Hg
D) malaquita (C uC 03 . Cu(OH)2)
30.- El porcentaje de carbono en el ácido acé­
tico, (CH3COOH) e s :
24.- Calcular el porcentaje de pureza en un
mineral de Fe, si una muestra de 500g del mi­
neral impuro produce 12 g de H2 :
--------- =►FeCl3 + H2
E) 98,0%
D) 8
29.- ¿Cuál de las siguientes sustancias es más
rica en cobre?
B )C 2H6
D) 67,2%
o c h 2c i 2
28.- Al calentar 9,48 g de BORAX (tetraborato
de sodio hidratado) Na2B4Oy. “ jc ” H20 se eli­
minan 4,48 g de agua. Hallar el valor de “x”
A )C H 4
B) 44,8%
C)60%
27.- Una sustancia contiene 37,8 % de carbo­
no; 6,3% de hidrógeno y 55,9 % de cloro; 259
g de vapor de ésta sustancia a 100 °C y 775
mm Hg ocupan 624 en?. ¿Cuál es la fórmula
molecular?
C) cuprita (Cu2ü )
A) 22,4%
C) 144,6
26.- Determinar el porcentaje de agua en la
cristalización del FeCL . 6 H.O
P.A .: H = 1 ; 0 = 16;C1 = 35 ;F e = 56
23.- En la combustión completa de un hidrocar­
buro alcano (C H ^ 2) gaseoso se produce agua
líquida y se tiene una contracción volumétrica de
4/9 ¿Cuál es la fórmula del alcano?
Fe + HCl
503
C)89,6%
25.- Se hace saltar una chispa eléctrica en una
mezcla de lOOg d e R ,y 100deO 2 para formar
agua ¿Cuántos gramos se formaron de agua?
A) 53%
B)40%
D)27%
E) 86%
C )33%
31.- 2,376 g de un óxido metálico se tratan
con HCl y se obtienen 4,752g del cloruro co­
rrespondiente. El peso equivalente del cloro
es 35,5. Hallar el peso equivalente del metal.
A) 15
B) 11,7
D) 13,7
E) 14,7
C) 19,5
504
Problemas de Química y cómo resolverlos
32.- ¿Cuántos gramos de cloruro de potasio
se puede obtener al descomponer 1225 g de
clorato potásico, si el rendimiento es del 90%?
KCIO,
A) 745
B) 670,5
D)826g
E) 110,5
KC1 = 74,5
C)625
33.- La com bustión de un hidrocarburo
olefínico, (CnH2n) origina una contracción
volumétrica de 3/7, el agua es líquida. ¿Cuál
es el peso molecular del alqueno?
B )70
C) 84
D)98
E) 144
34.- ¿Cuántas mol-g de H2S 0 4 se deben em­
plear para producir 125 litros de gas H2 a 27 °C
y 900 mm Hg?
Al + H.SO
2
4
A ) 16
B ) 12
22°C
VHjO = 19’8 m,tlHS
CaC2 + 2 H , 0 -------- > C2H2 + Ca(OH)2
KCl + O ,
P.M. => KC103= 122,5;
A) 56
Carlos Jara B.
— >
C )6
a i 2(s o 4)3 + h 2
D )4
E) 1
35.- Una mezcla de azufre y carbono pesa 18
g y al combinarse completamente con oxíge­
no forma una mezcla de CCL y S 0 2 que tota­
liza en conjunto 1000 milimoles ¿Qué porcen­
taje de azufre había en la mezcla original?
A) 47%
B)53%
D) 35%
E) 80%
C) 65%
36.-120 cm3 de una mezcla de CH4 y C2H al
combustionar completamente desprenden 200
cm3 de C 0 2. ¿Cuál es el % en volumen de la
mezcla inicial?
A) 40 % de CH4
D )6 0 % d e C 2H2
B) 33 % de CH4
E) 80 % de C,H
2 2
C) 66 % de CH
37.- Calcular la pureza de una muestra de car­
buro de calcio, sabiendo que al tratar 2,1 g de
carburo con agua se obtienen 655 cc de acetile­
no recogido sobre agua a 22 °C y 780 mm Hg.
A) 36%
B) 84%
D) 76%
E)42%
C) 64%
38.- Un óxido metálico diatómico contiene
26% de oxígeno. ¿Cuál es el peso atómico
exacto del metal?
A) 45,5
B)48,9
D) 66,7
E) 88,4
C) 53,3
39.- No se utiliza para efectuar cálculos
estequiométricos:
A) Ley de las proporciones definidas
B) Ley de las proporciones recíprocas
C) Mol y sus equivalencias en masa y volumen
D) Ley de periodicidad en elementos
E) Condiciones normales
40.- Para preparar ácido sulfúrico se siguen
las etapas:
FeS2 + 0 2
so2+ o2
s o 3 + h 2o
-> Fe20 3 + S 0 2
-> s o ,
------ >
h 2s o 4
Calcular el peso de ácido sulfúrico al 60% de
pureza que se obtendrá al tratar 200 kg de pi­
rita con 80% de pureza. La eficiencia del pro­
ceso es del 95%
P.A. O = 16 ; S = 32 ; Fe = 56
A) 413,7%
B) 366,7%
D) 143,4%
E) 84 %
C) 282,0%
Parte de la química encargada de las relaciones entre la energía química y la energía
eléctrica.
DIVISIÓN
Mediante este proceso se logra descom poner una sustancia al pasar por ella la corriente
eléctrica.
■
ELEMENTOS
A) Cuba electrolítica.- Es el recipiente que contiene al electrolito y donde se desarrolla el
fenómeno electrolítico
B) Electrolitos.- Son sustancias iónicas (o polares) que se descom ponen en iones (ácidos,
bases y sales); ya sea en solución acuosa o al ser fundidos (al estado líquido)
Ejemplos:
Ácidos :
HNO,
"L
--
3(a q )
Bases
:
■"
Mg(OH)
H+
+
(N 03)-'
Mg+2
+
2(0H )‘
Ca+2
+
(so 4)-2
(a q )
Sales
:
CaSO.
^
(aq )
.....
.
C) Electrodos.- Son barras o cuerpos conductores de la corriente eléctrica que logran el con­
tacto entre la fuente de corriente continua (CC) y la solución electrolítica (electrolito). Son
de dos clases.
506
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
i) Ánodo o polo positivo, que atrae a los iones negativos conocidos com o aniones. En este
polo se lleva a cabo la oxidación del anión.
ii) Cátodo o polo negativo, que atrae a los iones positivos conocidos com o cationes aquí se
desarrolla la reducción del catión.
Fuente (C.C.)
D) Fuente de energía.- Para ejecutar el proceso
de electrólisis se usan generadores de corriente
continua (C.C.) que pueden ser baterías o pilas
conectas en serie.
ánodo
,
A cátodo
Ejemplo:
Al pasar la corriente eléctrica, los iones se
perturban y se orientan: los aniones (Cl') al ánodo
y los cationes (Na+) al cátodo. Estos iones se trans­
forman a su estado natural o elemental de acuer­
do a dos semireacciones.
voltámetro
Electrolito: NaCl (fundida)
reducción
En el cá to d o :
I
2Na+ +
2e'
2N a¿
oxidacción
En el á n o d o :
2C1"
2e'
Cl°
"(g)
Siendo la reacción com pleta com o sigue :
2Na+ +
2CP
-------->
2Na(s)
Cl?
(s)
Si disolvemos cloruro de sodio en agua :
En el cátodo se produce la reducción del agua :
2H 20 + 2 e '
>
H, +
20H'
El sodio no se reduce, más bien el ión OH' reacciona
con el Na+, según :
Na+
HO'
1
ánodo 1
+
1
1 cátodo
—
NaOH
En el ánodo se produce la oxidación del cloro
2C1'
2e'
Cl°
•‘te)
•
••
•«
• •
• ••
• «» • <
/c r
• ::
.
.V • •• ‘. u
r?.
N aO H ^
Hj
Rubén Cueva G.
Electroquímica
507
16.3. ELECTROLISIS DEL AGUA ACIDULADA
En el cátodo : el ión hidronio H+ (también: H30 +) se
reduce formando gas hidrógeno y agua :
2H30 + +
2e‘
s o 4-
2HzO
20H
2e
>
2H20 +
H°
2(s)
En el ánodo : el ión sulfato S04= reacciona con el agua
generando ácido sulfúrico y iones oxidrilo OH' los cuales se
oxidan finalmente produciendo gas oxígeno.
h 2s o 4
20H'
h 2o
O,
Al electrolizar el agua acidulada se recoge oxígeno en el ánodo e hidrógeno en el cátodo.
Además hay deficiencia de agua en la solución, la celda electrolítica se sulfatará.
16.4. CONCEPTOS BÁSICOS EN ELECTROQUIMICA
a)
Faraday. Es la carga eléctrica que deposita o libera un equivalente gram o de un elemento.
b) Coulomb (C) . Es la carga eléctrica que deposita o libera un equivalente electroquím ico
de un elemento. Está constituido por 6,25.1018 electrones
c) Equivalente Electroquím ico (k q ) . Es el peso depositado o liberado de un elem ento por
los electrodos de una celda electrolítica, al paso de una carga de un coulomb.
-
r
Sr* -T . p jf /
1 e q u i v a l e * f=
d) Intensidad d e corriente eléctrica (/) . Es la cantidad de carga eléctrica que pasa por la
recta de un conductor en cada unidad de tiempo. Se expresa en am peres.
.
,'
q (coulomb* }
e) Ley de OHM. La intensidad de corriente en un conductor es directamente proporcional con
la diferencia de potencial de sus extremos, e inversamente proporciona] con su resistencia.
•
V (voltio) :
/ (am p ert t =
f) Trabajo o en ergía eléctrica (W). Equivalente al producto de la diferencia de tensión por la
carga eléctrica.
'vV - , = v í.
g) Ley d e Jo u le . El calor desarrollado es un conductor es directam ente proporcional a la
resistencia del mismo y al cuadrado de la intensidad de corriente.
[ Q = 0^24 /~ R r = 0 ,2 4 \’J ,t ]
, en calorías (cal)
508
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
h) Potencia Eléctrica . Es el trabajo o energía que se consum e por cada unidad de tiempo
Pot = — ■ = VA = i2 R
;
(en watts)
i) El núm ero d e avogadro en la e lec tró lisis. La carga de un faraday que atraviesa una celda
electrolítica equivale a 6,023 x 1023 electrones (número de avogadro).
6,023 x 1023 e'
-------->
1 faraday -------->
96 500 coulombs
de donde se deduce la carga de un electrón :
>
-
le
1,6 X 1 0 19 C
16.4. LEYES DE FARADAY
1) Prim era L ey : La m asa que se deposita o libera en un electrodo es directamente proporcio­
nal a la cantidad de electricidad que atraviesa el electrolito ya sea en disolución o fundido.
P.E.X/.Í
P.E.
m asa d ep o sitad a =
Xq =
96 500
96 500
(o lib erad a)
11) Segunda L ey : Si al conectar dos celdas electrolíticas, en serie, hacem os pasar una misma
cantidad de electricidad, entonces las m asas que se depositan o se liberan en los electrodos
son directam ente proporcionales a los respectivos pesos equivalentes. Dicho de otra forma
en los electrodos se deposita al mismo núm ero de equivalentes .
Ejemplo:
..
. r .
„
. , .
# equlv. (x) = # equiv. (y)
=>
m (x )
m (y )
P.E.(x) = P.E.(y)
16.5. APLICACIONES DE LA ELECTRÓLISIS
En galvanoplastia, se recubren m etales (dorado, niquelado, plateado, cromado, cincado,
cobreado, etc.). También se pueden obtener cloro, sodio metálico y otros metales que no se
encuentran puros en la naturaleza.
Rubén Cueva G.
Electroquímica
POTENCIALES ESTÁNDAR EN SOLUCIONES ACUOSA A 25 °C
REACCIÓN
E ° ; VOLTIOS
1En disolución á d d a :
-3*
Lf
+
Na+
+
Mg+S
+
Al+S
+
3e
Mn+S
+
2e'
Zn+S
+
2e"
->
+
-=>
->
Cr,O)
Fe,(•>
-0,74
Cr
CdO)
-0,41
-3>-
Ti<»)
-0,34
Cr+S
le
Lio)
-3,05
le '
Nao,
-2,71
2e"
MSc.)
Al,(«)
-2,36
Mno,
-1,18
Fe
+
3e'
2e‘
Cr+!
+
le '
+2
-
1,66
-0,76
-0,44
Cd+
+
2e'
Tl+
+
le '
HjP 0 4
+
2H+
.,.+ 2
+
2e
Mw
-0,25
+
2e‘
S°o,
-0,14
+
2e‘
-0,13
+
le '
Pbo,
1/2 H,
+
2H+
Ni
Sn
+2
+2
Pb
H+
-0,40
2e’
HsPO,
+
HaO
-0,28
0,00
2e
+0,14
c +*
Sn
+
2e'
S04“
+
4H+
2e"
H gA
+
2e"
-5>
Cu
+
2e
1/21.‘¡¡O)
Ó»(g)
+3
Fe
+
le*
+
2H+
+
le ’
A g+
+
+
3H+
+
2e
HNOj + HjO
+0,96
+
6H+
+
5e
1/21,
+1,20
+
2H+
+
2e’
H ,0
NO,'
io 3
1/2 0 2c¿)
+
Sn
2Hgro
+
+
H20
2CT
+0,24
+0,34
Cuo,
2e'
r*
—
+0,54
>
+0,68
H,Oa
+0,77
Fe
---
le '
le '
HjSO,
_2a.
+0,80
Ag,o.
a '
+0,15
+0,17
+ 3 H ,0
+ 1,23
+ 1,36
509
510
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
C rA '
+
14H*
+
6e
2Cr+s + 7HjO
HOO
MnO/
Ce*4
1/2
+
+
+
+
H*
8H*
+
+
2e
Q'
+ HjO
Se’
Mn
+ 4H20
—i»
—i»
e
H*
Ce
HF
+1,33
+1,49
+1,51
+1,61
+2,87
* En disolución alcalina
Al(OH)/
HPOj"
+
+
3e
2HjO
2HjO
+
2e
Fe(OH)V)
+
le '
Fe(OH)2(i) + OH
Sfc)
A&Om
+
2e"
S"
+
h 2o
+
+
2H20
+
HjO
+
Pj(f)
Ala)
2e'
-e>
+
40HT
30HT
HjPOj
J(4 )
'
20H
2e'
>
2AgM + 20HT
4e‘
2e"
>
40HT
0 2(4)
+ 20HT
-2,33
-1,57
-0,83
0,56
0,45
0,34
0,40
-1,24
16.6. CELDAS GALVANICAS
Llam adas tam b ién ce ld a s voltaicas, celd as electroquím icas, pilas voltaicas o pilas
electroquímicas. Son dispositivos cuya función es la de transformar la energía química en ener­
gía eléctrica. Son dos cubas electro-líticas unidas por un puente salino (en forma de "U”) que
contiene agar - agar con NaCl o KCl, por el cual fluyen los electrones de una o otra (armándose
así el circuito interno). El flujo de electrones se produce desde el electrodo que posee m enor
potencial de reducción o ánodo, al que posee mayor potencial de reducción o cátodo.
ánodo
POLO
NEGATIVO
IM ZnSO^J
Anodo
CdSO.. .IM ^
_______ 4(ac)
Cátodo
Nótese que en este caso el ánodo es el polo negativo y el cátodo es el polo positivo
El puente salino contiene el medio por donde fluyen los electrones, adem ás anula el
exceso de carga y el voltímetro nos da la lectura de la fuerza electromotriz (f.e.m) o sea la
intensidad con que se desplazan los electrones.
R epresentación : Pára el esquem a m ostrado anteriorm ente :
Zn / Zn+2// Cd+2 / Cd
Electroquímica
Rubén Cueva G.
511
16.7. POTENCIAL DE SEMICELDA STANDAR (E°)
Los potenciales de cada sem icelda no se pue­
den medir individualmente, entonces debem os tener
en cuenta las siguientes norm as internacionales.
A) El potencial del electrodo de hidrógeno o poten­
cial normal de hidrógeno es cero.
B) Este potencial está asociado a una solución con una
concentración de [H+] igual a 1 molar.
C) Se pasa hidrógeno puro a 25 °C y 1 atm. El platino
microporoso absorbe el gas y eso le permite ac­
tuar com o si fuese un electrodo de hidrógeno.
Electrodo referencia!:
« V 2 *-
->
2H+ ;
E° = 0,00 voltios^
D) Los potenciales norm ales de reducción están tabulados en el cuadro anterior.
E) Las especies iónicas deben tener una solución con concentración 1 M.
F) La temperatura de operatividad es 25 °C
G) En el caso de gases se usa su presión (en atm) en lugar de la concentración molar.
H) Potencial de la celda (AE°)
A E° = E° oxidación
E° reducción
Ejemplo:
i) Zn +2
2e
o tam bién:
ii) Ag+
+
le '
o tam b ién :
-=►
E°
Zn(s)
;
E° = - 0,76 V
Zn +2
= -0,76V: potencial estándar de reducción (normal)
Zn°
—>
Ag(s)
;
E° = + 0,80 V
Ag+
E° - ^ o = +0,80 V
potencial estándar de reducción (normal)
iii) La plata se reduce por su mayor potencial de reducción, en cambio el cinc se oxida por
eso para éste último se invierte la semireacción y cambia el signo de E°.
2Ag+ +
2e'
Zn+2
.-. Reacción final: 2Ag+ +
Zn(s)
Zn+2
2a 8(!
5(s)
E° = +0,80 V
+
2e
2e-
E° = +0,76 V
+
2 A g Cs)
AE° = +1,56 V
Observación.- Al multiplicar la ecuación de la plata por 2 para equilibrar los electrones trans­
feridos el £° no se modifica (no varía)
iv) La representación de la pila es :
Zn/Zn+2( 1M)//Ag+(1 M)/Ag
Problemas de Química y cómo resolverlos
512
Carlos Jara B.
16,8. ECUACIÓN DE NERST
Si las concentraciones de las soluciones son diferentes de 1M. El potencial se calcula tenien­
do presente la reacción com pleta com o sigue :
_bB + ne
P ero:
K=
• cC -f dD
ic r iD i11
[A ]a [ B ]
0 059.
■.
AE = AE°; ^ — ^ . l o g k ^
Luego:
Siendo: AE = potencial de la celda (f.e.m. de la celda)
AE° = potencial normal o estándar de la celda
n = núm ero de electrones transferidos
[ ](s) = 1 (sólido)
Recuerde que si la especie es gaseosa se usa su respectiva presión parcial, en atm, en lugar
de su concentración molar.
Ejemplo:
Considere :
lCu+2] = 0,01 M
y
Si:
e°
y
^ ^ = + 0,34V
(Zn+2J = 1 M.
E ° ^
=-0,76V
Calcular el potencial de la pila formada por dichas semiceldas.
Solución
<
El cobre se reduce por su mayor potencial de reducción y el zinc se oxida (se invierte la
semireacción). Luego calculamos el potencial normal o estándar de la celda (A£°)
Reducción :
Cu+2 +
Oxidación :
2e'
>
Zn(s)
lC u+2+
lZn(s)
>
Cu(s)
E° = + 0,34V
E° = + 0,76V
Zn+2 +
2e~
;
1Cu(S) +
1Zn+2
i AE°=+1,10V
En esta reacción se transfieren 2 electrones, luego n = 2
[Cu)1[Zn+211
yK = [Cu*2)1 [Zn]1 : P e r° [ C u (s)] = 1 i [ Z n(s)] = l
sólidos
;
Electroquímica
Rubén Cueva G.
513
16.9. CELDA DE CONCENTRACIÓN
La celda de concentración se prepara con una misma especie pero con diferentes con­
centraciones .
E°
Cu+¿ (lO 3 M) +
Cu°(s)
Oxidación
Cu+2(10 1M) + 2e‘ -------->
Cu+2(10-‘ M) -------->
2e'
Cu°(s)
1Cu+2(10-5 M)
Ag
= +0,34 V
;
E° = - 0.34V
;
E° = + 0.34V
; AE° = 0,00V
*<7
.c o
.
10"5
Luego : AE
= AE°
—0 , 0 5 9 . loo
r
s
n
B 10-'
Si n = 2 ; tenem os :
.
0 ,0 5 9
.
1ÍV4
AE = — l7í— . log 10
2
"
=»
AE = 4
(0,059)
2
AE = +0,
Finalmente, com o en la celda de concentración: AE = 0,00 entonces se dice :
0,059 . .
AE = ■
— —— log k
16.10. CONSTANTE DE EQIUL. Y POTENCIAL DE CELDA
De la ecuación de N erst:
AE = AE° - —’jjjffl log k
n
y considerando que A£ disminuye con forme va transcurriendo la reacción y fluye la corrien­
te; AE = 0 en el equilibrio, por lo tanto :
n/iá"
K = lO0,039
Importante, s i :
AE : (+ )
—» la reacción es espontánea y el sentido de la corriente es el correcto.
AE : ( - )
-> la reacción no es espontánea y el sentido de la corriente debe ser inverso.
514
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
01.~ Marque verdadero (V) o falso (F) s e g ú n c o n v e n g a :
( ) En la electrólisis s e u sa un electrolito en solución acuosa o fundida.
( ) En la electrólisis s e u sa corriente continua
( ) 1 Faraday equivale a 1 m ol d e e~ y e s la cantidad d e electricidad necesaria para
depositar o liberar un equivalente gram o d e s u s ta n c ia .
( ) Un equivalente electroquím ico e s el p e s o depositado o liberado en el electrodo al
p a so d e 1 Coulomb
A) V W F
B) W F F
C) FVFV
D) VVVV
E) F F W
Resolución.(V) Las sustancias que se requieren electrolizar deben estar disueltas en agua (solución acuo­
sa) o fundidas (al estado líquido). De esta forma, estas sustancias que pueden ser iónicas
o covalentes polares, se disocian iónicamente y conducen la corriente , eléctrica
(V) En el proceso electrolítico, el electrolito está en contacto con los electrodos que son los
terminales de los bornes de una batería o acum ulador de corriente continua (fuente).
(V) Para depositar o liberar un equivalente gramo de sustancia en el electrodo, el electrolito
debe ser atravesado con una cantidad de corriente igual a 1 faraday.
1F o
1 m o le o
6,023 xlO 23 electrones < > 96 500 C
(V) El equivalente electroquímico (Eq-q) es el peso de sustancia que se deposita o libera en
el electrodo al paso de 1C de corriente . Se calcula com o sigue :
RPTA. D
02.- Indicar la proposición co rrecta :
A) Electrólisis e s la generación d e electricidad a partir d e reacciones quím icas
B) El potencial resultante d e una celda s e denom ina potencial normal.
C) Para un m ismo elemento, s u s potenciales normales de oxidación y reducción son los mism os
D) El elem ento q u e tiene m ayor potencial d e reducción e s aquel q u e tiene m ayor tenden­
cia a actuar, oxidando a la otra sustancia.
E) En alg u n o s c a s o s la electrólisis s e desarrolla co n corriente alterna
Resoluclón.(F) Electrólisis es descomposición por acción de la corriente eléctrica.
(F) La pila es normal cuando las concentraciones en las semiceldas son iguales a 1M
(F) Para un mismo elemento, los potenciales de oxidación y reducción tienen diferente signo.
(V) A mayor potencial de reducción, aum enta su canacidad de actuar com o agente oxidante.
(F) Se usa corriente continua
RPTA. D
Electroquímica
Rubén Cueva G.
515
03.- ¿C uántas d e las proposiciones dadas s o n correctas?
* Los cationes s e orientan al ánodo y lo s aniones hacia el cátodo.
* M ientras q u e en el ánodo s e p ro d u ce una oxidación, e n el cátodo s e pro d u ce una
reducción.
* La m asa depositada o liberada d e sustancia, en el electrodo e s directam ente propor­
cional a la cantidad d e electricidad q u e atraviesa el electrolito.
* El electrón p o s e e una carga d e 1,6 x 1ff1s C
A) O
B) 1
C) 2
D )3
E) 4
Resolución.(F) Los cationes son los iones positivos y los aniones los iones negativos. El ánodo es el elec­
trodo positivo y el cátodo el electrodo negativo. Luego en la electrólisis, los cationes se
orientan hacia el cátodo y los aniones hacia el ánodo.
(V) En el ánodo los aniones se oxidan y en el cátodo los cationes se reducen.
(V) La masa de sustancia que se libera o deposita en un electrodo, depende directamente
de la cantidad de electricidad (Q) (en coulombs) que cruza el electrolito
_
171W “
6,023 x 1023 electrones
>
1 electrón
-
qe
>
-
(V) 96 500 C
q
e'
f l 7 - g (jr)
96500 ‘ ^
96500C xe‘
= ------------™—
6,023x1023e -
, „
=> <7 = 16 x 10
e‘
C
Entonces tres proposiciones son verdaderas
RPTA. D
04.-S i las m asas depositadas p o r electrólisis d e una m ism a sustancia so n idénticas, pero
en tiem pos diferentes t 1y t 2 , y con intensidades distintas /} e I? en to n ces s e c u m p le :
A)>1 t 1 = l2 t2
B) l2 11 = /, t2
C )l 1 l2 = t J t2
D)l 2 t, + 1 , ^ = 0
E )l 1l2 + t 1 t2 = 0
Resolución.Aplicando la 2da Ley y 1ra Ley de Faraday:
.
w i - ---W9
2_
P£<7,
PEq2
—
# eq-gl = # eq-g.
Ii'i
1 1 - --± ± 96 500
96 500
RPTA. A
05.- ¿ Qué p e s o d e aluminio s e separa p o r electrólisis d e una sa l d e aluminio adecuada al
pasar un faraday p o r la celda electrolítica? P .A .: Al = 27
A )5 ,4 g
B )2,7 g
C)54g
D)27g
E)9g
516
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resoluctón.Al+3 + 3e'
Para el alum inio:
Peso equivalente
-3>- AI°
PEqM =
27
0=3
| valencia |
P£<7ai = 9
=*
1e
W = (Eq-g)Q
1ra Ley de Faraday
w = ( 9 g)( i)
Q
S
M
9S
-
_____
=*
RPTA. E
:w = 9 g
06.- Calcular el tiem po en horas necesario para depositar 7 gram os d e cinc en la electró­
lisis d e ZnCI2 con 0,7 am perios d e c o m e n te eléctrica P.A. (Zn = 65)
A) 4,75
B) 6,50
C) 8,25
D) 10,50
E) 12,75
Resolución.65
2
W
t = 29 692 s
I.f
96 500
/ = 29 692 s x
7
32,5
0,7 (í)
t' 1,
\h
3 600 s
RPTA. C
07.- Calcular la intensidad d e la corriente q u e s e necesita para d esco m p o n er 13,5 g d e
cloruro cúprico en disolución acuosa en un tiem po d e 50 m inutos. (P.A. Cu = 64)
A) 6,4 a m peres
B) 3,2 am peres
C) 1,6 am peres
D) 0,8 am peres
E) 0,4 am peres
Resolución.Para el cobre al disociarse :
PM = 134
Cu+2 +
CuCI2
2C i:
PEq =
0= 2
Aplicando la 1ra Ley de Faraday:
W
P.Eq.
I.f
96 500
13,5 _ (I)(3 000)
67
96 500
t = 50 x 60
■ I = 6,4 am peres
t = 3 000 segundos
RPTA. A
08.- A través d e tres celdas electrolíticas e n serie circulan 0,2 faraday. Una contiene A g *,
otra Zn *2 y la otra parte Fe*3. ¿C uál d e lo s m etales s e deposita en m ayor p e s o ? P.A.
A g = 108 ; Zn = 65 ; Fe = 56
A) Ag
B)Zn
C) Fe
D) en todos igual masa
E) Depende del sistema
Electroquímica
Rubén Cueva G
517
Resolución.?EqH = -] f
Cálculo de P.^
Cálculo de pesos 1ra Ley de Faraday:
W Ag
= ( 108) (0,2)
W ^ - 2 1 ,6 *
PEqFe =
PEqJn = f
f
W = (P.^JQ
WZn = (32,5)(0,2)
WFe = (18,6) (0,2)
WZn = 6,5g
WFe=3,72g
RPTA. A
09.- ¿Qué volumen de hidrógeno medido a 2 7 BC y presión atmosférica s e desprenderá en la
electrólisis de agua acidulada empleando una corriente de 20 amperes durante 10 horas?
A) 1,761
B) 3,521
C) 7,041
D) 9,251
E) 6,241
Resolución.Como Pe<7 (H) = 1
t = 10/7= 3600 s
;
;
PMhJ = 2
Aplicando la 1ra Ley de Faraday:
W = 96500 x ,x í
W = 96 500 x 20 x 36 000
Aplicando leyes de gases :
PV = nRT
W = 7 ,4 6 g
=>
7,46 g x 0,082
x 300 °K
°
m ol ° K_________
2 g / m ol x 1 atm
y _
PV =
►
V = 1,76 / r
W
RT
RPTA. A
10.- Calcular el equivalente electroquím ico del Cu *2 y del Pb*2. (P.A.: Cu = 63,5; P b =207)
A )2 ,5 5 m g ; 0,86 m g
B )0 ,5 6 m g
; 1,26 m g
D )0 ,2 3 m g ; 1,83 m g
E )1 ,7 5 m g
; 0,33 m g
C )0 ,3 3 m g
; 1,07 m g
Resolución.Recordemos que :
Eq -q(x) =
E q -q
0
V
)
~
*
; ad em ás:
Eq - g (x) =
P-A-fxi
^5
■' ~ 96 500 ~ °'000329«
E q -q
10
t2
EQ ~ 8/xf
96500
+2
96500
207
= 96 500 - W » ' 0 7 2 g -
l,07m *
RPTA.C
11.- ¿Cuántos gram os d e cobre s e depositarán electrolíticamente desd e una solución que
contiene Cu *2 en d o s horas p o r una c o m e n te d e 9,65 am perios ? (P.A.: Cu = 63,5)
A) 22,86
B) 12,35
C) 15,26
D)32,4
E )25,8
Problemas de Química y cómo resolverlos
518
Carlos Jara B.
Resolución.Datos :
m (Qi) = ?
t = 2h = 2(3 600) = 7 200 s
;
I = 9,65 A ; Cu+2 + 2e --------- >- Cu°
;
=>6 = 2
Por la primera ley de Faraday:
(Cu)
_ ^ -g (C u )
_
96 500 X
,
m (Cu)
63,5
m (Cu) =
_
x 9,65 x 7 200
=»
_ E9 ~ S (Cu)
96 50 0 '
_
‘
_
rn(Cu) = 22,86 g
RPTA. A
12.- S e tienen 2 cu b a s electrolíticas co n ecta s e n serie, una con solución d e CaCI2 y la
otra con FeClr Calcular el p e s o d e hierro depositado cuando s e depositan 2 g d e
calcio. P.A. Ca = 40 ; Fe = 56
A) 0,9 g
B) 1,9 g
C )2 ,9 g
D )3 ,9 g
E )4 ,9 g
Resoluclón.Se determina primero los Pesos Equivalentes :
Aplicando la 2
„
;
PEqFe =
W_
WF„
—
—
P EQca
PEq?e
Ley de Faraday:
W Fe =
R Eq^ =
W
20
= 19a
RPTA. B
- " F e - 1! ® *
13.- El equivalente electroquím ico del oro e s 0,68 m g. ¿Q ué p e s o d e oro s e recubrirá
sobre una jo ya al pasar una corriente d e 10 am peres durante una hora?
A) 5,4 g
B )1 0 ,8 g
C )2 0 ,9 g
D )4 1 ,8 g
E )8 3 ,6 g
Resolución.Aplicando la 1ra Ley de Faraday:
W = 0,68 x 10-3 x 1 0 x 3 600
W = (Eq.Elect.) (I) (í)
=>
W = 2 0 ,9 g
RPTA. C
14.- ¿C uántos gram os d e cobre s e depositan e n el cátodo d e una celda conteniendo
C u S O .s i está conectada e n serie a otra celda conteniendo AgNOs donde s e deposi­
taron 54 g d e plata? P .A .: A g = 108; Cu = 64
A) 64
B) 50
C) 32
D )28
E) 16
Resolución.Pesos equivalentes:
CuS04
Cu
+ SO
_2
64
PEqCu = - y
Electroquímica
Rubén Cueva G.
Eq-gCu = tfE q -g ^
Aplicando la 2 ^ Ley de Faraday:
W
Cu
PE<7Cu
W
r-.------------------------- ---54 g
. . ir _ | u
108 g
=*
WC“ ~ 16*
W
Ag
PEQAg
519
Cu
32 g
=*
RPTA F
RPTA' E
15.- A través d e 5 litros d e solución d e nitrato d e cinc, Zn(N O J 4 M s e p a sa una corriente
d e 50 am peres. Calcular el tiem po necesario para deposifar en el cátodo todo el cinc
d e la solución.
A) 100 h
B) 83,6 h
C) 42,8 h
D) 21,4 h
E) 10,7 h
Resolución.Determinando paso a paso :
^P/r^zn) = ^
Peso de sal en solución :
[M] = y
=>
De la fórmula Zn(N03)2 :
1 m ol Zn(N03)2
= 32,5 j
4M =^y
=»
n = 20 moles soluto
65 g Zn
x = 1 300 g Zn
20 moles (N03)2
Aplicando la 1ra Ley de Faraday:
--------------
W = ^ 96*500 j ^ x ^
t = 1300x96500
32,5x50
"
f = 77 200 s
x Zn
t = W x 96 500
PEq xl
=* ^ T c 21,4 h
RPTA. D
16.- Dadas ia p ro p o sic io n e s:
1.1 E q -q A g * = 0,001119 g
II. 1 E q - q Cií*1= 0,658 m g
III. 1 E q - q Zn *2 = 0,000337g
Son fa ls a s :
A) I
B) II
C) III
D) Ninguna
Resolución.108
I (V)
1 E q - q Ag* = gg^QO = 0,001119g
63,5
II (V)
1 £,<7 -<7 Cu+1 =
.
III (V)
= 0,658mg
65
l E q - q Zn+2 = ggsóÓ = ° ’000 337 s
Luego ninguna es falsa
RPTA. D
E) Todas
520
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
17.- A l hacer pasar la m ism a corriente eléctrica y en el m ism o tiem po a través d e varias
celdas conteniendo diversas soluciones. ¿En cuál d e ellas s e depositará m ayor p e so
del m etal? P .A .: Ca = 4 0 ; Fe = 5 6 ; Na = 2 3 ; Mg = 24 ; A l = 27
A) CaC0 3
B) F eS0 4
C) NaNOa
E) AIP0 4
D) NaNOa
Eesolucién-Al pasar la misma corriente e igual tiempo se abstendrá el mismo # eq-g en todas las soluciones
#eq-ScA = #eq-gFe = #e<7-gNa = #eq-gUg = #eq-gM
C a .f
PEq.
20
H
PEq.
a?
W
Como # eq-g = "pEq se obtendrá el mayor peso del metal en aquella solución que contenga
al metal cuyo PEq es mayor.
N a= f
28
Al = —
Mg = f
23
"
12
3
RPTA. B
9
18.- ¿Q ué m asa d e agua s e logra d esco m p o n er co n una corriente d e 1,8 A q u e cruza una
solución acu o sa d e H¿S04 , durante 5 horas?
A)
3,02 g
B) 4,05 g
= íf lj
C )6 ,7 2 g
D )1 ,2 4 g
E )2 ,8 6 g
Regolución-El ácido sulfúrico NO se electroliza, solo da el medio para que se produzca la electrólisis.
]g
En los datos, a g u a : M = 18 ; 1 = 1,8 A ; t = 5h = 5(3600) = 18 OOOs ; Eq - g(H2Q) = ~2 = 9
Por la primera ley de Faraday:
x 1,8 x 18 000 = ^ 3,02 g ^
m (H^0) =
RPTA. A
19.- Hállese e l equivalente electroquím ico d el oro en la electrólisis d el cloruro áurico.
(P.A: A u = 197)
A)
3,15 m g
B) 0,89 m g
C) 0,68 m g
D) 0,31 m g
E) 0,42 m g
CT
cloruro
AuCL
Resolución.i) En la formación del cloruro áurico :
Au
Ión Aurico
+
197
II) Eq-q Au+3 = 9 5 3 5 5 = ° ’000 680 g =
RPTA* c
20.- Una pieza m etálica s e d eb e niquelar y s u m asa d eb e aum entar en 11,74 g. Para esto
s e utiliza una solución acuosa d e cloruro niquélico durante 40 m inutos. ¿Q ué valor
tiene la intensidad d e c o m e n te usada? (P .A .: Ni = 58,7)
A) 18,252 A
B) 10,525 A
C) 12,358 A
D) 8,23 A
E) 24,125 A
Electroquímica
Rubén Cueva G
521
R esoludón.Datos :
m = 11,74 g
/ = 40 min = 40 (60) = 2 400 s
;
;
I= ?
La solución usada com o electrolito contiene cloruro niquélico de fórmula NiClg
N¡+3 +
Por la primera ley de Faraday:
3e
--------=>
m (Ni) = ^*96 5
Ni
0 0
^
58,7
l l , 74 = g g |ó Ó x 1 x 2 400
=>
1 = 24,125am perios
RPTA. E
21.- Señalar la respuesta correcta en la electrólisis del agua con un p o co d e ácido sulfúrico:
A) El oxigeno y el hidrógeno s e recogen en el cátodo
B) En el cátodo s e recoge SOa y en e l ánodo Oz
C) En el cátodo s e recoge Oz y en el ánodo Hz
D) El 0 2 s e obtiene en e l ánodo y el H2 en el cátodo
E) En el cátodo hay oxidación y en el ánodo reducción
Resolución.-
'
Cuando se tiene agua, con una pequeñísima cantidad de soluto, se produce su electrólisis, según:
ÁNODO
2 HzO - 4e
-------- >
4 H+ + Oz
Oxidación
CÁTODO
4 HzO + 4e
-------- >
4 OH + 2 H2
Reducción
6 HzO
--------=>
4 HzO + 2HZ + Oz
2 H zO
-------->
2H 2 + 0 2
Es importante recalcar, que no se electrolizan los iones, S042 que están disueltos en el a g u a .
RPTA. D
22.- R esp ecto a la electrólisis del agua con un p o co d e ácido sulfúrico, m arque la propo­
sición correcta.
A) El volum en d e oxígeno e s el doble del volum en d e hidrógeno.
B) Tanto el hidrógeno com o e l oxígeno s e recogen en el cátodo
C) En el cátodo s e recoge oxígeno y en el ánodo SOs
D) En el ánodo s e obtiene oxígeno y en e l cátodo, hidrógeno
E) En el ánodo s e recoge hidrógeno y en cátodo oxígeno
Resolución.La electrólisis del agua con una gota de ácido sulfúrico (H2S04) presenta las siguientes reac­
ciones en los electrodos.
522
I)
Problemas de Química y cómo resolverlos
En el án o d o :
2H 20 - 4 e
4H+
+ °2(gJ
40 ^ + 2 ^
4 HzO +4 e'
II) En el c á to d o :
Carlos Jara B.
III) Reacción neta (sumando)
->
6H zO
4H + 4 OH
+ 0 2(gD + 2H2(gD+
4H jO
RPTA- D
23.- En un niquelado s e utiliza una solución acuosa d e sulfato niqueloso N iS0 4 y una
corriente d e 25 am perios. S i ésta corriente tiene un rendim iento del 80%. Calcular el
p e so d e níquel q u e s e deposita e n el cátodo durante 9 650 seg u n d o s, (P.A.: N i=58,7)
A) 32,23 g
B) 42,65 g
E) 10,36 g
D) 60,08 g
C) 58,72 g
Resolución.D atos:
Ni+2 +
Ni => eNi = 2
2e' -------
I = 25 A ; rendimiento = 80% ;
I)
= ? ; / = 9 650 s
Calculamos el peso (m) del níquel que se deposita en el cátodo com o si el rendimiento
fuese el 100%.
58,7
En - trfNl)
~o~
= — ------------ — x l x f
=>
m INn = ( v . c n n x 2 5 x 9 6 5 0 = *
m (Ni) = 73.4 g
” 1(Ni)
96 500
II) Finalmente usam os el rendim iento:
X
73,4 g = (¿58,
RPTA. C
24.- Determine el volum en d e H2 e n C.N. que s e d esprende al pasar una corriente d e 4A
en 2 horas, a través d e una solución a cuosa d e H¿50f
A) 2,241
B) 3,341
C) 11,21
D) 5 ,6 1
E) 2 ,8 1
R esoludón.Datos: V = ?(C.N.)
;
t = 2 /i = 7 200s
I = 4A
Q = It
I) Calculamos la carga eléctrica:
II) 1 F o
96 500 C
28 800 C
V=
28 800C x 11,2 ¿
96 500C
■>
1g H
=>
C.N.
Q = (4 4 ) (7 200 s) = 28 800 C
22,4/
V,
«2
RPTA. B
Electroquímica
Rubén Cueva G.
523
25.- D os celdas electrónicas están asociadas en serie. Una contiene una solución acuo­
sa d e sulfato d e cobre II y la otra una solución acuosa d e cloruro d e plata. SI hace­
m o s pasar la m ism a corriente por las d o s so lu cio n es su c e d e q u e e n e l cátodo d e la
primera celda s e deposita 508 g d e cobre. ¿Q ué p e s o d e plata s e fija e n el cátodo d e
la seg u n d a celda. (P.A.: Cu = 63,5 ; A g = 108)?
A) 1 650 g
B) 8 2 9 g
C) 1 728 g
E) 2 136 g
D) 1 3 6 0 g
Resolución.Por la segunda ley de Faraday:
W.
P.E
If r
W.
(A g)
(C u )
P.E
(C u )
508 g
63,5
2
1*1
(A g)
W.
W(QÚ = 508g
(A g)
108
1
AgCl
0uSO4
RPTA. C
26.- A l electrolizar durante un tiem po “t" una solución a cuosa d e sulfato d e un m etal “X "
d e fórmula XSOA ; s e depositan 4,2176 g d e dicho m etal e n el cátodo. A d em á s s e
desprenden 0,844 L d e oxígeno en el ánodo m ed id o s so b re agua 20 SC y 780 m m Hg.
Hallar el p e s o atóm ico d el elem ento “X ”. ^ p£°‘c = 17,53 m m Hg j
A) 72,34
B) 82,35
C) 63,50
D) 48,68
E) 59,34
Resolución.I) Calculamos la presión del oxígeno seco :
p GAS SECO = P
- P 20”0
1 CH. * y
h 2o
CAS SECO
= 780 m m Hg -17,53 m m Hg
GAS SECO
= 762,47 m m Hg
II) Hallamos la m asa (W) de oxígeno:
Datos :
P = 762,47 m m Hg ;
T = 20 °C + 273 = 293 K ; V = 0,844 / ; M = 3 2
Con la ecuación Universal de los gases ideales :
P.V = RT
W
M
^
W =
"
PVM
RT
(762,47) (0,844) (32)
(62,4) (293)
W = l,126g
III) El metal depositado y el oxígeno liberado son iguales en numero de Eq-g. Por lo tanto se cumple:
w .( 0)
W.
(X )
; W(x) = 4,176 g (dato)
P.E.
P.E.
( 0)
(x)
4,176 _ 1,126
8
P.A.,
Ííl
; (x+2 + 2e- -------->
x)
RA.W ?'59,34
RPTA. E
524
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
27.- Calcular el p e s o d e cloruro d e plata que s e d eb e
electrolizar usando el circuito m ostrado s i el pla­
teado dura 10 horas. (P.A.: Cl = 3 5 ,5 ; A g = 108)
(R = 6 Q)
A) 1230 g
D) 1 820 g
B) 1 606 g
E) 1530 g
60 V
C) 1 950 g
Resoluclón.I) Calculamos la m asa de plata que se deposita en el electrodo.:
(*>
(a)
96 500
Nótese que se requiere de la intensidad de corriente. Esta se calcula en el circuito.
c
,
Se cumple :
*
1 . 1
I + I + I = JL
1
~5 + ~5 + ~5 = Re
6 + 6 + 6
Í = V_= 60V
R
2Q.
V = IR
Y:
Entonces, en (a ) :
108
1
m .. . =
x 30 x 10 (3 600)
íAg) 96 5000
m (Ag) =
Re
=>
Re = 2fi
I = 30 amperios
Ag+I + l e '
> Ag)
1 2 0 8 -7 S
II) Debemos recordar que en el cloruro de plata (Ag Cl), se tiene : M = 108 + 35,5 = 143,5
Ag
Por lo tanto la relación para calcular el peso de cloruro de plata es :
108g Ag
143,5 g Ag G
1 208,7 g Ag
D onde:
x =
1208,7gA g x 143,5g AgCl
108g Ag
1 G06|?AgCl
RPTA. B
28.- R ecipiente d o n de s e producen reacciones quím icas debido a la acción d e la corrien­
te eléctrica :
A) celda galvánica
B) acumulador C) celda electrolítica D) extinguidor
E) calorímetro
ResoluclónuEn un sistem a electrolítico, denom inada CELDA electrolítica la cual consta de las siguientes
p a rte s:
Electroquímica
Rubén Cueva G.
525
1 Electrolito.- Sustancia que conducirá la corrien­
te eléctrica
2.- Electrodos.- Sustancias que conducirán la co­
rriente eléctrica del medio exterior al interior del
electrolito.
^r\
ru
© /S \®
3.- Batería.- Sistema que produce corriente eléc­
trica continua
KT
4.- Celda o cuba electrolítica.- recipiente que con­
tiene al electrolito y donde se realiza el proceso
electrolítico.
RPTA. C
ÍDV
29.- Determinar la 1.e.m para la pila cuya reacción e s :
2Ag* + Zn°
-
Datos :Zn/Zn *2 ; Es =0,73 V
;
A) 1,56 V
B)-2,33 V
->
Zn *2 + 2 Ag°
A g/A g *1 ;
C )3 ,1 4 V
E° = -0,80 V
E) 0,5 V
D )0 ,0 7 V
Resoluclón.A partir de las semireacciones de oxigenación, se deduce :
Zn°
-
2e‘
2(Ag+I -
+ le
Zn°
+
--------=►
2Ag+
> Zn+2
E° = 0,76V
oxida
Ag°)
E° = 0,80 V
Reduce
Zn*
Ag°
AE° = : 56 V
Í5PTA. A
30.- Determine el potencial d e la celda galvánica normal (pila) ; cuya reacción e s :
Zn *2 + 2 A g 9,
2 Ag* + Zn (3)
Zn *2 + 2 e
D a to :
Ag* + 1e~
A) +1,56 V
B) +0,04 V
(3 )
-
Zn(s) ; E1 = - 0,76 V
-
Ag(s) ; E9 = + 0,80 V
C) +1,16 V
D) -0,72 V
E) -2,32 V
Resolución.Según los datos; (potenciales normales de reducción) el m enor valor le corresponde al zinc;
por lo tanto el zinc se oxida. Luego invertimos la semireacción; y la plata se reduce :
Zn(s)- 2e-
Zn+2
E°oxidación = +0,76
V
'
2Ag+ + 2e'
2 Ag°(s)
E°reducción
. .. = +0,80
V
v
2Ag+ + Zn,(s)
gO
=
pila
PO
oxidación
-=»
Zn+2 + 2Ag°(s)
PO
reducción
E°pila
.. = ?
E°pila = +0'76 V + °*80 V
E°pua = +1’56 V
RPTA. A
Problemas de Química y cómo resolverlos
526
Carlos Jara B.
31.- SI el potencial d e oxidación d e la siguiente rea c ció n :
Mn *2 +
8 IT +
MnO¿ +
4 H zO
5e'
e s -1,5 V; determ inar el potencial d e la sem icelda cuando el Ión perm anganato actúa
com o agente oxidante.
A) -1,5 V
B) +1,5 V
C) 2,8 V
D) - 2,8 V
E) 3,0 V
R esoludón.Si el Mn‘4 actúa com o agente oxidante, se debe reducir, a s í :
MnO/
+
Mn +2
5e'
8 H+ +
4H zO
gt— ~ —
Como la reacción es la inversa de la acuación inicial, el voltaje es : [+ 1 ,5 V. j
RPTA. B
32.- Determine el potencial norm al (E9) en voltios, para la rea c ció n :
Zn(s) + 2H* --------> Zn*2 + H2(g)
Zn2* + 2e~ --------> Zn(a) ; Es =-0,76 V
D a to s:
A) -0,38 V
B) -0,76 V
C )0 ,0 0 V
D) 0,38 V
E) 0,76 V
Resoluclón.E1 potencial normal del hidrógeno (de oxidación) debe considerarse com o referencia :
->
h2
Zn
2e'
2H+ + 2e~
E° = 0,00 V
Zn2+
E° = 0,76 V
Luego observe que el cinc se oxida (mayor potencia de oxidación) y el hidrógeno se reduce,
luego la reacción se escribe :
2H+ + 2e‘
H,
2+
Zn - 2e'
S um ando:
E° = -0,00 V
Zn + 2H+
>
E° = -0,76 V
RPTA. E
E° = +0,76 V
Zn2+ + Hj
33.- Una celda galvánica e stá formada p o r las sig u ien tes s e m ic e ld a s :
Al/Al*3 (0,1 M) y Fe*2 (0,5 M)/Fe*3(0,5M)
Indicar el potencial d e la celda s i s e sa b en lo s potenciales norm ales s o n :
Al/Al *3
A) 4,90 V
F e^/F e *3
E °= 1 ,6 6 V
B) 2,45 V
C) 1,22 V
E ° = -0 ,7 7 V
D) 0,61 V
Resoluclón.Ecuaciones:
Al0 - 3e"
3 x (F e+3 + le
Al0 + 3 Fe+3
Al+3
E °= 1,66 V
Fe+2
E° = 0,77 V
Al+3 +3 Fe+2
AE° = 2,43 V
E) 1,86 V
Electroquímica
Rubén Cueva G.
AE = AE° - —059 log K
n
Aplicando:
K=
sólido ( Í K
n = 3 (electrones transferidos)
[AT3l[Fe +2]3
[Al°][Fe+3)3
AE = 2,43 - Q fg /o g 10,11
3
[0,5)
=»
- AE = 2,45 V
1
RPTA. B
34.- Dados lo s potenciales norm ales d e reducción :
Sn2* + 2e'
--------=> S n
;
EB= -0,136 V
Fe3* + 3e
--------=> Fe
;
EB= -0,036 V
S e pide calcular el potencial; a 25 BC; d e la c e ld a : Sn/Sri 2*(0,1M)//Fe¡3*(0,3M)/Fe
D a to : log 3 = 0,47
A) 0,18 V
B) 0,12 V
C) 22 V
Resolución.-
E )1 5 V
_________________________
y Sn
D atos:
D) 12 V
(0.1M) J
Fes* (0,3M )y
Sn2+ + 2e‘
Sn ; E° = -0,136 V
Fe3+ + 3e'
Fe ; E° = -0,036 V
El de mayor potencial de reducción se reduce, y el otro se oxida, así se tiene :
n = 6e~
+3(Sn
+2
2e-
+2(Fe*+ + 3e3Sn + 2Fes+
Sn™
; E° = +0,136 V
Fe
; E° = - 0,036 V
3Sn+2 + 2Fe ; E ^ , = 0,1 V
Ahora; calculamos el potencial de la celda; con la ecuación de NERST.:
Eplla — E °plla '
E ^ = potencial de la celda
0,059
x log K e .
n
(a)
E°piia ~ Potenc'a^ normal de la celda
Ke = constante de equilibrio
Para e s to :
Ke =
[Sn2+P
[Fen 3+ Y
[ 0,11
1^3
(10 ' )
[0,3]2
(3x10 ’) 2
-3
10
9x10 2
10
9
10
527
Problemas de Química y cómo resolverlos
528
Luego, en ( a ) : Epi|a = 0,1 -
Carlos Jara B.
log
=>
Epila = 0,1 - ^ p ( I o g 10'1 - log 32)
I’» - 2 (0,47)]
=>
Epj|a = 0,1 + 0,019
•
, Ep ... = 0 . 1 2 V
35.- Hallar “x ” e n : Cú°/Cu+2(0,015 M)//Cu+2(x M )/C if ; A£ = 0,02 V. D a to : IO *-6779 = 0,2099
A) 0,003
B) 0,071
C) 0,209
D) 0,020
E) 0,015
Resolución.En toda celda de concentración el potencial estándar es igual a cero, luego la concentración
del cátodo e s :
AE = AE0 .
^
,og
M il
°
=
.
0 ,6 7 7 9
0,76 V
10 - o,6779
X
=>
RPTA. B
Zn/Zn^*(0,02M)//Zn2+(0,2M)/Zn?
36.- ¿Cuál e s el potencial d e la c e ld a :
A)
M li =
=>
X
- 5 ^ - = 0,2099
D a to :
0,020 = 0
Zn/Zn *2 + 2 e --------> Zn ; EB= 0,76 V
B) 1,023 V
C) 0,0004 V
D) 0,0295 V
E) 0,083 V
Resoluclón.En la celda de concentración :
Zn/Zn2+(0,02 M) II Zn2+ (0,2 M ) / Zn
p r im e r a s e m i c e l d a
1 °sem icelda:
2o semicelda :
Zn - 2e‘
Zn2+ (0,2 M) + 2e‘
Sum ando:
Zn2+(0,2 M)
V:
K e=
>
---------- >
>
Zn2+(0,02 M)
7 2vnn
Zn (0,0 M)
=>
s e g u n d a s e m ic e ld a
Zn2+(0,02M)
E°
= +0,76 V
Zn
E°
= - 0,76 V
Zn2+(0,02 M)
Epila =
,
Ke = 10'1
;
0V
n =2
Luego calculamos el potencial de la celda usando la ecuación de NERST
E
p ila
Reemplazando datos :
= Eo
Ep¡|a = 0 -
p ila
n
/og Ke ; n = 2e‘
- log 10"’
=>
= 0,0295 V
RPTA. D
Electroquímica
Rubén Cueva G.
529
37.- Calcular el potencial del electrodo Mn+2/Mn 0 4 en una solución q u e c o n tie n e :
[Mn*2] = 1 x1C B M ; [IT] =1 x W SM [Mno~ ] = 1x1 (T2 M
Mn O4. /Mrí,*2
A 2 5 BC
A) 1,1 V
B) -1,1 V
E°= 1,51 V
C) 2,2 V
D) -2,2 V
E) 1,91 V
R esoludón.Ecuación
4 HzO
+
M n04 +
Mn+Z
1 xlO '8
lx lO '2
Aplicando ecuación de N erst:
8H+ +
5e
lx lO '5
n =5
n
|M nO ;][H *]8
K=
[Mn+2]
E -ijiv.M ^ llxlO ^ lN ?,
5
E — 1,91 V
RPTA. E
[l x 10 ]
38.- En un acum ulador d e plom o la reacción totai e s :
P b S 0 4 + H20
Pb + PbO.2 + H2 SO 4.
I El potencial de la pila e s 2V
II La reacción directa e s de descarga.
III El plom o m etálico actúa d e cátodo
IV Para recargar el acum ulador el P b 0 2 actuará
d e ánodo
¿Cuántas p ro p osiciones so n correctas?
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.A partir de las siguientes semireacciones :
Oxidación (ánodo)
Reducción (cátodo)
PbOz +
H2S04 +
2e'
PbSO.4 +
2H4
2e'
PbS04 +
20H"
d e ic u S B ^
Pb +
PbOz
+ 2H2S04 ^
r>1 »
> 2PbSO.4 + 2H,0
¿ E = 2 voltios
Analizando las alternativas:
I. (V)
II. (V)
III (F) Para la recarga, se introduce más de dos voltios y se contiene agua en la descarga,
consume Hj SO^j , por lo que la densidad del H2S04 disminuye
IV (V)
Para la recarga, el PbS04 se descom pone para regenerar el Pb y P b02.
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
530
Carlos Jara B
39.- S eg ú n la tabla d e potenciales e stá n d a r: Pb *4 + 2 e
+2e~
-------->
Pb *2 ; EB= +1,69 V
-------->
2 F ' ; EB= + 2,85 V
¿Cuál d e las afirm aciones e s correcta?
A) El ión F ' e s un agente m á s oxidante q u e e i ión Pb *2
B) Ei F2 e s un a g en te oxitlante m á s energético q u e e l Ión Pb *4
C) El ión Pb *2 e s un agente m á s oxidante q u e el ión F '
D) El F2 e s un agente reductor
E) El ión Pb *4 e s un agente oxidante m á s energético q ue el F2
Resoluclón.Se compara los potenciales de reducción, observándose que el par de Pb+4/Pb+ (E° = 1,69 V)
tiene m enor potencial de reducción que el par F ^ ' 1 (E° = 2,85 V), la reacción de celda s e rá :
Ánodo
Pb+2 -
2e'
> Pb+4
E°oxd = -l,6* 9 V
Cátodo __________F,¿____________________________________________________red._________
+ 2e
-------->
2F 1
E°
= + 2.85V
______________
P b+2 +
Luego :
F,¿
--------=>
Pb+4 +
2F'1 Ecali„ = 1,16
el Pb+2 se oxida; es el agente reductor
;
el F2 se reduce; es el agente oxidante
el Pb+4 es la forma oxidada
;
el F es la forma reducida
Corresponde, la alternativa B
RPTA. B
40.- Una batería d e 12 V contiene 6 pilas d e 2 V conectarlas en serie, cada una contiene
una m edia celda d e plom o sum ergido en una solución d e ácido sulfúrico y una m e­
dia celda d e Pb 0 2 com prim ido so b re una placa d e plom o sum ergido en la m ism a
solución. De las sig u ien tes c o n c lu sio n e s:
I
El grado d e descarga p u ed e determ inarse m idiendo la densidad d el H^SO^
II
L os electrodos d e esta batería descargada s e habrán convertido en sulfato d e plom o
III S i a la batería s e le aplica una f.e.m . d e 15 V s e presentará una reacción d e hidrólisis
S o n co rre cta s:
A) i y II
B) S ó lo III
C) Só lo I
D) Todas
E) Ninguna
Resolución.Si la batería está descargada, el H2S04 se ha consumido y la densidad de la solución será
cercana a 1 g/cm 3 (HzO) ; de lo contrario la densidad de la solución será cercana a 1,84 g/cm 3
que corresponde al H2SC>4 concentrado. Se m rfe con un densímetro (correcto)
II El proceso de descarga e s : Pb + P b 0 2 + 2 H2S04
sulfato de plomo, (correcto)
> 2 PbS04 + 2 HzO , se produce
III Aplicando un voltaje mayor, puede verificarse el proceso de recarga que consiste en la
hidrólisis de PbS04
2 PbS04 + 2 HzO + 2,4 V
>
Pb + PbOz+ 2 H2S 0 4 (correcto)
RPTA. D
Electroquímica
Rubén Cueva G
531
PR0BL6MAS PR0PU6ST0S
01.- ¿Qué corriente en coulombs se requiere
para depositar1,625 g de cinc en un proceso
de cincado? (P.A .: Zn = 65)
A) 4 230
B) 4 825
D) 2 350
E) 2412
A) 90,8 g
B) 180,8 g
02.- ¿Cuántas horas debe pasar una com ente
de 2 amperios para preparar un cromado de
13 g con una solución de CrCL?
(P.A : Cr = 52)
D) 98,8 g
E) 200 g
A) 10
B) 11
C) 12
C) 5 230
07.- IJna cuchara metálica de 80 gramos se
usa como electrodo para platearla. Si por la
solución de nitrato de plata pasa una carga de
9 650 coulombs. ¿Qué masa tiene la cuchara
al final del proceso?
D) 13
E) 14
03.- Calcular la intensidad promedio para la
corriente eléctrica, que puede generar la re­
ducción de 224 g de Fe3+ a Fe+2 en un tiempo
de 9,65 horas (P.A : Fe = 56)
A) 2,25 A
B) 1,85 A
D) 3,21 A
E) 0,56 A
C) 0,11 A
04.- Se desea cobrear una pieza metálica con
1,236 kg de cobre usando una solución de
vitriolo azul en un tiempo de 40 horas. ¿Qué
corriente se requiere para tal fin?
A) 12,5 A
B) 13,25 A
D) 20,6 A
E) 26,08 A
C) 18,4 A
05.- A través de una solución de C uS04 cir­
cula una corriente de 9,65 A durante 1 minu­
to. Calcular el número de átomos de cobre que
se depositan en el electrodo. P.A. (Cu = 64)
A) 18 x 1 o 23
B) 18 x 1 o 20
D) 18 x 1024
E) 18 x 105
C) 18 x 1 o 22
06.- Calcular la masa de aluminio que se ob­
tiene en un día con 50 cubas electrolíticas, con­
teniendo óxido de aluminio y criolita. Si en
cada cuba circulan 10 000 amperes y el ren­
dimiento es del 80%? P.A. Al = 27
A) 300 kg
B) 223 kg
D )3 220 kg
E) 780 g
C) 4 128 kg
C) 188 g
08.- ¿Cuánta plata se deposita al pasar una
com ente de 0,05 amperes a través de una so­
lución de Ag NOa durante 30 m inl
(P.A : Ag = 108)
A) 0,05 g
B) 0,1 g
D) 0,52g
E) 0,8g
C )0,25g
09.- Cuando se produce a la electrólisis de Na
Cl fundido ¿Cuántos faradios se requieren en
el ánodo para producir 0,015 mol-g de cloro
gaseoso? (P.A.: Na = 23 ; Cl = 35,5)
A) 0,03 F
B) 0,06 F
D) 0,12 F
E) 0,24 F
C) 0,09 F
10.- ¿Qué tiempo debe fluir una corriente de
400 m A en una cuba que contiene 200 mi de
C aS 04 0,02 M para depositar todos lo iones
Ca+2? (P.A .: Ca = 40)
A) 2,555 h
B) 1,235 h
D) 0,823 h
E) 0,536 h
C) 0,750 h
11.- Calcular la cantidad total de oro que se
depositaría en dos celdas electrolíticas conec­
tadas en serie, si se emplea una com ente de 8
amperios durante 2 horas. Considere que el
rendimiento catódico es 95%. Además los
electrolitos usados son Au2S 0 4 en la primera
celda Au2(S 0 4)3 en la segunda celda.
(P.A .: Au = 197)
A) 148,94 g
B) 126,83 g
D) 132,72 g
E) 96,56 g
C) 156,78 g
532
Problemas de Química y cómo resolverlos
12.- Determine el peso atómico del aluminio,
sabiendo que 0,0536 FARADAY logra depo­
sitar 0,482 g de éste metal.
A) 27,31
B) 26,98
D) 27,08
E) 26,85
C) 27,21
13.- ¿Qué volumen de H2 gas a 27 °C y 800
mm Hg se obtendrá al pasar una com ente de
0,6 amperes durante 10 minutos a través de
agua acidulada?
A) 0,4361
B) 0,0436 /
D) 4 ,3 6 1
E) 0 ,5 861
C) 43,6 l
14.- Disponemos de 900 g de una solución
acuosa de ácido sulfúrico al 10 % en peso.
Luego hacemos pesar una corriente de 10
amperios durante 4 horas. Hallar la cantidad
de agua descompuesta y la concentración de
la disolución al final del proceso electrolítico.
A) 28,56 g ; 10,72 %
D) 18,56 g ; 10,56 %
B) 33,33 g ; 12,18 %
E) 13,43 g ; 10,15 %
C) 21,78 g ; 10,08 %
15.- Determine el volumen, en (litros) de hi­
drógeno medido a 27°C y 624 mm Hg que se
libera al pasar una corriente de 15 amperios
durante 2 días a través de un disolución de
agua acidulada.
A) 306,8
B) 224
D) 215,3
E) 402,9
C) 122,4
B) 0,823 g
D) 0,323 g
E) 0,111 g
sistema en el primer cátodo se depositan 5,4 g
de aluminio. Si los tres cátodos pasan 25 gra­
mos cada uno. ¿Cuánto marcará la balanza
para los tres cátodos después del proceso?
A) 133,2 g
B) 154,36 g
D) 183,3 g
E) 200 g
C) 172,5 g
18.- Cierta cantidad de corriente eléctrica cir­
cula a través de 2 celdas conectadas en serie,
una con iones Cu+2 y la otra Ag+1 donde se de­
positan 0,64 g de cobre. ¿Cuántos gramos de
plata se depositaron? P.A. Cu = 6 4 ; Ag = 108.
A) 0,9 g
B) 1,8 g
D) 4,32 g
E) 8,0 g
C )2,16 g
19.- Una cuba electrolítica que contiene una
solución acuosa de ZnCl2 se conecta en serie
con otra cuba que contiene una solución de
AgCl. Luego se hace pasar una misma corriente
por el circuito; entonces se deposita 26 g de
cinc en uno de los electrodos. ¿Qué peso de
plata se deposita en el cátodo de la segunda
cuba electrolítica? (P.A .: Zn = 65 ; Ag = 108)
A) 86,4 g
B) 96,5 g
D) 75,3 g
E) 43,2 g
C) 72,3 g
20.- Dadas las afirmaciones :
* En la electrólisis del agua se usa corriente
alterna
* Al electrolizar el agua se recoge 0 2 en el
cátodo
16.- Se colocaron dos celdas electrolíticas en
serie. La primera con una solución de sulfato
de cromo (II) y la segunda con una solución
de cloruro de cobre (II). Al pasar una corrien­
te eléctrica a través de las celdas se depositan
0,650 g de cromo en uno de los cátodos ¿Qué
cantidad de cobre se deposita en el otro
cátodo? (P.A : Cr = 52 ; Cu = 63,5)
A) 0,794 g
Carlos Jara B
C) 0,461 g
17.- Tres cubas electrolíticas están asociadas
en serie. Una contiene cloruro de aluminio,
otra sulfato de plata y la tercera cloruro de
cobre (I). Al hacer pasar la corriente por el
* El cátodo recoge a los cationes los cuales
se oxidan
* La corriente eléctrica define con el tiempo,
la masa de elemento que se deposita en el
electrodo.
¿Cuántas son verdaderas?
A) 0
B) 1
C) 2
21.- Dadas las afirmaciones ;
I
Eq (Ca+2) > Eq (Al+3)
II
Eq (Ag+1) > Eq (Cu+2)
m
Eq (Cu+1) = Eq (Au+I)
D) 3
E) 4
Electroquímica
Rubén Cueva G
¿Cuál (es) es (son) verdaderas?
C) I y III
533
A) ............................ favorece la oxidación
catódica
A) Sólo I
B) I y II
D) todas
E) ninguna
B ) ......................... permite la igualdad de den­
sidades
22.- Ordene de menor a mayor equivalente
electroquímico:
C ) ......................... permite la migración de io­
nes del cátodo al ánodo
I. Fe+3 ; (P.A. = 56)
D ) .......................... favorece la migración de
iones entre las semiceldas
II. Au+1; (P.A. = 197)
III. Al+3 ; (P.A. = 27)
A) III; I ; II
D) III; II; I
B) I; II; III
C) II; I; III
E) I; III; U
23.- Diga en qué caso el cátodo se recubre
con mayor masa metálica
A) Con una com ente de 20 A por 2 h en
CuSO.4 2M
B) Con una corriente de 0,5 A por 0,5 h en
A1C13 2,5 M
C) Con una corriente de 12 A por 25 min en
AgNOs 0,75 M
D) Con una corriente de 8 A por 2,5 h en
CaSO.4 12 M
E) A y C
26.- Los electrodos de una celda son Cr/Cr3* y
Pb/Pb2+. ¿Cuál es el voltaje normal de la celda?
Datos : E° (Cr/Cr3+> = + 0,74 V
;
E° (Pb/Pb2+) = +0,126 V
A) 1,234 V
B) 0,886 V
D)
E) 0,823 V
0,531 V
C) 0,614 V
27.- Hallar el potencial de la pila formada
por las semiceldas Li/Li+1 y Cu /Cu
D ato s:
Li+1 + le '
-------->
Li°
; E° = 3,00V
E) Con una corriente de 10 A por 45 min en
ZnSO. 0,10 M
Cu+2 + 2e~ -------->
Cu°
; E° = 0,34V
A) 2,66 V
B) 1,28 V
C) 3,34 V
24.- Al analizar una tabla de potenciales de re­
ducción. Observamos que el elemento x tiene
un valor positivo. Luego cuando formamos una
pila de este elemento con el electrodo normal
de hidrógeno (ENH); sucede q u e ................. ;
D)
E) 3,64 V
A) El elemento “x" sufre una oxidación.
B) El elemento
“ jc”
se deposita
C) Se forman burbujas de hidrógeno en el
(ENH)
D) Se forman burbujas de hidrógeno en el ele­
mento “ jc”
3,04 V
28.- Hállese el potencial en la pila :
j / r 2 (0 ,01 m )// r 2 (0 ,5 0 m )/j
Dato : E°(J+2/J) = - 0,763 V
A) 0,5 V
B) 0,05 V
D)
E) 0,83 V
2,5 V
C) 0,005 V
29.- La plata tiene un potencial de 0,799 V. Se
pide calcular el potencial de al plata introducida
en una solución 0,001 M de hidrato de plata.
E) El elemento “x ” desaparece ya que se “di­
suelve”
A) 0,798 V
B) 0,824 V
D)
E) 2,446 V
25.- Completar correctam ente:
30.- Se elabora una celda de plata y flúor, s i ;
“El puente salino actúa impidiendo el contac­
to directo de las soluciones en las semipilas,
pero a la v e z ............................
[Ag+] = 10'3 M ;
0,355 V
C) 0,622V
[ F 1] = 1 0 1 M
pc
2(g)
= 0,5 atm
y
534
Problemas de Química y cómo resolverlos
además : 2 F 1■
Ag(s) ^
F, +2e~ ; E° = -2,87 V
HU
Ag+ + le ; E° = -0,8 V
Carlos Jara B
36.- Encontrar la f.e.m. para la pila siguiente:
2Ag+ + Zn° -------->
Zn+2 + Ag°
¿Cuál es el potencial de la celda?
E° Zn/Zn*2 = 0,136 ; E° Ag°/Ag+I = -0,799
A) +2,35 V
B) +2,56 V
A) 2,165 V
B) 1,265 V
D) +3,517 V
E) +3,832 V
D) 2,615 V
E) 1,562 V
C) +2,297 V
31.- Determine el potencial de un electrodo
de cadmio sumergido en una solución 0,00001
M de sulfato de cadmio. Dato :
Cd+2 + 2e"
->
Cd(s) ; E° = - 0,40
37.- Se considera la celda galvánica que tie­
ne como electrodos Cr/Cr y Pb/Pb cuyos
potenciales normales de oxidación so n : 0.74V
y 0.126V respectivamente. Determinar el vol­
taje normal de la celda.
A) -0,5475 V
D ) -1,056 V
A) 0,514 V
B) 0,614 V
B) +0,2832 V
E) -2,53 V
D) 0,184 V
E) 0,95 V
C) +1,3623 V
32.- Una celda de concentración tiene dos
soluciones de cloro y plata 0,1 M y 0,0001 M
respectivamente a 25 °C. Calcular su AE.
C) 0,714 V
38.- Se une una semipila normal de hidrógeno
con una semipila normal Na/Na+(E°ox=+2,71
voltios) ¿Cuál es la reacción de reducción?
A )N a+ + 2e
--------=> N a 1
B) Na+ + e~
--------=> Na0
A) 1,236 V
B) 0,482 V
D) 0,234 V
E) 0,177 V
C) H+ + 2e~
--------=> H l
33.- ¿Qué potencial de reducción de H+ le co­
rresponde a una solución con pH = 4?
D) 2H* + 2e
->
E) H° + 2e
->■ 2H i
H2- 2e~
-------->
A) -0,236 V
B) 0,472 V
D) 0,000 V
E) 0,286 V
C) 0,843 V
C) 2,561 V
2H+
C) -0,016 V
39.- Identifique la reacción de m edia cel­
da con un potencial de oxidación estándar
E° = 0.000V
34.- Determine el potencial de la celda
A) Li - 1 e
Pt/H2 (0,2 atm) ;
H+(0,1 M )//M n04' (0,1 M ) ;
Mn+2 (1M)/Pt
B) Sn+2 - 2e'
S i:
8o
MnO.
Mn
+2
H,
=*• L i +1
Sn*4
C) Mn+2 + 2 H20 - 2e -----> MnOz+ 4H+
D )M n+2 + 4 H 20 - 5 e
E)
= +1,51 V
-----> M n O ¡+ 8 H +
H2 - 2 e
>
2H+
40.- Hallar el voltaje para :
A ) +1,44 V
B) +1,96 V
D) +2,34 V
E) +3,5 V
C )+ 1 ,7 2 V
N 0 3- + 3 Fe+2+ 4H+----> 3Fe+3 + 2 ^ 0 + NO
s i:
Fe+2 ----->
Fe+3 + le
; E° = -0,77 V
35.- El potencial de la celda de concentración:
J/J+2 (aM)//J+2(0,l M)/J es de 0,03 V.
Calcular el valor de “o”.
21^0+N O -----> NO“ +4H++ 3<?‘; E°=-0,96 V
A) +1,15 V
B) -0,53 V
A) 0,1 B) 0,01 C) 0,5
D) +0,19 V
E) + 0,28 V
D) 0,05
E) 0,001
C) -0,96 V
17.1. CINÉTICA QUÍMICA
Parte de la química que estudia las velocidades de las reacciones químicas y los m eca­
nismos con que desarrolla una reacción.
17.1 A VELOCIDAD DE REACCIÓN
Expresa la rapidez con que se desaparecen los com puestos reactantes o aparecen los
productos de la reacción. Las cantidades de las sustancias se suelen expresar en concentra­
ciones molares (mol/í) y se denota [ ].
Luego la velocidad de reacción es :
y sus unidades son mollLmin :
Siendo :
f M : si es producto
l ( - ) : si es reactante
V ,^ = velocidad de reacción
A [ ] = variación de la concentración del producto o del reactante.
A t = variación del tiempo.
Ejemplo : Consideremos la reacción :
para la sustancia P se tiene :
F
1P + 1Q
->
v = ^—^-5——
A t
p
IR
A t
En la m edida q ue transcurre la reacción quím ica, las cantidades de sustancias
reaccionantes varían con respecto al tiempo. Entonces los reaccionantes comienzan a des­
aparecer, de tal forma que la velocidad de reacción va disminuyendo hasta anularse al des­
aparecer la sustancia.
Esquemátizado :
Tiempo
Concentración
1P
+
1Q
T = 6'
concentración inicial
[P],
i
[Q l.
!
0
T = 10'
concentración final
IP1,
1i
[Q lr
!<
Mr
v
...
V-------mole* que
se consumen
-—
IR
---------j-y ------------
m oles que
se forman
Problemas de Química y cómo resolverlos
536
Carlos Jara B
vp =
Siendo las velocidades de reacción para los reactantes :
y para el producto :
VQ =
En g en eral; para la reacción :
At
(R]f -[R]¡
At
A[PJ
" At
AIR]
At
a A + b B --------- > c C + d D
Vk. - Y& - Ve
Se cu m p le:
VR =
[Plf -[P I¡ _
Vo
d ,4
Relación de
velocidad - j
17.2. FACTORES QUE ALTERAN LA VELOCIDAD DE
UNA REACCIÓN
1. NATukalj^ a u t u » rtAC ia NTES.- La tendencia a reaccionar de los elem entos y com­
puestos, depende su actividad química específica propias de su naturaleza.
Ejemplos :
Reacción lenta :
Ca + H20
->
Ca(OH)2 + H2
Reacción violeta :
K + HzO
->
KOH + H,
El Potasio (alcalino) es m ás activo, químicamente, que el calcio (alcalino terreo).
2.- CONCENTRACIÓN.- Al existir mayor concentración se produce una mayor interacción
entre las sustancias que reaccionan, por lo que se incrementará la velocidad de reacción.
Ejemplos :
a) Reacción le n ta :
B + HC,CaO
10%
MgCL + H, (m enor concentración)
b)
Mg + HCl(ac)
- > MgCL + H, (mayor concentración)
Reacción m ás rápida :
80%
Como : (HCl]a > [HCl]b
> v ^ íb )
LEY DE ACCIÓN DE MASAS (GULDBERG Y WAAGE).- La velocidad de una reacción química
es d irectam en te proporcional al producto d e las concen tracio n es d e las sustancias
reaccionantes elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos.
Ejemplo : En la re acc ió n :
aA+ b B
cC
Los reaccionantes son A y B y sus coeficientes estequiométricos son a y b respectiva­
m ente, por lo q u e :
siendo el orden d e la reacción :
y K su constante específica
Jen
537
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
Ejemplos :
a) 1A + IB — - —>
productos
b) 1 A + 2 B
-------- >
o = K [A]1 [B]1
o = K[A]' [B]2
orden = 1 + 1 = 2
orden = 1 + 2 = 3
productos
3.- TEMPERATURA.- Se sabe que las variaciones de tem peratura producen variaciones en la
velocidad de reacción. En promedio, sucede que por cada 10° C de increm ento de la tem ­
peratura, la velocidad de reacción se duplica.
* -A lO 'C
Ejemplo : Si la reacció n :
.% r» -> rf(.'i¡éloddad 'se d u p I¡cá .(2 o ) ^
N a ^ + ®2(j).
> NajO^,
se produce con una velocidad o, a 10° C :¿cuál será la velocidad a 50° C?
R esolución:
X
^R*n
* Observemos la comparación que se hace de la tem ­
peratura con la velocidad de reacción y el tiempo de
reacción.
10°
20°
*
2o,
RPTA.: a 50° C la velocidad de reacción es 16 veces
la velocidad inicial (o,).
30°
40°
4o,
8o,
t
tn
m
m
50°
16o,
t/16
tiem po R „
4.- SUPERFICIE DE LOS REACTANTES.- Las partículas interaccionan entre si con m ás facili­
dad cuanto m ás pequeñas son, por esta razón los sólidos pulverizados son m ás activos quí­
micamente que los cuerpos enteros». También la reactividad aum enta al nivel de solucio­
nes ya que los solutos, en estos casos, se encuentran divididos en iones o moléculas. Por
esta características se dice que los gases son altam ente reactivos.
superficie de
contacto
Cinc en
granallas
cinc
pulverizado
Reacción lenta
Reacción rápida
5.- CATALIZADOR.- Los catalizadores son sustancias que influyen en la velocidad de reac­
ción. Esto perm anecen inalterables en la reacción y se recuperan al términos la prisma.
Además para cada reacción química se usa un catalizador especifico.
a) C atalizador Positivo (catalizador).- Increm enta la velocidad de reacción y acelera la
reacción, disminuyendo la energía de activación del sistema.
Ejemplos : C2H4 +
(Pd/As)
H2 --------------> C2H6
KClOg
(MnO,)
----------— > KCI + 0 2
538
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
b) Catalizador Negativo (R etardador o inhibidor).- Disminuye la velocidad de reacción si
ésta es muy violenta. Esto sucede cuando se incrementa la energía de activación del sistema.
Ejem plo:
n 2h 4
( N O
n 2h 6
Gráficamente :
----------------------
Reacción normal
Con catalizador
Con inhibidor
Según el catalizador que usamos, la catálisis puede ser :
a) CATÁLISIS HOMOGÉNEA: Cuando el catalizador se encuentra en el estado físico que las
sustancias que participan en el reacción química .
Ejemplo :
2SO.2(g) +
OZCg)
1N(W
J-
2SO.3(g)
Nótese que en esta reacción química el S 02, el 0 2.el SO, (sustancias participantes) y el
NOz (catalizador) son gases, por lo tanto se trata de una catálisis homogénea.
b) CATÁLISIS HETEROGÉNEA : En estos casos el catalizador no se encuentra en el mismo
estado físico que las sustancias que participan en la reacción química.
Ejemplo :
2 S ° 2 (g )
+
2SO.3(g)
° 2 (g )
Aquí las sustancias participantes en la reacción son gaseosas sin embargo el; cataliza­
dor (V2Os) se halla en estado sólido, lo que nos señala que estamos frente a una catálisis
heterogénea.
17.3. EQUILIBRIO QUIMICO
Concepto .- El equilibrio químico se da en sistemas reversibles (reacción inversa, entonces
las concentraciones de todas las sustancias se hacen constantes así com o algunas propieda­
des físicas.
Ejemplos :
Para la reacción :
+ 213^
Vi
2AB.3(g)
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G
CONCENTRACIÓN MOLAR
539
PROPIEDADES FÍSICA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO (Kc).- Es aquel valor que caracteriza a cada sistem a en equi­
librio y solo depende de la temperatura; por lo que existe un valor determ inado Kc para
cada temperatura. La constante de equilibrio se expresa en función de las concentraciones
molares; como sigue :
p« ^
Para la reacción : a A ,, + b B ,,
cC , , + d D , ,
(gJ
(g)
D,
(g)
(g)
y por la ley de acción de m asas de Guldberg - Waage; la velocidad de reacción directa es :
o , = Kd [A]a (B]b . . . . (reacción directa)
así mismo la velocidad de reacción inversa es :
v.t = Ki|C|c [D]d . . . . (reacción inversa)
entonces en el equilibrio; se cum ple : vD = v¡
Kd (A]a [B]b = Ki[CJc [D]d
Q H
Siendo :
! „
S Kc =
Ki IClC|P ]d
Kd= [AJa[Blb
Observación .- Los sólidos tienen [ ) = 1.
Donde : Kc = constante de equilibrio en función de las concentraciones molares.
CONSTANTE DE EQUILIBRO EN FUNCIÓN A LAS PRESIONES (Kp).- También es caracterís­
tico de un sistema en equilibrio y se expresa en función de las presiones parciales de las
sustancias gaseosas.
Ejemplo : Dada la reacción química : a A ^ +
Kn
b
^
c
+
d D^
CPc ) c(P p)d
(PA) a(PB>b
Observación
En este cálculo no se consideran las sustancias que no sean gases.
540
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B,
RELACIÓN ENTRE I^Y K, :
Recordemos la ecuación de estado :
PV = RTn
P = y R T = Ix] RT
Siendo [jc] = concentración molar de la sustancia x.
Luego para la constante KP se tiene :
o tam b ién :
([C]RT)c([DlRT)d
Kp
([A]RT)a ([B]RT)b
Kp = Kc . (RT)(c+d) (a+b)
que es lo mismo :
~■» - 1._
donde : An = (c + d) - (a + b) = cambio del núm ero de moles.
* Caso particular: Si An = o
=>
Kp = Kc
CONSTANTE DE LA FRACCIÓN MOLAR (Kx) :
OBSERVACIONES :
i)
La constante de equilibrio tiene un valor independiente de la cantidad (m asa) de m ate­
ria que se analiza, luego se dice que ésta es una propiedad intensiva, a una cierta tem ­
peratura.
ii) La constante de equilibrio depende de la forma com o se escribe la ecuación química:
E jem plo :
a> 1N2(g) +
3H 2(g)
2N H.3(g)
b)
2
N 2(g) +
L uego:
2
H 2(g)
PS
Kr. =
2 NH,3(g)
_IN 2][H2]J3
^
,N 2(g) +
IN2 ][h 2]3
1
-
3H2(g)
K - r .. = --------------- s -
2
; KC3 =
NH.3(g)
,
[NH3]
[NH3 ]2
[nh 3j
[n 211/2[h 213/2
■'Ji
•1
<n
iii) Los catalizadores no afectan el valor de la constante de equilibrio ya que incrementan o dismi­
nuyen (inhibidores) la velocidad de reacción en ambas direcciones (directa e inversa).
iv) Cuando las reacciones químicas son heterogéneas, las concentraciones de los sólidos
perm anecen inalterables por lo tanto no se deben considerar en los cálculos para la
constante de equilibrio.
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G
Ejemplo : En la reacción :
2 Zn(s)
.
+
1 0 2(g)
~
y
K = — í- r
c
IO z l
541
2 ZnO(s)
K = — í- p
p
(P0 , ) ‘ .
-
v.
•
..
17.4. PRINCIPIOS DE LE CHATELIER
Cuando una causa externa (presión, tem peratura o concentración) actúa sobre un sis­
tem a químico en equilibrio, este equilibrio es perturbado; entonces reacciona en sentido tal
que contrarresta la acción producida. La acción de cualquier causa exterior logra variar las
velocidades de reacción en am bos sentidos; pero este rompimiento del equilibrio es solo
m om entáneamente ya que el sistem a restablece nuevamente el equilibrio.
a) Efecto de la presión Si se increm enta la presión externa de un sistema en equilibrio,
entonces este se desplaza en el sentido donde produce m enor núm ero de moléculas.
Este se debe a que al generarse m enor núm ero de moléculas se produce m enor presión
de los gases.
Ejemplo : En la reacción :
2 S 02
.
<8)
+10 2
(g)
v
^
2 S 03
J (g)
3 volúmenes
2 volúmenes
Al aum entar la presión, el sistema se desplaza hacia la derecha (debido al m enor volu­
men) y como co n secuencia:
[S031 aum enta
adem ás:
IS02J
y
[0 2] disminuyen
O bservación .- Si An = 0 ; los cambios de presión no alteran el equilibrio.
b) Efecto de la T em peratura .- Los incrementos de tem peratura sobre una reacción despla­
zan al sistem a en el sentido que se ab so rb e m ás calor; si d icha de re acc ió n es
ENDOTÉRMICA (absorbe calor) entonces se dice que el desplazamiento se produce en
sentido directo. Si la reacción por el contrario es EXOTÉRMICA se realiza inversamente.
Ejemplo : Dada la reacción exotérmica (libera calor) :
I N j^ +
1H2((0
v
%
2NH3(í) + 22 kcal/mo/
Al enfriar el sistema, com o la reacción directa es exotérm ica entonces se desplaza
hacia la derecha luego :
[NHgl : aum enta y lN2] así com o [H2] disminuyen
O bservación .- Si un sistema pasa de una tem peratura T, a una tem peratura T2 (T, < T2) se
cumple que KCj > Kc2.
c) Efecto d e la C oncentración .- Al increm entarse la concentración de algún reactante,
entonces se increm enta la concentración de los productos.
Ejemplo : En la reacción ;
2SO ^
+ 1O ^
v~ ~ s
2 S 03cg)
Al aum entar la concentración del SO^, entonces m ás moléculas de SO, y 0 2 reacción
aum entando la concentración del S03 (el sistem a se desplaza hacia la derecha)
542
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B,
PR0BL6MAS R€SU€LTOS
01.- Marque verdadero (V) o falso (F) seg ú n c o n v e n g a :
( ) El equilibrio quím ico e s un fenóm eno propio d e las reacciones reversibles.
( ) Una ve z alcanzado el equilibrio q u ím ico , la velocidad d e reacción directa supera a
la velocidad d e reacción inversa.
( ) En el equilibrio quím ico las concentraciones d e todas las su sta n cia s perm anecen
co n sta n tes.
( ) La velocidad d e una reacción quím ica e s proporcional a las concentraciones d e las
su sta n cia s reaccionantes.
A) VFFV
B) VVVV
C) VFVV
D) FFVV
E) VFVF
Resoluclón.(V) El equilibrio químico se analiza sólo en las reacciones reversibles o de doble sentido.
Ejem plo:
A+ B
C+ D
(F) Una vez logrado el equilibrio en la reacción reversible, la velocidad de reacción directa
se iguala con la velocidad de reacción inversa
(V) En, el equilibrio químico, las concentraciones de todas las sustancias (reactantes y pro­
ductos )perm anecen invariables.
(V) Dada una reacción su velocidad depende directam ente de las concentraciones de las
sustancias reactantes.
Ejemplo.- En la reacción :
aA+ bB
> productos .
v, = K,lA]a[Blb
Ejemplo.- En la reacción :
productos < -------- c C + d D
v2 = K2[Cjc[Djd
Siendo :
Kj y 1 ^ : constantes
a, b, c, d : coeficientes estequiométricos
VFW
RPTA. C
02.- Las reacciones reversibles logran el equilibrio quím ico cuando ya n o s e nota m á s
cam bios en s u com posición co n el tiempo. A dem ás s e dice q u e ,el equilibrio quí­
m ico e s :
A) dinámico
B) térm ico
C) isom áslco
D) estático
E) cinético
R esoluclón.En el equilibrio químico se llega a un punto donde las cantidades de reaccionantes que
desaparecen son las mismos que se regeneran debido a los productos , en cada unidad de
tiempo. La concentración no varía con el tiempo. Luego el equilibrio químico es dinámico
y gráficamente se puede representar a s í :
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
543
C+ D
RPTA. A
03.- S i “v ” e s la velocidad de, la reacción señalada y “K ” la constante d e velocidad en
esta reacción. ¿C uál e s la representación m á s apropiada para la velocidad?
2P+ Q
R +3 S
A) V = K [P] [Q]
B ) V = K [R ][S ]3
D )V = K [R][S]
E ) V = K ^
\R][S]3
C )V = K [Pf[Q]
Resolución.2P + Q
Nótese que en la reacción :
P ; Q son los reactantes y R; S son los productos com o la reacción se da de izquierda a
derecha; la velocidad de reacción “V” es directam ente proporcional a las concentraciones
molares de los reactantes.
V a [P] [Q]
Siendo a una referencia de proporcionalidad. Luego tam bién se puede escribir
V = K [P1*[QI *
RPTA.C
04.- Dado el sistem a :
J. . +3 B . .
C (B)+ P ( crist)
(a)
(a)
S e logra el equilibrio quím ico con las sig u ien tes co n c en tra cio n es:
[J] = 0,02 m ol/l
;
[B] = 0,4m ol/I
;
[C] = 0,008 mol/l
Hallar el valor d e la co n sta n te d e equilibrio.
A) 1,25
B) 6,25
C) 0,25
D) 12,5
E) 3,15
Resoluclón.La constante de equilibrio se calcula teniéndose en cuenta las concentraciones de las sus­
tancias en el equilibrio y en la misma fase en la reacción :
Problemas de Química y cómo resolverlos
544
Carlos Jara B.
Nótese que la sustancia P es un cristal sólido por lo tanto consideram os que su concentra­
ción es constante y no participa en el cálculo; así entonces tenem os :
= J c l! _
:
Ul'lB ]3
Kc =
(0,008 m o l/I)1
(0,02 m o ///)'( 0,4 m o l / l f
05.- A partir de 12 moles de P se genera e l siguiente equilibrio:
2P(g) + Q(s)
^
2R(g)
S i la constante de equilibrio Ke es igual a 9, ¿ Cuál es el número de moles de R en el
equilibrio ?
A )2
B) 3
C) 6
E) 12
D) 9
Resolución.Asumimos que la reacción da un volumen de V litros, luego consideremos :
n¡ = núm ero de moles iniciales
2P(j) + Qf¿
n a. = núm ero de moles disociados
2 moles
12 moles
x moles
---(12-x ) mofes
ncataMani
"l
"d
n f = núm ero de moles formados
nq = núm ero de moles que quedan
[ 1 = concentración molar
«r
y que se disocian x moles de sustancia “P”.
"i
Entonces construimos el siguiente cuadro :
[ 1
i. ^
^ p /n o W
2R(g,
2 moles
------x moles
x moles
~ mol/i
Además la constante de equilibrio se calcula a s í :
_ iiL
K = M!
[P]2
RPTA. D
M
06.- Inicialmente se utilizan 24 moles de hidrógeno y 24 moles de yodo. Calcular la
constante de equilibrio si en e l equilibrio se hallan 6 moles de hidrógeno.
A) 36
B) 48
C)
24
+ #**>
Hl
D) 12
E) 54
(B)
Resoludón.Si para el hidrógeno se tiene : n¡ = 24 m oles y nq = 6 m oles entonces las moles disociadas
s o n : nd = 24 - 6 = 18 moles
Luego construimos el siguiente cuadro; (ba­
lanceado) asum iendo un volum en igual a
un litro :
E ntonces:
K =
545
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
[HI]2
(36 m o l/i) '
(6 m o ///)( 6 m o ///)
Tí’ = 36.
nn>HJom 1 mol
24 moles
«I
18 mofes
"d
---«f
6 mofes
n«q
6 m ol/l
1111 = V
^
RFIA. A
21^
+
1mol
24 mofes
18 mofes
---6 mofes
—
—
36 mofes
36 mofes
6 m ol/l
36 m ol/l
2 moles
07.- En un cilindro de 1 0 1 se mezclan 10 moles de Cl2 y 10 moles de Hf A l reaccionar
estas sustancias se consume el; 20 % del cloro, alegrándose e l equilibrio en fase
gaseosa. Hallar K
2H C I
CL + H2
(9)
A) 0,75
B) 0,13
0)0,50
C) 1,75
E) 0 J 5
Resolución.Construimos el cuadro recordando que el sistem a se produce en un volumen de 10 /.
+
1mol
10 mofes
Od
Il ]=
1 —
v
,
Luego:
__
Kc -
1mol
100
Ofi mol/l
[HCI]2
(c y ^ j
2 mofes
—
10 moles
~ xlO = 2moles
100
—
8 mofes
•h
2HC1(I)
—
K
c
—
x 10 = 2 moles
---8 mofes
4 moles
0,8 m ol/l
0,4 m ol/l
4 mofes
(0.4 m o l/IT
(0,8 m ol/1)(0 fi m o l/l)
RPTA E
08.-Se hacen reaccionar 10 moles de agua con 10 moles ele monóxldo de carbono en un tan­
que de 101 a 780a C. Si t í 30% del agua reacciona con t í monóxldo de carbono, hallar Kc
A) 0,184
B) 0,632
C) 0,555
D) 0,326
E) 0,125
Resoluclón-La reacción química es :
^ 2®(g) + C O ^
y para un volumen de 10 / construimos el c u a d ro :
4. C O ^
Problemas de Química y cómo resolverlos
+
^akigioni
«1
"d
1 m ol
10 moles
3 moles
----
n,
"q
n.
[ 1= —
11 V
7 moles
0,7 moUl
Luego :Kt - JÜlIlC O j^
[H2 01[CO]
^
COjyj
cow
1 mol
10 mofes
3 moles
1 m ol
1 moles
---------
---------
+
Hí Ow
Carlos Jara B.
i
546
---7 moles
3 moles
3 moles
0,7 mol/l
0,3 mol/l
W
3 moles
3 moles
0£ mol/l
!» ¡g » ¡¡0
K = 0,184- RPTA. D
(0,7 m o l/o (0,7 m ol/1)
*
^
09.- En un balón d e 1 litro s e colocan 4 m oles d e PCI5 y s e calienta hasta 250SC d e tal
forma q u e s e logra e l equilibrio.
PCL5 (¡) ^
PCI,3 (g ) +CL (sí
Determine el valor aproxim ado para la concentración m olar d e cloro en e l equilibrio
s iK e = 4 x 1 0 *
A )3 x H T *
B) 4 x 10*
C )4 x 1 0 *
0 )4 x 1 0 *
E )4 x 1 ff2
Resolución.-
Construimos el cuadro para la reacción en un volumen de 1 / :
+
PCls(g) -c—n i^,n,<i,ii
.
Luego :
1 m ol
n.
"d
n.
1 m ol
4 moles
1 m ol
----
x moles
----
-----
",
(4 -x ) moles
x moles
x motes
x moles
x moles
[ 1= —
11 V
(4 - x) mol/l
x mol/l
x mol/l
___
i p c y 'i c y 1
K = ----- *------------,
c
[p c y 1
.............................. ....
reemplazando : 4 x 10 ° =-----4~x
Entonces para evitar una ecuación de segundo grado consideremos que x tiene un valor
muy pequeño y que se puede despreciar en el denominador, así tenemos :
. x2
4x10 = A 4
y en el equilibrio :
x = 4x10
,
ICL] = 4X10"3 = m p líl • RPTA. B
- —
- 1 -
J
Rubén Cueva G.
Cinética Química-Equilibrio Químico
10.- Dado e l siste m a :
20-
547
30(g)
la)
Con Kc = 25,4 1011 a la temperatura d e 1 727eC.
S e pide calcular Kp d e dicho sistem a a la m ism a temperatura.
A)
4,16.1o14
B) 2.18.1012
C)
3,12.1010
D) 1,2.1012
E )2 .1 0 12
Resolución.Datos KrC = 25,4 x 10" ’; T = 1 727 + 273 = 2 000 K ; Kp = ?
Calculamos la constante en función de las presiones parciales (K^) ; en la reacción :
2 0 3(8)
,
3■JW
0 2(S)
,
3(8)
Para e s to :
An = (3) - (2) = 1
Recordemos que :
Kp = Kc (RT)*"
Reemplazando :
Kp = 2,54 xlO n x (0,082 2000)1 =
4,16 X 10M
RPTA. A
11.- R especto a los sistem a s en equilibrio, y s u s constantes KC y K p ; ¿C uáles so n falsas?
I.
(g)
II.
^g)
A) Sólo I
; k p = k c (r t )
cou + a *
CO(g)+ H2°<g)
B) Só lo II
ii
C 0 2(a> + H 2(a)
: k c = kp ( r t t 3
4 B ,.,
**
III.
COCI-
v --
C) Só lo III
D) Ninguna
E) Todas
Resolución.I (V) En la ecuación balanceada :
L uego:
K = K c (RT)3
1 A (8)
=>
4
; An = (4) - (1) = 3
K
Kc = — Eg- ó
c
(RT)
K = Kp (RT)'3
c
p
II (V) En la ecuación balanceada :
1 COCI, 1 C O ,, + 1 Cl, ; An = (1 + 1) - (1) = 1
en to n ces:
=>
(8)
Kp = Kc(RT)'
III (V) En la ecuación balanceada :
W
T8)
Kp = Kc(RT)
IC O ,
+ 1 H, ; = í 1 C O ,, + 1 H ,0, ,
An = (1 + 1) - (1 + 1) = 0
Luego:
Kp = Kc(RT)°
Finalmente; ninguna es falsa.
KP —Kc
RPTA. D
548
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
12.- La co n sta n te d e equilibrio para e l sistem a :
tiene un valor “K” ; calcular Kc para e l s is te m a :
A) y[K
B )$ K
QK2
6C.
(o)
2C
(9)
3A(b) * B(b)
\ > + 1 /2 B <b>
D) K3
E)
R eso lu d ó n .Para el siste m a:
3A(g) +
Su constante de equilibrio es : K =
En el sistem a :
B(g)
[C]6
(a)
2G
Ag + 1/3
Su constante de equilibrio es : Kc =
Finalmente de (a) :
[Cl2
[A][B],/2
I í [C)2 l J
V JA1[B1,/2
f
R \
f (Cl6 I
[Al3 [Bl
RPTA. B
1^ = 3/ÍÍ .
+ NO,
S O , + N O ..
tal
(9)
(a)
(a)
S e tienen las sig u ien tes concentraciones :
[S O J = 0,8 mol/l
[NO] = 0,3 mol/l
[S O J = 0,6 mol/l
[NO J = 0,2 mol/l
13.- Para el sistem a e n equilibrio:
SO'
Calcular la cantidad d e m o les d e dióxido d e nitrógeno q u e deben s e r agregados al
sistem a para aum entar la concentración d e NO en 0,2 moles/l.
A) 0,125
B) 0,625
C) 0,500
D) 2250
E) 2,50
Resolución.Calculamos la constante de equilibrio con las concentraciones dadas :
Si:
SO,
+ NO,
Tg)
Kc -
[SQ3][NO]
[S02][N02I
- S% + NO(s)
(0,8 m o l/l) (0,3 m o l/l)
Kc “ (0,6 m o l/l) (0,2 m o l/l)
T«)
Kc = 2.
(a)
Si agregamos x moles/l de NO,; y mol/l es el aumento de NO; construimos el siguiente cuadro.
is o ^
m oles estequiométricas
+
IN O ^
^
IS O ^
+
INO^,
0,6 m ol
1 m ol
0,2 m ol
1 m ol
0,8 mo/
1 m ol
0,3 m ol
m oles agregadas
—
+ xm ol
-----
-----
m oles disociadas
-y
-y
----
—
m oles formadas
■—
-----
m oles iniciales
I 1 = EQ
1 m ol
(0.6 -y)
(0,2 + x - y )
+y
(0,8 + y)
+y
(0,3 + y)
Rubén Cueva G.
Cinética Química-Equilibrio Químico
549
Recuerde que por dato la concentración del NO debe aum entar en 0,2 mol/l o sea debe
llegar a (0,3 + 0,2) = 0,5 mol/l.
Luego; en el equilibrio se tiene :
[NO] = 0,5 = 0,3 + y
=>
y = 0,2 mol/l
Por lo ta n to :
[502] = 0,6 - y = 0,6 - 0,2 = 0,4 mol/l
IN02] = 0,2 + x - y = 0,2 + x - 0,2 = x mol/l
[503] = 0,8 + y = 0,8 + 0,2 = 1,0 mol/l
[NO] = 0,5 mol/l
_
F in alm en te:
[NO] [SO-,]
Kc = [So 21[N02] .
donde :
jc
= 0,625
,
(0,5 m o l / 0 0 ,0 m o l/l)
reemplazando de (a) : 2 = (o.Tm o// /) U m ¿/7/)
RPTA. B
14.- Veinte m o les d e NO. s e inyectan en un recipiente d e un litro y s e logra el equilibrio
a una determ inada temperatura; d e tal m anera q u e Kc = 7,15 para la rea c ció n :
2NO.
9
Hallar las m o les d e NOz en el equilibrio.
A)
1,86
B) 2,28
C) 1,05
D) 2,35
E) 1,14
Resoluclón.Sean “2x” a las moles disociadas; luego con los datos del problema construimos el cuadro
para un volumen de IL
2 N 0 2{s)
moles estequiométrica
L uego:
^
2 moles
20 moles
-------
n,
nQ
2x
----(20 - 2x) moles
x moles
[ 1EQ
(2 0 -2 x) mol/l
x mol/l
[NjOJ
K' c =
- [NOj)‘
x =
x =
1 mol
"i
reem plazando :
7,15 =
resultado : 28,6 x2 - 573 x + 2 860 = 0
Resolviendo :
1 NjO ^ j
-(-573) ±
(-573)2 - 4(28,6) (2860)
2(28,6)
573 ± 33,83
57,2
x = 9,43
X
(2 0 -2 * r
550
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
ya q u e , la otra raíz diaria un valor mayor que 10 y com o sabem os en la reacción completa
20 moles de NOz sólo pueden formar 10 moles d e N2C>4.
Por lo tanto, en el equilibrio :
r^o^ = 20 - 2x = 20 - 2 (9,43) =>
= 1,14 m o l.
RPTA.E
15.- Marque la proposición correcta :
A) El catalizador afecta e l valor d e la c o n sta n te d e equilibrio.
B) En las reacciones heterogéneas las concentraciones d e só lid o s p u ro s s i participan
en el cálculo d e la co n sta n te d e equilibrio.
C) La co n sta n te d e equilibrio e s una propiedad intensiva.
D) La co n sta n te d e equilibrio n o depende d e la temperatura.
E) Para las reacciones: 2 0 3 v
s 302 y 302 v
s 2 0 3 la constante de equilibrio e s la misma.
Resolución.A) (F) : El catalizador no afecta el valor de
ya que increm enta o disminuye la velocidad
en igual proporción en am bas direcciones.
B) (F) : Las concentraciones de los líquidos y sólidos perm anecen invariables y no se
incluyen en el cálculo de la constante d e equilibrio.
C) (V) : Kc es una propiedad intensiva, ya que su valor es independiente de la cantidad de
sustancia que se analiza.
D) (F) : La constante de equilibrio (Kj.) e s el valor que caracteriza a un sistem a en equili­
brio y solo depende de la temperatura. Esto quiere decir que para cada tem peratura
Kj. tom a un valor determinado.
a
302 ^
16.- A una temperatura d e 16 °C, cierta reacción quím ica s e desarrolla a 2,5 mol/l min.
¿Con q u é velocidad s e desarrolla la m ism a reacción a 36 °C?
A) 2,5 mol/l m in
B) 12,5 molA
C) 7,5 mol/l m in
D) 5 mol/l m in
E) 10 mol/l min
Reaolución.La velocidad de reacción se ve afectada al variar la temperatura, duplicándose al producirse
un incremento d e 10°C.
16°C
■í>
36°C
RPTA. E
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
551
17.- A! increm entarse la presión e n cada sistem a
II. PH4HS(5) ^
L 2 N O <g>+ %
—
2NO' Ib )
La reacción s e desplaza
/
II
A ) derecha
derecha
B) derecha
izquierda
C) izquierda
izquierda
D) izquierda
derecha
E) perm anece igual
perm anece igual
p#v
R eso íu d ó n .2 NO (g) + 1 O.2 '5“
2 NO,
(g)
(í>
Volumen de los reactantes gaseosos = 2 + 1 = 3 (izquierda)
En la reacción (I) :
Volumen de los productos gaseosos = 2 (derecha)
Luego cuando se increm enta la presión la reacción se desplaza hacia el m enor volumen
(en este caso hacia la derecha); o sea que :
[N02] : aum enta
INO] y ÍO J : disminuyen.
En la reacción (II) :
1
(s)
+
Volumen de los reactantes gaseosos = O (izquierda)
Volumen de los productos gaseosos = 1 + 1 = 2 (derecha)
Entonces al increm entar la presión la reacción se desplaza hacia la izquierda (m enor
volumen); o s e a :
[PH.HS] : aum enta
[PH3) y (H ^ l : disminuyen
RPTA. B
18.- Identifique la(s) relación(es) correcta(s)
I)
3A + B
>
productos :
orden = 3
U) M + 2N
>
p r o d u c to s :
v= K [M f[N ]
III) 3Q + 3R
>
p ro d u cto s :
orden = 6
IV) 2 T + 3 U
>
p ro d u cto s :
v = K [ T f[ U f
A) Sólo I
B) S ólo lli
C) Só lo IV
D) III y IV
R esolución.Asumiendo, en primer lugar, que sean reacciones elementales.
E )ly ll
Problemas de Química y cómo resolverlos
552
I)
3A + 1B
Carlos Jara B.
productos : orden = 3 + 1 = 4
o = K[A]3 [B]1
II) 1 M + 2 N
-»
productos : orden = 1 + 2 = 3
o = K[M]’ [NI2
III) 3 Q + 3 R
->
productos : orden = 3 + 3 = 6
o = K[M13 [N[3
IV) 2 T + 3 U
->
productos : orden = 2 + 3 = 5
o = K[T[2[U]3
RPTA.D
Luego son correctas III y IV
19.- ¿Q ué relación h a y entre la velocidad d e reacción final y la velocidad d e reacción
inicial?. S i para la rea c ció n :
SO ,
2 C.
(s) + 2CO ,(9)
*(B>
(3)
El volum en d el recipiente do n d e s e produce la reacción s e reduce a la m itad?
A) 12:5
B) 8:1
C) 5:1
D) 1:5
E) 1:8
Resolución
En la reacció n :
,S (s)
+
+> l S 0 2(g) +
2 C O (g)
2C (S)
La velocidad inicial es : a = K[S]j [COI2 . . . . (1)
Luego si el volumen se reduce a la mitad CW2), la velocidad de reacción final es :
of = K[S]f [CO]2
Finalmente de (1) :
=>
uf = K (2[S li) 1 (2[CO]i)2
=>
uf = 8K[S]j ICO]2
vt _ 8
Q
1
o.I = 8 o.I
RPTA. B
B(g)
'(sú
(a)
S i la concentración d e A varía d e sd e 0,02 mol/l hasta 0,01 mol/l y la d e B d e sd e 0,04
mol/l hasta 0,32 mol/l. ¿C uántas ve ces aum enta la velocidad d e reacción directa?
20.- C onsidere la reacción :
A) 2 veces
1A
C) 4 ve ces
B) 3 ve ces
D) 6 ve ces
E) 8 veces
Resolución
2
Para la reacció n :
+
B^g,
------
[ ll
0,02 mol/l
0,04 mol/l
[Ir
0,04 mol/l
0,32 mol/l
C^
= K [A[2 [B]¡
= K(0,02)2 (0 ,0 4 ).......... (a)
Y la velocidad de reacción final es : of = K [A[2 [B[}
of = K(0,01)2 (0,32)'.......... (p)
La velocidad de reacción inicial es :
Luego de (a ) y (p) :
U(_ = A(0,01)2(0,32)1
v¡
ftC0,02)2(0,04)
c f = 2 c,
RPTA. A
553
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
21.- Determine el valor d e la co n sta n te especificada para la velocidad d e reacción e n :
P(g) * 2 °(g) ^
R(g)
Sabiendo q u e para las concentraciones d e P y O iguales a 0,003 y
reacción directa tiene una velocidad d e 1,5. 10* mol/Lmin.
A) 100 000
B) 4.10 6
0,005 moi/L ¡a
E) 2. If?
D )2.10*
C) 3.1 tí5
Resolución.[P] = 0,003 mol/l
[QJ = 0,005 mol/l
K=
v
.
„
K=
IP1IQ]
K= ?
v = K[PJIQ]2
Por la ley de acción de masas, se tiene :
De donde :
o = 1,5.10-6 mol/l m in
1,5
(0,003) (0,005)2
K = 2.107
RPTA. E
22.- Dadas las afirm aciones :
* En las reacciones quím icas catalizadas los catalizadores s e co n su m e n totalm ente.
* A l utilizar un inhibidor quím ico dism inuye la energía d e activación.
* Un ejem plo d e catálisis hom ogénea e s :
tanCi,
TiCIÍ»C) + 2 CeCI4‘•(me)
> • TiClo¿(me) + 2CeClgJ(mc)
* Una barra d e cinc reacciona m ás rápido con HCI que el polvo d e cinc con el m ism o ácido.
¿C uantas s o n verdaderas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
R esoluclón.(F) Sea cual fuere la catálisis, los catalizadores no se consum en y se recuperan totalmente
al final ya que solo aceleran o retardan la reacción química.
(F) Las reacciones violentas se desaceleran con un retardador químico (inhibidor o catali­
zador negativo). En este caso se increm enta la energía de activación.
(V) En la reacción dada, los reactantes, los productos y el catalizador se encuentran en el
mismo estado físico (solución acuosa) por lo tanto se trata d e una catálisis homogénea.
(F) El polvo de cinc reacciona m ás rápido que el cinc en barra con el HCI.
Luego, sólo una afirmación es verdadera.
RPTA. B
23.- Considere lo s valores experim entales del cuadro para la cinética química d e la re­
acción :
R + Q -> productos.
S i [J0 = concentraciones m olares iniciales
vg = velocidad inicial
Determine el orden d e la reacción :
A) orden 1
B) orden 2
D) orden 4
E) orden 5
ENSAYO
[Río
[QJo
Vo
Na1
0,36
1,44
0,0100
Nm2
0,36
0,72
0,0025
Nm3
0,72
1,44
0,0200
C) orden 3
Problemas de Química y cómo resolverlos
554
Carlos Jara B
Resolución .­
Si la reacción es :
aR +
bQ
productos
la ecuación de velocidad, será o = K[R)a [Q]b, luego :
i)
Para el ensayo N° 1 : u0 = 0,0100 =
K (0,36]a [l,44jb .......... (a)
ii)
Para el ensayo N° 2 : oQ= 0,0025 =
K [0,36]a [0,72]b .......... (P)
iii) Para el ensayo N° 3 : o0 = 0,0200 = K [0,72]a [ l,44)b ...............(¿5)
•iv) De
r, (a)
r + (P) .. 0,0100
1,44
0 0025 _ ^f 072J
^
v)
(¿S)
= > 6 2 ._
J
n /-*•» rm
0.0200 _ ( 0 J 2 ^ ( 1,44
De
+ (P) . 00025
^ 0,36
• [^0,72
8 = 2a . 2b =» 23 = 2a+b
J
a+ b = 3
=»
a = 1
=*
Por lo tanto la reacción es de orden [a + b) = [. 3 )
RPTA. C
24.- S i la reacción q u ím ica :
> G(g)
E(g)
+
F
S e desarrolla a 17 °C y dura 8 m inutos 30 seg u n d o s. E ntonces la temperatura d e
37* C la m ism a reacción durará:
A) 17 m in
B) 8 m in 30 s
C )2 m in 7,5 s
D )4 m in 15 s
E) 34 m in 45 s
Resolución.Recuerde que por un increm ento de
10 °C en la temperatura del sistema,
la velocidad se duplica y el tiempo
se reduce a la mitad. A sí;
Temperatura
27°C
17°C
Velocidad
V
Duración (T) 8 min 30 s
37°C
4o
2v
4 mfri 15s
2 m in
7,5 s
RPTA. C
25.- La velocidad d e reacción neta para :
2M(g)
*
3N(g) -------- >
®(g)
A 25°C e s d e 0,004 m ol/l min. ¿C on q u e velocidad s e co n su m e el reactante M s i la
reacción s e desarrolla a 35°C?
A)
0,0016 mol/l m in
B) 2,4 m ol/l m in
C) 0,002 mol/l min
D)
0,16 mol/l m in
E) 0,00162 mol/l m in
R esolución.v = K[MJ2 [N]3
A partir de la ecuación de velocidad :
i)
A 35° C la velocidad de reacción neta es :
ii) Además se cumple :
= 2(0,0004) = 0,0008 mol/l min
=* 0,0008 mol/l min =
.*.
»M= ¿0,0016 m olll m in
RPTA. A
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
555
26.- Dadas las pro p osiciones :
* La reacción :
2HgO(s)
calor ^
2Hg(¡) + 0 2(g) e s d e orden cero.
* Para toda reacción s u molecularidad y s u orden so n iguales.
* La reacción R + S
-------- >
* N2 + 3H2 -------- >
2NH3 ;
R S e s d e prim er orden
= 3 v fím
vh ¡
¿Cuántas s o n verdaderas?
A) O
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución .­
(V) Si los reactantes son sólidos y líquidos,
entonces el orden de la reacción es cero.
En:
^
2HgO(s)
>
(V) En toda reacción :
2Hg(1) + 0 2(g)
a A
bB
+
= K[HgO]°
-------- > c C
+
dD
molecularidad = a + b (total de moléculas que reaccionan) pero v + K|AJa [B]b
Luego : orden = a + b (sum a de exponentes que afectan las concentraciones)
(F) En la reacción R + S RS no se pueden afirmar que el orden es uno ya que faltan datos
respecto a las concentraciones de los reactantes y/o que la concentración de uno de ellos
tiene orden c e r o .
V)
En la reacción : N2 +
c
,
Se cum ple:
%
- f
=
3H2 —------ >
üh2
^
h3
2NH3
^
=»
= 3 ü Rxn
Tres afirmaciones son verdaderas
RPTA. D
27.- R esp ecto a la velocidad d e reacción; ¿ q u é afirmación no e s correcta?
A) Varía con el increm ento d e la temperatura
B) Es dependiente d e las concentraciones d e lo s reactantes
C) S e increm enta al desarrollarse la reacción
D) Los catalizadores la increm entan o la dism inuyen
E) D epende del tam año d e las partículas q u e interaccionan
Resoluclón.Los factores que afectan la velocidad de reacción son :
i)
iv)
catalizadores
grado de división
ii) concentración
iii) tem peratura
v) naturaleza del reactante.
Además la velocidad de reacción es máxima al iniciarse la reacción.
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
556
28.- En la reacción U + S ^
sar la velocidad, s i :
— X ; expre-
A ) v = K [U f [ S f
D )v = K [U f [SJ
B ) v = K[U] [ S f
E ) v = K [U f [SJ
Carlos Jara B
W Exp.
1
2
3
4
C )v = K[U] [SJ
[UJ
0,30
0,30
0,15
0,15
Velocidad
0.02
0,32
0,02
0,08
l s¡
0,15
0,80
0,30
0,80
Resoluclón.Sea la ecuación a U
+
bS
Del primer experimento :
v =
0,02= K[0,30]a[0,151b .......................(a)
ii) Del segundo experimento
o =
0,32= K[0,301a(0,60]b .......................(P)
iii) Del tercer experimento :
o =
0,02= K[0,15]a[0,30]b ...............
i)
v =
b
3,32 _ f 0,60)
3,02
{ 0,15 J
iv) Del cuarto experimento :
v) De (P) + (a) :
vi) D.TO «•(♦):
0,08= K[0,15]a[0,60]b .......................(0)
2b = 4
24 = (2z) b
=•
2>-2*
=,
6
Vfi.t
=
2
a = 2
RPTA. A
v = K[U]2 [S]2
Finalmente la velocidad se puede expresar a s í :
29.- R esp ecto a la reacción :
(S)
■ 2S03 , n o e s cierto :
*(B) ’
2 S ° 2w> * ° 2<b>
A) S e trata de una catálisis heterogénea
B) S i ¡as concentraciones iniciales del SOz y Oz so n 2M cada una y la velocidad d e reac­
ción 0,16 m ol/l min, la co n sta n te d e velocidad K e s 0,02 f .m o r 2.m in 1.
C) La reacción directa e s d e orden 3.
D) Las velocidades reacción del Oz y el SOz están en la relación d e 2 a 1.
E) La velocidad co n q u e reacciona el S 0 2 e s la m ism a co n q u e s e forma e l SOT
R esoluclón.La catálisis es heterogénea ya que a diferencia de las sustancias actuantes que son gaseo­
sas, el catalizador CV2Os) es sólido.
Además a partir de : o = K[SOz]2 . (0 2)
L uego:
K=
v
_
0,16 m o l/¡ .m in
[S02[2 [0 21
[2 m ol/l]2 (2 m ol/l]
También para la reacción directa :
2SOz + 102
K = 0,02 /2 . mol'2 . m in'1
—
- > 2S03 (orden = 2 + 1 = 3 )
Por otro lado; respecto a las velocidades se cumple :
_ Vso3
^
1
1
vo2 _ 1
Vso,
=
2
y
VSO¡
=
VS02
RPTA. D
3 0 .-S i :
557
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
[ /,= concentración molar inicial
[ ]f = concentración molar final
A dem ás : [X]¡ = 0,025 mol/l
[Y], = 0,002 mol/l
[X]f = 0,050 mol/l
[YJf = 0,075 mol/l
Calcular la velocidad d e reacción finai p a r a :
2X
+ Y
2W
---------- >
S i la velocidad d e reacción inicial e s 0 ,1 m o l/l. min
A) 12,5 mol/l min
B) 15 mol/l m in
D)
E) 0,65 mol/l min
0,86 mol/l min
C) 10,5 mol/l min
Resolución .Por la ley de acción dQJ las m asas :
i)
0,! - f ^
ii)
= K[X]f2 1Y1¡
= K Í0 ,0 2 5 - ^ j2 ( 0 ,0 0 2 - ^ j
=»
K = 8.104 /2 . mol2 . m i n 1
=
c , = 15
1
Entonces la velocidad final sería : vf = K[X)2 [Y]f
/
v{ = 8.104 l2/mol'2 . min ^0,050 ^
31.- En la reacción hipotética :
j
2
^ 0 ,0 7 5 ^ j
A + 3B —------ >
i
m in
í
RPTA. B
2C
La con sta n te específica para la velocidad d e reacción e s 2.10? P . m o í3. m o í1. S i la
concentración molar d e A e s la veinte ava parte d e la concentración m olar d e B. Y
sabiendo adem ás q u e la velocidad d e reacción e s 0,0625 m o l/l. min, calcúlese la
sum a d e las concentraciones m olares d e lo s reactantes.
A) 2,5.1 ü 3 mol/l B) 3.5.10T2 mol/l C) 5,25.1 (T2 mol/l
D) 2,25.1 OT4 mol/l E) 5.1 (T2 mol/l
Resolución.K = 2.105 . /3 . m o t3 . m inA
[A] =
mol/l
v = 0,0625 m o l/l. min
Si la reacción es :
Luego:
Entonces :
[B] = x mol/l
A + 3B--------- > 2C
0,0625 = 2.105 .
[A] =
[*]3
=*
=*
v = K[A] [Bl3
6,25.10-® = x4
=*
x = 0,05
mol/l = 0,0025 mol/l
[B] = 0,05 mol/l
[A) + [B) = 0,0025 + 0,05 =
5,25.1 0 Z‘m ol/l ■
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
558
32.- En la rea c ció n :
2A(g)
+
3B(g)
Carlos Jara B
v
^
2C(g)
La constante d e equilibrio e s Kc = 2,5, s i la constante específica d e velocidad d e
reacción inversa e s Kt = 2.1 Ó3. Calcular la constante especifica para la reacción direc­
ta y la velocidad d e reacción directa s i A y B tienen concentraciones 0,05 M cada uno.
A )K d = 1.104
v = 2,5.1(P
B) Kd = 5.1 Ó*
C) KD= 6.5.104
v = 1,56.10 3
v = 2,8.1(T2
D )K D= 3 .1 if
v = 2 .3 .W 2
E) KD= 3,8.1CT3
v= 1,9.1o6
R esolución.La constante de equilibrio
es la reacción entre l ^ y K . , luego :
. K.=>
Entonces :
KD =
KD = 2,5 x 2 x 103
Además :
Vd = K,, x [Al2 [B]3 => Vd = 5 x 103 x (0,05)2 (0,05)3
Kp = 5 x 103
RPTA. B
;y d .= l¿ 6 X Í < r? A
33.- La reacción
=*
Kc =
3M(g) + N(g} 2Q(g); (a 20° c) corresponde a una catálisis hom ogénea.
Luego n o e s verdadero.
A) La velocidad d e reacción s e cuadruplica s i la temperatura s e duplica
B) La velocidad d e reacción del reactante N e s m enor q u e la velocidad d e reacción del
reactante U.
C) El catalizador e s un sólido, m ientras q u e lo s co m p u esto s M, N y O s o n g ases.
D) E s una reacción d e orden 4
E )Q e s e l doble d e veloz q u e N
Resolución .□ catalizador debe ser un gas al igual que los reactantes y los productos ya que se trata de
una catálisis hom ogénea de orden 4. Además dos incrementos de 10 °C hacen que la velo­
cidad de reacción sea 8 veces va iniciar, según la ley de Vant’ H off. Las velocidades de
reacción de N y M están en la relación de 1 a 3 y las velocidades de Q y N están en la relación
de 2 a l .
RPTA. C
34.- Indicar verdadero o falso, resp ecto a la siguiente reacción exotérmica.
I)
2SO m + ° m ^
2 s °3(g)
S i s e aum enta la temperatura, el equilibrio s e desplaza hacia la derecha.
tt) S i s e aum enta SOf el equilibrio s e desplaza hacia la izquierda.
m
SI s e retira SOa el sistem a s e desplaza hacia la derecha.
A) FFV
B) V W
C) VFV
D) FVF
E) VFF
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
559
R esolución. De acuerdo con el principio de Le Chatelier : «si se realiza una variación en un sistema en
equilibrio, el sistema tiende a disminuir dicho efecto» así, se observa; a partir de la reacción:
SENTIDO EXOTERMICO
2 SOj +
<I)
Oj
2 SO, + CALOR
SENTIDO ENDOTERMICO
(F) El aum entar la temperatura, el sistema se desplaza hacia la izquierda, debido a que
si aum entam os la tem peratura favorece el sentido endotérmico.
II) (F) El increm entar un reactante, el sistema responderá disminuyendo el aum ento de
este en reacción por lo que debería desplazarse hacia la derecha.
III) (V) Si se retira un producto, el sistema responderá reponiendo la cantidad extraída se
producto.
Finalmente : FFV
RPTA.A
35.- A partir d e la sig uiente reacción :
_
2
..
2(g )
4{g)
AH
“ "fljrn
KJ
“= 58-mol
Indicar verdadero o falso, se g ú n corresponda, respecto a las sig u ien tes variaciones.
I)
A l aum entar la presión, el sistem a s e desplaza hacia la izquierda.
II) S i dism inuim os la temperatura, el sistem a s e desplaza hacia la derecha.
III) Agregar NOf hace q u e el sistem a s e desplace hacia la izquierda.
A) VVV
B) VFC
C) FFV
D) VFF
E) FVF
Resolución .­
De acuerdo con el principio de Le Chatelier; en la reacción :
SENTIDO ENDOTERMICO
TIfeaC- 1
I)
(V) Si se aum enta la presión, (esto disminuye el volumen) el sistema se desplaza de la
mayor cantidad de moles a la m enor cantidad de moles, para la reacción el aum en­
tar la presión, hará que el sistema se desplace hacia la izquierda.
II) (F) Como el sistema es endotérmico, calentar al sistema sería la acción necesaria para
que la reacción se desplace hacia la derecha.
III) (V) El agregar productos hace que el sistema se desplace hacia la izquierda (para dismi­
nuir su aum ento). RPTA. B
Problemas de Química y cómo resolverlos
560
Carlos Jara B.
36.- Indicar la(s) reacclón(es) que s e desplazan a la izquierda, por un aum ento d e volumen.
0
» o (g )^
^
N 2(g)
^
IH) NO(g) + Cl2 ^
A )ly ll
B )l
+
"> PCIs<g>
° 2 (g )
P C ,3(B) +
Cl.
m
NOCL
C)ll
D)lll
E) II y III
Resolución .De acuerdo con el principio de Le Chatelier, el aum ento de volumen, implica una DISMINU­
CIÓN DE LA PRESION, por lo que el sistem a se desplazará de la m enor cantidad de moles, a
la mayor cantidad de moles, de la ecuación mostrada.
Para cada siste m a :
I)
(NO)
2 NO
^REAC =2
II) (NO)
PC15
’I r e a c =
No hay variación alguna.
N2 + O2
’IPROD
=2
PCI3 +C12
1
III) (SI) 2NO+Cl2
■Oreac = 3
’I p r o d =
El sistema se desplaza hacia la derecha.
2
2 NOCI,
El sistem a se desplaza de derecha a izquierda.
■Oprod = 2
RPTA. D
37.- Indicar lo s e fe c to s q u e favorecen la producción d e COr para la siguiente reacción
e x o té rm ic a :
CO(g) + Q2i
CO.
¡Xg)
(o) ^
f)
II) A um ento d e temperatura
A um ento d e presión
III) A um en to d e la concentración del 0 2
A ) ly H
B) II y III
C) so lo I
D )ly lll
E) Todos
Re8oluclón-A partir de la reacción propuesta :
SENTIDO EXOTÉRMICA
I)
2C0 + 0 ,
2COj
*1reac= 3
^Iproo —2
+ CALOR
(SI) Al aum entar la presión, el sistem a se desplaza de izquierda a derecha, favoreciendo
la producción de C02.
II) (NO) La reacción es exotérmica, por lo que la reacción se vería favorecida si se calienta,
se desplaza hacia la izquierda.
III) (SI) Al agregar un reactante, el sistem a reaccionara disminuyendo su concentración, por
lo que favorecerá a la formación de productos (C02) RPTA. D
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
561
38.- Una de las reacciones Indeseables e s la producción del am oníaco e s la s ig u ie n te :
4 NH3(g) +
2 N * g> * 6 H 2° (g) *
3 °2(g)
CALOR
Indicar el procedim iento adecuado q u e perm ita dism inuir el rendim iento d e dicha
reacción química.
A) Aum entar la presión y la temperatura
B) Disminuir la presión y la temperatura
C) Aum entar la presión y bajar la temperatura
D) Aum entar el volum en y bajar la temperatura
E) Disminuir la presió n y aum entar la temperatura
R esoluclón.Analizando las característica de la ecuación
SENTIDO EXOTÉRMICO
4NH,+ 3 0 j
^
"
.
2Na + 6HaO + CALOR
tlinuc ~ 7 m ol
T)pkod = ®m ol
Como el objetivo es DISMINUIR EL RENDIMIENTO DE LA ECUACIÓN, esto es, que la reac­
ción se desplace hacia la IZQUIERDA, para ello se debe :
* Aumentar la tem peratura (favorece el sentido endotérmico)
* Aumentar la presión (va de m ás a m enos moles)
RPTA. A
39.- Para la siguiente reacción exotérm ica en equilibrio.
N2 ° m
v
"
N ¡Xg) + 2 °2(g)
El equilibrio s e desplaza hacia la derecha c u a n d o :
I)
S e introduce un catalizador en el sistem a.
II) S e aum enta la temperatura del sistem a.
III) S e dism inuye la presión del sistem a.
Indicar la(s) proposición(es) c o rre c ta s.
A )ly ll
B) II y III
C )ly lll
D)ll
E)lll
Resolución.A partir de la reacción :
SENTIDO EXOTÉRMICO
N,04
T ira je
“
1
^
m ol
"
N2 + 2 0 2 + CALOR
T]hiod — ^
m ol
_
562
Carlos Jara B.
Problemas ¿le Química y cómo resolverlos
Se observa q u e :
I)
(F) Un catalizador NO varia en lo absoluto el sentido de una reacción.
II) (F) Como la reacción es exotérmica un calentam iento haría que la reacción se desplace
hacia la izquierda.
III) (V) Si se disminuye la presión se desplazará de la m enor a la mayor cantidad de moles,
esto es hacia la derecha.
Finalmente solo es correcta la proposición III
RPTA. E
KcbI
40.- Para la siguiente reacción, A 293 K: C(s) + C O ^ ^
CO(g) AHflXfJ = +41,4 ~m o/~
Indicar las variaciones q u e favorecen el c o n su m o d e carbón.
I)
Retirar C 02 y calor.
II) A um entar la presión y retirar CO
III) Aum entar la temperatura y aum entar C 02
A)
IB) II C)lll
D ) ly II
E) II y III
Resolución.A partir de la reacció n :
C(s)+ C 0 2(s)
+
41,4
^
2 CO(g)
’Ireac = 1m ol
’Iprod = 2 m ol
Cuando participa el sólido la reacción se lleva a cabo a nivel de superficie por eso que adi­
cionar una cantidad de la sustancia sólida, no varía .
Pero las siguientes variaciones favorecerán su consumo.
* Adición de C 02 (obliga a que reaccione m ás carbón)
* Retirar CO (obliga a los reactantes a
* Calentar el sistema (favorece la Rxn endotérmica)
* Disminuir la presión (aum entar el volumen)
Haciendo que la reacción se desplace a la derecha.
Al analizar las respuestas, com parando su sentido :
I)
Retirar C 02 : <—
la RxpSe desplaza hacia la izquierda
Retirar calo r: <—
II)
Aumentar presión: <—
no hay una variación significativa
Retirar CO
: —>
III)
’
Aumentar tem peratura:
Aumentar C 02
I .
.
.
,
^ favorece el consum o de carbón
•:}
RPTA. C
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
563
PROBLEMAS PROPUESTOS
Su constante de equilibrio es :
01.- Dado el sistema de equilibrio:
-
30.
+ 64,8 KCal
(*>
No es(son) correcta(s):
1.
20,
_
(*>
[Fe]3 [H2Q]4
A) Kc= [Fe30 4][H 2]4
Si aumentamos la temperatura la reacción
se desplaza hacia la derecha.
II. Si disminuimos la presión, la reacción se
desplaza hacia la izquierda.
[h 2]4
B )K c = l l ^
C) K . ([H20]/[H 2])4
III. Si se adiciona el catalizador adecuado varía
la velocidad de reacción en ambos sentidos.
[Fe3Q4][H 2]4
IV. Si se aumenta 0 3 la reacción se desplaza
hacia la izquierda.
D) K' =
A) I y III
B) I y II
E) K - [Fe3° 34]
C
[Fe]3
D)
E) Todas
Ninguna
C) II y III
[HzO]4 [Fe]3
02.- Los factores más determinantes en el in­
cremento de la velocidad de reacción son :
05.- Hallar K /K a 727°C para las reaccio­
nes en el equiliéri cf(R = constante de los ga­
ses ideales)
A) Volumen, presión, viscosidad
I.
B) Temperatura, concentración, catalizador
n.
H,
le)
+ CL,
HCI
te)
(g)
o,
o,
C) Temperatura, concentración, densidad
D) Catalizador, densidad, tensión superficial
E) Tensión superficial, densidad, volumen
A)
100 R ; 100 R
C ) 100 R ;1
E)
B) 100 R ; 10 R
D) 1 0 R ; 10000R
1; 1000 R
03.- Dada la reacción con una constante K :
3U
2T + W
¿ Cuál es la expresión que representa la velo­
cidad de reacción V ?
3
A) v = K[T]2 [W]
D )v = K - ^ r —
[T] fW]
B )v = K ™
[U]3
E) v = K [U]
C)
06.- Diga Ud. cómo se puede lograr la pro­
ducción de amoníaco en el siguiente equili­
brio exotérmico.
N2 + H
<£)
<£)
NH,
A) Disminuyendo la presión
B) aumentando la presión
C) aumentando la temperatura
v = K[T] [W] / [U]
04.- Para el sistema en equilibrio:
D) disminuyendo las concentraciones del hi­
drógeno y nitrógeno.
3 F e,.
(s) + 4 H2O.(v), ^
E) Incrementando la concentración del amoníaco.
F e,O
. (J) + 4 H 2
, (í
3 4
564
Problemas tle Química y cómo resolverlos
07.- Respecto al sistema en equilibrio:
N,
fe)
+ 0,
zfe)
+ CALOR ^
Carlos Jara B.
[A] = 0,2 mol/l
2 N O ,.
[B] = 0,4 mol/l
[D] = 0,2 mol/l
*8)
Marque la proposición incorrecta:
Luego calcular la constante de equilibrio:
A) Al disminuir la concentración de NO la
reacción se desplaza hacia la derecha.
A) K = 1
’ c 32
B ,K = j
1
D )K -j
B) Las variaciones de presión no alteran el
equilibrio.
C) Al enfriar el sistema se desplaza hacia la
ó&TP-rho
D) Es una reacción endotérmica
E)
K„= |
11.- Determine la constante de equilibrio K
para el sistem a:
P
E)’ Kc = K p
H,
08.- Dado el sistema en equilibrio:
+ I
2 <*>
^
^ S O ,. -CALOR
S(s)
. .+ SO zfe)
2
(g)
¿ Cuántas causas desplazan la reacción hacia
a la derecha ?
* disminución de la presión
* inyectado SO al reactor
* calentando el sistema
* aumentando azufre y dióxido de azufre
A )0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
09.- En la reacción la directa:
X, . + 2 Y, .
(g)
(g)
Como varía la velocidad de reacción; s i :
I)
duplicamos la concentración de X
II) duplicamos la concentración de Y
A) I. cuadruplica; II cuadruplica
B) I. duplica; II cuadruplica
C) I. cuadruplica; II triplica
D) I. no v aria; II cuadruplica
E) I. duplica; II no vana
10.- En el equilibrio y para el sistem a:
+ 3 D ,(g),
A, . + 2 B, , ^7- :C m
(s)
(g)
(g)
Se tienen las siguientes concentraciones:
^
2HI
2 fe )
®
Siendo las presiones parciales en el equilibrio:
Ph,= 1,2 atm ; P, = 0 ,8 atm ; PH = 0 ,8 atm
A) K =2,25
p
D) K = 1,33
p
B) K = 0,66
p
E )K =0,75
’ p
C )K =1
' p
12.- En un balón de 10 L se inyectan 40 moles
de nitrógeno y 80 moles de hidrógeno, que
reaccionan como sig u e:
N
+ H,
NH_
(«)
fe)
(«)
Una vez alcanzado el equilibrio se forman 40
moles de amoníaco. Calcular KC
A)y KC = 1
B)y KC = 2
D )K c = 4
E )K c = 5
C)' KC= 3
13.- Se desea calcular K para el sistema en
equilibrio:
S(S) + CO (g)
S O2fe) + C (s)
,,
Experimentalmente y a una determinada tem­
peratura, en un recipiente que contiene azu­
fre sólido en exceso, se inyecta monóxido de
carbono a una presión de 2 atm. Finalmente
el sistema tiene una presión de equilibrio de
1,05 atm. Entonces:
A) K = 6 0
’ p
D )K = 7 2
’ p
B) K = 8 2
’ p
E )K = 5 4
’ p
C) K = 9 5
’ p
Cinética Química-Equilibrio Químico
Rubén Cueva G.
565
14.- La reacción del carbono sólido con el oxí­
geno a 80° C y una presión adecuada se pro­
duce a una velocidad de l5 m o l.fl.m in l. ¿Cuál
es la velocidad, para esta misma reacción y, la
misma presión pero a una temperatura de
120°C? (use valor aproximado en mol . í l. m irí1)
18.- ¿ Qué valor tiene la constante en de equi­
librio Kp cuando el óxido mercúrico se diso­
cia a 300°C; siendo la presión de disociación
de 9 atm ?
A) 30
A)
K = 3 6 atm3
Hg
6(í ) + °2 <i>
B) K = 144 atm3
C)
K = 108 atm3
D)
E)
K = 224 atm3
B) 22,5
C )60
D) 120
E)240
15.- 6 moles de nitrógeno se colocaran inicial­
mente en un reactor con 6 moles de O.,. Di­
cho reactor tiene un volumen de 5 1 si el siste­
ma logra el equilibrio a 800°C, siendo Kc= 0,16
se pide calcular la concentración del NO en el
equilibrio.
HgO,(s) '
p
p
p
K = 324 atm3
p
p
19.- Dada la reacción a 27°C y 760 mm Hg :
X
(g)
+Y
-
(g)
W (g)
., + Z,(g),
En el equilibrio se tien e:
2NO,
(g)
N2 + o 2 (X)
¿(g¡
[X] = [Y] = 1,25 mol/l
[W] = [Z] = 0,625 mol/l
A) [NO] = 0,560 mol/l
B) [NO] =1,535 mol/l
Luego calcular Kp
C)[NO] = 2 mol/l
A) 2,75
D) [NO] =0,368 mol/l
20.- Diga en qué reacción K. = Kp
E) [NO] = 0,875 mol/l
A) J (g)
, , + 3 L,(g),
H (g>
B) COCI 2(g)
C O (g )+
16.- En la reacción química reversible:
3A , + B
^
2 C ,. + 3D
B) 1,50 C)0,25 D) 1,25 E )4
C L 2(g)
C) C aC 03(s)
C a 0 (s) + C 0 2(g)
K = 1,25 a 1 727°C. Calcular K a la misma
c
p
temperatura.
D > N 2 °4 (g>
2NO,2(g)
A) K =23,8
E > A (g) + B (g)
(g)
p
(g)
(g)
B) K =108
p
(g>
C) K = 205
p
’
p
17.- En un recipiente de un litro se colocan
0,4 moles d e X y 0,8 moles de Y. Estas moles
reaccionan generando Z. El equilibrio se pro­
duce como se muestra
X ,, + 3 Y ,,
(g)
(g)
2 Z, ,
B) Kc = 200
D )K c=120
E )K c = 320
(g)
(S)
A) 3M + 2P .
B) 2A + B
productos ; v = K[M]2 [P]
-> productos ; v = K[A]2 [B]
C) 4X + 2 Y -----» productos; v=K [X ]2 [Y]4
(g)
Si en el equilibrio resultan 0,4 moles de Z; ha­
llar el valor de la constante de equilibrio K
A) K. = 100
2 C ., + D
21.- Identifique la relación correcta respecto a
la velocidad de reacción directa.
D )K =12,65 E) K =3,50
p
-
C )K . = 250
D) J + 2K
___ > productos; v = K[J] [K]1/2
E) 5S + 2T ---- » productos; v= KtSJ^IT]172
22.- La reacción quím ica:
C 2 + D 2
— 2C D
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
566
Presente una velocidad de reacción directa “v”,
entonces para la reacción quím ica:
\c 2 +
j
D2
CD
se cum ple:
A )2v
B) v/2
C) 4 v
D) v2
E)fv
Si el volumen donde se desarrolla la reacción
se reduce a la cuarta parte. ¿Qué velocidad hay
entre la velocidad final de reacción y la velo­
cidad inicial de reacción.
A) 6 4 :1
B) 35:2
D) 128:1
E) 15:2
26.- Para la reacción quím ica:
A, , + 3B
23.- El sistem a:
(g)
A,(g). +' BCg)
C. . + D
(g)
(g)
se desarrolla a razón de 0,4 mollLmiti. a una
temperatura de 20 °C. Entonces, experimen­
talmente, sucede q u e :
A) La velocidad de reacción a 50° C es de 1,2
mol/l.min.
B) Al incrementarse la temperatura en 10° C
la velocidad de reacción es 3,2 mol/ljnin.
C) A 60° C la velocidad de reacción es 6,4moUhnin.
D) Un incremento de 20° C implica que la ve­
locidad de reacción se duplica.
C) 256:1
------ >
(g)
PRODUCTOS
La velocidad de reacción es 0,032 mol/Lmin.
Si el volumen del recipiente donde se desa­
rrolla esta combinación se duplica. ¿Cuál será
la velocidad de reacción en mol/Lmin?
A) 10"
B) 10'2
C) 103
D) 10
E) 10"
27.- Cuando se da la reacción :
R. , + 3S
(g)
2U.
(g)
(g>
La concentración de R vana de 0,4 mol/l a 0,02
mol/l y la de S de 0,2 mol/l a 0,1 mol. ¿Cómo
varia la velocidad de reacción directa?
E) A 40° C la velocidad de reacción es la misma.
A) La velocidad final es 20 veces la velocidad
inicial.
24.- Dada la reacción quím ica:
C) La velocidad final es 96 veces la velocidad
inicial.
4A, , + 3B.
(g)
(g)
8C,
"(g)
’
12D,
(g)
Se deduce que la velocidad experimental para
la reacción de A es de 2,4 mol/Lmin. Luego
no es cierto :
A) El reactante B se gasta a razón de 2,8moUljnin.
B) La velocidad neta para la reacción es de
0,6 mol/l m in.
C) C se form a con una velocidad neta de
5 m ol/l.m in.
D) La reacción tiene una velocidad neta de
15,2 mol/Lmin.
D) La velocidad final es 160 veces la veloci­
dad inicial.
E) La velocidad final es 184 veces la veloci­
dad inicial.
28.- Determine la velocidad de reacción directa
final para la reacción mostrada de acuerdo al
siguiente cuadro:
mol/L
+ 2B^j ■«
[1.
0,08
0,10
[Ir
0,02
0,04
C,., +
-----
E) El producto D se genera con una velocidad
de 6,4 mol/l.min.
Siendo K la constante especifica de la veloci­
dad de reacción.
25.- Considere la reacción quím ica:
A) 1,28 x 10"8
B) 6,4 x 10-7
D )0,40
E) 0,025
3P
+
3* PRODUCTOS
C )4 0
Rubén Cueva G.
567
Cinética Química-Equilibrio Químico
29.- Dada la gráfica; para la reacción;
A) FVVF
B) FFFV
A + B -------- > C + D
D) FFVV
E) FVFV
C) FFFF
32.- Calcular el valor de la constante de equili­
brio para la reacción elemental A + B
C;
si la constante especifica de velocidad de re­
acción directa es 4,8x 104 S"1y la constante es­
pecifica de velocidad de reacción inversa es
óxlO2 S '1.
No es cierto :
A) Energía de activación (I) > Energía de ac­
tivación (II)
B) Gráfica I
: reacción normal
C) Gráfica II
: reacción con inhibidor
A) 8,0x1o3
B) 80
C) 8,OxlO6
D) 8,0x1o2
E) 8,0x10®
33.- Los valores experimentales que arroja
una experiencia sobre cinética química para:
S + R —» productos ; son :
ENSAYO
[S ],
[R io
v0
: bajó la energía del complejo
activado.
N° 1
0,45
1,80
0,02
N °2
0,90
1,80
0,04
30.- ¿Cómo varía la velocidad de reacción e n :
N °3
0,45
0,90
0,005
D) Gráfica II : catálisis positiva.
E) I —> II
2 NO(g) + O 2,,(g).
- > 2 NO,
(g>
al reducirel volumen de la misma a la tercera paite?
Luego se pide calcular el orden de la reacción
siendo:
A) aumenta a 24 veces
[ 10 = concentraciones molares iniciales.
B) disminuye a 18 veces
vQ= velocidad inicial.
C) aumenta a 27 veces
A) ORDEN = 1
D) ORDEN = 4
D) aumenta a 20 veces
B) ORDEN = 2
E) ORDEN = 5
E) disminuye a 9 veces.
C) ORDEN = 3
31.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
34.- Se experimenta con la reacción :
( ) La velocidad de la reacción depende de
la naturaleza de los reactantes pero no de
su concentración.
A + 2B
-------- >
C
¿Cómo varía la velocidad de reacción? s i :
I.
Se duplica la concentración de A.
( ) En la catálisis negativa aumenta el núme­
ro de choques intermoleculares.
II
Se duplica la concentración de B.
A) I : se duplica
I I : se duplica.
( ) La reacción a nivel atómico es más lenta
que la reacción a nivel molecular.
B) I : se duplica
I I : se triplica.
C) I : se triplica
I I : se duplica.
D) I : se cuadruplica
I I : se duplica,
E) I : se duplica
n : se cuadruplica.
( ) Las sustancias iónicas son más activas,
químicamente, a nivel de solución que en
el estado sólido.
568
Problemas de Química y cómo resolverlos
35.- Dadas las reacciones :
Carlos Jara B.
E) La velocidad de reacción lo define solo la
concentración del H2
I.
M + 3N --- » 2P + Q
(T = 30°C)
H.
2A + B
--- » C + 2D
(T = 20°C)
38.- La reacción mostrada se desarrolla a 18°C:
--- > T
(T = 26°C)
Fe.(s) + O 2-(g)
,.
Entonces:
n i. S + R
¿Qué afírmación es verdadera?
A) A 40°C la velocidad de reacción (II) se
duplica.
B) A 78°C la velocidad de reacción (III) se
triplica.
C) A 40°C la velocidad de reacción (I) se
duplica.
D) A 36°C la velocidad de reacción (III) se
triplica.
E) A 30°C la velocidad de reacción (II) se
cuadruplica.
36.- ¿Cuál(es) de las afirmaciones correctas?
-» F e 20 3(s)
A) A 28°C se produce en la mitad de tiempo.
B) A 36°C se produce en la mitad de tiempo.
C) A 36°C se produce con un doble de rapidez.
D) Su velocidad se duplica a 38°C.
E) Su velocidad se reduce a la mitad a 38°C.
39.- En la reacción química :
4A + B
---- > 3C
la velocidad de reacción neta es 0,0036molll.min
a 30°C. ¿Con qué velocidad se consume el
reactante A a 50°C?
I. En la reacción N2 + H2 «. v NH3
la velocidad de reacción directa queda multi­
plicada por un factor 625 si el volumen se re­
duce hasta un 20%
A) 0.0018 m o lll. min
n. La reacción
D) 0,0288 molll.min
H2 +12
HI
B) 0,0072 mol/l. min
C) 0,0144 molll. min
es de tercer orden
E) 0,0576 mol/l. min
III. En la reacción hipotética 3A + 2B —» ^
40.- Identifique una reacción de 3o orden y
que corresponda a una cinética química vio­
lenta respecto a las otras.
C : si el reactante A se consume con una velo­
cidad de 0,48 mol/l.min. el producto C se for­
ma con una velocidad de 0,04 mol/Lmin.
A)
Sólo I
D)Iym
B) Sólo II
C) Sólo III
E)I,II,III
+
h2
(Pd/As)
B)Mg,<1+H a (M
-> SO,3(g)
MgCl
1+H,T
Q HjSO^conc.) +Al(viruta)---- > A12(S04)}+ H2Í
37.- En la reacción :
c 2h 2
A>S 0 W + 0 2 «
^
c2h6
A) Se incrementa la energía de activación.
B) Aumenta la energía del complejo activado.
C) Se produce una catálisis heterogénea.
D) Se produce una catálisis homogénea.
D)'
Fe
(S)
+ O
2(g)
-*• Fe2°3(s)
E) NaOH(s) + HBr(1) — » NaBr{s) + H.O
18.1. ÁCIDOS
Son sustancias de sabor agrio (como el vinagre) que tiñen de color rojo al papel torna­
sol azul y también al anaranjado de metilo corroen a los metales desprendiendo hidrógeno
y generan sustancias cristalizables conocidas com o sales; adem ás en solución acuosa con­
ducen la electricidad.
Por su liberación protónica se dice que los ácidos pueden ser monopróticos, dipróticos,
tripróticos, tetrapróticos, etc. Si durante su ionización liberan uno, dos, tres, cuatro, etc, io­
nes hidronio (H+ ó H^O+) respectivamente. O también se puede decir si tienen uno, dos
tres, cuatro, etc, hidrógenos sustituibles.
Ejem plos:
Ácidos monopróticos
HNOj ; HQ
Ácidos dipróticos
HjSO, ; H2COs ; HjSO, ; H2Cr04 ; H3POs
Ácidos tripróticos
H3P 0 4 ; H3Q 0 4 ; H3Q 0 5 ; H3B 03
Ácidos tetrapróticos
H4I2Os ; H4C 04 ; H4P20 7 ; H4Q 2Os
; H Q 04 ; HMn04 ; H3POj
18.2. BASES
Conocidas también com o álcalis. Estas sustancias de sabor amargo son resbalosas al
tacto (jabonosas); pintan de color azul al papel tornasol rojo y con una coloración grosella a la
fenolftaleína; reaccionan con los ácidos formando sales y agua y se comportan como electrolitos
cuando están en solución acuosa. Ejm : NaOH, Ca(OH)2, KOH, NH4OH, Mg(OH)2, Al(OH)3.
Las principales teorías que tratan de explicar las propiedades de ácidos y bases (llama­
dos también álcalis) son las siguientes.
Teoría de Arrhenius
Teoría de Brónsted - Lowry
Teoría de Lewis
Pero es necesario resaltar que NO todos los ácidos son CÁUSTICOS y CORROSIVOS,
acidez no es sinónimo de corrosividad, algunos com puestos com o H2S04 adem ás de sus
propiedades ácidas son muy corrosivos por lo que, erróneam ente se cree que el grado de
acidez está en función de la corrosividad.
570
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
18.3. TEORÍA DE ARRH ENIUS
Establecida en 1 884 por el sueco Svante August Arrhenius, se fundamenta en el com ­
partimiento de las sustancias en solución acuosa.
Ácido es la sustancia que libera iones H+ en solución acuosa.
Base es la sustancia que libera iones OH' en solución acuosa.
La liberación o separación en iones es el proceso de disociación.
Ejem plos:
HNO,
(ac)
ácido nítrico
Á
—----- 3*
c
I
D
O
s
B
H+'(ac) +
«''(ac,
—----- 3*
2H+(ac) +
(s o 4)-2(ac)
CH3COOH.(ac),
ácido acético
—----- 3*
H+,(ac).
+
(CH3C O O )'(ac)
NaOH.(ac).
hidróxido de sodio
—----- 3>
Na+.(a c ),
+
OH (a
, c ),
-
--------- >
Ca+2(a c ). +
2 0 H (a c ,
--------- 3 »
A l+ 3 . .
(a c )
+
3 ° H (a c )
NH.+,
,
4 (a c )
+
Ca(OH)„
(a c )
hidróxido de calcio
E
S
NO'^ac)
H.SO,
2
(ac)
ácido sulfúrico
A
S
--------- >
HC,(ac,
ácido clorhídrico
H+'(ac) +
^ ^ ( a c )
hidróxido de aluminio
NH.OH,
,
4
(a c )
hidróxido de am onio
—--------- >
O H (ac,
H+1 = ión hidrógeno, es equivalente a d e c ir: (H30 ) +
(OH)'1 = ión hidroxilo u oxidrilo
Según Arrhenius una neutralización es la reacción entre un ácido y una base resultando
una sal y agua :
Ácido
+
Base
— ------->
HCI
+
NaOH
—------ >
Ejem plos:
H2s o 4 +
En donde se produce :
H+
+
Sal
NaCl
+
Agua
+
h 2o
Ca(OH)2 - ------ 3» CaSO4 +
OH'
—------ =►
h 2o
2HzO
Acidos y Bases
Rubén Cueva G.
571
18.4. TEORIA DE BRÓNSTED-LOWRT
Los químicos J.N. Brónsted (Dinamarca) y T.M. Lowry (Inglaterra), trabajando por se­
parado, dieron a conocer sus teorías en 1923:
Ácido es la sustancia formada por moléculas que donan protones
Base es la sustancia formada por moléculas que aceptan protones
Ejemplos:
H :Br:
+
h:o
H
base
ácido
h :c í:
H
H :o :
H
:
+
ácido
: nh3
base
NH®
:Br .e
+ :a :e
18.5. TEORIA DE LEWIS
En 1923 Gilbert Newton Lewis (EE.UU.) propone las definiciones más amplias :
Ácido es la especie química (ión o molécula) capaz de aceptar pares de electrones.
Base es la especie química (ión o molécula) que puede formar enlaces covalentes con sus
pares de electrones exteriores.
©
H
H
:a :0
h : c i:
h:o :
H :Ó S H
Ejemplos:
ácido
base
H
H:Br:
ácido
:n : H
H
base
H
H |i]N: H
H
: bí-:0
18.6. FUERZA DE ACIDEZ O BASICIDAD
Indica la facilidad con que una sustancia aum enta la concentración de los iones hidró­
geno y de iones oxidrilo.
18.61 Para ácidos
H idrácidos
O xácidos
NH3 < HzO < HF
h c io 4 > h n o 3 > h 2s o 4
H2S < H2Se < H2Te
H2S04 > H2S e04 > H2Te04
HF < HCI < HBr < HI
h c io 4 > h c io 3 > h c io 2 >
HCIO (*)
572
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
(*) En éstos casos la acidez varía proporcionalmente con el estado de oxidación.
HC104 >
4,
HCIO3
>
HC102 >
4.
EO = 7
EO = 5
HCIO
4.
4.
EO = 3
EO = 1
18.6.2 Para Hidróxidos o Bases
.
NaOH, Mg(OH)2, Ca(OH) 2 , Ca(OH)2 , KOH
1 8.7. LA ESCALA pH
Sorensen, químico danés introduce en 1 909 el término “potencial de Hidrógeno”
que se abrevia pH. Es el negativo del logaritmo (base decim al) de la concentración de
iones H+ en solución.
pH = - log [H+l
-■
Por propiedad de logaritmos :
pH = log —
[H ]
Ejemplo : Si en una solución la concentración molar de iones H+ es 10'9, entonces :
pH = -log (10-9)
=>
pH = -(-9)
=>
pH = 9
El agua es una sustancia con enlaces covalentes polares que se ionizan parcialmente,
una de cada diez millones de moléculas de agua se disocia :
HzO
P o rc a d a m o /:
c
^
1
H+ +
OH-
10'7
10'7
= [ 10“7] 110'7] =s
El producto iónico del agua :
K^, = 10' 14
Las soluciones ácidas tienen más de 10'7 moles de iones hidrógeno en cada litro. Por
ejemplo una solución con 10'5 moles de H+// es ácida.
Las soluciones básicos (o alcalinas) tienen m ás de 10'7 moles de iones oxhidrilo en
cada litro. Por ejem plo una solución con ÍCT4 moles OH'// es básica. Tiene 10' 10 moles H+/ / .
[H+l
1
10'1 10 * 10* 10"1 10^ 10* 10'7 10* 10* io-'°
pH
0
1
2
3
4
< í MÁSÁCIDO
5
6
7
8
9
10
1011 io 12
10 ,s 10 M
11
13
12
MÁS BÁSICO
NEUTRO
Cuanto m ás se disocian ácidos y bases son m ás fuertes
J>
14
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
Ejemplos de ácidos fuertes :
HCI04, HBr, HI, HCl, HN03, H2S 04, H2C r04, . . .
Ejemplos de bases débiles :
HF, CH3COOH, H2C 03, H2S, HCIO, HCN,. . .
Ejemplos de bases fuertes :
NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2, . . .
Ejemplos de bases débiles :
NH3, (CH3) N, Fe(OH)3, . . .
573
VALORES DE pH DE ALGUNAS SUSTANCIAS COMUNES
1
HQ (0,1 M)
H2S04 (0,1 M)
agua de lluvia
6,2
orina
6,6
saliva
6,9
bilis
6,9
7,0
vinagre
1,2
2,9
naranja
3,5
tomate
cerveza
4,2
agua pura
4,5
5,2
sangre
agua de m ar
5,5
leche de m agnesia
ácido bórico (0,1 M)
pan
7,4
8,5
10,5
Nota 1. La escala pOH , m enos utilizada que la escala pH, se aplica a soluciones básicas y
que ya que predomina el ión OH'.
pOH = -/oglOH ]
Se cumple :
pH + pOH = 1 4
(Por propiedades de logaritmos)
Ejem plo:
Si pH = 5
=>
pOH = 9
Si pH = 11
=»
pOH = 3
Nota 2. Los ácidos que liberan un ión hidrógeno por fórmula se denom inan monopróticos,
dos son dipróticos, y así sucesivamente.
H2S04
diprótido
para las bases
H3P 0 4 tripótico
NaOH m onobásico
HN03
Ca(OH)2 dibásico
monoprótico
18.7. INDICADORES COLORIMÉTRICOS ÁCIDO-RASE
Son sustancias (de estructura relativamente compleja) que señalan, mediante cambios
de color la presencia de ácidos o bases. El cambio de color o viraje del indicador se debe al
cambio en su estructura al perder o aceptar protones, ya que son ácidos y bases muy débiles.
Los m ás usados en laboratorios eran el TORNASOL (azul y rojo) y la FENOLFTALEINA
(solo para bases) pero actualmente se utilizan los pH -m etros digitales con electrodos de
calomel u otros y tiras de papel indicador universal (P.I.U.) que indican m ediante la intensi­
dad del color el grado de acidez o alcalinidad.
574
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
PRINCIPALES INDICADORES ÁCIDO-BASE
COLOR
INDICADOR
EN ÁCIDO
EN BASE
ZONA DE
VIRAJE DE pH
índigo - carmín
amarillo de alizarina
azul
amarillo
11,6-13,0
amarillo
violeta
10,1 -12,1
timolftalefna
incoloro
azul
9,4-10,6
fenolftaleína
incoloro
rojo
8,2-10,0
púrpura de cresol
amarillo
purpúreo
7,1- 9,0
rojo neutro
rojo
amarillo castaño
6,9- 8,0
rojo de fenol
amarillo
rojo
6,8- 8,0
azul de bromotimol
amarillo
azul
6,0- 7,6
tornasol
rojo
azul
5,0- 8,0
rojo de metilo
anaranjado de metilo
rojo
amarillo
4,4- 6,2
rojo
amarillo
3,0- 4,4
azul de bromofenol
amarillo
azul
naranja IV
rojo
amarillo
3,0- 4,6
1,4- 3,2
violeta cristalino
verde
violeta
0,0- 2,0
18.8. TITULACION ACIDO-BASE
Es el procedimiento para calcular el título (nombre y concentración)
de una solución desconocida, ácida o básica, neutralizándola con una solu­
ción, básica o ácida, de concentración conocida (solución patrón). General­
mente las titulaciones ácido-base se efectúan con buretas y matraces utili­
zando un indicador com o fenolftaleína, dejando caer gota a gota la solución
problema (por ejm. un ácido) sobre la solución patrón (por ejm. una base)
que se agita constantemente en el matraz hasta llegar al “punto de equiva­
lencia”, cuando empieza el cambio de color permanente, a partir de :
Aplicando # eq-g5á c id o = # eq-g'b a s e
l N11á c id o * á c id o
^^base^base
pinza pato
bureta ^
m aso ,
áddo
nitroso
bureta graduada
soludón patrón
soporte
universal
\
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
575
PR0GL6MAS R6SÜ6LTOS
01.- Marque verdadero(V) o falso(F) seg ú n convenga :
( ) Mientras q u e lo s ácidos tienen sabor amargo, las b a se s tienen sa b o r agrio.
( ) L o s á cidos tiñen d e color azul al papel tornasol y las b a se s lo tiñen d e color rojo.
( ) L os ácidos reaccionan con lo s m etales desprendiendo hidrógeno.
( ) L os ácidos s e com binan con lo s álcalis form ando sa les y agua.
A)
FFVV
B) VFVF
C) FVFV
D) W F F
E) F W F
R esolución.(F) Los ácidos tienen sabor ágrio (vinagre) y las bases tienen sabor amargo (jabón).
(F) El papel tornasol se usa com o indicador para reconocer el carácter ácido o básico de una
muestra. Se pinta de rojo al contacto con los ácidos y de azul al contacto con las bases.
(V) Cuando un ácido reacciona con un metal, éste último desplaza al hidrógeno en forma de gas
K + Hl SO.H
v
s
K„SO.
¿ 4 + H,¿ T
Ca + 2 HCI
^ -------^ CaCI2 + H T
(V) En las reacciones de neutralización los ácidos se com binan con los hidróxidos transfor­
mándose en sal y agua.
HCI + NaOH y
^ NaCl + H20
Ca(OH)2 + 2HN03
C~
^ Ca(NOs)2 + 2H20
RPTA. A
02.- Encuentra la proposición correcta :
A) S eg ú n S va n te A rrhenius lo s ácidos so n su sta n cia s q u e en solución a cuosa s e d iso ­
cian liberando io n es oxidrilo (OH-)
B) El ácido sulfúrico e s m ono prótlco
C) La teoría d e B ro n sted - Lowry propone com o á cidos a aquellas su sta n cia s capaces
d e donar un protón (H+)
D) Un ácido fuerte genera una b a se conjugada fuerte
E) Una b a se débil genera una b a se conjugada débil
A) VVFVF
B) VFVFV
C) FFVFF
D) FFFFVF
E) VVVFF
Resolución.A)
(F)En la teoría de S. Arrhenius podem os ver que los ácidos al disolverse con agua se
disocian generando iones hidronio (H+)
HCl(ac)
^
^ H+ + Cl’
H2Cr04(ac) v
En cambio las bases se disocian generando iones oxidrilo (OH )
^ 2H+ + CrQJ
576
Problemas de Química y cómo resolverlos
NaOH(ac) v
^ Na+ + OH'
Ca(OH)2(^ ^
^ ---------
B)(F)
Carlos Jara B.
M
^ Ca+2 + 20H
2H+,+ SOÉ
Diprótíco
C) (V) Bronsted y Lowry proponen como ácidos a las sustancias capaces de donar un protón (H+).
h c T + h 2o
< -->
h 3o + +
cr
y com o bases a las sustancias capaces de aceptar un protón (H+).
H C o f T ^ H 20
D) (F)
E) (F)
y.
H2C 03 + 0H
ÁCIDO FUERTE
------- >
BASE CONJUGADA DÉBIL
ÁCIDO DÉBIL
-------- >
BASE CONJUGADA FUERTE
BASE FUERTE
-------->
ÁCIDO CONJUGADO DÉBIL
BASE DÉBIL
-------- >
ÁCIDO CONJUGADO FUERTE
RPTA. C
03.- Dadas las pro posiciones :
* Las e sp e c ie s anfipróticas s e com portan e n algunos ca so s com o ácido y en otros
com o base.
* S eg ú n G.N. Lew is lo s ácidos so n m oléculas o io n es capaces d e aceptar un par de
electrones.
* Los co m p u esto s cuyo átom o central no han com pletado el octeto so n ácidos d e Lewis.
* L os co m p u esto s cuyo átom o central tienen uno o d o s pares d e electrones com par­
tidos, so n b a s e s d e Lewis.
¿Cuántas so n fa lsas?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.­
* (V) Las especies anfipróticas, se conocen también com o anfolitos o ANFOTEROS ; pueden
comportarse dom o ácidos o com o bases.
OH'
Al(OH)3
v
Al+3 + 30H
Ejem plos:
HIDRÓXIDO DE ALUMINIO '
H
Al(OH)
^
3H+ + AlCg3
3(ac)
También son anfóteros el agua, alcohol etílico, los iones complejos de los metales pesados
Zn, Sn, Sb, C r.
* (V) La teoría de Lewis propone a los ácidos com o moléculas o iones capaces de aceptar
un par de electrones ; y bases los que pueden donar un par de electrones.
H— N—H
I
H
BASE
+
I
F
I
—F
F
ÁCIDO
H
I
H — N* *
I I
H
F
I
B —F
F
Ácidos y Bases
Rubén C ueva G.
577
* (V) Son ácidos de Lewis :
a) Los compuestos cuyo átom o central no han com pletado el octeto (BeCl2).
b) Todos los iones positivos (Ag+ ; Ca+2 ; etc)
c) Aquellas sustancias cuyo átom o central presenta uno o más enlaces múltiples (C 02).
* (V) Son base de Lewis :
a) Las especies cuyo átomo central tiene uno o dos pares de electrones no compartidos (HzO)
b) Todos los iones negativos o aniones (C1‘; S"2; etc)
Conclusión : Ninguna es falsa
RPTA. A
04.- ¿C uáles d e las proposiciones s o n correctas?
I)
La fuerza d e acidez aum enta con la polaridad en la tabla periódica, en lo s hidruros.
II) En los oxácidos, la fuerza d e acidez aum enta con el m enor tamaño del átom o central.
III) En los oxácidos, la fuerza d e acidez aum enta con el m ayor esta d o d e oxidación, res­
p ecto a un m ism o elem ento químico.
A)
Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D ) ly ll
E) Todas
R esoludón.La fuerza de acidez es la capacidad que tienen los ácidos para producir iones hidronio (H+).
1 (V) En los hidruros así com o aum enta la polaridad en la tabla periódica o com o cuando
disminuye la energía de enlace, aum enta la fuerza de acidez.
m ás polaridad
ch4
nh 3
H20)
HF
HQ
PH,
HjSe
HBr
Hl
m enos energía
de enlace
II (V) Si com param os diferentes oxácidos, su fuerza de acidez aum enta con el m enor tam a­
ño del átom o central.
HI04 < HBr04 < HC104 (Grupo V1IA)
III (V) La fuerza de acidez aum enta al aum entar el estado de oxidación en los oxácidos de
un mismo elem ento.
,
H B r O < HBrOz < H B r0 3 < H B r0 4
Luego todas las proposiciones son correctas.
RPTA. E
05.- De las sig u ien tes esp e cies quím icas el ácido m á s fuerte e s :
A) H2S 0 4 po rq u e e s m á s cáustico y corrosivo
D) H3P 0 4 porque e s triprótico
B) HCI04 po rq u e s e disocia ca si totalm ente el H*
E) HNOa p o r q u e tiene nitrógeno
C) CH3COOH po rq u e s u sabor e s m á s ácido
Problemas de Química y cómo resolverlos
578
Carlos Jara B.
R esoluclón.La fuerza de la acidez depende de la disociación mayor, es decir la ionización de H+ RFIA. B
X OH
+
(o )
«• h
Hjfoi
06.- Dada la rea c ció n :
^ 1^
f( no )l +
^
.
.
h jo *
3
Es correcto :
A) El fenol e s b a se d e B ronsted - Lowry
D) No h a y transferencia d e hidronios
B) El agua e s ácido d e B ronsted - Lowry
E) No h a y transferencia d e p ro to n es
C) El HsO* e s ácido conjugado d e B ronsted - Lowry
R esoluclón.Según Bronsted - Lowry :
X>H
(o )
O+
. h 2o
ácido
(£ )
-base
np*
+
base
conjugada
ácido
conjugado
el fenol dona un protón al agua, entonces el H30 + es un ácido conjugado.
RFIA. C
07.- Dadas las p ro p osiciones :
* El HCI disociado en un 100% tiene una molaridad d e 0,1 por lo cual s u pH e s 1.
* Una solución con pH = 4, tiñe d e rojo el papel tornasol.
* S i el pH d e una solución e s 3, e n to n c e s s u s itm es oxidrilo tienen una concentración
igual a 1 x 1C11 mol/l.
* En una solución neutra s e c u m p le : [OH ] = [H*j 1 x 1(X7 M
¿ Cuántas so n verdaderas ?
A)
0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución.­
* (V) Si la disociación se da en un 100% para el HCI 0,1 M, entonces :
[H+] = 0,1 = 10'1
=> pH = -log 10’1 =>
pH = 1
* (V) Si el pH =4, la solución es ácida y tiñe de rojo al papel tornasol.
* (V) Solución acuosa con pH = 3 pOH = 11.
Luego :
* (V) Solución neutra :
Entonces :
Todas son verdaderas
[OH ] = 1 x 10-p°h = 1 x 10 n m ol/l
pH= pOH = 7
[H+]= [OH )= 1 x 101 mol/l
RFIA. E
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
5 79
08.- Marque la relación incorrecta :
I.
BH3 : ácido d e Lew is
III. COz : ácido d e Lew is
A)
Sólo I
B) Sólo II
II.
A!*3 : b a se d e Lewis
IV.
C ¿ lsOH : b a se d e Lew is
D)
C )l y II
Só lo IV
E) Ninguna
Resolución.Analizando las alternativas :
I.
H- B - H
I
H
II.
AT3
(no tiene octeto en el átom o central) (ácido)
(catión) (ácido de Lewis)
III. I Ó = C = Ó I
(el carbono tiene enlaces múltiples) (ácido)
IV. CjHj — O — H
(el oxígeno tiene 2 pares de e' libres) (base)
Sólo II es incorrecta
RPTA. B
09.- Identifique las parejas ácido base conjugadas respectivamente para la siguiente reacción:
MgOH* + NH2
= =
MgO + NH3
A) Mg OH* y MgO
NH¿ y NH3
D) MgO y MgOH* ; NH3 y NH¿
B) Mg OH* y NH2
MgO y NH3
E) Mg OH* y MgO ; NH3 y NH¿
C) Mg OH* y NH3
NH¿ y MgO
Resolución.En la reacció n :
MgOH*
ácido
NH¿
base
_
MgO
base
conjugada
nh3
ácido
conjugado
Nótese que el MgOH+ dona un protón H+ al NH2‘ por lo tanto se comporta com o ácido y
genera una base conjugada el MgO. Luego el NH2~ es la base y genera el ácido conjugada NH3
RPTA. E
10.- No e s ácido :
A) Sustancia que en solución acuosa libera io n es hidrógeno.
B) E specie química q u e acepta par d e electrones
D) Material corrosivo e inflam able
C) Moléculas o io n es q u e donan p rotones
E) Tiñen d e rojo el papel tornasol
Resoluclón.A (V) Es ácido según Arrhenius
D(F) No todos los ácidos son corrosivos y no son inflamables
B (V) Acido según Lewis
E(V) El tornasol, se pone de color rojo en medio ácido
C (V) Acido de Brónsted-Lowry
RPTA. D
580
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
11- Instrum ento d e laboratorio para m edir ei grado d e acidez o alcalinidad
A) barómetro
B) term óm etro
C) calorímetro
D) pH-metro
E) viscosím etro
Resolución.En Química y Física se em plean una serie de instrumentos, entre ellos tenem os :
A) Barómetro : Instrumento de medición de la presión atmosférica.
B) Termómetro : Instrumento para medir la tem peratura de los cuerpos.
C) Calorímetro.- Instrumento para determ inar el calor específico de las sustancias.
D) pH-metro.- Es un instrumento para medir la acidez o basicidad de una solución basado en
su conductividad eléctrica de la solución.
E) Viscosímetro.- Es un instrumento em pleado para medir la viscosidad de los líquidos el
más conocido es el viscosímetro de Ostwald.
Luego, la respuesta correcta es el pH-metro (se lee peachím etro)
RPTA. D
12.- El pH igual a 4,5 para la cerveza n o s indica q u e e s :
A) acida
B) neutra
C) básica
D) no s e sa b e
E) anfolito
Resolución.Para considerar una solución ácida, el pH varía entre un pH y pH < 7, por lo que se halla entre
RPTA. A
este rango, la cerveza tiene un carácter ácido.
13.- Marcar la alternativa incorrecta
A) La fenolftaleína e s un indicador solam ente para b a se s
B) El tornasol en m edio ácido toma el color amarillo
C) El ácido sulfúrico e s diprótico
D) La co n stante d e ionización del agua e s 1(fu
E) L os ácidos tiñen d e rojo al anaranjado d e metilo.
Resolución.Analizando las alternativas
A) (V)La fenoltaleína es un indicador netam ente básico, su rango de variación es de 8,3 a 11
en la escala de pH. Presentando una coloración rojo grosella.
B) (F) El papel de tornasol, presenta las siguientes variaciones :
C)
MEDIO
Ácido
Neutro
Básico
COLOR
Rojo
Violeta
Azul
(V) El ácido sulfúrico al disociarse lo hace a s í :
H2S04
>
HS04
-------- >
H+ + S 04'2
>
2_H+ + S 04'2
H2S04
H+ +
(ácido diprótico)
HS04" (disociación total)
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
D) (V) Al disociarse el a g u a :
E) (V)
HzO
=
H+
+
581
OH :Kw = 1014a 2 5 °C
El anaranjado de metilo, se pone de color rojo en medio ácido y color amarillo en
medio básico.
RFIA. B
14.- Calcular el pH d e la solución q u e contiene 5,4 x 10* ión -g/l d e hT. (log 5,4 = 0,73)
A) 7,35
B) 8,27
C) 9,45
D) 11,10
E) N.A.
Resolución.pH = -lo g [H+J
=*
pH = -lo g (5,4 x 109)
pH = lo g 109 - lo g 5,4
=>
pH = 9 - 0,73
=> ' -pH =^£,27 ,
RPTA. B
15.- Dados :
*A mayor pH las soluciones son m ás ácidas
* El ácido perclórico e s un ácido fuerte
*A menor pH las soluciones son m ás ácidas
* Los ácidos orgánicos son ácidos débiles.
* El agua d e las lluvias tiene pH = 7.
El núm ero d e pro p o siciones correctas e s :
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Resolución.A mayor pH es más básico
(F)
A menor pH es m ás ácido
(V)
Agua de lluvias pH = 6,2 (ligeramente ácida)
(F)
HCI04 es ácido muy fuerte (se disocia totalmente)
(V)
Acidos orgánicos son ácidos débiles
(V)
RPTA. C
16.- Indicador solam ente d e b a ses donde a partir d e pH = 8,3 toma un color rojo - grosella o
violeta, basta una sola gota d e este indicador que e s incoloro en m edio neutro y ácido:
A) naranja d e m etilo
B) tornasol
C) fenolftaleína
D) rojo fenol
E) anilina
Resolución.Para la fenolftaleína
punto de viraje
8 ^
i
pH —i------------------ H
v. ... >:• ’ 't—>3----------8,3
'
I Rango de Viraje I
(Rojo Grosella)
Según las características mostradas, corresponde a la fenolftaleína.
RPTA. C
Problemas de Química y cómo resolverlos
582
Carlos Jara B.
17.- E s una b a se s e g ú n las teorías m odernas d e acidez-alcalinidad
A) CH4
B) H¿S
C) h 3o
D) NH3
E) HCI
Resoluclón.De acuerdo con la teoría de G.N. Lewis, una base cede un par de electrones,
u © acepta iones hidrógeno
par de electrones
, N
' IN
H H H
. - . E l amoníaco es base
RPTA. D
18.- ¿C uáles d e lo s co m p u esto s orgánicos n o s o n ácidos?
A)
fen o les
B) ácidos carboxíücos
C) alquinos term inales
D) HCN
E) cetonas
Resolución.Los fenoles son ácidos débiles, el núcleo bencénico unido al oxígeno permite la disociación
i^ Y OH
parcial de iones hidrógeno I O l
Los compuestos con el grupo carboxilo también son ácidos débiles, permiten la disociación
del H®
C
(carboxilo)
O -H
Los alquinos son el triple enlace en un extremo (terminales) también son ácidos muy débi­
les por el enlace triple C = C — H que permite la ionización parcial del H®
El ácido cianhídrico H — C = N es el único nitrilo (cianuro) con propiedades ácidas, por lo
mismo que los anteriores
RPTA. E
19.- R econozca las b a se s conjugadas d e las sig u ien tes e sp e c ie s :
H2S
A) H S
;
HSO¿
; OH- ;
HNOa
; S 0 ¡ ; H p ; N 03 ; NH2
B) H S
; SCT4 ; Qr ; NCT3
; NH.J
C) H S
; S 0 ¡ ;O r ; NQ3
; NH¿
; NH3
D) H S ; H2SOA; Or ; NQ3
; Nhr2
E)H3S>; H2S 0 4 ; H p ; H p o 3 ; Nhf4
Resolución.La diferencia que existe entre las espedes que forman un par conjugado, es un hidronio H+. Siem­
pre la base conjugada tiene un hidronio menos que el ácido que ía genera. Así, ordenando la lista:
base
conjugada
HS'
so ;
o=
NO,'
NH¡
<ddo
HjS
HSO¡
cw
HNO,
NH,
RPTA. C
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
583
20.- ¿ En q ué ca so el ácido conjugado no corresponde ?
B r'
A) H B r ------- >
D)
B) H2C 03
P H * ----- 3» PH3
--------- >
E) HCr2 O}
>
HCD3
C) HSO~ -------- > SO¡
H2Cr2Or
Resoluclón.E1 ácido conjugado proviene de una base la cual ganó un hidronio H+ (HS04 ------ > S 0 42)
ác. conjugado
HBr
H2COj
HSO¿
ph;
HCr30 ;
base
Br'
HCO,
so ;
PHS
H2Cr20 7
21.- Calcular el pH d e una solución d e H2S 0 4 con una disociación d el 10%, s i s u co ncen­
tración e s 0,05 M.
A) pH = 2
B) pH = 2,5
C) pH = 3
D) pH = 4
E) pH = 1
Resolución.Construimos un cuadro para la disociación del H2S04 , cuando es una solución muy diluida.
2H+
Moles estequiomédicas
1 mol
2 mol
«i
0,5 m ol
«d
0,1 x 0,05 mol
«r
0,9 x 0,05 mol
1 m ol
2 x 0,1 x 0,05 mol
0,1 x 0,05
2 x 0,1 x 0,05 mol
0,1 x 0,05
0,1 mol/l
I ]
Luego :
so ;
+
[H+] = 0,01 mol/l = 102 mol/l
pH = -log IO'2
=>
y
í pH = 2
pH = -log [H+]
RPTA. A
22.- Calcular el pOH d e una solución acuosa sabiendo q u e s u s io n es hidronio tienen
una concentración d e 0,000 008 mol/l. (Dato: log 2 = 0,30)
A) 5,1
B) 8,9
C) 2,8
D) 11,2
E) 13,5
R esoluclón.Pbr dato :
[H+j = 0,000 008 mol/l = 8 x IO"6 mol/l
Calculamos ahora el pH :
pH = - [3 to g 2 -6 to g l0 ]
Pero se sabe que : pH + pOH = 1 4
pH = - log [H+J
=> [H+] = 23 x 10-® mol/l
=> pH = - log (23x 10"®)
=> pH = (3(0,30) - 6(1)] => pH = 5,1
=> 5,1 + pOH = 1 4
=> ■ OH = 8 ,9 } RPTA. B
584
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
23.- Indique lo incorrecto resp ecto al agua pura :
A ) [H+] = 1(T7 M
B) [OH] < 1(T7 M
D)
E) pH = 7
[H ] [OH] = 1(TU
C) [H ] = [OH] = 1(T7 M
Resolución. El agua pura tiene un pH = 7 luego [H+] = 10"7 M y su pOH = 7 entonces [OH ] = 10"7 M.
Pbr lo tanto :
[H+] [OH ] = 10'7 x 1CT7 = 10 14
RPTA. B
24.- Una solución am oniacal tiene Kb =10* mol/l. S i s u pH = 12, calcular la normalidad.
A) 2
B) 4
C) 6
D) 8
E) 10
Resoluclón.El amoniaco reacciona con el agua com o sigue :
NH3 + H20
[NH4 KOH ]
[NH3]
'
La constante de basicidad es :
Kb =
Pero com o pH = 12 entonces :
pOH '= 2
L uego:
[OH] = 10'2 = INH4 ]
(a)
< i r 2x i r 2
10 =
[n h J
Reemplazando en (a) :
NHJ + OH'
[NH,] = 10 M.
n = 10 x 1 (e = 1 )
Si N = M x 0 se tiene :
nV
IO Í
RPTA. E
Observación : Nótese que el am oniaco acepta un H+ luego 0 = 1 .
25.- Una so lución a cu o sa tiene pOH = 4,5. ¿C uál e s la concentración d e s u s io n es
hidronlo en mol/l?
A) 2,15x10*
B) 8,3x10*
C) 3,16x10rw
D) 4,2x1 OT12
E) 5x10*
R esolución.Calculamos la concentración de los iones hidronio con el pH.
i)
pH = 14 - pOH
ii) Luego :
=>
pH = 14-4,5
=»
pH = 9,5
[H+] = 1 x IO-p”
=>
[H+] = 1 x 10 9-5
[H+l = l x l 0 ' ° x 10°-5
=>
[H+] = 1 xlO"10
i , [ ^ +] = 3,16 x 10 w m ol/l
RPTA. C
26.- Hallar la co n stante d e Ionización d e una solución 0,01 M d e HCOOH q u e s e ioniza
en un 0,04%.
A) 2,5 x 10*
B )3 x HT12
C) 2,5 x 10*
D) 5,4 x I O *
E) 1,6 x W 9
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
585
R esolución.-
1 HCOOH(bc)
v
^
1 H+
1 mol
Moles estequiométricas
"l
0,01 m ol
"d
4 x 10*
+
1 HC00‘
1 mol
1 mol
4 x 10*
"r
"o
0,01
4 x 10*
[ l
0,01 mol/l
4 x 10*mol/l
4 x 10*
4 x 10*
4 x 10* mol/l
= 0,01 - 4xl0~6 = 0,01 m ol
Observación : Para el HCOOH en el equilibrio :
se d e p re c ia
„
,
L ueS ° :
[PrilHCOO- ]
a = L 1H C O O H )
„
=*
4 x 10-€ x 4 x 10-6
RPTA. E
< K /= T ,6 x
a ---------------- Ó f i \ ----------
27.- Calcular el pH d e una solución acuosa que contiene 0,4 g d e NaOH (U = 40) p o r litro.
A) 10
B) 11
C) 12
D) 13
E) 14
Resolución.i)
Calculamos el núm ero de moles del soluto NaOH :
1 NaOH
1 m ol
Wsto
n, = —
0,01 moles
sto
Msto
ii) Hallamos la molaridad de la solución :
M _ Ijsio _ 0,01 m o l = Q101 mol/l.
sol
1/
"i
+
1 Na+
1 m ol
0,01
0,01
0,01
n,
0,01
0,01
iii) Analizamos la disociación del NaOH, luego:
[OH-] = 0,01 mol/l y pOH = - log [OH-] = -log 0,01
Por lo tanto
1 OH+
1 m ol
pOH = 2
pH = 14 - pOH = 1 4 - 2
RPTA. C
28.- Halle la concentración d e lo s io n es hidronio y el porcentaje d e disociación d e una
solución 4 .W 2M d e HCN. (Ka = 4,5.KT10)
A)[H*] = 4,24.10*
B )a =4,8.10* %
C )a = 2 ,3 .1 0 2
D)[H*] = 5,2.10*
Resoluclón.Construimos el cuadro para la disociación del ácido cianhídrico.
E)[H*] = 8.10S
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
586
„
[H+][CN]
Ka “
[HCN]
L uego:
4,5 X 10"10 =
Entonces:
'
4-10^
4,5 x 10
.-.
1 HCN
1 m ol
n.
1H’
1 CN
1 m ol
1 m ol
x m o l/l
x m o l/l
4.10
valor muy
\ y pequeño
=
í=
nf
4 x ir2
jc = 4,24.10-6
deducimos que : [H+] = 4,24.1o-6 mol/l
n„
4.10J -jr
[ 1
(4.10 - jc) mol/l
Finalmente calculamos el porcentaje de disociación :
«=
4,24x10^
.........
.
" x 100 %
4x10^
=
a = 1 ,0 6 X l0*% 1
RPTA. A
29.- En un recipiente s e disuelven 0,8 g d e NaOH y 1,12 g d e KOH en agua pura hasta
com pletar un volum en d e 2 litros. Hallar el pH y el pOH de la solución :
A) pH = 2,5
pOH = 11,5
B) pH = 12,31
pOH - 1,69
D) pH = 4
pOH = 10
C) pH = 10
pOH = 4
E )p H = 13,5
pOH = 0,5
Resolución.0£
i) Hallamos la molaridad del NaOH
MNaOH = ^
vsol
= ^
L uego:
[OH] = 0,01 mol/l
ii) Hallamos la molaridad del KOH :
iu
L uego:
[OH] = 0,01 mol/l
= 0'01 ™ 1'1
1J2
iii) Esto quiere decir :
m koh
.‘sito.
Vso1
= 0,01 mol/l
[OH'J^ota] = 0,01 + 0,01 = 0,02 mol/l
iv) Finalmente hallamos el pOH :
y
_
pOH = - log [OH ]
pOH = - log 0,02
pOH = 1,69
pH = 14 - pOH
pH = 14-1,69
pH = 12,31
RPTA. B
30.- Determine el pH d e una solución d e un ácido m onoprótico, cuya concentración e s
0,01 N y q u e está ionizada e n un 94,2%. (DATO : log 9,42 = 0,97)
A) 11,97
B) 2,03
C) 8,97
D) 2,03
Rw q Ivcíóíi.0
[ÁCIDO] = 0,01 Eq { g = 0,01 m ol/l
E) 3,97
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
587
Si el ácido es monoprótico (0 = 1 )
[H+] = fg § x 0 ,0 1 = 9,42x10* mol/l
ii)
pH = - log 9,42x10'3 =>
iii) Calculamos el pH :
pH = 2,03
RFIA. C
31.- Calcular el pH d e una solución con 0,36 g d e HCI p o r litro. Su p o n er q u e el ácido está
com pletam ente disociado. P.M. HCI = 36
A) 4
B) 3
C) 2
D) 1
E) N.A.
Resolución.Como el HCI es un electrolito fuerte, tiene una disociación total.
HCI
v
^
H+
+
Cl'
1
pH = -tog[H+]
pH = -fog(10"2)
c
pH = 2
36
[H+] = 0,01 = 10‘2
RFTA.C
32.- La con sta n te d e disociación d e un ácido m onoprótico e s 0,8 x KT8, a la temperatura
d e 20 SC. ¿Cuál e s s u pH s i la solución e s 0,1 N ?
A) 2,66
B) 3,55
C) 4,66
D) 5,88
E) 2,86
R esoludón.Sea el ácido HA:
HA v
Ki =
por dato :
s
1
H+ + A"
,
donde
[HA] = 0,1
:
[H+] = [A l
K¡ = 0,8 x IO-6
Reemplazando : 0,8 x IO-6 = ■—
=» [H+] = Jo.SxlO 6 x0,l
^
=>
pH = -log [H+]
pH = -log (2,8 x IO"*)
=>
pH = - (log 2,8 + log 10"1)
pH = -(0,45 - 4)
=>
pH = 3,55*
[H+] = 2,8 x IO"*
RFTA. B
33.- En la titulación d e 20 m i d e solución d e NaOH s e utilizaron 12 m i d e H¿S04 ,0 ,5 N. La
concentración en normalidad d e la solución básica e s :
A) 0,3
B) 0,6
C) 0,9
D) 1,2
E) 0,4
588
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
R eso lu d ó n .D a lO S :
N NaOH = ?
N H2SO4 =
0 '5 N
V NaOH =
2 0 m /
V H2S ° < =
En toda neutralización; que en este caso es una titulación :
N
V
‘ N aO H V NaOH
=N
‘ h2S04
V
=> N
H 2S04
NaOH
= t0.5N)(12m/)
20
«r
m i
N aO H
= 03N
RPTA A
’
Iv i iA . A
34.- S e desea co nocer la concentración d e una solución d e HCI y s e procede a titular
con una solución preparada disolviendo 5,6 g d e KOH en cierto volum en d e agua,
habiéndose co n sum ido en la neutralización 20 c c del ácido. P.M. KOH = 56
A) 50 N
B )5N
C) 0,5 N
D) 0,05 N
E) 0,005 N
Resoluclón.e<7"Sácido = # eq ~8base
„ _= ypTr—;-----5V
6^
x
N„_,
HCI
(5 6 g /e q - g)(0,02//fros)
W
^HCl^HCI = p.E.
^
—5N
EIU
‘
. _> c i
=>
"KOH
RPTA. B
35.- S e m ezclan 40 m i d e HNOs 0,5 N y 10 m i d e HNO, 2N, luego s e titulan con 60 m i de
NaOH. ¿Cuál e s la concentración d e la solución básica?
A) 2,75 N
B) 1,25 N
C) 0,67 N
D) 0,33
E) 3,2 N.
Resolución.Como se tiene dos ácidos, se cumple que la cantidad total de Eq-g del ácido se neutraliza
con la base, según :
# «?-Sácidol + # e<7-Sácldo 2 = # «7-Sbase
(0,5) (40) + (2)(10) = N ^ t e o )
=> N1V1 +
N 2V 2
=
N b aseV b ase
=*
nJ
RPTA. C
36.- Determinar el pH d e ¡a disolución con 0,014 g d e H SO . p o r litro d e solución. D a to :
P.M. (H2S 0 4) = 98
A) 2,66
B) 3,55
C) 4,44
D) 5,33
E) 6,82
R esoluclón.W
Aplicando para H2S 0 4 : n = p M
H2S0 4
v
s
2H+ +
n = 14 x 10'5 m oles
(S0 4) '2
_3
S i: n h^SO,, = 14 x IO'5
Considere ;
=>
n = 14 * 3°
IH]+ = 2 x 14 x IO’5 at-gll =>
pH = -log (28) + log 105
=>
pH= 5 -1,45
.-.
pH = - log [H+]
pH = 3,55
RPTA. B
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
589
37.- El pH d e una solución e s 3,7. S u concentración d e io n es hidrógeno e s :
A) 1,99 x 1(7* at-g/l
B) 2,37 x lO 5 mol/l
D)
E) 4,57 x 10 7 mol/l
4,27 x 1 0 7 mol-g/l
C) 3,67 x 10* ión -g/l
Resolución.pH = -fog[H+]
1
pH = log
antilog (pH) = antilog
antilog (3,7) =
IH+]
1
=> 5017 =
[H l
1
log
[H+]
[H+] = 1,99 x 10^a t-g /L -
RPTA. A
[H+]
38.- ¿Cuál e s el pH d e una solución d e NaOH 0,001 N suponiendo disociación com pleta?
A) 13
B) 11
C) 9
D) 6
E) 5
Resolución.NaOH
Na+
10"3 mol-g/l
+
OH-
10-3 mol-g/l
para NaOH
10'3 mol-g/l
[Ni =
pOH = - log (10"3)
0= 1
e [Mí
[NI = [MI
pOH = 3
Finalmente : pH + pOH = 14
.
pH = 11
RPTA. B
39.- Calcular el pOH d e la solución d e KOH 0,01 N.
A)
2 B)4
C) 10
D) 12
E) 7
Resoluclón.Como 0(KOHj = 1
L uego:
=> N = M
KOH
—
K+
0,01 mol/l
0,01 ml/l
pOH = -log (10‘2)
+
OH'
0,01 mol/l
=> H pO H = +2^1
RPTA. A
40.- Calcular elpH d e la solución de un ácido monoprótico 0,01 N que está ionizado al 85,5 %
A)
8,32
B) 6,22
C) 4,48
D) 2,07
E) 5,06
Re8Qluclón.A1 ser un ácido monoprótico, libera un hidrógeno y 0 = 1, a s í :
HA
v
^ H+ +A-
Como se ha disociado en un 85,5% :
Finalmente :
pH = log 10 - log 855
[HA] = 0,01 mol-g/l
[H+] = 0,855 x 0,01 at-g/l
pH = 2,0,7
RPTA. D
590 •
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
PROBLEMAS
01.- ¿Cuántas proposiciones no son verdaderas?
* Los ácidos cambian a rojo el papel tornasol.
* Las bases tienen sabor agrio.
* Las bases tienen tacto jabonoso cuando se
Ies humedece.
* Los ácidos liberan hidrógeno por reacción
con metales activos Mg y Zn.
A )0
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
PROPUESTOS
07.- En una solución 0,1 M de CH3COOH, la
concentración de iones hidronio es 1,32x103
mol/l. Determine la constante de ionización
del ácido.
A) 1.77.10-5
B) 2.3.10-4 C) 8,2.10^
D)
E) 4,2.10-®
3,2.1o-6
02.- D ados:
08.- Determ inar pOH de una solución de
HCOOH 0,01 M.
Si su Ki = 4 .10"6 (log 2 = 0,30)
* El ácido nítrico es triprótico.
A) 3,7
* La constante de ionización del agua es 1 0 14
* El p H es igual al pO H en medio neutro.
09.- Se tiene una solución acuosa 0,1 M de
CHjCO OH a 25 °C ; si su constante de
ionización es 1,8.10-5. Calcular el porcentaje
de ionización.
El número de proposiciones correctas es :
A) 28.2 %
B) 0,8 %
A )0
D)
E) 0,02 %
* El tornasol en medio ácido toma el color rojo.
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
03.- ¿Qué ácido es diprótico?
A) Acido butírico
D) Acido ortofosfórico
B) Acido acético
E) Acido nitroso
C) Acido ortofosforoso
B) 10,3
8,3 %
C) 5,6
D) 12,8
E)9,6
C) 1,34 %
10.- En una solución ácida a 298 k se cumple:
A) [H+] < 10"7 M ; [OH ] > 10"7 M
B) [H+] > 10"7 M ; [OH ] > 10"7 M
C) [H+] = 10"7 M ; [OH ] = 10"7 M
04.- ¿Qué solución es más básica?
A) Con un pH = 1
D) Con un pH = 14
B) Con un pH = 9
E) Con un pH = 4
C) Con un pOH = 7
05.- En la siguiente ecuación:
s h 2 + o h - ^ ■■■■■■■> s h 3++ o =
¿Cuáles son los pares conjugados ácido-base?
A) SH2 y OH’
D) OH" y SH+
B)
y 0 = C) OH" y 0 =
E)SH+yO=
06.- Una solución de HCIO20,1M tiene un gra­
do de disociación del 10%. ¿Cuál es el valor de
la constante de ionización para dicho ácido?
A)
1,2.1010
D)4.5.10-3
B) 2,8.10"6
E) l , l . i a 3
C) 3,5.10 2
D) [H+] > 10"7 M ; [OH ] < 10"7 M
E) [H+] < 10"7 M ; [OH ] < 10"7 M
11.- El pH de una solución acuosa de Na OH
es 9 ; calcular la concentración del ión sodio
en dicha solución a 298 K.
A) 10'2mol/l
B) 10"3 molñ C) 10 4mol/l
D) 10'5 mol/l E) 10* mol/l
12.- Calcular el potencial de oxidrilo de una
solución acuosa de HCIO 0,020 M si su Ka es
3,2xl0"8.
A)
6,46 B) 8,72 C )2,86 D)9,41
E)3,56
13.- En el siguiente sistema indicar los ácidos
de Bronsted-Lowry
h so -
+
h 2o
^
^
s o ¡ + h 3o + o ¡
Ácidos y Bases
Rubén Cueva G.
A) H S04- ; H20
D) H30 +
B) H S04” ; S 0 4=
E) H S 04“ ; H30 +
C) S 0 4=
; HzO
14.- Identifíque la reacción que no representa
una protólisis:
/ NH
I. CO(NH2)2+ NHj ^
-^ co
+ nn;
^N H ,
m.
IV.
hf
PH3 + H+
+ hno3^
, 19.- Las constantes d e ionización de HjTe son:
K, = 2,3.10"3 ; K2 = 1 .1 0 11
Determine el pOH de una solución acuosa de
H2Te 0,192 molar
; H30 +
II. P H ¡ ^
591
■■■■■■> F +
Al (OH); + HzO ^
h 2n o 3+
Al(OH)3 + H+
A) Sólo I
B) II y III
D) Sólo IV
E) Ninguna
C) III y IV
15.- Señale como solución ácida (A) o básica (B)
A) 1,7
B) 2,3
C) 4,2
D )3,8
E)4,5
20.- ¿Cuál es (son) un indicador ácido-base?
I. Tornasol
II. anaranjado de metilo
III. Rojo de fenol IV. ácido prúsico
A )I
B )ü
D) Todos
C) I, II y III
E) II y IV
21.- Calcular el pOH de una solución acuosa
de H2S 0 4 0,36 M sabiendo que su segunda
ionización presenta una constante de 1,26. IO"2
A) 10,26
B) 13,6
C) 12,83
( ) pH = 2
( ) [H30 +] = IO'8 mol/L
D) 18,72
( ) [ O H ] < [ H +]
( ) POH =13,5
22.- Se desea conocer la concentración de una
solución de HNOs y se procede a titular con
una solución preparada disolviendo 4g de
NaOH en cierto volumen de agua, habiéndo­
se consumido en la neutralización 40 mi del
ácido. D a to : P.M. (NaOH) = 40 g/mol
( ) fenoltaleina incoloro
A) ABBAA
B) ABABA
D)
E) BABAA
BABAB
C) BAAAB
16.- Considerando que la solución es ideal
determinar la constante de ionización K para
el proceso en equilibrio:
^
Ag2CrO
"
2Ag+ -+ C rO ¡
A) 7,5
E) 12,96
B) 5 N
C) 2,5 N D) 1N
23.- De los siguientes compuestos orgánicos,
el de mayor carácter ácido es :
A) HCN
D) HCOOH
Cuando hay 0.5.IO"2 mol de Ag+ y 0,9.10'8 de
C rO ; por cada litro.
B )@ > -O H
E ) ®
A)
3,6.1o-8
C) HOOC — COOH
D)
4,9.10"12 E) 7,2.10"8
B)4,5.10"8
C) 2 ,2.1013
HCIO
E) HCOOH
18.- Determine el pH de una solución acuosa
que contiene 0,350 moles de CH3COOH y
0,225 moles de CH3COONa en 600 mL de so­
lución.
A) pH = 8,32
B) pH = 9,56
D) pH = 8,00
E) pH = 4,94
^ T ° H
24.- Calcular el pH de la solución de KOH 0,01 N
17.- De los siguientes ácidos escoja el más fuerte:
A) HF
B) CH3COOH
C) HC104
D)
E )4,8N
C )pH = 2,32
A) 12
B) 10
C) 8
D) 6
E )2
25.- Determinar el pOH de la disolución con
0,014 g de H2S 0 4 por litro de solución. D a to :
P.M.(H2S 0 4) = 98
A) 10,45 B) 8,33 C)7,12 D)4,55 E)6,82
26.- Indicador que toma el color azul en me­
dio básico y rojo en medio ácido no cambia
de color en medio neutro, generalmente se
presenta en tiras de papel impregnadas con
este indicador:
592
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
A) fenolftaleína
D) naranja de metilo
B) tornasol
E) alizarina
C) timolftaleína
terminar si la fenolftaleína se volverá roja en
una disolución que contiene 1 en? de amo­
niaco 0,1 molar es 25 en? de solución. La cons­
tante de ionización del amoníaco es 1,75 x 10"5.
27.- El pH de la solución que contiene 10"4 mol/
A) completamente roja
D) se enturbia
l de H+ es :
B) queda incolora
C) color rosado
E) se ennegrece
A) 10
B) 8
C )4
D) 2
E) 12
28.- La constante de disociación de un ácido
35.- La sangre con pH igual a 7,4 es ligeramente:
monoprótico es 0,8 x 10"6. ¿Cuál es su pH si
la solución es 0,1 N?
A) ácida
B) alcalina
D) anfótera
E) dulce
A) 3,55 B )4,66
C) 5,77 D) 6,88
E )2 ,ll
36.- El ácido fosfórico es un ácido triprótico
que se ioniza escalonadamente en tres pasos,
cuyas constantes de ionización respectivas son
7,52 x 10'3 ; 6,22 x 10"8 y 4,8 x 10'13. En una
solución molar de H jP p 4 calcular la concen­
tración de los iones H
A) 7,4 x 10-4
B) 6,6 x 10‘3 C) 8,3 x IO 2
29.- Se titulan 80cc de solución NaOH con 20
cc de H,SO.
2 4 4N,’ la normalidad de la base es :
A) 6,6 N
B) 3,3 N
D) 1 N
E) 2,5 N
C )2 ,5 N
30.- Se mezclan 20 m i de HCI 0,5 N y 40 mi
de HCI 2N, luego se titulan con 90 mi de solu­
ción de KOH, ¿Cuál es la concentración de la
solución básica?
A) 1,22N
B) 0,67 N
D )0,10N
E )0,80N
0 )4 ,1 x 1 0 -*
B) La fenolftaleína es un indicador de ácidos
C) Algunos ácidos no son cáusticos ni corrosivos
31.- La constante de ionización del amoniáco
es 1,75 x 10"5. Calcular el pH de una disolu­
ción 0,1 molar de cloruro amónico.
A) 3,41
B) 5,12
C) 7,05
D)9,36
E
32.- En la disolución 0,1 molar de ácido lácti­
E) 3,6 x IO"5
37.- No es correcto :
A) La titulación es una neutralización ácido - base
C) 0,33 N
2,2
C) neutra
)
D) Los ácidos tienen H+, que se liberan al di­
solverse en HzO.
E) Los hidróxidos tienen sabor amargo.
38.- El concepto más amplio de ácido (abarca
a todas las teorías) es de :
co, éste se encuentra ionizado en un 3,64%;
hallar la constante de ionización del ácido lác­
tico CH3CH(OH)COOH.
A) Arrhenius
B) Bronsted
D) Lewis
E) Norman
A) 4,05 x 10-7 B) 3,66 x ÍO^C) 2,44 x 1(T5
D) 1,37 x 10"4 E) 5,05 x 10'3
39.- A un litro de agua destilada se le agrega
0,1 g de sosa cáustica, NaOH, el pOH de la
solución resultante e s :
33.- A un litro de agua destilada se le agrega
A) 8,0 B) 9,9
una gota (1/20 en?) de cierto ácido, 0,1N. El
pH de la solución resultante e s :
A) 5,3
B)4,2 C) 3,1
D )2,0
E )6,2
34.- La fenolftaleína incolora, empieza a to­
mar color rojo a un pH igual a 8,0, y es com­
pletamente roja cuando el pH llega a 9,8. De­
C ) l l ,4
C) Lowry
D) 13,8
E )5,2
40.- El pH de una disolución es 10,38; su con­
centración de iones H+ es :
A) 2,4 x 10-4 mol/l
D) 1 mol/l
B) 3,3 x 10‘3 mol/l
E) 3 molA
Q 0 .0 2 molA
19.1. QUÍMICA NUCLEAR
Los fenómenos químicos implican la corteza exterior del átom o . . . pero una de las
más grandes fuerzas del universo se halla en el interior del á t o m o . . . el núcleo, estas permi­
ten transformaciones que solo los alquimistas soñaban. Cambiar un elem ento en otro . . . de
las fuerzas que explican la energía liberada en el sol y las bom bas atómicas hablarem os en
este capítulo.
CONCEPTO.- Es la parte de la química que se encarga del estudio del núcleo, los fenóme­
nos asociados a sus propiedades y sus aplicaciones más importantes, el principal fenómeno
asociado es la radioactividad.
19.2. RADIOACTIVIDAD
Es un fenómeno que se produce cuando, debido a la inestabilidad del núcleo, este se
fracciona produciendo nuevos núcleos, emisión de partículas y emisión de energía. La ra­
dioactividad, se manifiesta de dos formas :
A) Radioactividad Natural
Descubierta en forma casual por Henri Becquerel en 1896, es la desintegración en form a
esp ontánea de los núcleos, emitiendo partículas, nuevos núcleos y energía.
Experim ento d e Becquel
La pechblenda, a pesar de estar envuelta en un papel, emite radiaciones.
PECHBLENDA
(UjOg)
CARACTERISTICAS DE LAS EMISIONES RADIOACTIVAS
- Ionizan el medio que los rodea.
- Producen brillo en pantallas fluorescentes, com o el ZnS.
- Presentan un poder de penetración característico.
- Presentan tres tipos de emisiones llamadas : Radiaciones Alfa, Beta y Gamma.
594
Problemas de Química y cómo resolverlos
Cortos Joro B.
Desviación de las emisiones radioactivas, bajo la acción de un cam po eléctrico.
^
RADIACIÓN
1
RADIACIÓN
ALFA (a)
RADIACIÓN
BETA (p)
j
|
RADIACIÓN
GAMMA (8 )
- Corpuscular
- Son núcleos de hielo
(heliones) o partículas
alfa
-Corpuscular
- Son electrones
- No corpuscular
- [Radiación electromágnetica (R.E.M.)
muy baja
baja
alta
1CARACTERfenCA^ *.
NATURALEZA
Poder de penetración
MASA
CARGA RELATIVA
VELOCIDAD DE SALIDA
DEL NÚCLEO
Poder ionizante
4,0026 tuna.
+2
_ i —. uun.a.
1 836
-1
S= 0
0
va = 20 000 km /s
üp» 270 000 km /h
c = 300 000 km jh
alta
baja
muy baja
B) Efectos biológicos de la radiación
Rubén Cueva G.
Química Nuclear
RADIACIÓN
595
EFECTOS BIOLÓGICOS
!
ALFA (a)
- Por su bajo poder de penetración y corto alcance (recorren solo 4 a 5 cm
en el aire) no dañan a la m ateria viva.
- Cuando se ingiere elem entos radiactivos (uranio, radio, radón, etc.)en los
alimentos o al respirar el aire contaminado, se acum ula generando
células cancerosas, poseen alto poder ionizante.
BETA (p)
- Produce mayor daño sobre la superficie de la m ateria viva (debido a su
mayor poder de penetración) causando quem aduras sobre la piel y ojos
com o los rayos Ultravioleta del sol.
- Producen cáncer a la piel (exposición prolongada)
- Llega a los orgános internos por ingestión.
GAMMA(tí)
- Por su elevado poder de penetración, causan m ucho daño a la m ateria viva.
- Produce quem aduras internas, esterelizadón y m utadón de genes,
(m utadones genéticas)
- Se utiliza para destruir células cancerosas. Por ejemplo, el (Co - 60) por el
m étodo de baños de cobalto.
*19.3. PARTÍCULAS IMPORTANTES NUCLEARES
PARTÍCULA
'
NOTACIÓN SIMPLIFICADA
NEUTRÓN
n
NOTACIÓN EN ECUACIONES
NUCLEARES
‘
PROTÓN
P
o"
+iP
ALFA
a
+2 He4
(ELECTRÓN)
BETA NEGATIVO
P '(e " )
(POSITRÓN)
BETA POSITIVO
p+ (e+)
.
-,P°
♦.P°
NEUTRINO
u
ANTINEUTRINO
ü
0
oU
_0
oU
DEUTERÓN
d
+.H*
TRITIÓN
t
+.H*
GAMMA
(NO ES PARTÍCULA)
Y
oY°
!
'
596
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
19.4. ESTABILIDAD NUCLEAR
Se considera que existen 272 núciidos estables los cuales cum plen con las siguien­
tes norm as :
1.- Generalmente los núcleos estables poseen un núm ero par de protones y/o neutrones.
2.- Los núciidos m ás estables son los que tienen su # p + ó #n° iguales a 2,8,20,28,50,82 y 126.
3.- Si Z > 83 ; los núcleos son inestables o radioactivos.
4.- Un núcleo estable se ubica en la llamada “zona o cinturón de estabilidad al grafícar N
(número de neutrones)” Vs.Z (número de protones).
5.- La estabilidad nuclear aum enta al aum entar la energía por nucleón.
C onsideraciones.1.- Los núcleos livianos con Z < 20 son estables generalm ente cuando N = Z ... ^
= 1
2.- Por encima y debajo de la zona de estabilidad los núcleos son radioactivos.
19.5. REACCIONES NUCLEARES
Los “núciidos padres” se alteran transformándose en “núciidos hijos” la alteración de
los núcleos se desarrolla con emisión de partículas nucleares y energía nuclear . Las reac­
ciones nucleares pueden s e r :
1) Reacciones nucleares de decaim iento radioactivo.
2) Reacciones por bom bardeo (transmutaciones y fisiones nucleares)
3) Reacciones de fisión nuclear.
Las reacciones nucleares se suelen representar mediante ecuaciones nucleares don­
de deben equilibrarse las m asas y las cargas nucleares.
A.
Ejemplo:
Donde se cumple :
A.
z , J + z2K
A,
-------- >
i) A, + Ag = Ag + A4
^,
z L + z4 M
ii) Zj + Z2 = Z3 + Z4
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
597
19.6. EMISIÓN O DECAIMIENTO ALEA (Soíüfy)
Si un núcleo emite una partícula alfa, el nuevo núcleo (hijo), tiene un número másico 4
unidades menor y un número atómico (número casillero) 2 unidades menor que el núcleo padre.
Este tipo decaimiento ocurre en núcleos pesados con Z > 83 y A > 200.
Ejem plo:
284Po
>
núcleo padre
282 Pb
+
2He*
núcleo hijo
a
A-4,
Z-2 i
,H e
Generalizando :
+
o^°
19.7. EMISIÓN T DECAIMIENTO BETA (|3) (Fajans)
Si un núcleo inestable emite una partícula beta negativa (P"), genera un nuevo núcleo
con un número atómico mayor en una unidad pero con igual núm ero másico. Estos decai­
mientos se dan en núcleos inestables que se hallan por encim a de la banda de estabilidad
(N > Z) cuya característica es tener exceso de neutrones.
Ejemplos :
14 .
14
núcleo padre
N
-iP
núcleo hijo
Generalizando
+
D
antineutrino
-.0
z+r
Observación : Si el núcleo padre tiene exceso de neutrones, un neutrón se desintegra trans­
formándose en una partícula beta negativa, un antineutrino y un protón.
o"
ft
+iP
-iP
19.8. EMISIÓN POSITRONICA O BETA POSITIVO (B+
Ocurre generalm ente con los núcleos ubicados por debajo de la banda de estabilidad
donde el número de protones es mayor que el núm ero de neutrones (Z > N) por radiactivi­
dad artificial
Ejem plo:
n6 C
-
núcleo padre
Generalizando
A„
5Be
+
+]p° +
núcleo hijo
_ >
u
neutrino
Ax
Z -l
+
+.
p
°
Observación.- Si el núcleo padre tiene exceso de protones, un protón se desintegra trans­
formándose en un neutrón, una partícula beta positivo (positrón) y un neutrino.
+i'iP
y + +.p° + «
Nota: Tanto en la emisión P+ como en la emisión P', el núcleo padre y el núcleo hijo son isóbaros.
598
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
19.9, EMISIÓN GAMMA (8)
Se g e n e ra en to d o n ú cleo excitado. La ra d iació n gam m a e s el p ro d u c to del
reordenamiento de los nucleones en el núcleo atómico excitado. No varia A ni Z.
60
Ejemplo :
27Co
60
rv.
27Co
yfi
08
+.
19.10. CAPTURA ELECTRÓNICA (CAPTURA K)
Un núcleo atrapa un electrón del nivel m ás cercano (K), alterándose y generando rayos
X o rayos 2.
Ejemplos :
Generalizando :
106 A
.
+
0^
+
>
+
X
+ y
zV
+ . Energía.
+
... 208
83
A
ZE
1
,o6
46 rPd
u
0 47Ag
y
0
v°
X6 Y
19.11. EMISION NEUTRONICA
Es característica de núcleos inestables con exceso de neutrones. Tanto el núcleo padre
como el núcleo hijo son isótopos.
16 . ,
Ejemplo :
7n
Generalizando
.
<r +
+
+
o'2°
o»°
1 9 .1 2 .V n iA M U J lA U lJUÚOLfUIJnSluM UJESmrEGKAClÓN ( T
m
Se refiere al tiempo necesario para que se desintegre la mitad de los núcleos radioac­
tivos contenidos en una muestra radioactiva.
Ejemplo : La vida media del estroncio - 90 es :
t m = 28 años
.90
Para una m uestra inicial de 80 m g de Sr'
Luego; sien d o : m.¡ = m asa inicial; m f = m asa final
Se cumple :
m.•[
= 2"
in.
S i: t = tiempo total transcurrido hasta que :
m.
777, = - r f 2
Se cumple
n =
*1/2
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
599
o en función del número de núcleos iniciales (N.) y el núm ero de núcleos finales N,
Nota - El número de cuentas o centelleos es directamente proporcional al número de núcleos.
Los radionúclidos o radioisótopos tienen una vida media propia, com o se m uestra en
el siguiente cuadro.
[ Radionúdldo
Vida m edia (f1N2)
Te- 99
6 horas
n -201
7A horas
1-131
8 días
P - 32
14,3 días
5,27 días
C o- 60
C - 14
K- 40
U-238
5 730 años
1,3 x 10®arios
Q
4,5 x 10 años
Aplicaciones
¡ Tratamiento de cáncer, imágenes de tejidos.
Tratamiento del corazón, imágenes del corazón.
TYatamiento de afecciones a la tiroides.
Tratamiento de osteoporosis.
Tratamiento de cáncer.
Determinación de antigüedad de fósiles.
Determinación de fechado de rocas.
Determinación d e la edad d e la tierra.
19.13. LISOSY APLICACIONES DE LOS RADIOISÓTOPOS
En la agricultura se mejora las cosechas obteniéndose variedades de especies por m u­
taciones genéticas. En este caso es útil la radiación gamma. También se pueden preservar
los alimentos con radiaciones iS y P (proveniente del Co-60 y Cs-137)
Los com puestos que contienen un radioisótopo constituye un trazador o señalador.
Estos se suministran a los seres vivos de tal forma que pueden ser rastreados con un conta­
dor Geiger.
Con este m étodo se definió el m ecanism o de la fotosíntesis (C-14), se determ inó la
velocidad de ingestión del fósforo por las plantas (P-32), se calculó la absorción de hierro por
la hemoglobina de la sangre (Fe-59), se determ inó la concentración de yodo en la glándula
tiroides (1-131)
En el control de plagas, la radiación gam m a se usa para esterilizar el m acho de la
mosca gusanera; evitándose, de esta forma, el uso descontrolado de insecticidas y plaguicidas
(por ser contaminantes).
El diagnóstico médico tam bién se desarrolla gracias a la actividad de los radioisótopos,
estos deben tener un tiempo de vida m edio muy corto y ser emisores de radiación gamma.
Por ejemplo : Se puede determ inar la deficiencia de funcionamiento de la glándula tiroides
(1-131); se detecta si el tejido cardíaco ha m uerto después de un ataque al corazón y la
sangre fluye libremente por los conductores coronarios (TI-201); se ubican zonas enfermas
en el cerebro a través de las de las tomografías (C-l 1); se localizan tumores cerebrales (As74); se obtienen imágenes y detectan males del hígado, pulmón, páncreas, etc. a través de
gammagrafías (Tc-99).
600
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
En radioterapia, los radioisótopos cumplen un papel muy importante ya que son usa­
das para el tratamiento de más de un enfermedad. Las células cancerosas se tratan con Co -60
y Cs -137 (emisiones (3, &). Para combatir el hipertiroidismo con 1-131. Para tratar la leucem ia
se usa el P-32.
El fechado de datación (edad o antigüedad) de los cuerpos (fósiles, minerales, plan­
tas, etc.) es posible teniendo en cuenta la vida media de los radioisótopos. Para esto se usa
el C-14 (antigüedad hasta 50 00 años), el K-40 (antigüedad entre 50 000 y 106 años) y el U238-Pb (para minerales terrestres o de otros planetas de venios millones de años).
19.14. TRANSMUTACIONES NUCLEARES
Ciertos núcleos o partículas simples (proyectiles) son bom bardeados sobre otros nú­
cleos específicos (núcleos blancos) lográndose nuevos núcleos que pueden ser estables o
inestables. Como ejemplos podem os m encionar la primera transmutación desarrollada por
R. Rutherford (descubrió el protón).
7N14 +
O en forma abreviada:
-------- > g0 17 +
2He4
,H'
?N14 (a, p)g0 17
9
12
o la transmutación de 4Be a 6C hecha por J. Chadwick con la que descubrió el neutrón :
4Be9 + 2He4
>
, o en forma abreviada : 4Be9 (a, n )6C12
Por transmutación nuclear se han obtenido los elem entos transuránidos (Z > 92) los
cuales son todos artificiales. En los ciclotrones se aceleran los “proyectiles” com o las partí­
culas a, deutrones, protones y otros núcleos pesados. En los betatrones se aceleran las par­
tículas negativas (P ) y por el contrario los neutrones deben ser frenados con grafito, agua
pesada (DzO) o con parafinas especiales.
19.15. FISIÓN NUCLEAR
Se conoce también com o “escisión nuclear”. En este caso un núcleo pesado se divide
en núcleos m ás ligeros o livianos (radiactivos o inestables), generando gran cantidad de
energía (energía nuclear) en forma de calor y radiación; así com o neutrones altam ente ener­
géticos. Ejemplo bom ba atómica.
29 2 U +
o"
----------->
>
56B a
+
36^
+
V
+
E N E R G ÍA
La reacción anterior se produce en cadena solo si se cuenta con la m asa mínima de U235 (m asa crítica)
19.16FUSIÓN NUCLEAR
(Reacción termonuclear) Aquí se unen núcleos ligeros para producir núcleos pesados y
se libera también energía nuclear con partículas nucleares (bom ba de hidrógeno)
Ejemplos:
,H2 + 2He3
calor
4He + Jh +18,3MeV
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
601
01.- Dadas las p ro p osiciones :
* La radioactividad natural e s la descom posición espontánea del núcleo atóm ico natu­
ral inestable.
* El núcleo atóm ico natural inestable p u ed e em itir radiación alfa, beta y gam m a sim ultá­
neam ente.
* L os n ú cleos d e helio o heliones s e conocen com o partículas beta.
* Tanto lo s rayos beta com o lo s rayos gam m a tienen naturaleza corpuscular.
¿C uántos so n falso s ?
A) 0
B) 1
D) 3
C) 2
E) 4
Resolución.La radioactividad o radiactividad fue descubierta casualm ente por el francés Henry Becquerel
allá por el año de 1986, cuando estudiaba el fenómeno de fluorescencia y fosforescencia,
para determinar que sustancias eran las que emitían rayos x.
* (V) Los núcleos atómicos naturales se descomponen espontáneamente. Esto es radiactividad.
* (F) Estos núcleos naturales inestables emiten o bien rayos alfa (a) con rayos gamma (íí),
o bien rayos beta (6) con rayos gam m a (9); pero nunca las tres radiaciones juntas.
* (F) Las partículas beta son electrones ( ,Be°) y las partículas alfa o heliones son núcleos de
helio (+2He4)
* (F) Sólo los rayos a y los rayos (3 tienen naturaleza corpuscular ya que son chorros de partí­
culas. Esto no sucede con los rayos V. Los rayos V son energía. (Energía electromagnética)
Luego 3 proposiciones son falsas
RPTA. D
02.- R esp ecto al p o d er Ionizante creciente y al p o d er d e penetración d e las diferentes
radiaciones escoja las relaciones correctas : (en e s e orden).
Poder ionizante
P oder de penetración
A) a < P < y
y<P<a
B) y < p < a
a<p<Y
C) a < y < P
D) P < y < a
P <Y < P
a <8 < P
E )Y < a < P
P <a <y
Resolución.i)
El poder ionizante varía directam ente con la m asa de la partícula.
602
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
PARTICULA a ; muy ionizante :
4 um a
PARTICULA P ; bajo poder ionizante :
0,00055 um a
PARTICULA y ; muy bajo poder ionizante :
( 0)
a < P< y
Luego :
ii) El poder de penetración o poder energético se puede determinar al experim entar con
diferentes cuerpos de contención :
Al
Al
Fe
RPTA. B
0,1 m m
3 mm
30 cm
03.- R esp ecto a lo s n ú cleo s esta b les :
*S i : #p* > 20 en to n ce s # n s = # p *
* Están p o r debajo d e la banda d e estabilidad
* No liberan radiación
¿ Cuántas so n falsas ?
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resolución. Observe la gráfica:
* (F) Los núcleos ligeros (Z < 20) son estables y
#p+ = # n °
* (F) Por encim a o por debajo de la banda o
zona de estabilidad los núcleos son radiactivos.
* (V) Si # p + = # n° , entonces ^ = 1
* (V) Los núcleos estables no emiten radiación.
RPTA. C
Luego 2 afirmaciones son falsas.
04.- ¿ Cuáles d e lo s á to m o s tienen nú cleo s esta b les ?
/. f 7Co
A )l y II
B) II y III
ti- 24Cr
C jly lll
40
20Ca
IV. %A!
D) II y IV
E) III y IV
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
603
R esolución.Se indica que los núcleos son inestables cuando tienen números de protones y neutrones
impares . En caso contrario se dice que los núcleos son estables.
/
1.
(i nest abl e)
/ —
# P+ = 24
II. ,.C r — \
x — ^ # n° = 28
(est abl e)
.— >. # p + = 13
IV. 2®A1 —
(i nest abl e)
>3
\ _ ^ # n „ =15
# p + = 27
, 7Co —
# n° = 33
x
# p + = 20
III. ~ C a —
V
_ # n o = 20
Luego los núcleos estables son II y III.
(estable)
RPTA. B
05.- Para una em isión alfa o decaimiento (a); identifique la(s) proposición(es) correcta(s):
I.
Ocurre en n ú cleo s con Z < 83
II.
Ocurre en n ú cleo s con núm ero m ásico m ayor a 200
III. El núcleo hijo tiene 4 unidades m ás de m asa y 4 unidades m enos de núm ero atómico.
IV. El núcleo hijo s e ubica d o s casilleros a n tes en la tabla periódica que el núcleo padre.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Todas
D) Ninguna
E) II y IV
Resoluclón.Una emisión alfa sucede en núcleos pesados con carga nuclear Z > 83 y núm ero d e m asa
A > 200.
Ejem plo:
92U238
>
^T h 234
+
+2He4
+
S
Nótese com o el núm ero básico (238) disminuye en cuatro unidades (234) y el núm ero
atómico (92) disminuye en 2 unidades (90). Además el núcleo hijo se ubica dos casilleros
antes, en la tabla periódica, que el núcleo padre.
Entonces son correctas : II y IV.
RPTA. E
06.- Marque verdadero (V) o falso (F) se g ú n convenga :
( ) La em isión o decaim iento (67 s e co noce com o decaim iento radiactivo electrónico.
( ) La em isión (67 s e produce en núcleos inestables que s e encuentran p o r debajo de
la banda d e estabilidad donde #n°< ffp*.
( ) En la em isión (6 7 c l núcleo padre y el núcleo hijo so n isóbaros.
( ) En la em isión (6 7 cl núcleo hijo s e ubica un casillero antes, en la tabla periódica,
q ue el n ú cleo padre.
A) VFVF
B) V W V
C) VFFV
D) VFFF
E) FVFV
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
604
Resoluclón.(V) La emisión o decaimiento (P) se debe a la expulsión de electrones negativos o partículas (3.
(F) La emisión (P ) se produce en núcleos inestables que se encuentran por encim a de la
banda de estabilidad donde # n° > # p +. (núcleos con exceso de neutrones)
(V) En la emisión (p ) el núcleo padre y el núcleo hijo son isóbaros (con igual número másico)
,239
92U‘
Ejem plo:
g 9Np
-,P °
+
, ’O '
antineutrino
NUCLEO
PADRE
NÚCLEO
HUO
(F) Note, en le ejemplo anterior, que el número atómico (92) aum enta en una unidad (93) y
el número másico (239) no ha cambiado por lo tanto el núcleo padre e hijo son isóbaros;
además el núcleo se ubica un casillero después, en la tabla periódica, que el nucleopadre.
RPTA. A
Se observa : í VFVF
07.- Completar las sig u ien tes reacciones nucleares :
14
L
+ ...
ü.
III. JRsF2
a)
y
d)
B) .,PS ; +ÍPS ; 84po -
218
; y
210
218
206
; .ps ;
; Mpti
E)+i&s ; -,PS ;
218
Resolución.Se debe cumplir la conservación de números atómicos y números de m asa, según :
I. 6c 14
II.n Na
20
222
III. ggRa'
- > 7n 14 +
donde
zxa
donde
,0Ne20 + ZXA
- > ZXA+ +2He4+
/
donde
14 = 14 + A => A = 0
6 = 7+ Z
20 = 20+A
11 = 10 + Z
=>
A
Z = -l
=> A = 0
=> Z = 1
°
ZX = - l P
A
ZX
°
= +l P
222= A+4 + 0 => A = 218
86 = Z+2 + 0 => Z = 84
218
ZX
84^°
RPTA. B
08.- Por em isió n d e partículas alfa y b eta el uranlo-238 (Z = 92) s e transform a en
Protoactinio-218 (Z= 91) ¿C uántas partículas a y P en total em itió el uranio ?
A) 6 partículas a y 8 partículas p
D) 9 partículas a y 5 partículas P
B) 5 partículas a y 9 partículas p
E) 10 partículas a y 8 partículas P
C) 8 partículas a y 6 partículas p
Rubén Cueva G.
Química Nuclear
605
Resolución.La reacción nuclear es :
donde :
^U 238 ------ =>
238 = 218 -f x(4)
A dem ás:
92=
^P a218 + jr(+2He4) + y ( ,P°)
+ y(0)
91 + x(+2) + y(-l)
=>
x = 5
=>
y= 9
Por lo tanto se emiten 5 partículas a y 9 partículas (3
RPTA. B
09.- Identifique una em isión positrónica y una captura electrónica : (en e s e o rd e n ):
/.
™ At
—
II.
21¿ A g
+ .,6 » --------- => 1%Pd + y
" fi
A ) l; II
>
™
b¡
+ y
=> VB e + J
B )lll; I
+ y
C )l;l
D) III; III
E )lll;ll
Resoluclón.i) La emisión positrónica o beta positivo ocurre en la radioactividad artificial , en núcleos
que se encuentran por debajo de la zona de estabilidad; donde
# p + > # n°
Ejem plo:
'gC
^B e + +,P° +
u
neutrino
ii) La captura electrónica (captura “K”) se produce cuando un núcleo atrapa un electrón del
nivel m ás cercano (K); emitiendo radiación gam m a o rayos X.
Ejemplo :
Luego:
’^A g + _,e°
=> *5|Pd + »
I lly i r .
RPTA. E
10.- En la ecuación nuclear m ostrada, ¿Cuál e s el núcleo padre ?
™ B i+ 2 n
A)
2%Pb
B ) 2°¡A u
=>
¡X a
+ 2a
+y
C) ™ H g
D )2(£ r i
R esolución.2>
+2j i '
> X
+ 2 +2a 4 +„Y°
donde :
210 + 2(1) = A + 2(4) + 0
=> A = 204
adem ás :
83 + 2(0) = Z + 2(2) + 0
=> Z = 79
Entonces el núcleo padre es :
2^ A u
RPTA. B
E ) 2%T!
606
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
11.- Abreviar la reacción nuclear la siguiente :
A)
12°l ( a ; T) 12¿ X e
B)
D)
125°3I ( a ; D ) 1%Xe
E) 121
12°l
(a;n+ ) 12¿ X e
53'
12°i
53*
122
12?/ + a
53'
54
(a ; P7 '2¿ X e
X e +.
C) 12°l (a ; PV 12¿ X e
R esolución.120
53 1
donde:
adem ás:
+ .,<x4
122
54 Xe
120 + 4 = l22 + A
A=2
53 + 2 = 54 + Z
Z= 1
Entonces la ecuación abreviada es :
,x A =
54
o
+iL/
deuterón
1 ( a ; cQ ' “ Xe
A
d
RPTA. D
12.- Dadas las afirm aciones :
* Mientras q u e la fisión nuclear está asociada a la bom ba atómica, la fusión nuclear lo
está a la bom ba d e hidrógeno.
* La fisión nuclear deja m á s “basura radiactiva” que la fusión nuclear
* La bom ba d e hidrógeno e s m á s energética que la bom ba atómica.
* En la fusión nuclear (reacción termonuclear) s e juntan núcleos ligeros para generar
n úcleos p esados.
¿ C uántos so n falsas ?
A)
0 B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
Resoluclón.* (V) La fisión o escisión nuclear se produce cuando un núcleo pesado se fracciona en nú­
cleos ligeros radioactivos o inestables; con desprendimiento de energía; com o en bom ba
atómica (reacción en cadena).
92
^Kr92 + jgBa141 + 3 ¿ ix + ENERGIA
U235 + fp '
La fusión nuclear es una reacción de unión de núcleos livianos para dar dos núcleos más
pesados com o en la bom ba de hidrógeno.
’
4He + JH + ENERGIA
+,H2 + 32He
* (V) La fusión deja m enos “basura radiactiva”
* (V) En la fusión nuclear se produce más energía
* (V) ,H3 + ,H2 -------- > ¿He +
Luego :
ninguna es falsa
+ 17.7 Mev
RPTA. A
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
607
13- ¿ Cuál no e s una transm utación nuclear ?
D )42Mo98+1i f -------- =► 43T c " + 0n 1
E)
11C
-------- => y Be +
Ip'
Resoluclón.En toda transmutación nuclear participa un núcleo padre y un proyectil (partícula lanzada) y
se obtiene un núcleo hijo adem ás se libera una partícula.
partícula proyectil
núcleo padre
núdec
núcleo hijo
partícula emitida
Luego todas son transmutaciones nucleares excepto : gC
que es una emisión positrónica
RPTA. E
14.- Marque la relación Incorrecta :
A) 1-131: com bate el hipertiroidismo
D) As-174 : para localizar tum ores del cerebro
B) P -32: tratamiento d e la leucemia
E) C o-60: para obtener im ágenes (gammagrafía)
C) C -11: para detectar zo n a s enferm as del cerebro (tomografía)
Resoluclón.El cobalto (Co-60) junto con el cesio (Cs-137) emiten radiación P y Í Se em plean para com ­
batir células can cerígenas.
En la técnica de la gammagrafía se usa el Tc-99 para obtener imágenes del hígado, pulmón ,
páncreas; etc.
RPTA. E
15.- El reactor nuclear e s un dispositivo que contiene materia fisionadle co m o uranio o
plutonio y q u e m antiene y controla una reacción en cadena. ¿E scoja una alternativa
que n o m encione una parte básica d e un reactor n u c le a r:
A) Uranio na tu ra l; m o d era d o r; refrigerante
B) Uranio enriquecido en U-235; barras de control; reflector
C) R eflecto r; canales d e experim entación ; refrigerante
D) Moderador reflector, refrigerante
E) Barras d e control, com presora; reflector.
Resolución.ESQUEMA BÁSICO DE UN REACTOR NUCLEAR.- Está com puesto de uranio natural o uranio
enriquecido de U-235 en forma de barras o placas. Un m oderador para frenar los neutrones
provenientes de la fisión, que puede ser grafito o agua pesada. Con los mismos materiales
del m oderador se usa un reflector que evita la pérdida de neutrones. Barras de control de
Cadmio o boro que absorben los neutrones. Canales de experimentación que permiten in­
troducir los cuerpos cerca al uranio para bombardearlos con neutrones. Refrigerante para
evacuar el calor producido, (el que puede transformar en energía eléctrica)
RPTA. E
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
608
16.- Escoja la radiación con m enor ve lo c id a d :
A) R ayos y
B) R ayos 6
C) R ayos a
D) R ayos x
E) R ayos catódicos
Resolución.A partir de los valores experimentales se ha determ inado los siguientes valores :
a
20 000Am/5
p
270 000*771/5
Y
300000*777/5
X
300000*777/5
Rayos Catódicos
150 000*777/5
RPTA. C
17.- S e desintegran 3200 g del radionúclido TI-201 de vida m edia igual a 74 horas . S i la
m asa final del TI-201 e s 25 g.¿ Qué tiem po transcurrió d esd e que s e inició la d esin ­
tegración ?
A) 21 d 14 h
B) 24 d 10 h
C )3 0 d 3 h
D )2 8 d 1 4 h
E) 12 d 9 h
t =?
Resolución.Se puede observar del enunciado :
i) El tiempo transcurrido es : t = n { 74 h )
m­
ii) También : m f - —¡j-
25
(a)
3 200
2"
n = 7
iii) En (a) :
t = 7(74 h)
t = 21 días 14 horas
t = 518/í
RPTA. A
18.- Un mirlépodo contiene 200 m icrogram os de carbono (A = 14) . Un esp écim en de
e sta e sp e c ie s e halló en las c u e v a s d e Ninabamba y p o r análisis s e determ inó que
tenía 12,5 m icrogram os d e carbono (A = 14) ¿ Cuál e s la antigüedad del fósil?
(Considere q u e el C-14 tiene un tiem po de vida m edia d e 5 730 años). (log2 = 0,3).
A) 8960
B) 22 920
C) 28 650 a ños
E) 183 60a
D) 11 460
Resolución.0,31
Usando la relación m atem ática : log 3 _
777,
‘ 1/2
_
200 ug
0.31
Reemplazando datos : log ]2 5 u g = 5730 anos
'°S 16 = 5 730 arios
=»
4 <0«
-
-
0,31
IoS 2¡>= 5 730 años
' = 22 920“ " “
t=?
,
777
= 200 pg
m , = 12,5 pg
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
609
19.- El tiem po de vida m edia del cobalto - 60 e s 5,27 años. E ste radionúclido s e usa para
detener ciertos cuadros cancerígenos. L os oncólogos tratan e s to s c a so s con “ba­
ñ o s d e cobalto”. S i s e parte d e una m uestra d e 8 k g d e Co - 60. ¿Q ué m asa d e e s te
radionúclido s e tiene al cabo de 168,64 a ñ os?
A ) 2 '17kg
B ) Z 20k g
C)2T31k g
D) 2T1S k g
E)2í29kg
Resolución.Se obtiene los siguientes datos : t =
168,64 años ; m i = 8 k g ; m f = ? ; í ]/2 = 5,27 años
A partir de la relación ;
m¡
0,31
log —L = ----8 "V
'1/2
Reemplazando los datos :
log
log ^
= 9,6 = 0,3 x 32
— = 232
m,
=>
log ^
=>
a7*os^
5,27 anos
rrtf
= log232
/íi = 2'29 kg
t
. r*
RPTA. E
20.- El radioisótopo yo d o - 131 tiene un tiem po d e vida m edia igual a 8 días .E l 4 d e
Mayo 1988 s e analizó una m uestra y s e no tó q u e s e em itían 1200 cuentas por
m inuto ¿ En q u é fecha dicha m uestra em ite 150 cu en ta s p o r m inuto ? ¿ Qué canti­
dad del yo d o original queda ?
A) Mayo 16 d e 1998; 25 % m,
D) Mayo 16 d e 1998 ; 15,55 % m,
B) Junio 20 d e 1998 ; 15 % m,
E) Mayo 28 d e 1998 ; 12,5 % m,
C) Junio 5 d e 1998 ; 57,5 % m,
Resoluclón.Los números de núcleos radiactivos, los centellos y cuentas varían directamente (en un mismo
tiempo) debido a que cada cuenta producida, es debida a una desintegración de un núcleo.
N = núcleos iniciales = 1 200 cuentas/minuto = 1 200 x
Nf = núcleos finales = 150 cuentas/minuto = 150 x
Siendo x una constante de proporcionalidad.
Luego:
2" = ^
=
t = n.t]/2
entonces :
^
=>
2n = ,3
^
„ = 3
t = 3(8 días)
=>
t = 24 días
Si transcurren 24 días entonces la fecha pedida es 4 + 24 = 28 de Mayo de 1998.
Finalmente a esta fecha lo que queda del yodo es :
^
= 2n = 23
=>
m f = ^ m,
=>
m f = 1 2 ,5 % /^ :
RPTA. E
Carlos Jara B.
Problemas ¿le Química y cómo resolverlos
610
21.- Dadas lo s sig u ien tes nú cleo s :
2C
' 17
lll)l2 C
II) ir Cl
¿C uáles s o n esta b les ?
A )ly ll
"O
C )l, III y IV
B) II y III
E) ninguna
D) todas
Resolución.Núcleo
Relacionando los datos obtenidos, son
estables: I ; III y IV, debido a que núcleos
como Z y N impares, son inestables.
>
#p+
O
C
RPTA. C
*
17
16
20(p«)
6 (p« )
16(p«,)
20(p*r)
6 (p« )
1 8 (p« )
inestable
estable
estable estable
22.- El radón Rn-222 (Z = 86) su fre un decaim iento “a ”. ¿C uál e s el núcleo hijo?
206
29340’"
92~
B) i T h
A) 82Pb
92~
218
84‘
E) B.P o
Resolución.La reacción nuclear para el decaimiento alfa del radón es :
222
86.Rn
Donde :
222 = A + 4
»
A = 218
218
Luego el núcleo hijo es ‘^ P o
+
a
2He<l
+ 0&°
86 = Z + 2 =* Z = 84
RPTA. E
23.- ¿Cuál d e las reacciones nucleares; representa una em isión posltrónica?
L.
n.
222
226 r,
BBRa
239
III. ™ Na
A )l y II
„
n
8 6 R n + .............. + J T
^
-»
22%39N P + . .
.. + V
20
1(¡Ne + ............. + u
D)lll
C)ll
B) ¡yIII
E) II y III
R esolución.Al igualar estas reacciones nucleares :
222
y°
or
(emisión alfa)
+
Y
(emisión P')
+
Y
(emisión P+)
(emisión positrónica)
86 ^
+
2He4 +
iiI. 239u
92 u I
239 m
+
-iP
III. ^ N a
20 M
10 Ne
+
+1P
93 NP
pO
pO
RPTA. D
Rubén Cueva G.
Química Nuclear
611
24.- El americio Am-246 ( Z =95) sufre 3 decaim ientos a y 2 decaim ientos beta negativos
con em isión d e radiación gamma. ¿C uál e s el nuclido hijo?
A) g j h 233
B ) giPa?M
C) Z p u
D) ^ U 235
E) ^ m 253
R esolución.La ecuación para la reacción nuclear es :
* 9 5 ^ -------- >
Donde se cumple :
y:
zX
+
3 2He4
+
2 -iP° + oY°
246 = A + 3(4) + 2(0)
=>
A = 234
95 = Z + 3(2) + 2(-l)
=>
Z = 91
Siendo el núcleo hijo :
9JPa234
RPTA. B
25.- El m edelevio Md-260 (Z = 101) s e transform a en einstenio Es-240 (Z = 99); al emitir
“x ” partículas alfa y “y ” partículas beta. Calcular el valor d e “x + y ”
A) 9
B) 10
C) 11
D) 12
E) 13
Resoluclón.La ecuación nuclear es :
Donde se tiene :
^M d
-------- >
2^ E s
x 2He4 +
y jP0
260 = 240 + 4x + y (0) => x = 5
101 = 99 + 2x - y
Finalmente:
+
jr+ y = 1 3 .
=» y = 8
RPTA. E
26.- Considere las sig u ien tes reacciones nucleares y diga en cuál d e ellas s e em ite
mayor cantidad d e neutrones.
I) % A I
+2He< -------- > % P +
lll)™ C m
„ ) 25¿ C f +-y
+ 12C -------- > ™ N o + ..............
A) i
B )ll
C)lll
D )ly II
E)IIyIII
R esoluclón.Completando las ecuaciones nucleares :
,)
+
^
Donde :
... 252
n > 98C f
+
Donde :
-------- >
f5P + x /
27 + 4 = 30 + jr(l)
,n
°B
-------------»
257.
103
252 + 10 = 257 + y (l)
x = 1
=>
1
y (P
=>
y = 5
-------- >
+.
no
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
612
% Cm +
Donde :
6C
-------- >
W rP
+
246 + 12 = 254 + W (l)
=>
W= 4
Luego, en la reacción II se liberan más neutrones
RPTA. B
27.- C onsidere las sig u ien tes reacciones nucleares.
I)% S
+2He4 -------- > X
l l ) X ( ^ ; m ) f 7CI
luego identifique la partícula “m ”
A) beta negativa
B) protón
C) deuterón
D) alfa
E) neutrón
Rggolwdón-I)
La primera reacción es :
35c
16
+
^
A
**
z X 1 16 + 2 = Z =» Z = 18 ^
J 35 + 4 = A => A = 39 _
39
Y la segunda reacción es :
D onde:
^
o
lgX +
38
,P -------- >
39 + 0 = 38 + A’ =* A’ = 1
39
A'
Tm
J7C1 +
18 + 1 = 17 + T => Z’ = 0
a
Finalmente deducim os que la partícula “m " es un neutrón : p
RPTA. E
28.- S e d isp o n e d e 400 m g d el radionúclido Tc-99. ¿D esp u és d e cuántas horas queda
una traza d e 12,5 m g? (d a to : t 1/2 = 6h)
*
A)
25 h
B) 28 h
C) 16 h
D) 30 h
E) 42 h
Resolución.La m asa inicial es m j = 400 m g y la m asa final m f = 12,5 mg. Luego calculamos “n ”
9n —
2
■■
.
mf
—í’
on _
2,
—
m8
~
=>
2
12,5 mg
A continuación calculamos el tiempo
se sabe q u e :
n =
On _
i o c m /i
t =n. t
OO
—^
— ¿2
r
/? — 5
que debe transcurrir para la desintegración; ya que
=»
t = 5(6*)
=>
t = 30 h
RPTA. D
* 1/2
29.- El análisis cuantitativo d e los h u eso s d e una especie carnívora concluye que esto s
contienen 20 microgramos d e carbono-14. A dem ás arqueólogos estudiosos encon­
traron un esqueleto d e la m ism a especie en la ladera d e un rió, concluyendo que e s to s
contenían solam ente 0,15625 microgramos d e C-14. ¿Cuál e s la antigüedad (edad) del
mencionado esqueleto? Considere que la vida media del C-14 e s d e 5730 años.
A) 40 110 años
B) 20 800 años
C) 8 140 años
D) 12 820 años
E) 35 200 años
Rubén Cueva G.
Química Nuclear
613
R esoludón.Esta vez la m asa inicial es m. = 20 pg y la m asa final es m f = 0,15625 pg-
20 Hg
m,
i- = 2"
0,15625 Mg
m.
= 2"
n = 7
2" = 128
Entonces para calcular la antigüedad del esqueleto se calcula el tiempo que duró la desinte­
gración.
=>
t = n.t 1/2
t = (7) (5 730 años )
f = 40 110 años
RP1A. A
30.- La reacción n u c le a r:
,H
+
2 He + ENERGIA
>
iH
E s propia d e interior del s o l . S i la energía liberada equivale a 27,93 MeV. ¿C uál e s la
m asa del deuterio?
4
Datos :
1 u.m.a. = 931 MeV
-H e = 4,01 u.m.a.
A) 1,30 u.m.a
B) 2,02 u.m.a.
C) 1,85 u.m.a
D) 2,53 u.m.a.
E) 4,04 u.m.a.
Resolución.He +
x u.m.a. x u.m.a.
27,93 MeV
4,01 u.m.a.
Y por el principio de conservación de la m ateria y la energía se cumple :
x + x = 4,01 u.m.a. + 27,93 MeV
2x = 4,01 u.m.a + 27,93 MeV x ^
=>
2x = 4,04 u.m.a.
^
x = 2,02 u.m.a.
jH = 2|02 u.m.a.
RPTA. B
31.- Identifique una reacción d e fusión n u c le a r :
.6
A)
236
B)
92
6, ■
3
1 46
U
57
239
c> ™ u
+
D) *H
+
E) 'gC
+
y
93
-
La +
np
+
y
/ 5 Br +
B
3 j n 1 + ENERGÍA
y
17,7 MeV
He
2He
14
rN
+
iP
Resoluclón.De todas las reacciones dadas, solo una es de fusión nuclear. Como sabem os en este caso:
H + Jh
tritio
deuterio
+ (p i +17,7 MeV.
helio
2 He
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
614
Los núcleos livianos de m asa 3 y 2 generan un nuevo núcleo (m ás pesado) de m asa 4. Esta
reacción se produce en el sol y desprende una gran cantidad de energía nuclear, (mayor
que en la fisión nuclear)
RPTA. D
3 2 - Dadas las p ro p osiciones :
i. La reacción en cadena (de fisión nuclear) s e produce aún cuando n o s e llega a la
m asa critica d e U-235 ó Pu-239.
II. Mientras q u e en los decaim ientos P" s e liberan antineutrinos ( v ); en lo s decaim ien­
tos p* s e liberan neutrinos (o).
III. Las em isiones positrónicas s e produce en núcleos inestables con e x c e so d e protones.
IV. En las em isio n es P' y P+ e l núcleo padre y e l núcleo hijo s o n isóbaros.
¿C uántas so n falsas ?
A) 0
B) 1
C )2
D) 3
E )4
Resolución.I(V)
Las reacciones nucleares en cadena son del tipo fusión y son generadas por neutrones
lentos; com o sucede en la bom ba atóm ica o en los reactores nucleares. Los neutrones
controlados con grafito (o agua pesada) generan nuevas fisiones liberando neutrones
en progresión geométrica, de tal m anera que en un tiempo muy corto se da una tre­
m enda explosión con desprendimiento de energía nuclear. Pero para esto se requiere
una m asa mínima de U-238 ó Pu-239 que se conoce com o “m asa crítica”; debajo de la
cual no hay reacción en cadena.
I1(F) En los siguientes c a s o s : ®He
>
14
o tam b ién :
7N
>
gLi
14
6C
+
,p°
Emisión electrónica
0
+
+1P
+
u
+
ü (antineutrino)
Emisión posilrónica
\p
IH(V)
IV(V) >
y 'gC son isóbaros
>
¿O + +°P+ +
ü
RPTA. B
33.- ¿En cuál d e las reacciones nucleares s e libera una partícula beta?
A>
S2u ™
B)
C)
4¿ i1
73 Li + 42 He --------- >
*92U
E)
--------- > »>77,234 + ............. + y
„ Th234
>
\H e + .........+ ENERGÍA
+ ............
> Z Te + Z Z r + ............
> « P a 2" * .........
R esolución.Las ecuaciones nucleares completas son :
(neutrinos)
Rubén Cueva G
Química Nuclear
A)
92U238 ---------=> so™234 + 2He4 +
S
B)
4 ,H' --------->
j He +
2 +1P°
+
+ *He -------- >
®Be +
,H2
Q gLi
D ) “ 5U + JJ1 --------- >
p
^ rpU234
^ 90
^
------------>
,3>
+
234
9]
>
+
615
ENERGÍA
2 /
qO
+-lP
Nótese que solamente en la última reacción se libera una partícula beta CP-)
RPTA. E
34.- En diciembre del año 2025 un científico proyectivo, dejó 300 g d e Co-60 guar-dados
en s u laboratorio a prueba d e radiaciones exteriores. ¿Q ué año marca el calendario
s i s u s su ce so re s determ inaron q u e e sa m ism a m uestra contiene solam ente 0,5859
g del radiosótopo? (Dato : t1/2 = 5,27 años)
A)
2 089
B) 3 100
C) 2 073
D) 4 120
E) 4 200
Resolución.Con las m asas inicial y final del radioisótopo hallamos “n".
2" = —
mf
=>
t - n./]/2
=»
2" =
=> 2n = 512 => n = 9
300
0,5859 g
/ = 9(5,27 años)
=>
t = 47,43 años
Luego, com o la m uestra fue guardada en diciembre del año 2025, entonces el último análi­
sis se hizo el año.
f --.
2025 + 48 =¿, 2073
RPTA. C
35.- El núcleo padre sufre decaim iento p’ y s e transforma en
210
Bi e s
y el que
214
sufre una em isión alfa transform ándose en ^ B i e s ............
A)
^ P b ; ™ At
D) 282 P b ! 2'¿ A t
B J^P b;
™ At
C ) 2% P b ; ™ A t
E) t g P b ; ™ A t
Resoluclón.Las respectivas ecuaciones nucleares son :
210pb -------- >
núcleo padre
218 *.
85
núcleo padre
™ fii +.,P°
^
214d . , „
83
4
+ 2^e
RPTA. C
616
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
36.- Identifique la afirmación incorrecta :
A) EiC-11 s e u sa en las tom ografías para detectar zo n a s enferm as del cerebro.
B) El C 02 con C-14 s e utilizó para explicar el fenóm eno d e la fotosíntesis.
C) Rutherford descubrió el protón al bom bardear ¿Be9 con una partícula alfa.
D) Un neutrón s e desintegra en un protón, una partícula beta y un antineutrino.
E) Un protón s e desintegra e n un neutrón, un positrón y un neutrino.
R esolución.A) (V) Este isótopo del caibono se aloja específicamente en el cerebro, dando imágenes de él.
B) (V) Esto fue utilizado por Melvin Calvin en 1 950 descubriendo en el proceso de fotosíntesis.
C) (F) Rutherford descubrió el protón, al bom bardear al nitrógeno con helio :
14
7N
"
'
17
2H
"
"
o
+‘
!h
1
Pero Chadwick descubrió el neutrón, al bom bardear al berilio con Helio.
4.Be
—
+•
12,
’ He
2
i
D) (V) Al desintegrarse un neutrón, se producen
i
°R
-]P
E)
(V) Al desintegrarse un protón, se produce :
i
r
°R
RPTA. C
+lP
37.- S e sa b e que la vida m edia d el 1S P e s 3 m inutos. ¿C uánto quedará d e una m uestra
d e 512 m g d e dicho radioisótopo d e s p u é s d e 24 m inutos?
A) 0,5 m g
B )2 m g
C) 4,5 m g
E) 8,3 m g
D) 123,8 m g
R eso lu d ó n .Primero hallamos “n"
24 min
3 min
n =
1/2
771,
Luego la m asa final; ya que : 2" =
=> 28 =
512 mg
m.
n —8
512i7ig
28
m¡ = 2 mg,
RPTA. B
Química Nuclear
Rubén Cueva G.
617
38.- ¿Cuálfes) d e las proposiciones so n verdaderas?
I. La radiación beta e s m á s ionizante q u e la radiación alfa.
II. La radiación alfa e s la que produce mayor daño a los órganos internos d e los seres vivos.
III. Los n úcleos ligeros con Z<, 20 so n esta b les s i N = Z.
A) Sóio I
B)
Sólo II
C) Sólo III
D ) l y ll
E) ninguna
Resoluclón.I. (F) Poder de ionización : a > P > 8
II. (F) La radiación que causa m ás daño a los órganos internos de los seres vivos es la de
mayor poder de penetración 8 < P < a
N
III. (V). Los núcleos con y = 1 y que son ligeros (con Z< 20) son estables y no se desintegran
RPTA. C
39.- En la reacción n u c le a r:
+ ENERGÍA
f3 E + 2He4 + 2
El nuclido hijo resp ecto a “E ” e s s u :
A)
isótopo
B) isóbaro
C) isócoro
D) isótono
E) isom ásico
R esolución.Igualando la ecuación nuclear ; se tiene :
■í>
Núcleo
padre
+
ENERGÍA
Núcleo
hijo
Nótese que tanto el núcleo padre com o el núcleo hijo tiene igual Z pero diferente A, por lo
tanto son isótopos.
RPTA. A
40.- La reacción n u c le a r:
^P u
>
+
242E
+
C)
D)
~ Pu 0 ; p ) ~ C m
/
;
es
23¿ P u ( a ; M ™ C m
E) „ Pu (a ; n )‘ ~ C m
Resolución.La reacción completa e s :
239
g4Pu
Y en forma abreviada se anota a s í :
+
239
2He
i
>
242
M Pu ( a ; rí) ggCm
242
ggCim +
RPTA. E
¡p
i
+
*
ENERGÍA
618
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
PR0BL6MAS PR0PU6ST0S
01.- ¿Qué partícula tiene mayor masa?
A) Positrón
B) Helión
D) Neutrino
06.- Simplifique la reacción nuclear:
C) Deuterón
E) Partícula beta
2£ P u + 4He
----- > 2^ B k + ..
A ) 2£ P u ( a ; T ) 24>
02.- ¿ Qué núcleos son estables ?
B )™ P u ( a ; D ) 2943Bk
I- ioNe
n . “ Fe
IlI.^ C a
IV.^Si
C) II y IV
C ) 2; >
( « ; P ) 243Bk
A) Sólo I
B) Sólo III
D) Todos
E) I , I I I , IV
D) 239P u ( a ; n ) 243Bk
03.- Si “X” es un elemento con núcleos lige­
ros que se ubica por encima de la banda de
estabilidad ¿ Qué clase de radiación emite ?
E) 2£ p u (a ; » ) ™ Bk
07.- Identifique la(s) especie(s) que falta(n):
A) Emisión tritiónica
I.
B) Emisión deuterónica
239Pii
94 n r
+ ........
----- >
C) Emisión a
n. 238
92 II
U
+ 15n
----- >
D) Decaimiento P
ni. 252Cf
98'-'*
+ ..........
----- >
E) Emisión positrónica
A) P ; 5 a ; " c
04.- ¿ Cuál de las ecuaciones representa una
emisión positrónica ?
B )a
A) . K 40 +
----- »
B)
— ► 2>
2>
C)
------ >
D)
,3;3i
E)
“ Co ------ »
WES +
257I
103Lrr + 5n
12r
D) n ; 6P ; 6
E )5 a ; 6 n ; 164c
; 7P
C) n ; n
18Ar4°
,2°I
2%Cm + n
08.- ¿ Qué reacción se da probablemente en
la explosión de la bomba atómica ?
+ .,P°
125°2T e ++1P°
A)
“ i
B )92U235 + Qn l - ^
+ /
+Y
f 7Co + Y
05.- Identifique el núcleo padre
4jH
C) ®Li
D) ,H3
----- > 4He + 2+,P°+ 25,7 MeV
+/
56Ba141+J6Kr92+ 3 /
> 4He + 1H3 + 4,8 Mev
+ ,H2 ----- > 4He + /
+ 17,7 Mev
....................... + ,H‘ — > 39Y87 + 2He4
E)
A)
3gSr88
D ) ^ 90
B ) 4,Nb93
E ) ^ 90
^ U 238 ---- » g6Rn222 + 4 a + 2 P
C) 41Nb9°
09.- Marque verdadero (V) o falso (F), según
convenga:
Rubén Cueva G.
Química Nuclear
( ) Los protones y deuterones se aceleran en
los ciclotrones.
( ) Los neutrones veloces no dañan los nú­
cleos donde inciden
( ) Las partículas negativas se aceleran en los
betatrones
( ) Todos los elementos transuránidos son
artificiales y se han obtenido por trans­
mutación nuclear.
A) VVFF
B) VFVF
D) FFVV
E) FFFV
C) VVVV
619
Datos: 2He6= 6,0189 a m a .; ^Li=6,0151 u.m.a
A) 2,28 MeV
B )l,7 6 M eV
D) 2,86 MeV
E)4,26M eV
C)3,53MeV
13.- En un reactor nuclear, se encargan de ab­
sorber los neutrones para controlar la reac­
ción en cadena.
A) grafito o agua pesada
D) plutonio
B) uranio natural
E) cadmio o boro
C) uranio enriquecido de U-235
14.- Si el tiempo de semidesintegración del
tecnecio-99 es de 6 horas ¿Cuánto quedará de
la muestra de 800 g deTc-99 después de 24
horas ?
A) 10g B ) 2 0 g C) 3 0 g D )4 0 g E )5 0 g
10.- Marque la relación incorrecta:
A) P-32: radioterapia
B) C o-60: radioterapia
C )C -1 1 : diagnóstico
15.- El fósforo ^P 31 se transforma en 9F15 al
emitir partículas a y P ¿ Cuántas de cada una
de estas partículas se emiten ? (en ese orden)
D) 1-131: radioterapia
E) Cs-137: diagnóstico
A) 2; 4
11.- Dadas las afirmaciones :
* En la fusión se usan núcleos ligeros espe­
cialmente de hidrógeno y litio.
* En el sol y en las estrellas se produce fisión
nuclear.
* La bomba de hidrógeno es hasta 1 000 ve­
ces más poderosa que la bomba atómica.
B )2;2
C )4;4
D )4;2
E)4;6
16.- Cuando un núcleo se bombardea simul­
táneamente con una partícula alfa y dos partí­
culas beta, se obtiene:
A) Un isótono
B) Un isóbaro
C) Un isótopo
* Para que se logre liberar la energía de una
bomba de hidrógeno, previamente se hace
explosión de una bomba atómica.
D) Un núcleo con mayor número atómico
¿ Cuántas son verdaderas ?
17.- Se tiene una muestra de 3200 g del
radioisótopo P-30. Después de 15 minutos
sólo quedan 100 g ¿ Cuál es el periodo de
semidesintegración del P-30 ?
A )0
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
12.- Dada la desintegración con emisión P a
partir del 2He .
¿Qué energía cinética promedio tienen los
electrones emitidos?
He 6 ----- >
% i+
,P°
E) Un núcleo con menor número atómico
A) 1 min
B) 2 min
D) 4 min
E) 5 min
C) 3 min
18.- ¿ Qué ecuación corresponde al descubri­
miento del neutrón por J. ChadwicK (1 932)?
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
620
23.- ¿Cuál de las reacciones dadas correspon­
de a una emisión beta negativa (p- )?
B) 13A127 +
2He4 ------» 15P30 + /
C ) 42M o98+
,H2
>
43TC" + /
D) I9K40 +
,D2
>
20C41 + 0n !
_254
99
tt3
+
-
c 256 .
------ > 100Fm
1H
*
40,
>
4
20
1Se
+
-iP '
B) 18O
■>
18c
9
+
-P '
Q
52^
■> 27
+
-iP (
->
2%Cm +
-iP '
■>
"N
+
- .P '
+ 0«
19.- Marque la pareja incorrecta:
26Fe
A) C-14 : ayudó a determinar el mecanismo
de reacción de la fotosíntesis.
B) Fe-59 : ayudó determinar la absorción de
hierro por la hemoglobina de la sangre.
C) 1-131 : Se usa para combatir leucemia.
D) Co-60 : baños de cobalto
E) Cs-137 : combate células cancerosas.
244 .
E)
24.- Entre las reacciones nucleares dadas, es­
coja la que co rresp o n d a a una em isión
positrónica (P+).
a\
131T . Do
) 53 + +iP
20XT .
20.- En la reacción nuclear:
253,Cm +.
96
-> >
“C
-»
'j'X e + ENERGÍA
24
B) io Ne + 2He4 — >11
+.
------ »
A) (n ; a )
B) ( D ; a )
D) 40
20Ca
------ >
40ir
19
D)
E) ( D ; T)
E) 29P
15r
------ >
29Si
14>3>
( p ; D)
C )(n ;P )
2 1 .- ¿Cuántos de los núcleos de los mostra­
dos son inestables?
I)* M n
I I ) 39K
ffl) “ a
25.- ¿En cuántas reacciones nucleares está
involucrada una partícula p~ ?
IV) ^ B r
I)
A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
A) 2H + 3H ----- > 4He + Qn + ENERGÍA
C)
>
Ra----------- » \ > n
D) 12C + 2He4
E) “ N ___ >
4¿Ca
+ . ... ■ ----- >
E )4
2 2 .- Identifique un decaimiento alfa, posible:
B) 2He4 + 33C1
O
U
C) 28Nl
KR
59...
el posible par (partícula bombardeada, partí­
cula emitida) e s :
39K + y
+ ,He4 + Y
> I30 +Qn + ENERGÍA
12B + 2He4 + ENERGÍA
n) >
ni)
f6s
iv) 2g8At
>
X.
29
Si1
14a
-»
X
V) 2g°Pb
A) 0
X
?.
B) 1
218D
84P°
41
19k
^
+ ..
210p83
C) 2
D) 3
26.- Se produce la desintegración de 800 g ra­
mos de estroncio -90, de vida media igual a 28
años. Si la masa de este radionúclido llega a
50 gramos. ¿Cuál es el tiempo transcurrido?
Rubén Cueva G.
Química Nuclear
A) 14 años
B) 56 años
D) 224 años
E) 84 años.
C) 112 años
27.- El radioisótopo técnecio - 99 se usa en la
obtención de imágenes y para detectar tumo­
res en el páncreas, pulmón e hígado. Su pe­
riodo de semidesintegración es de 6 horas. Si
en una gammagrafía se usaron 20 pg. ¿Qué
masa de este radioisótopo quedan después de
30 horas?
A) 0,625 pg
B) 1,25 pg
D) 5 pg
E )1 0 pg
C) 2,5 pg
33
C ) f 6S D)
E) ” s
29.- Marque verdadero (V) o falso(F) según
convenga:
( ) El decaimiento alfa de un metal genera un
elemento que se ubica dos casilleros an­
tes en la tabla periódica..
() Un elemento inestable natural emite simul­
táneamente radiación a , P y y.
( ) Los heliones son electrones negativos.
( ) El positrón pesa tanto como el electrón
pero tiene carga eléctrica positiva. Ade­
más es su antipartícula.
A) VFFF
B) FFFV
D) FFFF
E) VFVF
( ) La radiación alfa está constituida por partí­
culas alfa las cuales son paquetes forma­
dos por dos electrones y dos neutrones.
( ) tanto la radiación gamma como los rayos
X son pura energía.
A) VVFV
D)
B) W V V
VFFV
C) VVFF
E) FVFV
31.- ¿Cuál de las siguientes reacciones genera
un isóbaro?
A) “ Zn + 2(X+P----- > ........ + ENERGÍA
28.- El " P es bombardeado con dos partícu­
las beta y una partícula alfa transformándose
e n ...............y energía.
A) i8Ar B )* C 1
621
C) VFFV
30.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) La fusión nuclear produce elevadas tem­
peraturas, superiores a las de la fisión nu­
clear.
( ) Mientras que los núclidos padres son
bombardeados con partículas aceleradas,
los neutrones deben ser retardados con
agua isotópica.
B) ^ B r + 2P + a
» ........... + ENERGÍA
C) 20Ca + n ---- > ............ +
oc
D) ‘gC + 2 P + (X------ » .......... + ENERGÍA
E) ” P + P ----- » ...........+
ENERGÍA
32.- Identiñque una ecuación nuclear correcta:
A) ™ Au (n; p)
™T1
B )“ N
(p; n)
“C
C) 24Cr
(n; p)
“ V
D)
E)
(d ;a )
” As
™Xe
(p; d)
^B r
33.- El átomo 20
l í C a , es isótono con un ión
trinegativo de un elemento “X” el mismo que
es isóbaro con el ^ C r . Si “X” sufre 4 caídas
“P” y 1 caída “a ’ . ¿Cuál es la suma de los
números cuánticos de su penúltimo electrón,
finalmente?
A) 2,0
B)7,5
C) 4,5
D)3,5 E)5,5
34.- Los periodos de desintegración de las es­
pecies X-208 y W -13 son 50 horas y 60 horas
respectivamente. Inicialmente se tienen 2 ki-
622
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
logramos de estas especies, entonces calcular
la relación de las masas de X-208 y W -13 que
quedan después de 600 horas.
A) 4:1
B)2:3
C )3:2
D )l:4
E )l:3
Luego no es cierto :
A) En “C” la masa de C -
14
es
gramos.
5
B) En “ D ” se ha desintegrado el
masa inicial.
8 7 ,5 %
de la
35.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
C) En “E” han transcurrido
( ) El
E) El carbono genera un núcleo isobárico.
I combate el hipertiroidismo.
( ) Los vegetales se conservan por más tiem-
i 32n
po con el 15P .
( ) Los protones son bariones al igual que los
neutrones.
( ) La radioactividad es exclusiva de los ele­
mentos transuránicos.
A) W V F
B) W F F
D) VFFV
E) FVVV
C) VFVF
36.- Los átomos que sufre 3 desintegraciones
alfa y 4 desintegraciones beta se transforman
en otros que pertenecen a elementos ubica­
dos
casilleros antes en la tabla periódica.
A) dos B )tres C) cuatro D) cinco E)seis
37.- La gráfica mostrada corresponde a la des­
integración :
D )
16290
años.
Se trata de una emisión beta.
3 8.-La emisión p para el ®He
genera núcleos de jLi
acuerdo a la reacción :
*Li
u.m.a.)
u.m.a.) de
(6 ,0 1 5 1
----»
2 He
(6 ,0 1 8 9
+
P
calcúlese la energía cinética máxima de una
mol de electrones emitidos.
(No = número de Avogadro)
A) 2 ,5 1
No
MeV
D )3 ,5 3 N o
MeV
B ) 9 ,1 6 N o
MeV
E )6 ,2 5
MeV
C ) 1 ,2 3 N o
MeV
No
39.- Una captura electrónica (o captura K ) :
A) Produce un isótono radioactivo del nú­
cleo padre.
B) Genera un isótopo radioactivo del nú­
cleo padre.
C) libera rayos “X” o rayos y.
donde la vida media tiene un tiem • de 5730años.
D )
No emite radiación no corpuscular.
E) Genera un núcleo padre con igual número
másico que el núcleo hijo pero con número
atómico menor en una unidad.
40.- Se tiene 3 9 3 0 gramos de I - 1 3 1 (Z = 5 3 ) .
¿Cuántas partículas fundamentales quedarán
de esta muestra pasados 3 2 días?. Considere
que el yodo tiene peso atómico 131 y que su
periodo de semidesintegración es de 8 días.
(No = número de avogadro)
A)
341 N o
D) 344 No
B) 3 4 2
No
E) 245 No
C ) 343 N o
20.1 CONCEPTO
Parte de la Química que estudia los compuestos del carbono, (excepto el monóxido de
carbono (CO), dióxido de carbono (C 02), carbonatas (C 03=); etc)
Antiguamente, los vitalistas, consideraban que los compuestos orgánicos solo podían for­
marse teniendo de por medio un ser vivo (fuerza vital). En 1828 el alemán FRIEDRICH WÓHLER
logia sintetizar la úrea (carbodiamida) a partir del cianato de amonio (sustancia inoigánica).
_
n h 4c n o
calo r
>
nh 2 —
cianato de am onio
_
CO —
úrea
nh2
20.2. COMPUESTOS ORGÁNICOS
En los compuestos orgánicos se tienen m uchos elem entos químicos, siendo los más
abundantes los llamados :
Las principales características de los
compuestos orgánicos son :
1.- Son compuestos covalentes
2.- Tienen bajos puntos de fusión y ebullición
3.- Son inestables frente a la luz y el calor (se
4.- Pueden presentarse com o sólidos, líquidos y gaseosos
5.- Tienen baja polaridad, razón por la cual se disuelven generalm ente en solventes orgáni­
cos como éter, alcohol, cloroformo, etc.
6.- Las reacciones con com puestos orgánicos son lentas, complejas y no iónicas. Casi siem­
pre necesitan de un catalizador.
7.- Los compuestos orgánicos son mayor en número que los inorgánicos.
20.3. ÁTOMO DE CARBONO
El átom o de carbono en los com puestos orgánicos, presenta propiedades com o :
tetravalencia, autosaturación, covalencia e hibridación.
1.- Covalencia.- Capacidad de formar enlaces covalentes.
624
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
H
X
H * •C •* H
X
H
2.- Tetravalencia.- El átomo de carbono presenta 4 ligaduras o covalencias.
Ejemplos :
h
i
H -C -H
I
h
m etano
a
a
i
C I-C -C 1
I
a - c-ci
a
i
H
tetracloruro d e carbono
cloroformo
I
H- C
^ H
formaldehído
3.- Autosaturación.- Los átomos de carbono tienen la capacidad de unirse entre si para formar
cadenas carbonadas, abiertas o cerradas; mediante enlaces simples, dobles o triples, según.
I
l i l i
a) Lineales — C — C — C — C
l i l i
saturada
I
I
I
c
I
—c —c = c —c — — c = c —c
l
i
l
i
I
insaturada
I
I
-C - C b) Cíclicas _ ¿
¿ _
I
I
saturada
C= C­
I
I
c = cinsaturada
20.4. HIBRIDIZACION
En los com puestos orgánicos el átomo de carbono se presenta hibridizado; logrando
así sus cuatro ligaduras (tetravalencia). Para esto, orbitales normales se “fusionan” generan­
do otros llamados “híbridos”; com o se explica a continuación :
A) Hibridización sp3.- 3 orbitales “p ” (dilobulares) se fusionan con 1 orbital “s" generando 4 híbri­
dos sp3. A partir de la distribución electrónica del carbono en su estado basa! fiC = ls22s22p2
A
n —2
m
2s
3P* ?Py 2PZ
n =1
ls
ESTADO BASAL (FUNDAMENTAL)
y
1 1
2s 2pz 2p. 2pz
sp
n
sp
1
3
sp
1
3
sp
3
n
ls
ESTADO DE TRANSICION
1
S
ls
ESTADO HIBRIDO
Estos híbridos se orientan hacia los vértices de un tetraedro regular.
Química Orgánica
Rubén Cueva G.
B)
625
Hibridización s p 2.- 2 orbitales “p ” se fusionan con 1 orbital “s ” generando 3 híbridos sp2.
A
A
1
\T \
m
2s 2py 2px
HlsE
ESTADO BASAL
MMM
2
2
sp sp sp
2
ls
ESTADO DE TRANSICION
ESTADO HIBRIDO
Estos híbridos se orientan hacia los vértices de un triángulo equilátero.
C)
Hibridización s p 1. - 1 orbital “p ” se fusiona con un orbital “s ” generando 2 híbridos sp 1.
y
a
1A A
n —2
[ffl 2px 2py2px
n =1
n
ls
--------—■
— -- >
n
MmMnI
“
2s 2d.
rrm ^ A
n
ls
— ---------------------:>
ESTADO BASAL
L
ESTADO DE TRANSICION
ls
ESTADO HIBRIDO
Estos híbridos se orientan contrariamente en una misma recta
sp
\8 0 °
sp
626
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
20.5. TIPOS DE CARBONO
Los carbones se pueden clasificar com o sigue
CARBONES
CRISTALINOS
son
PUROS
X
GRAFITO
son
100%
c
DIAMANTE
son
MENOS DEL son
IMPUROS
100% C
X
NATURALES
-
AMORFOS
ARTIFICIALES
TURBA
CARBÓN VEGETAL
LIGNITO
CARBÓN DE PALO
HULLA
—
CARBÓN ANIMAL
ANTRACITA
—
NEGROANIMAL
HOLLIN O NEGRUMO
COQUE
-I
ALQUITRÁN
CARBÓN DE RETORTA
Geológicamente, se ubican de la siguiente m anera :
(Aumenta)
CARBÓN ACTIVADO
• Poder calorífico
• Antigüedad
V * Concentración (% Q
O
ó
Química Orgánica
Rubén Cueva G.
627
DESCRIPCIÓN DE LOS TIPOS DE CARBONO
A) GRAFITO.
- Forma alotrópica del carbono (100% C).
- Estructura cristalina hexagonal.
- Es de color negro opaco.
- Es blando y menos denso que el diam ante (D = 2,2).
- Es volatilizable al calor del homo eléctrico.
- Es buen conductor de la electricidad.
- Se usa en la fabricación de electrodos, lápices, criso­
les y también como lubricante.
- Tiene enlaces covalentes.
B) DIAMANTE :
- Forma alotrópica del carbono (100% C).
- Estructura cristalina.
- Presenta m uchos colores.
- Es el material m ás duro que hay en la naturaleza (D = 3,5).
- Presenta enlaces covalentes.
- No conduce la electricidad.
- Cristales cúbicos.
- Se usa para fabricar cortadoras, pulidoras, cabezales de taladras, joyas, etc.
C) TURBA:
- 45% a 55% de carbono.
- Carbón de formación m ás reciente.
- Contiene vegetales descompuestos.
- Al arder produce poco calor, m ucho hum o y olor desagradable.
1,42 A
3,40 A
, .
(Hacia los vértices
d e u n tetraedro)
D) LIGNITO :
- 55% a 75% de carbono.
- Más rico en carbono que la turba.
- Más potencia calorífica que la turba.
- Arde con llam a larga, pero con m ucho hum o y olor desagradable.
E) HULLA:
- Llamada también carbón de piedra o carbón mineral.
- 75% a 92% de carbono
- El más importante combustible industrial sólido
- Es de color negro brillante
- Al arder produce llama larga (hulla grasa) o una llama corta con poco hum o (hulla seca).
- Es más antigua que el lignito
- Mediante su destilación seca genera gas de alumbrado; líquidos amoniacales, alquitrán y coque.
628
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
F) ANTRACITA :
- 90% a 96% de carbono
- Se usa en los filtros para las máscaras con­
tra los gases asfixiantes.
- Es el carbón m ás antiguo y de mayor po­
der calorífico
K) CARBÓN DE RETORTA :
- De color negro brillante, com pacta y dura.
- Arde difícilmente con poca llama, por eso
necesita una gran corriente de aire.
G) CARBÓN VEGETAL :
- Llamado también carbón de m adera
- Se o b tien e p or destilación se c a de la
m ad era.
- Queda en las paredes de la retorta al des­
tilar la hulla.
- Es duro y compacto.
- Es buen conductor del calor y la electrici­
dad.
- Se usa en las pilas voltaicas y en los aros
voltaicos.
L) COQUE :
H) CARBÓN DE PALO :
- Es el residuo de la destilación de la hulla
- La m adera es quem ada en hornos con
corrientes de aire controladas.
- En metalurgia se usa com o reductor
I) CARBÓN ANIMAL :
- L lam ado tam b ién negro d e hum o o
negrumo
- Resulta de la combustión incompleta de
diversos productos animales.
- Es esponjoso y con m ucha capacidad de
adsorción
J ) NEGRO ANIMAL :
- Se obtiene al quemar solo huesos del animal
DESTILACIÓN DE LA HULLA
M) HOLLÍN
- Se obtiene por la combustión incompleta
de cuerpos ricos en carbono.
- Es un polvo muy fino, negro y suave al tacto.
- Tiene m ucha importancia industrial (pin­
turas, tintas d e im p ren ta, tinta china,
vulcanización del caucho, etc.)
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
629
2 0.6 . CATEGORÍAS DEL CARBONO
En los compuestos orgánicos se tienen hasta cuatro categorías de carbono, que sólo se
aplican a unidades mediante enlaces sim ples, entre carbono o hidrógeno.
A) C arbono Prim ario.- Cuando usa una de sus ligaduras para
unirse a otro carbono, y está acom pañado de 3 hidrógenos lla­
mados hidrógenos primarios.
B) Carbono Secundario.- Este carbono usa dos de sus ligadu­
ras para unirse a otro(s) carbón(es) y está acom pañado de 2
hidrógenos llamados hidrógenos secundarios.
C) Carbono Terciario.- Utiliza tres de sus ligaduras para unirse
a otros carbonos y está acom pañado de un hidrógeno (hidróge­
no terciario)
D) Carbono cuaternario.- En este caso el carbono usa sus cua­
tro ligaduras para unirse a otros carbonos, adem ás no contienen
hidrógenos :
i
-C i i i
- C -C -C I I I
-cI
Ejemplo :
H /
H / 40
l /
/
H \ H
HH-C-HH
\ H H - C - H /H / Io
1 \ i
1
1
1/
\i
\¿ y \ /
H C- C - C - CC - C - C - C - H
/ i
i/ i
/ i
ii
i
i
IO
H
H 00 H 00 H H - C - H HH -C -H H
I\
I \
H ,0
H ,o
2»
Fórmula Global
qo
1 / 7 2 0
CJ2H26
=*
M = 170
#C
p
6
#H
18
s
3
6
T
2
2
C
1
-
630
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
20,7 RAÍCES T PREFIJOS
Para nomenclatura (nombrar) los compuestos orgánicos se utilizan raíces y prefijos de acuerdo
al número de átom os de carbono y del número de sustituyentes respectivamente.
n
1
2
RAÍZ
m et
et
3
4
5
6
7
P*°P
but
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
pent
hex
hept
oct
18
19
20
21
22
octadec
nonadec
icos
uneicos (heneicos) *
doeicos (docos)
23
trieicos
30
triacont
35
pentabiacont
non
dec
40
tetracont
undec
dodec
48
octa tetracont
50
pentacont
56
hexapentacont
99
nonanonacont
tridec
tetradec
pentadec
hexadec
heptadec
Conformaciones rotatorias.- Los átomos se posicionan estereo espacialmente de tal forma que
buscan el equilibrio entre las atracciones y repulsiones. De las posibles conformaciones rotatorias;
la alternada y la eclipsada son las más importantes, además de las proyecciones de cuña.
Ejemplo : Para el etano C2H6
H H
I) Esquem a caballete
H
'
H
AY
HH H H
Alternada
(escalonada)
III)
H
LA
A \ HH H
H H
Eclipsada
Proyecciones d e cuña
H
\
H
/
H — C — C -—H
/
\
H
H
Alternada
(escalonada)
II) Esquem a Newman
H
Y
H H
Eclipsada
Alternada
(escalonada)
H
H
\
/
H“—C — C —"H
H
H
Eclipsada
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
631
Z0.8 FUNCIONES QUÍMICAS ORGÁNICAS
Los com puestos orgánicos con propiedades químicas sem ejantes y con el mismo gru­
po funcional forman una función química. Estos se agrupan en funciones hidrogenadas, oxi­
genadas y nitrogenadas.
FUNCIÓN
GRUPO
FUNCIONAL
... ano
/R
C= C
/
>s.
R
R
... eno
... ino
alquenos
s
✓
C= C
X
s
alquinos
alcoholes
-O H
oxidrilo
R - OH
... ol
aldehidos
-C H O
formilo
R - CHO
...al
cetonas
-C O -
carbonüo
R - CO - R'
...ona
éteres
- o -
oxi
R - O - R'
... 3 oad... ü
ácidos
carboxSicos
— COOH
carboxilo
R — COOH
... oleo
áster
-c o o -
alcoxi
carboxilo
R - COO - R'
... ato d e ... ilo
aminas
— NHj
amino
R — NHj
...3 am ina
amidas
— CONHj
amido
R - CONHj
... ano am ida
nitritos
—C = N
ciano
z
lll
u
1
R R
1
1
R -C -C -R
1
1
R R
1
n
lll
n
1
- c - c 1
1
NOMENCLATURA
Oí
HIDROCARBUROS
Aléanos
1
REPRESENTACIÓN
c¿
1
u
lll
u
1
1
NOMBRE
DEL GRUPO
FUNCIONAL
... ano nitrito
Rs
Oí
NITROGENADAS
OXIGENADAS
i
632
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
2 0 3 . ANÁLISIS ORGÁNICOS
Tiene por finalidad determ inar los elem entos que forman un com puesto orgánico y la
m anera com o se distribuyen los átomos de esos elem entos en la molécula orgánica.
A) Análisis inm ediato.- Consiste en la separación de los compuestos químicos orgánicos
contenidos en una mezcla.
Ejemplo : Separación de la lactosa contenida en la leche.
B) Análisis elem ental.- Se usa para determ inar los elem entos que constituyen el com pues­
to orgánico. Puede ser cualitativo y cuantitativo, según determ ine cuáles son los elem en­
tos o los porcentajes de estos, respectivamente.
C) Análisis funcional.- Permite determ inar los grupos funcionales en la molécula orgánica.
D) Análisis estructural.- Determina la forma com o los átomos se distribuyen en el edificio
molecular.
Reconocimiento del Carbono.- Se reconoce por el depósito carbonoso que abandona el
cuerpo calcinado y por el COz desprendido al calentar con CuO.
Reconocimiento del hidrógeno.- Se reconoce por el vapor de agua (HzO) que produce la
combustión del cuerpo al aire o en presencia de CuO.
Reconocimiento del Nitrógeno.- Muchas sustancias nitrogenadas calentadas con cal sodada
(NaOH + Ca(OH)2) producen un desprendimiento de amoníaco (NH3). Algunos cuerpos or­
gánicos se quem an y huelen a pelo quemado.
Reconocimiento del Oxígeno.- Se reconoce los productos oxigenados (HzO ; C 02) forma­
dos, por la calcinación del cuerpo al abrigo del aire.
Reconocimiento del azufre.- Se reconoce el azufre por la formación del ácido sulfúrico
HjSO^ al calentar la sustancia con ácido HN03.
Reconocimiento d el fósforo.- Se reconoce la presencia del fósforo en una sustancia cuan­
do al calentarla con HN03 origina ácido fosfórico HjPO^.
Reconocimientos d e Halógenos.- La presencia de los halógenos se caracteriza por la for­
mación de cloruro, bromuro, yoduro, etc, al calentar la sustancia con cal viva (CaO).
SEPARACIÓN DE COMPUESTOS QUÍMICOS DE UNA MEZCLA
Para separar los com puestos químicos contenidos en una mezcla, por análisis inme­
diato, se pueden aplicar métodos mecánicos, m étodos físicos o m étodos químicos.
Son métodos m ecánicos la decantación, la filtración, la centrifugación, la levigación, etc.
Son métodos físicos: la disolución, la cristalización, la sublimación, la diálisis, la destilación, etc.
Son métodos químicos : la destilación en corriente de vapor, la destilación seca, etc.
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
633
A) Decantación.- Operación que consiste en separar un precipitado de un líquido, pudiendo
acelerar el depósito del sólido em pleando una centrífuga.
B) Filtración.- Es la operación por la cual se separa un precipitado por m edio del filtro. Se
aum entará la velocidad la separación produciendo el vacío debajo del cuerpo filtrante
por la trompa del agua.
C) Disolución p o r m aceración.- Consiste en m antener una sustancia en contacto con un
líquido frío.
D) Disolución p o r digestión.- Es un caso de m aceración que consiste en m antener la sus­
tancia en contacto con el disolvente a una tem peratura superior a la ordinaria.
E) Disolución p o r Infusión.- Acción al extraer, de las sustancias orgánicas, las partes solu­
bles en agua mediante su inmersión en éste líquido a una tem peratura algo inferior a la
de ebullición.
F) Disolución p o r Lixivigación.- Consiste en hacer circular, por la sustancia finamente divi­
dida, el disolvente frío o caliente.
G) Disolución p o r Extracción.- Separación de una sustancia poco soluble de un com puesto
por medio de un disolvente apropiado. (Separación de alcaloides de los vegetales)
H) Cristalización.- Operación que consiste en aislar una sustancia en disolución, por evapo­
ración del disolvente, bajo la forma cristalina.
I) Sublimación.- Es el paso directo del estado sólido al estado gaseoso y del estado gaseoso
al estado sólido. Ejemplo: separación del ácido benzoico del benjuí.
J) Diálisis.- En estos casos separam os una sustancia coloide de otra cristalina.
K) Destilación.- Es la separación de un sólido de su disolvente o de varios líquidos de distin­
ta volatilidad. La destilación puede ser simple (separar la sal del agua) o fraccionada
(separar el alcohol del agua).
La destilación fraccionada se basa en la diferencia del punto de ebullición de varios
líquidos miscibles.
La destilación seca se fundamenta en la descomposición de una sustancia compleja
por la acción del calor, en ausencia de oxígeno.
Nota.- Los líquidos no miscibles se separan con la pipeta, el sifón o con el em budo (pera) de
decantación.
634
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
PR0BL6MAS R€SU€LTOS
01.- La química orgánica estudia :
A) L os g a s e s p ro venientes del petróleo
B) L os co m p u esto s del carbono
C) El petróleo y s u s derivadas
D) L o s co m p u esto s oxigenados derivados del petróleo
E) Las g rasas y lo s a ceites
02.- Marque la proposición correcta :
A) L os co m p u esto s orgánicos s o n iónicos e n s u mayoría
B) L o s co m p u esto s orgánicos tienen bajos p u n to s d e fusión y ebullición en com para­
ción con lo s inorgánicos.
C) L os co m p u esto s s o n m u y esta b les frente a la lu z y el c a lo r.
D) En lo s co m p u esto s orgánicos el átom o d e carbono e s hexavalente.
E) En todo com puesto orgánico el átomo de carbono goza de la propiedad de autosaturación.
Resolución.Los com puestos orgánicos se caracterizan por :
i) Tienen carbonos tetravalentes en su estructura molecular.
ii) Son covalentes y no conducen la electricidad.
iii) Respecto a los com puestos inorgánicos tienen bajos puntos de fusión y ebullición; ade­
m ás son inestables frente a la luz y el calor.
Química Orgánica
Rubén Cueva G.
635
iv) La propiedad de autosaturación se cumple en los com puestos con más de dos átom os de
carbono. Se forman cadenas carbonadas abiertas o cerradas con enlaces simples, dobles
o triples.
I
I
I
I
I
I
c-c-c-
I
-
-c=c-c\ /
I
I
I
I
/ c \
-c
c
\
\ //
c - cc - cI
RPTA. B
c - c
/
\
I
03.- S i querem os reconocer el carbono d e una m uestra X :
X s e calienta c o n ............................... .. d e sp re n d ie n d o ...................; luego e s te g a s s e
p a sa p o r .................................form ándose un precipitado blanco d e .................
A) Am oníaco; COz ; agua d e barita; BaCOa
B) óxido cúprico; C O ; agua amoniacal; (NHJ2COa
C) óxido d e bario; C 02 ; agua d e cal;CaC03
D) óxido cúprico; C 02 ; agua d e cal; CaC03
E) BaO; C O ; Ca(OH)2; CaC03
R esoluclón.Para reconocer el carbono de una m uestra X.
X
m uestra
+
CuO —
>
CO,
+ C u {s)
8)
Luego el gas carbónico se pasa por agua de c a l :
CO,
+ Ca(OH),
-------- 3* C aC O „!
+
(blanco)
H.O
RPTA. D
04.- A l quem ar un cuerpo orgánico trasciende un olor a cuerno quem ado o pelo quem a­
do, lo q u e n o s indica la presencia d e ..............................
A) Agua
B) Nitrógeno
C) Carbono
D) O xígeno
E) A m oníaco
R esoludón.En el reconocimiento del carbono (problema anterior) se produce agua, esto se dem uestra
al acercar CuS0 4 anhidro los que se pintan de color azul intenso. De esta forma se reconoce
el Hidrógeno y el oxígeno en la muestra.
Por otro lado la presencia del nitrógeno se reconoce por el olor a cuerno quem ado o pelo
quem ado cuando se quem a la m uestra (m étodo empírico).
Por el m étodo de la cal soldada (NaOH+ Ca(OH)2)
636
Carlos Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
X + cal soldada
A >
NH, + HCI, ,
á(*)
(g)
3*
NHo
jíi)
+ .....
NH.C1,,
4 (g)
humos blancos
RPTA. B
05.- Indicar la verdad (V) o falsedad (F) d e las proposiciones en el orden dado :
* Las form as alotrópicas del carbono s o n grafito y diamante.
* Todo co m p u esto orgánico q u e p o s e e carbono e s d e naturaleza orgánica.
* La isomería s e presenta en com puestos inorgánicos, no en lo s com puestos del carbono.
* Las cadenas carbonadas cíclicas no so n orgánicas.
A)
VFFF
B) VFVF
C) FFVV
D) FVVF
E) VVFF
Resolución.diam ante
(V) El carbono cristalino
grafito
carbono amorfo (con impurezas)
—> turba, hulla, antracita.
(F) La mayoría de los com puestos del carbono son orgánicos excepto CO, H2C 03, carbona­
tas y bicarbonatos.
(F) Los isómeros son mayormente orgánicos, compuestos distintos con igual fórmula global
y peso molecular.
(F) Los compuestos orgánicos pueden ser lineales, ramificados, cíclicos.
RPTA. A
06.- Para reconocer el cloro e n una m uestra orgánica s e usa :
A) M étodo d e B aeyer o el m étodo d e BeHstein
B) Método d e B eilstein o el m étodo d e Würtz
C) Método d e Cannizaro o e l m étodo d e Carius
D) Método d e Carius o el m étodo d e Würtz
E) Método d e Carius o el m étodo d e Beilstein
Resolución.Por el m étodo de Carius se trata la m uestra orgánica con cal viva lográndose un cloruro en el
cual reacciona con el nitrato de plata precipitando cloruro de plata de color blanco :
Las reacciones son :
CHC13 + CaO
C a C l^ + A gN O ^
-------- > CaClj + HzO + COz
1
-------- > AgCl + C a íN O ,)^
blanco
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
637
Por el método de Beilstein se añade metanol a la m uestra y con el óxido de cobre negro en
una asa de platino se acerca a la llama. Luego se observa una llama de color verde en los
bordes. Esto porque el cloro orgánico se combina con el cobre del CuO formándose CuCI2
RPTA. E
07.- R esp ecto al reconocim iento elem ental en lo s co m p u esto s orgánicos. ¿Q ué pareja
no e s correcta?
A) C loro: Método d e Carius
B) Arsénico : Prueba d e Marsh
C) A rsénico : Prueba d e G utzeit
D) Fósforo : La m uestra s e transform a en fosfom olibdato d e A m onio
E) B ro m o : A l quem ar la m uestra e s te s e tiñe d e color naranja
R esoludón.Por la prueba de Marsh se trata la muestra con hidrógeno naciente formándose AsH3 que
arde con llama pálida, de color aliáceo, dejando sobre una superficie fría una m ancha negra
de arsénico, soluble en una solución de hipocloríto de sodio (legía).
La prueba de Gutzeit se usa para reconocer también el arsénico que al transformarse en
arseniuro de plata amarilla se reduce a plata metálica de color negro.
La muestra orgánica contiene fósforo, luego de ser tratada con HN03 y molibdato de Amonio
formará finalmente un precipitado amarillo llamado fosfomolibdato de amonio.
( nh 4)3 p o 12mo 13
Como en el cloro el bromo se reconoce usando el mismo fundamento. Pero el bromo trans­
formado en NaBr primero; se trata con PbOz y ácido acético.
Luego el Br2 con la fluoresceína da una coloración rojo - rosado.
RP1A. E
08.- Ordene la reacciones para el reconocimiento del azufre (S) en una m uestra orgánica:
I. H2S + Pb(CH3COO)2
> P bS + 2C H 3COOH
II. 2 Na+ S -------- > N a2S
///. Na2S + 2H C I
A) I; II; III
> 2 NaCI + H¿S
B )l;lll;ll
t
C )ll;l;lll
D )lll;l;ll
E )ll;lll;l
Resolución.fctra el reconocimiento del azufre en una muestra se siguen los siguientes pasos :
i) La muestra se calienta con sodio metálico lográndose un sulfuro alcalino :
2 Na + S
» NajS
ii) A este sulfuro se le agrega ácido clorhídrico desprendiéndose gas pestilente.
638
Problemas de Química y cómo resolverlos
N ^S + 2HCI
Carlos Jara B.
> 2 NaCl + H2S t
iii) Finalmente el gas pestilente se pasa por un papel impregnado con acetato de plomo;
lográndose una coloración negra debido a que se forma un precipitado de sulfuro de plomo.
H2S + Pb (CH3COO) -------- > PbS V
1 ++:2 CH3COOH
_
negro
”
RPTA. E
09.- ¿Diga cuántas carbones im puros naturales s e tienen en la siguiente relación ?
* carbón d e piedra
' hollín
* diam ante
* grafito
* negro animal
* carbón activado
A)
1B)2
C) 3
D) 4
E) 5
R esolución.Clasificación de los carbones :
10.- No e s característica d e lo s co m p u esto s orgánicos :
A) s u s á to m o s s e unen m ayorm ente con enlaces covalentes
B) El carbono e s im prescindible en s u com posición
C) Casi to d o s s o n so lu b les e n agua y so lven te s polares
D) Presentan el fenóm eno d e isomería en m u c h o s ca so s
E) Predominan lo s n o m etales en s u estructura.
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
639
R esoludón.Por sus enlaces covalente (típico entre no m etales) la mayoría NO son solubles en agua, pero
si son solubles en solventes apolares com o éter, bencina, cloroform o,...
RPTA. C
11.- A partir d e la sig u ien tes proposiciones :
* El carbono participa con orbitales híbridos sp? en los com puestos orgánicos mayormente.
* El hidrógeno en c o m p u e sto s orgánicos s e analiza p o r oxidación, dando agua.
* Todos los co m p u estos orgánicos so n insolubles en agua a diferencia d e los inorgánicos.
* L os alcoholes tienen el grupo hidroxilo, las ceto n a s tienen el carbonilo
Son fa ls a s :
A) Todas
B) 3
C )2
D) 1
E) ninguna
R eso lu d ó n .(F) El carbono, participa mayormente con orbitales híbridos sp3
(V) Por calentamiento o por oxidación, se obtiene H20.
(F) La mayoría de orgánicos son insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos.
(V) Respecto a los grupos funcionales : — OH alcoholes , — CO — cetonas
RPTA. C
12.- Considere la fórmula del etano
luego la conform ación alternada o escalona­
da e s m á s esta b le q u e la eclipsada p o r q u e :
A) P osee m ayor energía potencial
D) L os hidrógenos está n frente a frente
B) P osee m en o r energía potencial
E) L o s hidrógenos s o n primarios.
C) L o s áto m o s está n d isp u e sto s en forma interm itente
Resolución.U
El etano es CH,3 — CH,;
se podrá dibujar a s í :
3
.
I
U
I
V
H - C - C - H
Presenta dos clases de conformación :
H
H
1 Conformación alternada :
H
H
H
H
H
\
\
\
H—
H
C
C
H
H
Proyección de Cuña
H
H
Proyección de Caballete
H
Proyección de Newman
640
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
II Conformación eclipsada :
H
H
H
\C
/
H—
C—
/
/
H
\
/
\
H
\
H
Proyección de Cuña
Proyección de Caballete
Proyección de Newman
Los primeros son m ás estables que los segundos ya que los hidrógenos en las primeras se
repelen con m enor fuerza y por ende existe m enor energía potencial.
RPTA. A
13.- Escoja la relación incorrecta, respecto a lo s grupos fu n c io n a le s:
A)
Am ina : —NH2
B) C e to n a : — CO—
D)
Á cido carboxílico : — COOH
E) A ldehido : — OH
C) É te r : — O—
Resoluclón.A partir de los grupos funcionales, se observa que los aldehidos presentan el fórmilo y se
representan com o R—CHO.
Los alcoholes presentan el grupo oxidrilo y se representan com o R—OH.
RPTA. E
14.- Ordene las e sp e c ie s teniendo e n cuenta el orden creciente d e s u longitud d e car­
bo n o - carbono enlace.
A) Etano < etileno < acetileno
D) A cetileno < etileno < etano
B) Etano < acetileno < etileno
E) A cetileno < etano < etileno
C) Etileno < etano < acetileno
R esoluclón.A partir de los datos experimentales, se ha determ inado :
H\
/H
C= C
H''
XH
H 1.3Á K
H -C = C -H
H1.22ÁK
H \
/H
H — C— C — H
H'
XH
H 1¿4A H
RPTA. D
Luego etino < eteno < etano
15.- Para el sig u ien te co m puesto :
3-etil - 2,3 - dim etil - heptano
Indicar la su m a d e carbonos primarios y secundarios.
A) 10
B) 9
C )4
D) 18
E) 2
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
641
2
1
CHj— CH,
R esolución.Analizando la estructura pedida, se observa
que hay 5 carbonos primarios y 4 carbonos se­
cundarios, dando una sum a igual a 9.
CH,— CH — C — CH2CHj2CH2CH,
CH,
RPTA. B
CH,
i
16.- En el enlace C - C cada átom o d e carbono p r e s e n ta :
A)
Hibridización s p 1
B) Hibridización sp?
D)
Hibridización s p 1d 1
E) Hibridización sp?d1
C) Hibridización spr3
Resolución.La hibridización sp3 es característica del enlace simple, se produce por al fusión de un orbital
“s" con 3 orbitales “p" en la última capa del átomo de carbono. (ls 22s22p6)
Carbono en su estado basa!
(excitado)
3
OO
4
Los híbridos sp3 ser orientan hacia los vértices de un tetraedro regular:
NOTA: En el enlace doble el carbono presenta hibridización sp2 y en
el enlace triple hibridización sp1.
RPTA. C
17.- Calcular el núm ero d e á to m o s d e carbonos primarios en cada m o lé c u la :
A) 2;2;2
D) 2;0;2
B) 2;4;2
E) 0;2;4
C) 4;2;0
o n
(I)
(II)
oO
sp
P
(U!)
s
642
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B.
Resolución.A partir de las estructuras, las categorías del carbono solo se aplican a enlaces simples, entre
carbono-carbono y carbono-hidrógeno:
PRIMARIOS
CATEGORÍAS
SECUNDARIOS
DEL CARBONO
TERCIARIOS
CUATERNARIOS
1w
— 19
m ex/"
4 carbonos
(in) y
9
2 carbonos
0 carbonos
RPTA. C
18.- El prim er co m p u esto orgánico sintetizado e n el laboratorio fue l a ..............Para esto
Friedrich........................... calentó e l .....................................................
A) Cafeína ; Kolbe ; Cianato d e am onio.
B) N ico tin a ; W h ó len ; Cianuro d e amonio.
D) R esina ú rica ; S o d d y ; cianuro d e potasio.
E) Ú rea; W h ó len ; Cianato d e amonio.
C) Úrea ; K e k u lé ; Cloruro d e amonio.
Resolución.i) El científico alem án F.Whóler (1827) se en
cargó de sintetizar la úrea calentando el cia­
nato de amonio.
RPTA. E
NH«CNO cdor>
NH2— C — híllj
ianato de
amonio
°
urea
19.- Identificar una función cuaternaria :
A) A ldehidos
B) É teres
C) Á cid o s carboxílicos
D) A m idas
E) Nitritos
Resolución.A partir de las sustancias :
FUNCIÓN
FÓRMULA
ELEMENTOS
C;H
ésteres
R -C O O -R '
C; H; O
R -O H
C; H; O
ácidos
carboxílicos
R-COOH
C; H; O
aldehidos
R -C H O
C; H; O
aminas
R-NHj
C; H; N
cetonas
R -C O -R '
C ;H ;0
amidas
r- conh2
C; H; O; N
éteres
R -O -R ’
C; H; O
nitrilos
R -C =N
C; H; N
FUNCIÓN
FÓRMULA
hidrocarburos
CxHy
alcoholes
ELEMENTOS
Solo las amidas son funciones cuaternarias
RPTA. D
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
643
20.- Entre las fórm ulas m ostradas itlentifíque una cetona y un éster. (en e s e orden)
I)
IV)
CH3 - CH2 - CHO
II) CH3 - C 02 - C'H;
CH3 - OH
V) CjHs - C O - C JÍ7
A ) l; III
B) V ; II
C) III; IV
III) c h 3- COOH
D )V ;I
E) IV; III
R esoluclón.Una sustancia se puede diferenciar de otras a partir de su grupo funcional, a s í :
FUNCIÓN
GRUPO FUNCIONAL
EJEMPLOS
cetona
R -C O -R '
CjHs—CO—CjH7
éster
R -C O O -R '
CHj -C O j - Q H s
RPTA. B
21.- Calcular el núm ero d e enlaces sigm a y d e enlaces p i (en e s e o r d e n ):
c h 3 (C h j 4 c h c h 3c h 3
A) 24 : 2
B) 1 8 : 4
C) 2 5 : 0
D) 23 : 4
E) 2 0 : 6
Resolución.H H
H H
H H H
I I
I I
I
I
I
H—C —C —C —C —C —C —C —H
I I
I I
I
I
I
H H
H H
H H-C-H H
I
H
22.- Ei co m puesto
Todos los enlaces son sigma
RPTA. C
C H ,~ CH— CH,— CH - CH,
CH/OH)
contiene lo s g r u p o s :
NH,
A)
carbonilo y am ido
B)
hidroxilo y am ino
D)
Insaturado y formilo
E)
ciano y carbonilo
C) carboxilo y d a ñ o
Resolución. Se identifican los siguientes grupos funcionales :
I
CHj(OH)
/
hidroxflo
(oxhidrilo)
.
nh2
RPTA. B
644
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
23.- R esp ecto a las form as alotrópicas del carbono ¿ Cuál(es) la afirmación(es) es(son)
correcta(s) ?
I)
El diamante e s cristalino y tiene geom etría tetraédrica; en cam bio el grafito cristali­
no tiene geom etría hexagonal.
II)
M ientras q u e el grafito e s su a v e y bu en c o n d u c to r , el diam ante e s duro y m al
conductor.
III) El grafito e s negro y el diam ante incoloro.
A)
S ó lo l
B )S ó lo II
C )SóloIII
D ) ly ll
E) Todos
R esolución.FORMAS ALOTRÓPICAS
DEL CARBONO
DIAMANTE
GRAFITO
(hexagonal)
(tetraédrica)
í
SUAVE Y NEGRO
CONDUCE LA ELECTRICIDAD
Son correctas las afirmaciones I y II.
DURO Y DE VARIOS COLORES
NO CONDUCE LA ELECTRICIDAD
RPTA. D
24.- Los enlaces dobles consecutivos entre carbonos representados con tetraedros so n :
Resolución.Analizando las disposiones tetraédricas
Rubén Cueva G.
Quíñiica Orgánica
645
25.- La sín te sis lograda p o r Frlédrích Whóler q u e p u s o fin a la “teoría vitalista" q u e
encabezaba Berzelius, p u ed e indicarse com o :
CS(NH2)2
A ) NH4SCN
B) NH4CNO + NaOH -
CO(NHJ2 + NaCN
D) NH4CNO
CO(NH2)2
E) C+ N2+ H f i
CO(NHJ
CO(NH¡)2 + NaCN
C) HCN + Na2C 03— —
Resolución.-
(calor)
> úrea (orgánico)
cianato de amonio (inorgánico)
(calor).
n h 4c n o
cianato de amonio
(inorgánico)
RPTA. D
CO(NH2)2
úrea
(orgánico)
26.- A l analizar 0,96 g d e cierto co m p u esto orgánico s e producen 0,88 g d e COz El
porcentaje d e carbono en la sustancia analizada e s : P.A. C = 12 ; O = 16
A) 25%
B) 50%
C) 75%
D) 100%
E) 30%
Resoluclón.La muestra tiene carbono y otros elementos. El análisis del carbono implica oxidación del
compuesto, si se produce COz se com prueba la presencia de carbono. El C 02 se verifica por
su reacción con Ca(OH)2 , agua de cal, para dar CaC03 , con un precipitado (pp) blanco.
COz (M = 44)
1 mol-g
= 44 g
12 g
m c = 0,24 g
0.88 g
0,24 g
L uego:
(jtoC = 25% J
%C = o ^ e f * ,00%
RPTA. A
27.- En la com bustión d e 10 g d e cierto hidrocarburo s e obtienen 2 2 g d e dióxido de carbono
y 36 g de vapor de agua. Calcular s u com posición centesimal. P.A. :H = 1 ;C = 1 2 ;0 = 16.
A) 40% C y 60% H
B) 30% C y 70% H
D) 50% C y 50% H
E) 60% C y 40% H
C) 20% C y 8 0 % H
Resoluclón.A partir d e :
CO„
h 2o
44 s (co2)
12 g
£ (C O j)
Wc
18#(H,o)
36 g (H2o )
2g
WH
WH = 4 g
00
o
II
s
De donde se deduce : h%C = 60% * %H = 40%
Wc = 6 g
RPTA. E
646
Carlos Jara B.
Problemas de Qúírr.’s a y cómo resolverlos
28.- Cierto co m p u esto contiene 85,7% d e carbono y 14,3% d e hidrógeno s i s u p e s o
m olecular e s 42, s u fórmula m olecular e s : P.A. H = 1 ; C = 12
A) CH4
B) C2H4
o )c p 8
O C3H6
E) C 4H 10
R esolución.„ .
85,7
7.14
7.14 = 1
14 3
14,3
7.14 = 2
# al-sc = -¡2“ = 7-14
# at-gH = ^
C om o:
= 14,3
^ FM
42
K= ^ = 3
4^
FE = CH2
CM = 14)
^
FM =
.finalmente :
,
RPTA. C
29.- Calcular e l volum en d e N¿ a 2 7 SC y presión atm osférica q u e p u ed e o btenerse al
analizar en u n nitróm etro d e Dumas 6,3 g del co m p u esto d e fórmula
C JH Ji
P.A. H = 1 C = 12 N = 14
B) 4 ,5 1
A) 5 ,3 1
C) 3 ,8 1
E) 0 ,5 6 1
D) 1,3 I
R esolucion.En
c 3H9N
=59)
interpretando la fórmula : l m ol - g
< > 59 g
(at-W
0,5 m ol (Nj)
6,3 g
n N = 0,053 m ol
Finalmente, a 27° (300 K) : PV = n RT => v = ° ^ 53.- P>082 •300 =
litros
RPTA. D
30.- En la determ inación d e N itrógeno p o r el m é to d o d e D um as s e rec o g en e n el
nitrómetro 76 c c d e
m edidos a 17 BC y 756 m m Hg cuando s e em plea una m uestra
d e 1,8 g. El porcentaje d e nitrógeno en la m uestra e s :
A) 2%
B) 5%
C) 8%
Resoluclón.-
A partir de :
Por:
N, ( M = 28)
PV = n RT
D) 16%
E) 12%
W = 1,8
V = 76 cc <>0,0761
P = 756 mmHg
R = 62,4 mmHg . l / m o l g . K
T = 17°C o 290K
W
=> 756 . 0,076 = ■ £ - ■62,4 . 290
¿o g
Finalmente el porcentaje de carbono será : % Wc =
W = 0,089 g
. 100 = 4,9 =
5% RPTA B
Química Orgánica
Rubén Cueva G.
647
31.- Mediante análisis d e 0,23 g d e cierto co m p u esto que contiene carbono, hidrógeno
y oxígeno s e producen 0,66 g d e CO y 0,12 g d e H ,0. S u fórmula e s :
P.A. : H = 1 ; C = 1 2 ; 0 = 1 6
B) C13H120 2
A> w
3
Resolución.44 g
C) CeH1sO
D) CeH90
">12 g
Wc = 0,18
CO,
0,66 g
->
# < * -* = ^
® M
x2
=0,015
6,5
13
H
= 0,013
5.6
11
O
= 0,0023
1
2
^
>
2g
0,12 g
->
W.,
WH = 0,013
=> 0,23 = 0,18 + 0,013 + WQ =*
+ 0,0023
c
18g
h 2o
W„
Como : WT = 0,23 = Wc + W H + WQ
E) C ^ 12Oe
WQ = 0,037
FM = C13H u 0 2
RPTA. B
32.- El porcentaje d e carbono en el ácido acético C ¿ i f i 2 e s : P.A. H = 1 ;C = 12; 0 = 1 6
A) 30%
B) 40%
C) 50%
D) 60%
E) 72%
Resolución.Como CH3 COOH es el ácido acético; esto es :C2H4Oz
Luego:
M = 60
C2H4Oz
=>
Wc = 24
%WC
RPTA. B
100 = ,40% -
- I
33.- La cadena carbonada representa a la estructura :
v ✓ N /
C
c~
C
A) \\
\ /
-C
C—
/
C- c
I
lN
Resolución.-
B)
/
C
c —c
\
'I
/
lv
/ c \ / c\
c
c
C) \W //
c —c
I
v
/ ^ cC \-\C/ c \ C
D)
\
/
c
—
c.
/ I
I\
Todos son enlaces simples, siendo la estructura mostrada en for­
m a sim plificada:
RPTA. D
—c — c —
«
I I CI—CE) —c
^
I
\ / C\ /
—C
C' ■
c£
\ /
.c —
/ I
IN
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
648
34.- Una m uestra d e 80 g d e cierta sustancia q u e contiene carbono, hidrógeno y oxíge­
no dan p o r análisis (m étodo d e Liebig) 176 g d e CO£ y 57,6 g d e H20 . S u fórmula es:
B) C ¿igO
A) CA ° 2
c ) Csh bo 2
d) c ^
6o 3
B) C3H60
Resoluctón.A partir d e :
44 g
------>
176 g
------> W c
Wr = 48 g
- ------»
18 g
2g
WH = 6,4g
(M = 18)
h 2o
------»
57,6 g
C om o:
12 g
(K? = 44)
CO.
WH
W TOTAL = W
WC + WH + W
W0
li­
so g = 48 g + 6,4 g + WQ
W0 = 25,6g
Determinando la fórmula empírica :
+ 1,6
C
s - «
H
O
16
’
x 2
2,5
5
4
8
1
2
FE = ¿S« 8°2
RPTAC
35.- La presencia d e halógenos e n c o m p u e sto s orgánicos s e verifica quem ando con
so d io la m uestra (NaCI o NaBr o Nal) el cual con AgN O , produce precipitados blan­
cos. ¿Cuál e s el porcentaje d e cloro s i s e obtienen 286 g d e A g Cl al analizar una
m uestra d e 210 g ? P.A. Cl = 35 ; A g = 108
A) 33%
B) 40%
C) 60%
D) 67%
E) 72%
R esoluclón.(RJAga= 143)
143 g Ag Cl
contk!ngn >
286 g Ag Cl ------------- >
x = 70 g Cl
35 g Cl
x g Cl
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
70 g Cl -
Finalmente :
210 g
¿%C1?
-
100%
70x100
%C1 =
649
=>
210
%CI = 33%
RPTA. A
36.- En la determ inación d e azufre p o r el m étodo d e Carius s e encontró q u e una m u e s­
tra orgánica 0,22 g conducen a obtener 0,47 g d e sulfato bárico.
El porcentaje d e azufre e n el co m p u esto orgánico e s :
P.A. S = 32 ; O = 16 ; Ba = 137
A) 16,8 %
B) 29,5%
C) 35,6%
D) 48,2%
E) 63,5%
R esoluclón.BaS04
233 g BaS04
(M = 143)
0,47 g BaS04
contienen
32 g S
xg
x - 0,065 g S
L uego:
¿%S?
0,065 g
%S =
0,22 g
100%
S
]
0,065x100
0,22
RPTA. B
37.- No s e encuentra un grupo funcional orgánico en :
NHt
OH
I
I
CH/OH) — CH2 — CH — CO — CH — COOH
A) am ino
B) carbonilo
C) carboxilo
D) formilo
E) oxidrilo
R esoludón.— CHO formilo (no se encuentra)
Si están presentes :
— NHj amino , — OH hidroxilo, — COOH carboxilo, — CO — carbonilo
RPTA. D
38.- Una m uestra d e 0,03 g d e un é ste r fosfórico orgánico con el reactivo d e Lorenz dio
0,018 g d e precipitado d e fosfom olibdato. PzOg.24 MoOy El porcentaje d e fósforo
en el é ste r orgánico e s : P.A. (P) = 31
P.M. (P2Os24M oO J = 360
A) 10%
B) 20%
C) 30%
D) 40%
E) 50%
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
650
R esolución.-
P20 5.24Mo0 3
62 g (p )
están contenidos e n _ 36 () g ( P zO ,..2 4 M o 0 3)
xgP
X
0,008 g (P20 5.24Mo03)
—
62x0,018
360
100 %
'0,003 g P0,03 g
=> x = 0,003 g P
RPTA. A
% P = 10%
x% P
-
39.- Cierto hidrocarburo s e so m e te al análisis químico, a partir d e 3,6 g d e m uestra s e
obtienen 11 g d e COz y 5,4 g d e HzO. S u fórmula e s : P.A. H = 1 C = 12
A)
C ^ iu
B) C7H u
C) C ¿ i1B
D) C ^ 12
E>CsP:20
R esolución.-
44 g COz
Carbono COz
(M = 44)
«=°nBenen . 12 g C
x = 3gC
ll g C O z -------------- X g C
Hidrógeno (HzO) :
(M = 18)
Fórmula :
18 g HzO
co n tien en _ 2 g H
z = 0,6 g H
5,4g HzO -------------- z g H
# ot-gc =
# at-gH = ^
= 0,25 +
= 0,6
2,4
12 ^
C5H ,2
RPTA. D
40.- Ordene lo s tipos d e carbonos im puros naturales p o r s u p o d er calorífico c re c ie n te :
A) Turba, lignito; hulla; antracita
D) linguito; turba; antracita; hulla
B) lignito; hulla; antracita; turba
E) hulla, linguito; turba; antracita
C) hulla; Turba; antracita; lignito
R esolución.En este esquem a práctico, se indica la
ubicación aproxim ada de los tipos de
carbono.
Luego, el orden será turba, lignito, hulla,
antracita.
RPTA. A
%C
V
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
651
PROBLEMAS PROPUESTOS
01.- Dadas las proposiciones :
* Los compuestos orgánicos tienen carbono,
hidrógeno, oxígeno y también nitrógeno.
cúprico que sobre una asa de platino y a la
llama genera un a coloración verde. Esto se
observa e n : el(la):
* La autosaturación del carbono se debe a las
cuatro covalencias.
A) Método de Carius
* Son elementos organógenos : C; H; N ;0
C) Prueba de Gutzeit
* Los cianógenos, las aminas y las amidas son
compuestos nitrogenados.
¿Cuántos son falsas?
A )0
B) 1
C) 2
D) 3
E )4
B) Prueba de Marsh
D) Método de Beilstein
E) Ensayo de Lucas
06.- ¿Cuál es el carbón de mayor porcentaje
de carbono y por ende de mayor antigüedad?
02.- En el ensayo de C arius (M étodo de
Carius) para el reconocimiento del cloro en
una muestra orgánica, el producto final es :
A) Un precipitado blanco de cloruro de plata
B) Un precipitado negro de sulfuro de plomo
A)
Antracita
B) Hulla C) Carbón de piedra
D)
Turba
E) Lignito
07.- ¿Cuántas de las muestras no son com­
puestos orgánicos?
C) Un precipitado amarillo de fosfomolibdato
de amonio
* CO(NH2)2
* HCN
*
D) Gases blancos de cloruro de amonio
E) Un precipitado blanco de carbonato de calcio
* C aC 03
*co 2
* KCNO
*
* KHCO,
03.- Calcular el valor d e : Q = \ÍT + S ; e n :
c h 3c o 2c h 3
A) 2
B)
3
C) 4
D)5
c h 3c o o h
E) 6
08.- Marque verdadero (V) o falso (F) según
convenga:
( ) Los alcoholes y los amidas son sustan­
cias orgánicas temarías.
Siendo: P = N° de carbonos primarios
S = N° de carbonos secundarios
T = N° de carbonos terciarios
A)
1
B )j2
C )3
D )4
E )5
( ) Mientras que en los alcoholes se observa
el grupo carboxilo; en los nitrílos aparece
el grupo ciano.
( ) Los compuestos orgánicos que se disuel­
ven en agua se ionizan.
04.- ¿Cuántos carbonos impuros artificiales
hay en la siguiente relación?
( ) En el análisis orgánico el olor a pelo que­
mado nos indica la existencia de azufre.
* Negrumo
A) FVFV
B) FFVV
D) FVVF
E) VFFV
* animal
A )0
* Diamante
* Hulla
B) 1
C) 2
* Negro
* Lignito
D) 3
* Grafito
E )4
05.- El cloro orgánico se combina con el co­
bre del oxido cúprico form ando cloruro
C) FFFF
09.- Calcular el número de carbonos tercia­
rios en las estructuras m ostradas:
Caries Jara B
Problemas de Química y cómo resolverlos
652
B) Esquema caballete forma escalonada.
Y ^ S rS r
<§>
CH,
(T f^ 1
éi
(H)
(I)
A) 4; 8; 6
B) 5; 9; 3
D) 4; 4; 4
E) 3; 1;2
C) Esquema caballete forma eclipsada.
D) Esquema Newman forma alternada.
E) Esquema Newman forma eclipsada.
(HI)
14.- El número total de enlaces sigma (o) y
enlaces pi (7t) respectivamente del siguiente
compuesto es :
C) 6; 10; 8
A) 15; 4
10.- Dadas las proposiciones :
I. El diamante a diferencia del grafito, no es
cristalino
11. En los alquenos (olefinas) el carbono pre­
senta hibridización sp1
III. Las cetonas, los alcoholes y las aminas tie­
nen nitrógeno en su estructura molecular.
¿Cuáles son falsas ?
B) 10; 5
A)
Sólo I
B) Sólo II
B) Hacia los vértices de un tetraedro regular
D)
Todas
E) Ninguna
Q S ó lo III
[|
C) 20; 5
D) 18; 5
E )2 1 ;3
15.- Los oibitales híbridos tipo sp2se orientan:
A) Hacia los vértices inferiores de un hexaedro
C) Hacia los vértices de un triángulo equilátero
II.- Fue la primera sustancia orgánica sinteti­
zada en el laboratorio.
A) C aC 03: carbonato de calcio
D) Hacia los extremos de una recta formando 180°.
E) Hacia ángulos agudos de un triángulo rectángulo.
16.- Si experimentamos con una muestra de
CHBr3 (bromoformo); el resultado final mues­
tra : (reconociendo el bromo):
B) CO (NH2)2 : carbo diamida
C) (NH4)2C 0 3 carbonato de amonio
D) NH4OH : agua amoniacal
A) Un precipitado amarillo de fosfomolibdato
de amonio.
E) NH2- C6Hs : anilina
B) Un precipitado negro de sulsfuro de plomo
12.- Identifique un ácido carboxflico y un éter
(En ese ord en ):
C) Un precipitado blanco de carbonato de calcio
A )R -C O O -R ;R -O H
D) U na co lo ra ció n ro jo -ro sa d o con la
fluoresceina.
.
B) R —COOH ; R - C O - R ’
E) Un olor a vinagre
C) R —COOH ; R -C O O -R ’
17.- Escoja un par de isómeros
D) R - C H O ; R -O H
A) CH3- C H 2~ C H 2OH ; CH3~ C O - C H 3
E) R—COOH ; R - O - R ’
B) CH3- C H 2-C O O H ; CH j - C H j - C K ,
13.- La con fo rm ación
rotatoria que se muestra
para el C2Hfi se conoce
co m o :
A)-Esquema caballete forma alternada.
C) CH3- C H = CH2;CH3- C H 2- C H = C H 2
H
D) CH3- C O - C H 3 ; CH3- C H 2-C H O
H
H
H
H
H
E) CH3- N H 2 ; C H j—CH2~ N H j
18.- Se conoce como carbón de huesos :
Rubén Cueva G.
Química Orgánica
A) Negro animal
D) Carbón de retorta
B) Coke
E) Carbón activado
653
C) Negro de humo
B) sp1con sp1 : 120°
24.- 0,15 g de un compuesto dan por análisis
0,22 g de CO y 0,13 g de HzO. El azufre se
determina en Ó, 12 g de otra muestra de la mis­
ma sustancia que producen 0,46 g de BaSO,.
Su composición centesimal es :P.A. H = I,
C = 12 ; O = 16 ; S = 32 ; Ba = 137
C )sp2 consp2 :180o
A) 30% C ; 15 % H ; 32% S ; 13% O
D) sp3
: forma dilobular
B) 50% C ; 25 % H ; 15% S ; 10% O
E) sp1
: forma esférica
C) 10% C ; 10 % H ; 20% S ; 60% O
19.- Anote la pareja correcta, respecto a la re­
lación entre orbitales hidrácidos.:
A) sp3 con sp3 : 109°28’
20.- La siguiente fórmula contiene átomos de
carbono con hibridización:
O
II
CHj-r CHj— CH = CH — C — C = CH
2
1
3
4
5
6
1
2
3
4
D) 60% C ; 5 % H ; 25% S ; 10% O
E) N.A.
25.- Dadas las siguientes proposiciones :
( ) El carbono es tetravalente en los compues­
tos orgánicos
5
6
7
A) sp3 sp3 sp2 sp2
sp1
sp2
sp
B) sp2 sp3 sp2 sp3
C) sp3 sp1 sp2 sp3
sp2
sp1
sp
sp2
sp3
sp:
( ) Los orbitales híbridos tienen igual ener­
gía que los puros
D) sp3 sp3 sp2 sp2
sp2
sp
( ) El grafito es alótropo del diamante.
E) sp3 sp3 sp1 sp2
sp2
sp1
sp1
sp:
El número de proposiciones falsas es :
21.- Mediante análisis de 12 g de cierto com­
puesto se obtienen 22 g de anhídrido carbóni­
co; el porcentaje de carbono es :
P.A. H = 1 ; C = 12
A) 50% B) 40% C) 30% D) 20% E) 18%
22.El g ru p o
fu n cio n al
del
:
CHO — CH,— CO — CH,— CH, se deno­
mina :
A)
carboxilo
D)
amino
B) hidroxilo
C) carbonilo
E) ciano
23.- Los enlaces triples consecutivos entre car­
bono representados mediante tetraedros son :
( ) Los carbonos pueden formar cadenas li­
neales y cíclicas
A) 4
B) 3
C) 2
D) 1
E )0
•
26.- Calcular el volumen de nitrógeno (en l)
en condiciones normales que se produce en
un nitrómetro al analizar 16,2 g de nicotina,
C iqH]4N2. P.A. H = 1 ; C = 12 ; N = 14
A )6,72
B )4,48
C )2,24 D) 1,12 E )5,6
27.- Al analizar 8 g de cierto hidrocarburo se
producen 22 g de CO y 18 g de H O. Su fór­
mula es : P.A. H = 1 ; C = 12.
A) CH4
B) C2H6
D )C 4H 10
E )C 6H ,2
C) C3Hg
28.- Un compuesto contiene carbono, hidró­
geno y oxígeno; por análisis de 0,188 g se
obtienen 0,528 g de C 0 2 y 0,108 g de H20 .
Su fórmula es : P.A. H = 1 ; C = 12 ; O =1 6
654
A) c 3h 5o
b >c 4h 7o
d ) c 6h 6o
E)C H 40
q
c 5h 8o 2
29.- Es propiedad general de los compuestos
orgánicos:
A) Mayormente son solubles en agua y sol­
ventes polares.
B) Predomina el enlace covalente, poco el iónico
C) No se descomponen con el calor, no son
combustibles.
D) Conducen la electricidad.
E) Tienen elevados puntos de fusión y ebullición.
amónico, obteniéndose 360
g de
P20 5.24M o03 ; el porcentaje de fósforo es :
A) 11% B)22% C )33% D)44% E)56%
36.- A 17 °C y 760 mm Hg se recogen 7,6 cc
de N2 en un nitrómetro cuando se emplea una
muestra de 0,2 g ; el porcentaje de nitrógeno
en el compuesto es : P.A. (N) = 14
A) 8%
B) 16% C) 32% D)48% E)54%
37.- El porcentaje de oxígeno en la glucosa,
^6^12^6’ es •
A) 33% B)40% C) 53% D)67% E) 11%
30.- Calcular la masa C 0 2 (eng) que se obtie­
ne al analizar 8,9 g del compuesto de fórmula
C^H.O.N en un aparato de Liebig. P.A. H = 1;
C = 12 ; O = 16 ; N = 14
4
A) 45,5
I
✓\
A) cíclica insaturada ramificada
B) 36,8
C) 22,4 D) 13,2
E)17,6
31.- 0,30g de cierto hidrocarburo dan por aná­
lisis 0,88 g de C 0 2 y 0,54 g de H20 . Su com­
posición centesimal e s :
\ /
La
/
ca d en a
carb o n ad a
c- C
/
c
c—
/
I
x c
B) lineal ramificada saturada
A) 60% C ; 40% H
D) 50% C ; 50% H
C) cíclica saturada simple
B) 80% C ; 20% H
E )5 % C ;9 5 % H
D) lineal cíclica insaturada
C) 90% C; 10% H
E) acíclica saturada
32.- El grupo funcional cuyo nombre adjunto
no es correcto:
3 9 .-Cierto hidrocarburo se somete al análisis
químico, a partir de 7,2 g de muestra se obtie­
nen 22 g de COz y 10,8 g de H20 . Su fórmula
empírica e s :
A) —NH2 amino
D) —OH hidroxilo
B) —C 0 2H carboxilo
E) —C = N amido
A )C 7H I7
B )C 8H i8
C) —CO— caibonilo
D)
C ,^
C > C 9H 20
E )C 5H24
33.- 0,30 g de un compuesto orgánico se ana­
lizan y producen 0,86 g de A gC l; el porcenta­
je de cloro e s : P.A. Cl = 35 ; Ag = 108
40.- Es falso:
A) 12% B) 33% C) 48% D)55% E)70%
A) Los isóm eros tien en el m ism o peso
m olecular.
34.- Una muestra orgánica sulfurada que pe­
B) El grupo formilo es propio de los alcoholes
saba 4,4 g mediante análisis da 9,3 g de BaS04;
el porcentaje de azufre e s : P.A.(S) = 32
P.M. (B aS04) = 233
C) Los enlaces dobles y triples entre carbo­
nos son insaturados
A) 50% B) 33% C )29% D)18% E)46%
D) El carbono presenta orbitales híbridos sp3
en los compuestos orgánicos saturados.
35.- La masa de 56,8 g de un éster fosfórico
E) El carbono es tetravalente.
orgánico se calcinan con H N 03 y molibdato
21.1. CONCEPTO
Los hidrocarburos son com puestos binarios formados solam ente por carbono e hidró­
geno. Sus fuentes naturales son el petróleo, el gas natural, la hulla y la madera.
2 1.2 . CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS
.HIDROCARBUROS"
POR SUS ENLACES
CA
POR SU CADENA
POR SU NATURALEZA
Ejemplos :
CH,— CH2- CH,
(saturado)
C H ,- CH,— CH = CH,
C H ,- C = C — CH,
(no saturado)
(no saturado)
C H ,- CH
1
II
C H ,- CH
(saturado)
(no saturado)
(cíclico)
O
(aromáticos)
(cíclico) (alifático) (alidclico)
0
f cíclico
)
(n o saturado)
O
(alifático)
656
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
2 1 .3. FÓRMULA UNIVERSAL DE U N HIDROCARBURO ACÍCLIC
Siendo : n = núm ero de átomos de carbono
d = núm ero de enlaces dobles (ENO)
t = núm ero de enlaces triples (INO)
Ejemplo : Dado el com puesto :
p en tad e ca dieno tetra ino
Construya todas sus fórmulas
' ñ^Ti ’ d=2
1=4
A) Fórmula g lobal:
^15^2(15) + 2-2(2)-4{4)
s
CI5H H
B) Fórmula desarrollada : (sugerida)
H
H
H
I
I
I
H>
; c = c - c = c - c = c - ■ c = c —c —c = c —C—C = C - - C - H
H'
I
I I I
I
I
H
H
H H H
H
Nótese que en ésta fórmula se m uestran todos los enlaces (carbono con carbono) y
(carbono con hidrógeno).
C) Fórmula semidesarrollada (sugerida)
CH, = CH - C = C - C = C - C = C - CH, - C = C - CH,-CH = CH - CHS
En este caso ya no aparecen los enlaces carbono con hidrógeno, solo se “dibujan” los
enlaces carbono con carbono.
D) Fórmula topológica (ZIG - ZAG)
- Se conoce tam bién com o parafínas (poca
afinidad
q u ím ic a ),
h id ro c a rb u ro s
metánicos o hidrocarburos forménicos.
- Son hidrocarburos saturados debido a que
se presentan solo enlaces simples en su es­
tructura molecular.
\ ¿ SP
c ^109° 28'
- El punto de ebullición se incrementa con­
forme aum enta el núm ero de jítom os de
carbono (o el peso molecular M ); ya que
por esto también se incrementan las fuer­
zas de Vander Nalls.
- Si com param os isómeros estructurales, los
q u e tienen m ás ram ificaciones tendrán
m enos punto de ebullición.
/ ^ _ h \
1.54A
- Los términos consecutivos forman una se­
rie homóloga ya que se diferencian en un
carbono y dos hidrógenos ( — CH,—)
- Sus nombres presentan la terminación (su­
fijo) “ANO”
- Su fórmula general es :
B E IS H B
- En condiciones normales son :
GASEOSOS: del m etano al butano
LÍQUIDOS : del pentano al pentadecano
SÓLIDOS :del hexadecano para adelante.
Tb = 36 °C
Tb = 28 °C
Tb = 9,5 °C
- Son prácticam ente insolubles en agua. El
m ás soluble es el m etano a 25 °C. A medi­
d a q u e cre c e la c a d e n a , dism inuye la
solubilidad.
- Son m enos densos que el agua (0,42 < DR
< 0,95). Su densidad tam bién varía con las
ramificaciones.
- Dan reacción por sustitución.
Hidrocarburos
Rubén Cueva G.
657
Ejemplos :
NOMBRE
■' “ -• "u-. <
I ■■■a. «■
FÓRMULA SEM1DESARROLLADA ¡
1
X
FÓRMULA
GLOBAL
n
CH,
2
CjH,
etANO
3
Cj H8
propANO
4
C4H10
butANO
5
CsH,,
pentANO
8
CgHIg
octANO
C H ,- (CH,),— CH,
10
CjoHjj
decANO
C H ,- (C H ,),- CH,
15
CisHa
pentadecANO
C H ,- (CHj),r CH,
30
C»H«
triacontANO
C H ,- (C H ^¿- CH,
*
metANO
5
1
CH,— CH,
CH,— CH, - CH,
C H ,- CH, - CH, - CH,
C H ,- CH, - CH, - CH, - CH,
* gas formeno o gas de los pantanos
=
ALQUENÓS" \
- Estos com puestos se conocen tam bién
com o olefínas álcenos o hidrocarburos
etilénicos.
- Son hidrocarburos no saturados ya que
presentan por lo m enos un enlace doble.
- Los términos consecutivos tam bién for­
man una serie homóloga.
- Sus nombres terminan en “ENO”
- Su fórmula general es
CnH2n
- Estado físico:
GASEOSOS : del eteno a 1 buteno
LÍQUIDOS : del penteno al heptadeceno
K 1.3AH
- Sus puntos de ebullición son un poco in­
feriores a los de las parafinas correspon­
dientes.
- G eneralizando se podrá decir que son
prácticam ente insolubles en agua, pero
solubles e n líquidos apolares com o el
benceno, el éter, el cloroformo, etc.
- Son m enos densos que el agua
- Son m ás activos, químicamente, que los
alcanos (mayor reactividad). Esta propie­
dad se debe a la presencia de la ligadura
pi (ji) en el enlace doble.
- Dan reacción por adición.
- Decoloran la solución de KMn04
SÓLIDOS : los restantes
'
- Presentan isomería geométrica.
x
658
Problemas de Química y cómo resolverlos
Carlos Jara B
Ejemplos :
3
C,H,
propENO
4
C,H,
butENO
II
0
X
1
0
5
CsH10
pentENO
II
0
X
1
0
6
CsH,,
hexENO
CH2= CH - (CHj),— CH,
10
CioHjo
decENO
CHj = CH - (CHj)7- CH3
14
CmH»
tetratecENO
CHj = CH - (CHj),r CH,
25
c« hm
pentaeicosENO
CH2= CH — (C H ^jj- CH,
43
C A
tritetracontENO
C H ,= CH - (CHj)^- CH,
1
0
I
*
1
1
n
n
&
C H ,= CH - CHS
F
etENO
O
C*H«
F
2
O
•
FÓRMULA SEMIDESARROLLADA
II
o
•5=
+*
•
NOMBRE
FÓRMULA *
GLOBAL*,.
o
n
* etileno
POLIENOS O POLIALQUENOS
- Son hidrocarburos con dos o m ás enlaces Ejemplos :
dobles. Pueden ser conjugados (alterna­
C H j= CH — CH = CH — CH = CH,
dos); aislados o acumulados (alenos).
(Alternado) (Conjugado)
' - Los polienos conjugados se caracterizan
porque entre dos enlaces dobles hay un en­ CH,—CH=CH —CHj—CH,—CHj—CH = CH—CHS
lace simple. En los polienos aislados se tie­
(Aislado)
ne m ás de un enlace simple entre dos en­
laces dobles y en los alenos se observan
CH,— C H = C = C = C = C = CH — CH,
enlaces dobles uno a continuación de otro.
(Acumulado) (Aleño)
ALQUINOS
Se conocen también com o alcinos o hi­
drocarburos acetilénicos.
Son hidrocarburos insaturados ya que tie­
nen por lo m enos un enlace triple.
rsp
i
J C!í
180°
=
C
K-1.22A—1
-
- Decoloran la solución de KMn04.
- Los alquinos son m ás activos, quím icam en­
te, que los alquenos y los alcanos. Esto poi
el mayor núm ero de enlaces pi (ji) en el
enlace triple.
- Como los alcanos y alquenos; los alquinos
son prácticam ente insolubles en agua (so­
lubles en solventes orgánicos).
- Son m enos densos que el agua.
Rubén Cueva G.
Hidrocarburos
659
- Sus tem peraturas de ebullición y sus den­
sidades son algo superiores que las de sus
correspondientes definas.
- Dan reacción por adición :
- Su fórmula general es :
CnH2n 2
- Estado físico
GASEOSOS : del etino al butino
LÍQUIDOS : del pentino al hexadecino
SÓLIDOS : el resto
Ejemplos :
n
FÓRMULA
GLOBAL
FÓRMULA SEMIDESARROLLADA
NOMBRE
CH = CH
2
CA
3
CjH4
propINO
4
CA
butINO
CH = C - CHj - C H j
8
C,Hm
octINO
CH = C - (CH,), ~ CH,
15
C15Hm
pentadeclNO
CH = C — (CH2) |2- CH,
30
C*H»
triacontlNO
CH = C — (CH2)27- CH,
36
C jA o
hexatriacontINO
CH = C — (C H j)^- CH,
45
c«HM
pentatetracontINO
CH = C — (CHj)^— CH,
*
etINO
CH = C — CH,
* acetileno
RESTOS ALQUILO : ( R - )
En forma práctica los restos alquilo resultan al extraer un átomo de hidrógeno del res­
pectivo alcano. Pára nombrarlos se cam bia la terminación "ANO” del alcano por la termina­
ción “IL” o “1LO”
ALCANO
ch4
m etano
CA
• etano
RESTO ALQUINO
GLOBAL
SEMIDESARROLLADA
C H ,metil
CA—
etíl
C H j-C H jetil
CH,— CH,—CH,—
propil
C,H,
propano
Cj Hj —
propil
C H ,- C H -C H ,
1
isopropD
(secpropü)
660
Carlos Jara B.
Problemas de Química y cómo resolverlos
* Considere los siguientes radicales ramificados :
2 - m e til propil
CH,— CH — CH, —
CH,
CH,
i
2
3
4
!
s
C H ,- CH - CH, - CH - CH,
I
CH,
I
CH,
Otros radicales
CH,— CH — CH,—
I
CH,
isobutü (0)
C H ,= CH — CH,—
alü (0)
2 - etil - 4 - metü pentü (orden alfabético)
4 - metíl - 2 - etil pentü (complejidad)
CH,
CH,
I
C H ,- C - C H ,- C H ,I
CH,
neohexil (0)
CH = C - C H ,propargil(O)
I
CH,— C —
I
CH,
CH, = CH vinfl (0)
neobutil (0)
CH, = C — CH,—
I
CH,
c y i5- CH = CH estiri] (0)
metilalü (metalil)
NOMENCLATURA IUPAC : (SISTEMÁTICA)
(UNIÓN INTERNACIONAL DE QUÍMICA PURA Y APLICADA = UIQPA)
Reglas :
1.- Se busca la cadena carbonada m ás larga y continua.
2.- La cadena principal debe contener el mayor núm ero de enlaces dobles, enlaces triples
y grupos funcionales.
3.- Se enum era la cadena principal a partir del extrem o que tiene m ás cerca al primer
sustituyente (o ramificación).
4.- En alquenos : se da prioridad al enlace doble
5.- En alquinos : se da prioridad al enlace triple.
6.- Cuando en la cadena principal existen enlaces dobles y triples en posiciones equivalen­
tes (equivalentes de los extremos); entonces se da prioridad al enlace doble; pero si
existe un sustituyente (radical) cerca del triple enlace entonces éste tendrá prioridad.
7.- Si los sustituyentes tienen equivalencia de posición y de tam año entonces se busca el
segundo sustituyente m ás cercano al extremo.
8.- Si hay equivalencia d e posición pero no de tam año, entonces se da prioridad al
sustituyente m ás complejo.
9.- Se nom bran primero los halógenos (en orden alfabético), luego los restos alquilo (en
orden alfabético o en orden creciente de complejidad)
10.- Cada sustituyente (o radical) debe estar antecedido del num eral que señala su ubica­
ción en la cadena principal.
11.- Se usarán los prefijos di, tri, tetra, etc. según se repitan 2, 3, 4, etc. veces el mismo
sustituyente.
12.- Si el sustituyente se presenta m ás de una vez en un mismo átomo de carbono de la
cadena principal, se repite el numeral cuantas veces sea necesario.
13.- Luego se anota la raíz para la cadena principal seguida del sufijo “ANO”, “ENO" o “INO”
según convenga.
14.- Si se tratara de un polieno o de un poliino se aum enta la letra “a” a la raíz y luego dieno,
trieno o diino, triino, etc. según sea el caso.
Hidrocarburos
Rubén Cueva G.
661
Ejemplos :
CH,
8
7
6
5
4
si
2
1 '
C H ,- CH2- CH,—CH, - C H ,- C - CH2- CH,
1
CH,
3,3 - dimetíl octano
1
2
3
4
5
C H ,- CH - CHj - C H j- CH,
1
Cl
2 - d o ro pentano
CH,—(CHj)s- CH - CH - (CHj)10- CH,
1
1
CH, CH,
CH,—CH,—CH - C H ,- C H ,- C H - CH,
1
Tl
CH,—CH,
7CH,
3 - etil - 6 - metíl octano * *
(6 - metíl - 3 - etil octano)
3
7,8 - dimetíl nonadecano
7
6
5
4
3
2
1 •
CH,—CHj— CH - CH,— CH - C H ,- CH,
1
1
CH,
CHj— CH,
3 - etil - 5 - metíl heptano
(5 - metíl - 3 etílheptano)
6
5
4
3
2
10
8
1
t
7
9
2
I4
-w
T
3,4 - dimetíl - 5 - etü - 6 isopropil undecano
1 •
9
CH,—CH,— CH2- CH = CH - CH,
7
3___2
ls
2 - hexeno
5,6 - dietíl - 2 - deceno
»
1
2
3
4
5
6
7
C H ,- CH = CH — CH = CH — CH j-CH ,
1
2
3
2,4 - heptadieno
3 - met