QUÍMICA Teoría y práctica
Walter Cartolín Rodríguez
Q
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T e o r Ia
y p r á c t ic a
C o l e c c ió n U n ic ie n c ia S a p ie n s W
a lter
C a r t o l ín R o d r íg u e z
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W a lte r C a rto lín R odríguez, 2007
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E ditorial S an M a rco s E. I. R. L,, e d ito r Jr. D á va lo s Llssón 135, Lim a, Lim a, Lim a Teléfono: 331 -1 5 2 2 R U C :2 0 2 6 0 1 0 0 8 0 8 E -m a il: ¡n fo rm e s @ e d ito ria lsa n m a rco s.co m D iseño de portada: G u sta vo T uppia C o m po sición de interiores: Lidia R a m íre z R e sp o n sab le de ed ició n : A le x C u bas
P rim e ra edición: 2007 S e g u n d a e d ición: 2 014 Tercera edición: d ic ie m b re 2015 T iraje: 2 000 e je m p la re s H e cho el d e p ó s ito legal en la B ib liote ca N a cional del Perú N.° 2015-17921 ISB N : 9 7 8 -6 1 2 -3 1 5 -2 8 0 -2 R e g istro de p ro ye cto e d ito ria l N.° 3 1 5 0 1 0 0 1 5 0 1 4 0 3 P ro h ib id a la re p ro d u cció n to ta l o p a rcia l de e sta obra, sin pre via a u to riz a c ió n e scrita del a u to r y del editor. Im pre so en el Perú / P rín te d in P e rú P edidos: Jr. D á va lo s L issón 135, Lim a T eléfono: 433-7611 E -m ail: ve n ta s @ e d ito rla lsa n m a rco s.co m w w w .e d ito rla ls a n m a rc o s .co m Im presión: E d ito ria l San M a rco s de A n íb a l Je sú s P a re d es G alván Av. Las Lom as 1600, Urb. M a n g o m a rca , S an Ju a n de L u rig a n ch o , Lim a, Lim a R U C : 10090 9 8 4 3 4 4 M arzo 2016
ÍNDICE P resentación..........................................................................................................................................................................
11
CAP ÍTU LO 01: M ATERIA Y ENERG ÍA Biografía: Albert E in s te in .................................................................................................................................................... D efinición................................................................................................................................................................................ F e n ó m e n o .............................................................................................................................................................................. Propiedades físicas y q u ím ica s........................................................................................................................................ M ateria..................................................................................................................................................................................... Materia y energía.................................................................................................................................................................. Relatividad de la m a s a ........................................................................................................................................................ Clases de m ateria................................................................................................................................................................. Sistem a disp e rso.................................................................................................................................................................. E n e rg ía .................................................................................................................................................................................... Definiciones im p orta n tes.................................................................................................................................................... Problemas resueltos...................................................................................................... Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
13 14 14 14 15 16 16 17 18 19 19 20 28 30
C AP ÍTU LO 02: T E O R ÍA ATÓ M IC A - M O DELO S ATÓM ICOS - ESTRUC TURA ATÓ M IC A M ODERNA Biografía: John D a lto n ......................................................................................................................................................... Teorías sobre la constitución de la m a te ria ................................................................................................................... Series espectrales del átomo h id ró g e n o ........................................................................................................................ Estructura atómica moderna ............................................................................................................................................ Peso atóm ico promedio (PA) o masa atóm ica prom edio ( A r ) ................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problem as de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problem as propuestos.........................................................................................................................................................
39 40 52 55 57 59 67 69
C A P ÍTU LO 03: NÚMEROS C U ÁNTICO S - CO NFIG U RACIÓ N ELECTRÓ NICA Biografía: Erwin S chródinger............................................................................................................................................. Números cuánticos............................................................................................................................................................... Configuración e le ctró n ica ................................................................................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problem as de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
77 78 80 87 94 96
C AP ÍTU LO 04: T A B L A PERIÓ DICA Biografía: Dmitri M e n d e lé ye v ................................................................................................................................................
101
C lasificación de los elem entos quím icos............................................................................................................................ 102 Tabla periódica a ctu al................................................................................................................................................. Estabilidad q u ím ic a .................................................................................................................................................................. 111 Notación de L e w is ................................................................................................................................................................ 112 Problem as resueltos............................................................................................................................................................ 112 Problem as de examen de admisión U N I........................................................................................................................ 120 Problem as propuestos............................................................................................................................................................. 122
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CAPÍTULO 05: ENLACE QUÍM ICO Biografía: Gilbert L e w is ...................................................................................................................................................... D efinición................................................................................................................................................................................ Tipos de e n la c e .................................................................................................................................................................... Resonancia.,.......................................................................................................................................................................... Geometría m o le c u la r........................................................................................................................................................... M om ento dipolar ( g ) ............................................................................................................................................................ Polaridad de las m oléculas................................................................................................................................................. Enlace m e tá lic o .................................................................................................................................................................... Fuerzas interm oleculares................................................................................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.......................................
131 132 132 134 135 136 136 137 137 139 151 153
CAPÍTULO 06: NOM ECLATURA INO RGÁNICA Biografía: Edward Frankland............................................................................................................................................. Definición................................................................................................................................................................................ Función q u ím ic a ................................................................................................................................................................... V ale n cia .................................................................................................................................................................................. Estado de oxidación (EO )................................................................................................................................................... Funciones inorgánicas......................................................................................................................................................... Ácidos especiales.................... .■........................................................................................................................................... R a d ic a le s ............................................................................................................................................................................... Función s a l............................................................................................................................................................................ A le a cio n e s .............................................................................................................................................................................. A m algam as............................................................................................................................................................................ Nom bres comunes de c o m p u e s to s ................................................................................................................................ Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
161 162 162 162 162 163 169 169 170 173 173 176 177 187 189
CAPÍTULO 07: CONCEPTOS FÍSICOS Biografía: Daniel F ahrenheit.............................................................................................................................................. D e n s id a d ................................................................................................................................................................................ Densidad de una m e zcla .................................................................................................................................................... Densidad relativa (D r).......................................................................................................................................................... Peso específico (PE) o ( y ) .................................................................................................................................................. Gravedad específico (G E ).................................................................................................................................................. P re s ió n .................................................................................................................................................................................... Tem peratura.......................................................................................................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
195 196 196 197 197 198 200 209 213 217
CAPÍTULO 08: UNIDADES QUÍM ICAS DE MASA Biografía: Am edeo A vo g a d ro ............................................................................................................................................. M asa atómica ( A r ) ................................................................................................................................................................ M asa molecular ( M ) ............................................................................................................................................................ A tom icidad .............................................................................................................................................................................. Volumen m olar ( V J .............................................................................................................................................................. Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
219 220 220 221 222 225 239
CAPÍTULO 09: COM PO SICIÓ N ESTEQ UIOM ÉTRICA Biografía: Louis P ro u s t......................................................................................................................................... Fórmula em pírica (FE).........................................................................................................................................................
241 242
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Fórmula m olecular (F M )..................................................................................................................................................... Problem as resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I...................................................................................................................... Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
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242 245 251 252
CAPÍTULO 10: ESTADO GASEOSO Biografía: Louis G a y-L u ssa c............................................................................................................................................. D efinición................................................................................................................................................................................ M odelo de un gas Id e a l....................................................................................................................................................... Propiedad m acroscópica................................................................................................................................................... Propiedad m icro scó p ica ..................................................................................................................................................... Velocidad pro m e d io .............................................................................................................................................................. Ecuación general de los gases Ideales (C lausius)....................................................................................................... Procesos gaseosos re s trin g id o s ...................................................................................................................................... Ecuación universal de los gases ideales........................................................................................................................ Hipótesis de Avogadro y A m p e re ..................................................................................................................................... Ley de Avogadro................................................................................................................................................................... Mezcla de gases...................................................................................................................................................................
259 260 260 260 260 260 261 261 266 266 267 270
Leyes de la mezcla de g a s e s ............................................................................................................................................ Gases húmedos .................................................................................................................................................................. Presión de vapor (P ) .......................................................................................................................................................... Humedad relativa (H R )........................................................................................................................................................ Punto de ro c ío ....................................................................................................................................................................... Ley de difusión gaseosa o ley de Thom as Graham ................................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I...................................................................................................................... Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
270 275 275 276 276 279 281 288 290
CAPÍTULO 11: LÍQUIDOS Y SÓLIDOS Biografía: Robert B o y le ....................................................................................................................................................... Estado líq u id o ............................................................................................................................... '........................................ Propiedades in te n s iv a s....................................................................................................................................................... Curvas de calentam iento y e n fria m ie n to ........................................................................................................................ Diagrama de fa s e s ............................................................................................................................................................... Temperatura y presión c rític a s .......................................................................................................................................... Estado s ó lid o ......................................................................................................................................................................... Punto de fusión...................................................................................................................................................................... S u blim ación............................................................................................................................................................................
297 298 298 299 299 300 300 302 302
Problemas resueltos............................................................................................................................................................. Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
305 311
CAPÍTULO 12: REACCIONES QUÍM ICAS Biografía: Antoine Lavoisier................................................................................................................................................
321
Ecuaciones quím icas........................................................................................................................................................... Reacción q u ím ica .................................................... Balance de rea ccio n e s........................................................................................................................................................ Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I....................................................................................................................... Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
322 322 324 331 341 343
CAPÍTULO 13: ESTEQ UIOM ETRÍA Biografía: Jacob B erzellus.................................................................................................................................................. D efinición................................................................................................................................................................................ Leyes ponderales (relación m asa -m asa ).......................................................................................................................
349 350 350
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n ic ie n c ia
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a p ie n s
Leyes volum étricas............................................................................................................................................................... Eficiencia o rendim iento de una reacción ....................................................................................................................... Pureza o riqueza de una sustancia quím ica.................................................................................................................. Masa equivalente (meq)........................................................................................................................................................ Equivalente gram o (1 E q )................................................................................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
351 352 352 355 356 357 369 371
CAPÍTULO 14: SOLUCIO NES Biografía: John T yn d a ll........................................................................................................................................................ Sistem a d is p e rs o .................................................................................................................................................................. Clasificación de las dispersiones...................................................................................................................................... Características del a g u a ..................................................................................................................................................... Propiedades del a gua .......................................................................................................................................................... Soluciones (d is o lu c io n e s).................................................................................................................................................. Unidades de concentración................................................................................................................................................ Neutralización á cid o -b a se .................................................................................................................................................. D ilución .................................................................................................................................................................................... C oloides................................................................................................................................................................................... Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
377 378 378 378 379 379 381 382 383 383 387 399 402
CAPÍTULO 15: CINÉTICA Q UÍM IC A - EQUILIBRIO Q UÍM ICO Biografía: Henry Le C h á te lie r............................................................................................................................................ Cinética q u im ic a ................................................................................................................................................................... Equilibrio q u ím ic o ................................................................................................................................................................. Problemas resueltos............................................................................................................................................................ Problemas de exam en de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
407 408 410 414 425 427
CAPÍTULO 16: ÁCIDO S Y BASES Biografía: Johannes B ro n sted ........................................................................................................................................... 435 Á cid o........................................................................................................................................................................................ 436 Base o á lc a lis ........................................................................................................................................................................ 436 Teorías de ácidos y b a se s .................................................................................................................................................. 436 Fuerza de a c id e z .................................................................................................................................................................. 437 Equilibrio ió n ic o ..................................................................................................................................................................... 438 Potencial de hidrógeno (pH ).............................................................................................................................................. 439 Indicadores............................................................................................................................................................................. 439 Titulación o neutralización á c id o -b a se ............................................................................................................................ 440 Grado de disociación ( a ) .................................................................................................................................................... 440 Hidrólisis de io n e s ................................................................................................................................................................ 441 Solución reguladora.............................................................................................................................................................. 443 Problemas resueltos............................................................................................................................................................ 445 Problemas de exam en de admisión U N I........................................................................................................................ 453 Problemas propuestos......................................................................................................................................................... 455 C APÍTULO 17: ELECTRO Q UÍM ICA Biografía: Svante A rrhe n iu s ............................................................................................................................................... D efinición................................................................................................................................................................................ Celda ele ctro lítica ................................................................................................................................................................. Relaciones físico-quím icas................................................................................................................................................. Leyes de Michael F a ra d a y .................................................................................................................................................
461 462 462 463 463
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Celdas g a lv á n ic a s ........................................................................................................... Celda de concentración .................................................................................................. Batería o p ila ..................................................................................................................... Problem as resueltos........................................................................................................ Problem as de examen de admisión U N I.................................................................... Problem as propuestos.................................................................................................... CAPÍTULO 18: Q UÍM ICA O RG ÁNICA Biografía: A ugust K e k u lé ................................................................................................ D efinición ............................................................................................................................ G e n era lid a d e s.................................................................................................................. Diferencias entre com puestos orgánicos e in o rg á n ic o s ........................................ Carbono (C )....................................................................................................................... Clases de carbono........................................................................................................... Propiedades químicas ................................................................................................... Fórm ulas de un com puesto o rg á n ic o ......................................................................... Isom ería.............................................................................................................................. Deducción de fórm ulas g lo b a le s .................................................................................. Grupos funcionales.......................................................................................................... Hidrocarburos (H C )......................................................................................................... Aléanos (R - H ) ................................................................................................................ Alquilo ( - R )....................................................................................................................... Prefijos comunes (aléa n o s)........................................................................................... Nom eclatura IU P A C ........................................................................................................ M etano................................................................................................................................ Alquenos, oleflnas o e tilé n ico s..................................................................................... Alqulnos acetilénicos...................................................................................................... Hidrocarburos alicíclicos................................................................................................. Acetileno o e tin o .............................................................................................................. A lquino............................................................................................................................... Hidrocarburos a ro m á tico s............................................................................................ Benceno (C6H6) .............................................................................................................. Com puestos arom áticos heterocíclicos..................................................................... El p e tró le o ........................................................................................................................ Gas n a tu ra l....................................................................................................................... G a s o lin a ............................................................................................................................ Funciones oxigenadas................................................................................................... Funciones alcohol (R - O H )......................................................................................... Función éter (R - O - R ’) ............................................................................................. Función aldehido (R - C H O )....................................................................................... Función cetonas (R - CO - R ) .................................................................................... Ácidos carboxíllcos (R - C O O H )................................................................................. Funciones n itrogenadas................................................................................................ Función a m in a ................................................................................................................. Función a m id a ................................................................................................................. Función nitrito (R - C N )................................................................................................. Función ¡m in a .................................................................................................................. A m in o á cid o s..................................................................................................................... P ro te ín a s........................................................................................................................... Péptidos............................................................................................................................. V itam inas........................................................................................................................... A lc a lo id e s......................................................................................................................... Glúcidos: c a rb o h id ra to s ................................................................................................ Problemas resueltos....................................................................................................... Problemas de exam en de admisión U N I................................................................... Problemas propuestos...................................................................................................
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CAPÍTULO 19: ECO LO G ÍA Y CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Q UÍM ICA DESCRIPTIVA - Q UÍM IC A APLICADA Biografía: Richard F eynm an............................................................................................................................................... E cología................................................................................................................................................................................... Contam inación q u ím ic a ....................................................................................................................................................... Contaminación del a ire ........................................................................................................................................................ Contaminación del a g u a ...................................................................................................................................................... Contam inación del s u e lo .................................................................................................................................................... Otros tipos de contam inación............................................................................................................................................ Soluciones a la contam inación..........................................................................................................................................
563 564 564 564 566 568 568 569
Tratamiento de residuos n u cle a re s .................................................................................................................................. Química d e scrip tiva.............................................................................................................................................................. Hidrógeno (H )........................................................................................................................................................................ Oxígeno (O )............................................................................................................................................................................ Ozono (O .).............................................................................................................................................................................. Nitrógeno (N )......................................................................................................................................................................... Am oniaco (NH3) ..................................................................................................................................................................... Ácido nítrico (H N 0 3) ............................................................................................................................................................ Ácido clorhídrico (H C I)........................................................................................................................................................ V idrios...................................................................................................................................................................................... Agua (H20 ) ............................................................................................................................................................................. S id e ru rg ia ............................................................................................................................................................................... H a ló g e n o s.................................!............................................................................................................................................ Química aplicada.................................................................................................................................................................. Problemas resueltos............................................................................................................................................................. Problemas de examen de admisión U N I........................................................................................................................ Problemas propuestos.........................................................................................................................................................
569 570 572 573 575 576 576 577 578 579 579 581 583 584 589 600 602
PRESENTACIÓN El libro de Q uím ica de la Colección Uniclencia Sapiens resume de manera didáctica, sencilla y ordenada, los temas que actualmente se vienen desarrollando en el curso de Quí mica, para que pueda servir como herramienta en la preparación de los estudiantes próximos a rendir un examen de admisión, e inclusive, por la manera tan detalla cómo se ha venido trabajando el material, puede ser utilizado como libro de consulta para los estudiantes que aún cursan el nivel secundario. El libro presenta diecinueve capítulos, en los cuales se desarrollan los conceptos elemen tales y se avanza gradualmente hacia los problemas más complicados; a la vez, cada capítulo contiene problemas resueltos que son desarrollados paso a paso, problemas de examen de admisión UNI y problemas propuestos con sus respectivas claves. Cabe resaltar que la selección de los problemas se ha realizado teniendo como base los temas de los prospectos de admisión de las diversas universidades. Todas estas característi cas manifiestan el afán y el deseo del autor de contribuir con el avance y desarrollo intelectual de los estudiantes.
El Editor
Materia y energía
Albert Einstein (Ulm, Imperio ale mán, 14 de marzo de 1879-Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado des pués suizo y estadounidense. Es considerado el científico más co nocido y popular del siglo XX. En 1905, cuando era un joven físico desconocido, publicó su teoría de la relatividad especial; en ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postu lados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conoci da a nivel popular: la equivalen cia masa-energía, E = me2. Con la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein se inició una nueva etapa, la cinemática relativista, donde el tiempo y el espacio no son absolutos y sí lo es la velocidad de la luz. La equivalencia entre masa y energía descubierta por Einstein obliga a rechazar la afirmación de que la masa convencional se conserva porque masa y energía son mutuamente convertibles. De otra manera, se puede afirmar que la masa relativista equivalente (el total de masa material y energía) se conserva, pero la masa en reposo puede cambiar, como ocurre en aquellos procesos relativistas en que una parte de la materia se convierte en fotones. Fuente; Wifeipedia
14
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n ic ie n c ia
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a p ie n s
Papel
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V
PARTICULA
MOLÉCULAS IONES
At o m o s
2.a ecuación de Einstein: m.
PARTICULAS SUBATÓMICAS
v = 0,5 c m0 3 m, = - = = = = £ m , J 2 0 9
=*v = 0,5(3 x 1010cm/s) v = 1,5 x 1010 cm/s 3.
Resolución:
m„
Es la materia que presenta un solo aspecto en toda su masa y posee las m ismas propiedades físicas y quím i cas en cada punto. Se divide en: a.
1--
f —
i............................. ....
1 Í
/ 15 x 10“ \2 l 3 x 105 /
Efectuando:
(100) = 50%
Materia homogénea
Por la ecuación de la relatividad de Einstein: m. =
m0
X = 2000 Á
u(Hz)
A través de una onda electrom agnética se quiere em itir una señal, si la distancia que separa a los puntos de llegada y partida es de 150 x 106 km. ¿Cuál es el tiem po que tarda en llegar?
E je m p lo s :
1
Determ inar la longitud de onda de una radiación electrom agnética que se irradia con una frecuencia de 1015s 1.
Resolución:
Resolución: c = Xf
(a)
f = 10 s c = 3 x 1010 cm/s De (a) c f
3 x 1010 1015
dAB = 150 x 106 km La onda viaja en el vacío a la velocidad de la luz(c). c = 3 x 105 km/s 150 x 106 De: d = ct t = 500 s t= 4 = c 3 x 105
X = 3 x 10 5cm
X = 3000 A invisible al,ojo humano (zona ultravioleta). 2.
Hallar la energía de radiación violeta y rojo si sus longitudes de onda son respectivam ente 4000 A y 7000 Á.
5.
Resolución: h = 6,63 x 10
c = 3 x 1010 cm/s De: E = ^ A
erg.s
Resolución:
(x)
Violeta: X = 4 0 0 0 Á => cm Por conversión: 10~8cm X = 4000 A 1A En ... (X) E
Una estación de radio emite señales con una fre cuencia a 0,7 M Hz (megahertz). Estas ondas son recepcionadas en un receptor a 90 km de la es tación de radio. Determ inar el número de crestas, que ha hecho dicha señal hasta el receptor.
c = 3x10 de
X = 4 x 10
cm.
km/s: d = 90 km
c = Xf
^ = c _ 3x105 7 x 10 n.° crestas =
6,6 3 x 10 27(3 x 1010)
90 km
•. n.° crestas: 210
y km
4x10 b
Ev = 4,9 x 10~12 ergios
6.
Hallar la longitud de onda y la energía de radiación.
Rojo: X = 7 0 0 0 Á = 7 x 10~5 cm En ... (x) E = 6 ,6 3 x 1 0 -^ (3 x 1 0 ^ 7 x 10
y km
,
ER = 2,8 x 1 0 - e r g
Considerando el dibujo esquem ático siguiente so bre ondas electrom agnéticas. ¿Cuál será su longi tud de onda en A?
Resolución: AB = 3X = 6 x 10 5cm => X = 2 x 10~5cm
De la figura sombreada: \ = 5 Á => X = 2 0 Á 4
Q
E _ he _ 6 ,6 3 x 10 27( 3 x 101°)
20(10
■
45
Color violeta es límite entre radiación azul y el ul travioleta (F).
Hallando la energía (E)
^ ”
u ím ic a
8)
Espectro de luz visible: del violeta ----- ► Rojo
E = 9,9 x 10 10 ergios
(3900 Á) De la figura, hallar la energía y la frecuencia de la siguiente onda electrom agnética.
(7000 Á)
(V)
E violeta < E rojo he X
Sabemos:
E = LPX
Sabemos: X violeta
E rojo
(V)
Orden: creciente de longitud de onda Resolución:
verde - amarillo - naranja - rojo
(V)
.-. V F W V 9.
Del gráfico, hallar la relación de energía A y B.
De la figura: 4 0 Á = |
■
X = 80 A
Energía (E): E= hca
6 , 6 3 x 10 27( 3 x 101°)
Á ^
=2,48x10 “ ergios
80(10 e)
Resolución:
Hallando la frecuencia (f): c = 3 x 10 10cm/s
X = 80 Á = (8 x 10 7cm) c = XI
De: f=
X
3 x 10 8 x 10~7
f = 3,7 x 10
; Hz;
ciclos
j
Sabem os que el espectro de luz visible está con form ado por diversas bandas de colores que van del violeta al rojo; según esto, colocar verdadero (V) o falso (F). I.
La frecuencia del rojo es menor que la frecuen cia del azul.
II. El color violeta es el límite de la radiación visible con ultrarrojo. III. El rango de las longitudes de onda del espectro visible es de 3900 - 7000 Á. IV. La energía del violeta es mayor que el rojo. V. Después del verde viene el amarillo, luego el naranja y finalm ente el rojo. Resolución: rojo
Sabemos:
^ ^azui
c = Xf
De: E = ^ >v Ea = ^ Aa
...(1 )
p
_
_ he
r-az'.i
r3 = 4 ,7 6 Á Energía (en eV): c - 1 3 , 6 .. En = —— eV
= E2 - E,
Dándole forma:
n
E„ =
E3 = ~ 13; 6 eV = -1 ,5 1 eV
E, =
(3)
3.
kcal mol e"
E = 73,5
Determ inar la energía que tiene un electrón si su radio de giro es 13,25 A.
-1 3 ,6
n
Resolución:
E, he
...(1)
eV
-13,6
E, = C l l M 1 12
x=-
- 3 , 4 eV = - 13,6 eV
E2 - E, = - 3 , 4 - (-1 3 ,6 ) = 10,2 eV a ergios:
r = 13,25 Á De: r = 0,529n2 Á
E2 - E, = 10,2 e V / 1' 6 x 1 ° er9 -\ 1eV
Reemplazando: 13,25 = 0,529n2 => n2 = 25
E. Energía: E = ~ E = ~ lc
¿O
4.
’6
n
E, = 1,63 x 10"11erglos
eV En ec. (1) 1 ,6 3 x 1 0 "
eV = - 0,544 eV
¿Cuánta energía se emitirá (según Bohr), cuando 1 mol de electrones desciende del octavo nivel al segundo nivel? kcal E ,= -3 1 3 ,6 mol e"
6,63 x 10 6.
.-. x = 82 051 cm
(3 x 10 )
Según Bohr, un electrón se encuentra en el cuarto nivel, si em ite una energía de 4,10 x 10"12 erg. Ha llar el nivel que se trasladó y, la longitud de onda de dicho fotón.
52
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ía
a p ie n s
Resolución: F
_ - 3 1 3 , 6 kcal _ - 2 ,1 8 x 1 C T 11 erg. n2 mol n2
© Núcleo
'X
he______ 4,16 x 1CT12erg.
= 6,63 x 1CT27(3 x 101°) 4,16 x 1CT12
Espectro de líneas de absorción. Son las líneas os curas que se originan cuando se hace incidir la luz blan ca sobre el hidrógeno gaseoso.
X = 4,78 x 1 0 “ 6= 4780 Á
J J
Restricciones dei m odelo de Bohr A.
No puede explicar los espectros observados para átomos m ultielectrónicos (más de un electrón).
B.
Solo es aplicable para átomos m onoelectrónicos, un solo electrón como el hidrógeno (H, He+, LE2...).
C.
No puede justificar el porqué de m uchas líneas espectrales se com ponen en realidad de varias lí neas separadas cuyas longitudes de onda difieren ligeram ente, es decir, no explica la presencia de los subniveles observados en el espectroscopio.
Serie
N,
Lyman Balmer Paschen Brackett Pfund
Las lim itaciones del m odelo atóm ico de Bohr, fueron posteriorm ente corregidos con el desarrollo de la me cánica cuántica.
1 2 3 4 5
Región
Nf 2,3,4...... 3,4,5, 4,5,6, 5,6,7, 6,7,8,
... ... ... ...
Ultravioleta Visible Infrarrojo cercano Infrarrojo verdadero Infrarrojo lejano
n¡: órbita o nivel base interior n(: órbita exterior
Efecto Zeem an. O bservados cuando los átom os colo cados en un campo magnético se excitan, se notan en un espectróm etro de masas. Las líneas espectrales se dividen en otras más finas.
Modelo atómico de Bohr - Sommerfeld
n=7 .
W ilhelm Sommerfeld, para explicar el desdoblam iento de las rayas espectrales, establece:
n=6 -
Los electrones no solo se encuentran girando en órbi tas circulares, sino que también describen trayectorias elípticas, de tal manera que Indica la presencia de sub niveles de energía.
n=4 -
Este m odelo tam poco es capaz de explicar la presen cia de las líneas espectrales en átomo con más de un electrón.
3
n=5 -
n=2 n= 1■ Lyman
E je m p lo : Para la serie de Balmer: Indicar la 1.a; 2.a, 3.a, 4.a línea.
Fundamental
Q
■
u ím ic a
53
* Nivel base: n = 2 (serie Balmer) 1.a línea: 3 -> 2 2.a línea: 4 - > 2 3.a linea: 5 -> 2 4.a linea: 6 -> 2
D eterm inar la longitud de onda de la línea espec tral correspondiente a la transición en el hidrógeno de su electrón, de n = 6 a n = 3.
•
Resolución:
Johannes Rydberg (1908) sintetizó las relaciones espectrales en la siguiente ecuación: 1
= R
Reconociendo
i)
X: _ ^ E m is ió n n¡ = 3 ^ n, = 6
X: longitud de onda espectral
1
-
- f = x (n. de onda)
Aplicando la ecuación de Rydberg: R = 109 678 cm 1
A.
R : constante de Rydberg R = 109 678 c r r f 1 n¡, nf: son niveles energéticos.
i =R
1
-1 = 1 0 9 6 7 8 ( 4 - - 1
X
\3
6
.-. X = 1,1 x 1 0 '4 cm
E je m p lo s : 1.
1
¿Cuál es la energía emitida por un átomo de hi drógeno correspondiente a la segunda línea de la serie de Paschen?
Hallar la razón existente entre las longitudes de onda máxima, correspondiente a la serie de Bal mer, y mínima, a la serle de Paschen.
Resolución:
Resolución:
Serie de Paschen Nivel base: n¡ = 3 2.a línea: nf = 5 => al nivel 3
^•mm.(Paschen)
(Balmer)
X„
n¡ = nivel base: n¡ = 2 De: AE = 4 - = E, = E, = ... (1)
A,
Emln: se da en la transición de n, = 3 al n, serie de Balmer.
AE: energía emitida: E5 - E3, (E n = - 1 ^ 4 e V ) \ n2 / 13,6 _
1,5
= 109 678 ( p - ^ )
, ''m ln.' V
■/
De la ecuac. (1): n¡ = nivel base: n¡ = 3
AE = 0 ,9 6 e V
Del problem a anterior hallar su longitud de onda: 1 eV = 1 , 6 x 1 0 ' 12 erg.
—‘
4 -
*™,„.
= 109 678
4
\3
P(náx
•A )
-(P )
(P )+ (a ) 32
A,máx.
^min.
Ámáx.
AE = T
22(3)2
^ = 0,96 eV
x 10~27(3 x 101°)
Determ inar la razón existente entre las energías ci néticas del electrón cuando gira en la 2.a órbita y en la 4 .a órbita de acuerdo al m odelo atómico de Bohr.
1 ,5 x 1 0 "
Resolución:
■-1°v 2erg) = 1,5 x 1 0 "12erg.
he 1 ,5 x 10"12erg.
6 ,6 3
X = 1,3 x 10“ 4cm
1
mv
Otro método: n¡ = 3
2.a órbita: n = 2; 4.a órbita: n ■ Del 1 ,er postulado de Bohr:
n, = 5
R = 109 678 c m "1 Aplicando la ecuación de Rydberg:
V.
=R ~ C (2)
• = 109 678
■■■()
Modelo atómico actual
ApAx >
Es un m odelo netam ente m atem ático basado en los si guientes principios: Dualidad de la m ateria (Louis de Broglie) O n d a -p a rtíc u la . La m ateria al igual que la energía, presenta un carácter dualístico de onda-partícula. _h_ X= mv X : longitud de onda partícula, m: masa de onda partícula, v : velocidad de la onda partícula. Según esto, no solo electrón presenta longitud de onda X sino también un fotón de luz, tendrá una masa m.
2n
Ap: mom ento de la incertidum bre: Amv Ap = mv Ax: incertidum bre de la posición, h: constante de Planck .-. mvAx >
2 7t
Ax inversam ente proporcional a V.
Al incidir la fuente de luz, este al llegar hacia la posición del electrón se excita por la energía y se ubica en otra posición. Por lo tanto, si se halla su posición es im posible cono cer su velocidad. E = me2
... (1) (partícula)
E =
... (2) (onda)
—
X
1.
( 1) = (2 ) m c2= T
=> A, —
h me
ó=>
E je m p lo s :
h = X mv
¿Cuál es la longitud de onda de un objeto de masa 1000 g y se mueve con una velocidad de 1, 1 x 10"8 km/s (h = 6,63 x 10^27ergs)? Resolución:
Este principio es válido para partículas atómicas muy pequeñas. En el caso de cuerpos grandes como una pelota en movim iento o una persona, también llevan asociadas determ inadas longitudes de onda, pero m uy pequeñas; prácticam ente despreciables, lo que hace im posible el poder detectarlos. Niveles estacionarios de energía (Niels Bohr). Un electrón puede girar indefinidam ente alrededor del nú cleo, sin em itir energía, debido a que su órbita contiene un número entero de longitud de onda de De Broglie.
m = 1000 g. v = 1,1 x 10" cm/s h Aplicando: X = mv X
(de De Broglie)
6,63 X1Q-27
.-. X = 6,02 x 10
cm
1 0 0 0 x 1 ,1 x 1 0 ~ 11 Hallar la longitud de onda de De Broglie de un elec trón que se encuentra en su estado fundam ental en un átomo de hidrógeno. Resolución: X: Estado fundam ental (H): n = 1 (1.a órbita) Del 2 ° postulado: 2nr = nX 2nr X= n : 0,529n
n = 1
r, = 0 .5 2 9 Á
En ec (a): Longitud de la órbita: 2 itr = nX
X
... 2nr
De: X = — mv Reemplazando: 2nr = n — mv
2 ti
2n (0,529)
1
X = 3,33 A
De acuerdo al principio de incertidum bre de Heisenberg; si la indeterm inación en el mom entum de un electrón es 2 x 10~2° g e m s 1 ¿Cuál es la in determ inación en la posición?
Q
Resolución: Del principio de incertidum bre de Heisenberg: ApAx > ■£-
Dato: Ap = 2 x 1 0 '20 gcm s“ 1 En e c u a c ... (a): x 10 2 x 3 ,1 4 1 6
A x > 5 x 10“ 8 (indeterm inación de la posición) Si la longitud de onda de un electrón es de 1 A. Calcular su velocidad en cm/s. Resolución: me_ = 9,1 x 10“ 28 g
= JL -
mÁ mX
Positrón. Posee carga eléctrica positiva al igual que el electrón y su masa es idéntica al electrón.
En esta zona se encuentra los electrones, que gi ran alrededor del núcleo, form a una nube electróni
6 ,6 3 x 10“27 9 , 1 x 1 0 “ ’ x 10“
ca que la envuelve.
v = 7,2 x 10® cm/s
Ax-
■
u ím ic a
Electrones. Tiene carga negativa igual al del pro tón pero de sino contrario. Cuando se le da valor en u (masa) se le atribuye el valor de cero. No significa que lo sea pero su valor es despreciable frente a la del protón.
„
Zona interna: núcleo
_
1 m 1846
Aquí se encuentra concentrado casi la totalidad de la masa del átomo. Se encuentran las partículas más estables: protones y neutrones, tam bién se les denom ina nucleones.
electrones ( -)
protón (+)
Protones. Son partículas de carga eléctrica positi va. Se toma su masa como unidad de masa atóm i ca (u) equivalente a la doceava parte de la masa del carbono doce. Átom o electrónicam ente neutro:
1u = 1,67 x 10 24g
n. p = n. e
Carga absoluta (coulom b)
C aiga relativa
M asa absoluta (gram os)
Maso relativa (u)
Científico descubridor
Electrón („°e )
- 1 , 6 x 10“ 19
-1
9,1 x 10“ 28g
0
Thom pson (1896)
Protón (¡H)
+ 1,6 x 10“ 19
+1
1,672 x 10“ 24
1
Rutherford (1920)
0
0
1,675 x 10“ 24
1
Chadwick (1932)
Partícula
Neutrón (¿n) E je m p lo :
Atom o eléctricam ente neutro: Átomo de hielo
Q Ele ctrones @
P rotones
O
N eutrones
Z: es único para cada elemento, tal es así que cono ciendo Z se identifica el elemento. E je m p lo : Elemento
Número atómico o carga nuclear (Z) Nos indica el número de protones contenidos en el nú cleo del átomo. Z = n.° p+
Z = n.° p+ = n.° e
Hidrógeno Carbono Oxígeno Sodio
Z
n ° P’
n.° e -
1 6 8 11
1 6 8 11
1 6 8 11
56
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
Número de masa o masa atómica (A)
Resolución:
Nos indica la suma total de protones y neutrones conte nidos en el núcleo atómico.
,.X' : 15e
Sea el átomo: X
+ num. n
El átomo neutro X tiene 13e“ n.° pJ = n.“ e" = Z = 13
J-------N
n.° neutrones:
N = A -Z
Catión. Se form a cuando el átomo pierde electrones. Se carga positivamente.
A>Z
E je m p lo :
E je m p lo s : n.° p
N
1.
„N a
uNa+
Catión
6
6
2.
20Ca
2oCa2+
n . ° e ' = 18
8
8
8
3.
Del ión, hallar Z, n.° e
11
11
11
A
Z
Carbono
12
6
Oxigeno
16
Sodio
23
26F3+
* Z = 16 n.° pT = 26 n.° e = 23
Elemento químico Es el conjunto de átomos que tienen el mismo número atómico. La representación la dio Jacob Berzelius, me diante símbolos. Elem entos
Sím bolo
Carbono Sodio Oxígeno Plata
c Na 0 Ag
Representación del átomo de un elemento /E
4.
Se tiene un ¡ón tetrapositivo, con 28 electrones. Hallar su número atómico. Resolución: ZX4~: 28 e~ z - 4 = 2 8 = » Z = 32 Com o átomo neutro: tiene e~ = 32 n.° p+ = n.° e" => Z = 32
Tipos de átomos A =23 Z =11 n.°p+= 11 nún . n° = 1 2
x ----Na
8C
e " = 26 - 3 = 23
n = A -Z
E je m p lo s : 1-
Hallar: A, Z, n.° p+, n.° e , nún. n.
Isótopos (hílidos). Son átomos de un mismo elem ento quím ico que tienen igual número atómico, pero diferen te número de masa y diferente número de neutrones. E je m p lo : 12^ 6'“'
Resolución: A = 14 Z = 6 n.° p ‘ = 6 n.’ e " = 6 v núm. n° = 6
Iones
14^ 6'"'
(isótopos del carbono)
¡H
H
3H
protio
deuterio
tritio
(isótopos del hidrógeno) Solo en el protio: n = 0: en general n > p+ En general:
Es todo átomo cargado eléctricamente. Anión. Se form a cuanto al átomo gana electrones y se carga negativamente. E je m p lo s : 1■
, ,X 13e
Z = n.° p" = n.° e" = 13
9^ + (A - Z) (A + Z) = A + Z A - Z = 1 n= 1
Abundancia (a¡)
EA1 ............................... A r , ..................................a, Ea2 ............................... A r2 ................................. a2 Ea3 ............................... A r3 ..................................a3
n° = 12
A = n.° p + núm. n° =» A = 48 + 72 4.
Es el prom edio ponderado de las masas isotópicas en función de su abundancia. Este prom edio justifica el porqué la presencia de los valores no enteros en los pesos atómicos. Masas isotópicas Ar:
4
Z = 48 = n.° p
; o7 < 2 5 > ,3 S , 5
Resolución:
Isótonos. Son átomos de elem entos diferentes que po seen igual número de neutrones.
Isótopos
57
3 (x -8 )rr
2 2
I
■
E je m p lo s :
Números atómicos
i
2 0
^
u ím ic a
5.
La diferencia de los cuadrados del número másico y número atóm ico de un átomo es 2580, el número de neutrones es 30. Determ inar la carga eléctrica negativa de un ion de carga ( - 1 ) de dicho átomo. Dato: e = - 1 , 6 x 10 19Cb.
7 , , X A ¡a, A,a 4 A o3 o4 A r (aprox.) = — = —i—------— ------— Xa, a, + a 2 + a3
Resolución:
Ar: masa isotópica (u) A¡: número de masa
*E =5 A - Z = 30 ...(a) Dato: ... A 2 - Z 2 = 2580 (A - Z)(A + Z) = 2580 =2 A + Z = 86 ...© )
I
E je m p lo : Hallar la masa atómica (Ar) o el peso atóm ico (Cl) iSCI = l7CI =
a,(% ) 75 25
100
30 De ecuaciones (a) y ((i): Z = 58 ,\ 58 e l ó n ( 1 - ) -> átomo gana 1e 5SE1 « 59 e En coulomb: 59(1,6 x 10~19 Cb) = - 9 ,4 4 x 10~9 Cb
58
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Los números de masa de dos hílidos suman 110 y la suma de sus neutrones es la mitad de la canti dad de protones de dichos átomos. Hallar la canti dad de electrones.
Aplicando proporciones: ecuac. (a)
A, + A2 _
7+ 5
Resolución: Sean los isótopos o hílidos:
A|X _1
10 .
A -» A, + A2 = 110 N -> A, - Z + A 2 - Z = t_______ i 2
Resolución:
110
110 = | z 7.
Hallar el peso atóm ico de un elem ento que tiene 2 isótopos cuyas m asas atómicas son 40 y 42 y el % del peso de uno de ellos es de 20%.
G eneralm ente el isótopo más abundante de un ele mento es el de m enor masa atómica (A).
>z =
Isótopo ,ox _
La diferencia de los números atóm icos de dos ¡so baros es 24, si sus neutrones suman 40. Hallar el número de neutrones del átomo que tenga menor valor de Z.
■ 80 ■ 20 100
,2X -
Resolución: P A (x ) =
Isóbaros:
Abundancia (%)
40(80) + 42(20) 100
PA(X) = 40,4
iguales
11.
7 Y Si Z, > Z 2 => n 2: ?
Los Isótopos de un elem ento son 20X y 21X si su peso atómico es 20,8. Hallar el % del isótopo más abundante. Resolución:
I m enor Z, - Z2 = 24
Isótopo n ° + n° = 40 ...(a)
20X
Ai = A2
X
I Z, + n? = Z 2 + n°2 t I Reemplazando: 24 :
■(P) 12.
Z, + Z2 = 18 A, —A 2 = 6 De ec. (a): A, - Z, = A2 - Z 2 Reemplazando: 6 = Z, - Z2
Resolución: a|X -
PA,V
...(y) 13.
\ Total /
3 5
37.5 62.5
Total 8
100
4 8 (3 7 ,5 )+ 56(62,5)
100
PA(x) = 53
Si un átomo es Isóbaro con el 207Pb y tam bién es isótono con el ™ A . Indicar el número atóm ico de dicho átomo. Resolución: Sea el átomo: AX 207 - Z = 108 - 47 isóbaro * 7X -
.-. Z = 146
Pb
isótono
( a )
n => (A, - Z) - (A2 - Z) = 4 A, - A2 = 4 ... (p)
%
Peso
56X
...(p)
La relación de las m asas de 2 isótopos es 7/5 y la diferencia de sus neutrones es 4. ¿Cuál es la suma de las m asas?
a = 20%
Si un elemento X tiene 2 isótopos naturales cuyos A, = 48; A 2 = 56 y si por cada 3 átom os livianos existen 5 pesados. Determ inar el peso atómico.
Isótopos 40X
...(„)
Sum ando ecuac. (x) y (p): 24 = 2Z, => Z, = 12
100
Resolución:
Resolución: n? = n°
20 (a ) + 21 (100 - a)
Por lo tanto, el más abundante: 21X = (100 - 20) = 80%
La suma de los núm eros atóm icos de 2 isótonos es 18 y la diferencia de sus m asas atóm icas es 6. Hallar sus núm eros atómicos.
Isótopos a2X
a 100- a 100
_
PA(X) = 20,8 =
Sum ando ecuac. (a) y (p): 2 n 2 = 64 .-. n° = 32
Isótonos: £ x
Abundancia (%)
i7V
7A
neutrones :iguales
io8 a ~
- 4,7^9
A = 207
Q
14. Si el ión X3+ presenta 72 electrones, ¿cuál es el número atómico de X?
u ím ic a
■
59
Ión divalente SI 29^ 2 — 3 31 e 29X2* =* 27 e~
Resolución: ,X3Y 72 e Aplicar:
17. Indicar qué tipo de especies son:
■carga
i 7CI , igK , 1sA r y 16S
Z - 72 = + 3 => Z = 75
Resolución:
O hallar siem pre Z como átomo neutro:
17CI - 19K , i8Ar, „ S
i
Z = p+ = e'
I
e -+ 18 ,X 3 -
zX° e" = 75 n.° e~ = Z = 75
e~ = 72
i
18
18
i
18
Tienen igual número de
electrones. Son especies isoelectrónlcas 18. El ¡ón divalente negativo de un átomo es isoelec-
15. Si un elem ento X da un ¡ón blnegativo y se sabe que dicho ión posee 68 neutrones y 50 electrones. ¿Cuál es su número de masa? Resolución:
trónico con el dicho átomo. Resolución: Hallar: Z
Sea: £ x => n° = 68
.M n '+ 27 e
,X2
A = z + n ° ... (a) ^
i
¡ón binegativo
n.°e~ = 2 5 - 7 = 18
ZX 2' 50 e Aplicando: Z - 50 = - 2 => Z = 48 En (a): A = 48 + 68 =* A = 116 16. Un átomo X es isótono con otro átomo Y el cual posee una carga nuclear de 33 y número de masa 70, adem ás es isóbaro con el 66Zn. ¿Cuántos elec trones posee el Ion divalente del átomo X?
Z*X4- zyY2" z»W3* =3 Suman 79 e~
ZX isóbaro
(Zx + 4) + (Zy - 2) + (Zw -
1
r~
Ax
i6Zn => A = 66
Carga nuclear es la carga existente en el núcleo ( + ) y la da los protones, es decir, Z. 6?X
Isótono
-------------------------
Z x + Z y + Z „ = 80
(Z> - 1 ) + (Zy + 2) + (Zw + t
33 T
,»X
PROBLEMAS
3) = 79
...(a)
2XX + zyY 2- zwW 3- Hallar la suma e _:
a >y
66 - Z = 70 - 33 =* Z = 29
1.
19. SI la suma de los electrones de los siguientes iones es 79: X4~ Y 2+ W 3+, ¿cuál será la suma de los elec trones de los iones: X ' Y 2~W3'? Resolución:
Resolución: Sea el átomo:
yX2 : 18 e" Aplicando: Z - 18 = - 2 Z = 16
1
Agrupando: 8 0 - 1 + 2 +
RESUELTOS
3)
i
3 => 84 e ‘ ■
■
la
De acuerdo al m odelo atóm ico de Rutherford (1911), indicar lo incorrecto: I.
El núcleo atóm ico posee una gran masa dentro de un volum en pequeño.
II. El núcleo atómico es de carga eléctrica positiva. III. Los electrones giran solam ente en órbitas elíp ticas alrededor del núcleo atómico. IV. El núcleo atómico tiene elevada densidad. V. El átomo es prácticam ente vacío.
sistema planetario
Se afirmó: El núcleo es de carga positiva de un volumen pequeño pero de gran masa (elevada densi dad).
Resolución:
•
De acuerdo con el m odelo atómico de Rutherford: átomo
Los electrones giran en órbitas circulares dis tantes del núcleo (átomo casi vacío).
Por lo tanto, es incorrecto la alternativa III.
60
2.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
¿Qué afirm aciones corresponden al m odelo atóm i co de Rutherford? I.
4.
Utilizó una sustancia radiactiva, cuya emisión alfa la hizo im pactar contra lám inas m uy delga das de metal.
¿Cuál es la energía (en k j) de un mol de fotones de cierta radiación electrom agnética, cuya longitud de onda es 200 nm? Resolución El contenido energético de los fotones se determ i na seqún. E = hv = ^ Donde: h: constante de Planck
II. El 100% o un poco menos de las partículas a atravesaban la lámina metálica. Esto justificaba la discontinuidad en el átomo, o sea, el vacío existente entre el núcleo y los electrones. III. La desviación o el rebote de una pequeñísim a fracción de partículas a perm itió a Rutherford sustentar la existencia de un centro de disper sión (núcleo) altam ente positivo y muy peque ño en relación al tam año atómico.
(6,62 X 1 0 '34 Js) C: Velocidad luz: 3 x 108m/s. Para un fotón cuya longitud de onda es: X = 200 nm = 2 x 1 0 '7m _ he
6,62 x 10 34(3 x 108)
>■
Resolución:
2 x 1 0 '7
E = 9 ,9 3 x 1 0 - 19 J
En relación al experim ento de Rutherford (1911). I. Correcto Empleo partículas alfa (a) para bombardear una lámina delgadísim a de metal oro. II. Incorrecto Se desarrolló según:
Luego para 1 mol (6,02 x 1023) fotones: Et = 6,02 x 1023(9,93 x 10 19) J => ET = 597 786 J Por lo que dicha energía total en kilojoule (kJ) es: Et = 597,78 kJ 5.
Determ inar en qué porción del espectro electro magnético que se m uestra, se encuentra la línea de emisión de hidrógeno que corresponde a la transición del electrón desde el estado n = 4 hasta n = 2. R„: 109 678 c m '1 |~¡JV | V io le ta l A ñil | A zul | V erde lA m a rillo |N a ra n ja j R ojo | IR | 10
( 6 x 1 0 4)
Casi la totalidad de las partículas a atravesaron el metal, esto justifica la continuidad de la ma teria (es divisible). III. Correcto La pequeña cantidad de partículas a (+ ) des viadas indica la existencia de una zona central positiva muy pequeña que es el núcleo. Por lo tanto, son correctos I y III. 3.
Respecto al modelo atómico de Rutherford, indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Com probó experim entalm ente como se distri buían las partículas en los átomos. II. Utilizó partículas a y (3 para bom bardear lámi nas delgadas de diferentes metales. III. Su m odelo no satisfacía los espectros atómicos obtenidos en este entonces. Resolución: Respecto al m odelo atómico de Rutherford: I. Falso La única partícula conocida hasta entonces era el electrón. II. Falso En su fam oso experim ento de la lámina de oro empleo solo partículas alfa (a). III. Verdadero Su m odelo no lograba explicar la estabilidad atómica ni la producción de espectros.
400
460
480
500
560
600
6 50
7 00
10s
l--------------------------------------- ¿ (n m )--------------------------------1
Resolución: Para determ inar la longitud de onda (X) de un fotón producido en una transición electrónica en el áto mo de hidrógeno usamos:
4-4
rh(
V n?
n.
Donde: RH = 109 678 cm -1 Para una transición: n¡ = 4 -» nf = 2 i
- , 0 9 678 ( ±
X = 4,863 x 1 0 '5cm X = 486,3 nm (1 nm = 1 0 '7 cm) Esto corresponde al color azul. Un espectrofotóm etro es un dispositivo utilizado para m edir la concentración de ciertas especies quím icas en solución. Si en una medición el m en cionado equipo da la m ayor absorción de luz a 420 nm, determ inar la frecuencia de esta radiación visible en Hz. Resolución: Cierta m uestra quím ica produce una luz donde: X = 420 nm (1 nm = 1 0 '9 m) X = 4,2 x 10~7m
Q
Su frecuencia (u) lo determ inam os según:
_
61
A mayor valor de n (órbita más alejada), la velo cidad es menor. : 7,14 x 10
Hz
9.
Respecto al m odelo atóm ico de Bohr, indicar ver dadero (V) o falso (F) según corresponda: I.
■
^ _ 2,2 ■: 108cm/s
3 x 1 0 m/s 4,2 x 1(T7m
u = 7,14 x 1014 S 7.
u ím ic a
¿Cuánta energía (en J) se emite o absorbe cuando el electrón del átomo de hidrógeno sufre un salto desde la segunda hasta la cuarta órbita? Resolución:
Según Bohr los electrones pueden estar en ór bitas estables alrededor del núcleo.
Cuando el electrón en el átomo de hidrógeno pro duce un salto desde un nivel inferior a otro superior absorbe un fotón cuya energía (E) es:
II. Las órbitas de radios definidos se denom inan niveles cuantizados de energía.
—n (t)
III. Su m odelo explica, satisfactoriam ente, el es pectro del átomo de hidrógeno obtenido.
Para ia transición electrónica: n, = 2 => n, = 4 E - ~ 13’ ^-e-V ._ ~ 1 3 .6 e V
Resolución:
(4)
Respecto al m odelo atóm ico de Bohr (1913). I Verdadero Considera la existencia de niveles estaciona rios de energía (órbitas estables). II. Verdadero Dichos niveles estacionarios de energía son órbi tas de radios definidos su energía está cuantizada. E„ =
III.
8.
E = 2,55 eV
(2)
Como 1 eV = 1. 6 x 10 19 J E = 2,55(1,6 x 10 19) J .-. E = 4,08 x 10 19 J (se absorbe) 10.
- 1 3 , 6 eV
¿Cuál de las siguientes transiciones electrónicas entre niveles energéticos (n) corresponde a la em i sión de menor energía? Resolución:
n2
De acuerdo a las series espectrales del hidrógeno, las transiciones de electrones siguientes producen
Verdadero Mediante los saltos o transiciones electrónicas entre órbitas, explica la producción de los es pectros atómicos.
fotones de los tipos: n.
n,
Espectro
Indicar verdadero (V) o falso (F) en relación al mo delo atómico de Bohr:
4
3
Infrarrojo Serie de Paschen
I.
5
1
Ultravioleta Serie de Lyman
Solo es aplicable para átomos de un solo electrón.
II. La distancia entre la segunda y tercera órbita es 2,65Á . III. Un electrón tiene menor velocidad en las órbi tas más alejadas del núcleo. Resolución: En relación al m odelo atóm ico de Bohr: I
Verdadero Es aplicable al átomo de hidrógeno y a las espe cies hidrogenoides (iones de un solo electrón): 2H e ', 3LÍ2t, 4Be3'
II.
Verdadero El radio de las órbitas electrónicas se determ i nan según: R. = 0,53 A n Luego la distancia entre las órbitas n = 3 y n = 2 es: d = R3 — R2 d = 0 .5 3Á (3)2 - 0 .5 3Á (2)2
d = 2 ,6 5A
II. Verdadero La velocidad (V) de un e en una órbita se de term ina según:
n, = 4 => nf = 3: emite menor energía. Los saltos en A, B y E absorben energía. 11.
Dadas las siguientes proposiciones: I. J. Thom pson determ inó la masa y la carga del electrón por separado. II. E. Rutherford determ inó con exactitud la carga nuclear del átomo. III. N. Bohr propuso en su m odelo que la energía del electrón está cuantizada. Indicar cuáles son falsas (F) o verdaderas (V) se gún el orden en que se presentan. Resolución: Respecto a los modelos atómicos: I. Falso J. Thom pson en 1897 determ inó la relación car ga masa del electrón, de forma conjunta:
me
= 1,758 x 108c/g
No se conocía ni el valor de la carga ni la masa.
62
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U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
II. Falso En el m odelo atómico de Rutherford se con sidera al núcleo positivo, pero el concepto de carga nuclear recién se em plea y determ ina en 1913 por H. Moseley.
II. El nombre de electrones fue sugerido inicial mente por Stoney. III. Según Thom pson los electrones podían origi narse independiente del tipo de cátodo. Resolución:
III. Verdadero En el m odelo de Bohr se considera la existencia de niveles estacionarios de energía (energía cuantizada).
De acuerdo con el m odelo atómico de J. Thom pson
(1897):
/Í0 + N 12. Respecto a la teoría atómica moderna, indicar ver dadero (V) o falso (F): I.
© © \J " 1 ©
El átomo se Considera un sistema energético en equilibrio.
Átom o
I.
II. La teoría atómica moderna se basa en los aportes de Bohr, De Broglie, Fleisenberg y Schródinger. III. Según la teoría atómica moderna, las órbitas que dan descartadas y se introduce el concepto de orbital que involucra el concepto de probabilidad.
se consideró la existencia de partículas eléctri
Respecto al m odelo atómico moderno: I. Verdadero El átomo se considera un sistema de alta ener gía dinám ico y en equilibrio presenta dos par tes, el núcleo y la zona extranuclear.
cas negativas al que George Stoney llamó elec trones (1814). III. Verdadero Se observó que los electrones producidos en los rayos catódicos se encuentran presente en todo tipo de materia.
II. Verdadero Se sustenta en aportes de: • De Broglie: principio de dualidad de materia. • Fleinsenberg: principio de incertidumbre. • Schródinger: función de onda electrónica (núm eros cuánticos). III. Verdadero Se descarta el concepto de órbita y se emplea el de órbitas o nube de probabilidad.
Falso Este m odelo se estableció en base al descu brimiento del electrón, fruto del estudio de los rayos catódicos (partículas negativas).
II. Verdadero Algunos años atrás al estudiarse la electricidad,
Resolución:
• Bohr: niveles estacionarios de energía.
Esfera positiva con electrones (-) incrustados en su superficie.
15.
Indicar verdadero (V) o falso (F) en relación a los trabajos realizados por Thompson. I.
Determ inó la relación entre la carga y la masa del electrón.
II. Determinó la magnitud de la carga del electrón. III. Descubrió la naturaleza eléctrica negativa de la materia. Resolución:
13. En el espectro de emisión del átomo de hidrógeno se observa una línea a 486 nm. Calcular para dicha luz, la energía (en joule) que lleva asociado a un mol de fotones. Resolución: En el átomo de hidrógeno se produce una línea es pectral correspondiente a un fotón de luz, donde: X = 486 nm => X = 4,86 X 1CT7m Por lo que su energía es: E = he = 6 ,6 2 x 10 34J x s x 3 x 1 0 am x
4 , 8 6 x 1 0 ~ 7m
I.
Verdadero Modificó el tubo de descarga para atrapar al electrón, con lo cual determ inó la relación entre su carga y su masa.
= 1,758 x 108 — me"_________________ g_
II. Falso Solo determ inó la relación carga/m asa, años después R. Millikan en 1909, realiza su fam oso experim ento de la gota de aceite y determ ina la
E = 4,08 x 10~19J Luego para un mol de fotones (6,02 x 1023): Et = 6,02 x 1023(4,08
Respecto a los trabajos realizados por Thom pson:
x
10~19) J => ET = 2 ,4 6 x 1 05 J
14. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Thom pson probó que los rayos catódicos se com ponían de partículas cargadas denom ina das cationes.
carga del electrón. III. Falso En su m odelo indica la naturaleza eléctrica neu tra de la materia ya que se cumple: n.° cargas ( - ) = n.° carga (+ ) (electrones) (átomos)
Q
16. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.
El átomo es la partícula más pequeña.
II. El número atómico perm ite identificar a un ele mento químico.
u ím ic a
Isótopos
% abundancia
,21Sb — ,23Sb —
y
■
63
x
100
III. La masa del átomo está concentrada en el nú cleo atómico.
Su masa atóm ica es el prom edio ponderado de sus masas isotópicas o en form a aproxim ada, números
Resolución:
de masa.
Respecto al átomo, tenemos:
Su valor medido es: PA(Sb) = 121,75
I.
Luego: PA(Sb) = 121 0 0 + 1 2 3 (y ) = 121,75
Falso El átomo es la unidad básica de construcción de las sustancias químicas, pero en el proceso de división no es la última, ni la más pequeña.
II. Verdadero El número atóm ico (Z) denom inado tam bién carga nuclear, se determ ina según: Z = n.° p Sirve para identificar a un elem ento quím ico y ubicarlo en la tabla periódica (ley periódica ac tual: Moseley - 1913). III. Verdadero El núcleo atóm ico es la zona central del átomo, m uy pequeña pero concentra casi la totalidad de la masa atómica (99,99% de la masa). 17. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.
El átomo está constituido por tres partículas fundam entales, siendo el neutrón la partícula de mayor masa.
121x + 123y = 12 175 x + y = 100 x = 62,5; y = 37,5 19. Para calcular la masa atómica del cloro se realiza un análisis estadístico m ediante el cual se determ i na que por cada 10 000 átom os de cloro, 7553 co rresponden al isótopo 36CI y 2447 al isótopo 37CI. Si las m asas isotópicas relativas de cada isótopo s o n Á r ( 33CI) = 34,97; Á r (37CI) = 36,95. Calcular el error (diferencia) que se produce al obtener la masa atómica con los números de masa. Resolución: Isótopos del elem ento cloro: Isótopos Masas isotópicas 35CI ----------------- 34,97 37CI ----------------- 36,95
-------------------
Abundancia - 7553 - 2447
10 000
II. El neutrón es la partícula de m ayor masa y me nor carga.
Hallam os su masa atómica en relación a sus m a sas isotópicas y números de masa.
III. El protón y el neutrón son denominados nucleo nes.
nA
Resolución:
P A (C I) = 35,454506
De acuerdo a las proposiciones: I. Verdadero Masas de las partículas subatómicas: Neutrón
Electrón
Protón
El neutrón posee mayor masa.
Neutrón
Protón
Electrón
0
+ 1,6 X 10 19C
- 1 , 6 x 10~19C
III. Verdadero El protón y el neutrón se encuentran en el nú cleo atómico, se denom inan nucleones. 18. Hallar la abundancia relativa en porcentaje de cada isótopo del antim onio ( 1|í¡Sb y 1253S b) en for ma aproximada, si la masa atómica prom edio es 121,75 u. Resolución: Para los isótopos del antimonio (Sb):
3 5 (7 5 5 3 )+ 37(2447)
P A (C I) :
10 000
PA (Cl) = 35,4894 Luego el error de cálculo es: 35,4894 - 35,454506 = 0,034894
1 ,6 75 x1 0 27 kg 1,673x10-27 kg. 9,11 x 10 31 kg
Falso Cargas eléctricas de las partículas subatómicas.
3 4 ,9 7 (7 5 5 3 )+ 3 6 ,95(2447)
PA ( U ) ------------- Tóooo
20. Durante la prueba de la bomba de hidrógeno (EE. UU., 1952) el polvo radiactivo recogido de m ostró que el núcleo utilizado ( ^ U ) ganaba 15 neutrones, ocurriendo luego una serie de em isio nes beta que finalm ente dieron origen al elem ento 99 (einstenio). ¿Cuántas em isiones beta ocurrie ron en esta reacción nuclear? Resolución: Durante la prueba de la bomba de fusión (hidróge no) se observó que el uranio: 238u 92 238,, 92U
Por degradación beta (p ) form ó el Einstenio (Z = 99) 99Es + x J e
92 = 99 - x x = 7(P)
64
21.
■
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a p ie n s
¿Cuál de las siguientes cantidades de sustancia contiene m ayor masa? Elem ento
H
C
N
O
Al
S
Ár
1
12
14
16
27
32
II. Transm utación artificial: del silicio a fósforo, por colisión con un deuterón y emisión de un neutrón: i+SI + 2H -> 22P + ¡n III. Fisión Nuclear: Del U-235 por colisión con un neutrón.
Resolución: De acuerdo a los datos de m asas atómicas, halla mos las m asas de las muestras. a. 0,2 moles de 0 2 (M = 32) m = 0,2(32) g = 6,4 g
292U + dn -» 152Te + %Zr + 2°n 24. ¿En qué caso se tiene el menor número de moles de sustancia?
b. 0,1 moles de NO (M = 30). m = 0,1(30) g = 3g
Elem ento
H
O
Na
S
Cl
c. 0,1 moles de CO, (M = 44) m = 0,1(44) g = 4,4 g
Ár
1
16
23
32
35,5
Resolución:
d. 0,3 moles de H2S (M = 34) m = 0,3(34) g = 10,2 g
Número de moles para las especies: a. 59 de NaCI (M = 58,5)
e. 0,5 moles de Al (PA = 2 7 ) m = 0,5(27) g = 13,5 g
n.° moles:
oo, 0
b. 59 de Na2S (M = 78)
Por lo tanto, se tiene mayor masa de Al.
n.° moles: 22. ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son ver daderas? I. La masa atómica sé determ ina sum ando la masa de los electrones, protones y neutrones que posee el átomo. II. La masa m olar es la suma de las m asas atómi cas de los elem entos que forman el compuesto. III. La unidad de la masa atómica del sistema Inter nacional es la u.
IO
n.° moles: ^
23. Identificar el tipo de reacciones a las que perte necen respectivam ente las siguientes reacciones nucleares. I.
2^ U =4 292Np + _°B
II.
i®Si + 2H =, “ P + Jn
III. 2g2U + 0'n =7 152Te + 4¿Zr + 2?n
n.° moles: =
2“ U
» 222Np +
-■ = 0 ,1 3 7 36,5
e. 59 de H20 (M = 18) = 0,278
Por lo tanto, posee más moles del H20 . 25.
Indicar si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F). I. El tam año del átomo se debe a los electrones y a los protones existentes ambos cargados eléc tricam ente y que se m ueven alrededor de los neutrones. II. El átomo es eléctricam ente neutro y cuando esto no ocurre, se trata de un ión. III. En el núcleo atómico existen los nucleones positivos o protones y los nucleones neutros o neutrones. Resolución: Sobre las proposiciones: I. Falso Estructura atómica actual. /N ú c le o
( @ ) _ 1——- Zona extranuclear ( e ) \
/
Resolución: Los procesos nucleares: I. Em isión beta ((3): del núcleo U-239 correspon de a radiactividad natural.
= 0,051
d. 59 de HCI (M = 36,5)
n.° moles: ^
Por lo tanto, son incorrectos I y II.
= 0,064
c. 59 de H2S 0 4 (M = 98)
Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Incorrecto La masa atómica prom edio se determ ina en re lación a las m asas isotópicas (prom edio ponde rado) y sus abundancias. II. Incorrecto La masa m olar corresponde a la masa de una mol de átom os o moléculas. Átom os: m (PA); Moléculas: m = (M) g III. Correcto Los átom os y m oléculas expresan sus masas en urna, unidad del Sistem a Internacional.
= 0,085
Esta región representa el 99,99% del volumen atómico.
II. Verdadero En el átomo se presentan una serie de equili brios, siendo uno de ellos el equilibrio eléctrico: n.° p~ = n.° e
átomo neutro
Q
Cuando esta igualdad no se cumple, el átomo está ionizado. III. Verdadero Son nucleones o partículas nucleares:
■
65
II. Verdadero Los núclidos se representan indicando la com posición nuclear del átomo, según: ✓— n.° de nucleones
• Protones (+ )
zE
S— carga nuclear
• Neutrones (neutro). 26.
u ím ic a
Entre los isótopos naturales del cloro “ Cl y “ Cl, los del galio ™Ga y ^G a y el átomo del arsénico “ A s, indicar el número total de neutrones.
III. Verdadero Poseen igual número de electrones (¡soelectrónicos) íoAr
n.0 e " = 1 8
Resolución: 15
Para los núclidos siguientes se tiene: Núclido
A
Z
N= A - Z
” ci
35
17
18
17CI
37
17
20
“ Ga
70
31
39
™Ga
71
31
40
33AS
75
33
42
18
29. Un átomo tiene 30 neutrones y el número de masa de su catión divalente excede en cuatro unidades al doble de su número de protones. ¿Cuál es la magnitud de la carga absoluta negativa para el ca tión trivalente de dicho átomo? Dato: Carga de un electrón - 1 , 6 x 1 0 " 19C Resolución: Cierto átomo de 30 neutrones form a un catión divalente, donde:
Por lo tanto, la cantidad total de neutrones es: 18 + 20 + 39 + 40 + 42 = 159
A - 2Z = 4 Z + N - 2Z = 4
27.
Uno de los isótopos del cloro es el “ Cl. Determ i nar el número de electrones que existirán en 1000 aniones m onoatóm icos (“ C l") del referido isótopo.
30 => Z = 26
Resolución:
Nos piden la carga eléctrica absoluta de todos los electrones de su catión trivalente (q ; = 1,6 x 10"19C)
Uno de los isótopos del elem ento cloro, posee la notación: “ Cl
.-. Q = 3,68 X 1 0 "18C
n.° e " = 26 - 3 = 23
Q = 23(1,6 X 1 0 " 19) C
El cual produce el anión de la forma: “ C l" 1
n.° e “ = 17 + 1 = 18
Nos piden hallar el número que electrones de 1000 de estos iones: n. eT
1000(18) = 1,8 x 104
Resolución:
28. Señalar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.
Los átomos que tienen igual número de masa se denom inan isótopos.
II. Los núclidos de los átomos se representan usando el sím bolo del elem ento e indicando el número de neutrones y el número atómico. III. Las especies m onoatómicas: {gAr tienen igual número de electrones.
y
^ p 3"
Resolución: Respecto a las afirmaciones: I.
Falso De acuerdo a la com posición en su número de partículas, los átom os pueden ser: • Isótopos (igual Z)
30. Dos isótopos tienen por número de neutrones 18 y 20 respectivam ente. Si la suma de sus números de masa es 72. ¿Cuál será el nivel y orbital en el que se encuentra su electrón de mayor energía?
Se tienen dos isótopos con 18 y 12 neutrones res pectivamente, además: A, + A2 = 72 (N, + Z) + (N2 + Z) = 72 2Z + 18 + 20 = 72 Z = 17
(n.° e“ = 17)
CE: 1s22s22p63s23p5 Electrón de mayor energía (3p). 31. Señale la relación incorrecta: I. Rutherford Rayos alfa O rbitas definidas II. Bohr Energía cuantizada III. Max Planck Protón IV. Rutherford V. Dalton Radioactividad
• Isóbaros (Igual A)
Resolución:
• Isótonos (Igual núm. n°)
Respecto a los siguientes personajes:
66
■
I.
II.
III.
IV. V.
C
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Rutherford. Empleo a las partículas "a " en su experim ento de la lámina de oro, donde descu brió el núcleo atómico. Bohr. Estableció su m odelo para el átomo de hidrógeno donde el electrón se mueve en órbi tas de radio definido. Max Planck. Desarrolló la teoría cuántica de la materia, donde se afirma que la energía se trans mite de forma discreta en paquetes (cuantos). Rutherford. En 1919 llevó a cabo la primera transmutación artificial donde descubre el protón. Dalton. Propuso el prim er m odelo atóm ico con base científica.
Resolución: I.
Incorrecto Thom pson determ inó la relación carga/masa para el electrón en ese entonces la única partí cula conocida, aun el protón no era descubierto. II. Correcto Del estudio de los rayos catódicos Thom pson es tableció que el electrón es un componente básico de la materia, presente en todas las sustancias. III. Incorrecto Los rayos catódicos son flujos de partículas ne gativas (Electrones), en un tubo de descarga: e = 10 000 V
Por lo tanto, es incorrecto "E" 32.
Señale como verdadera (V) o falsa (F) las proposi ciones siguientes: La relación proporcional entre ia masa molar del agua y de la glucosa (C6H12Oe) es como 10:1 Masa atómica: C = 12; H = 1; O = 16. II. Las masas de 54 g de glucosa y 54 g de agua (H20 ) contienen el mismo número de moléculas. III. En 54 g de agua hay 3 m oles de átomos de hidrógeno y 6 m oles de átom os de oxígeno.
Cátodo
I.
Resolución: I.
Falso Los compuestos: H20 (M = 18); glucosa C6H120 6 (M = 180) n ______________________H20 Proporción de masas.
18 1 - 180 - 10
II. Falso Para las masas:
IV. Incorrecto En el m odelo de Thom pson se habla de la neu tralidad eléctrica del átomo, debido al equilibrio entre los electrones ( - ) en la superficie y el áto mo (espera positiva). Por lo tanto, es correcto solo II. 34. Hallar la longitud de onda y la energía de un fotón de luz visible, cuya frecuencia es 0,66 x 1015 s ' 1 h = 6,62 x 1 0 '27 erg.s
54 = 3 18
54 n.° mol = —
c = 3 x 101°cm /s
Resolución: = 0 ,3
Poseen cantidades de m oléculas diferentes. Falso 54 g de H20 , posee: j * 6 mol de H 3 mol H20 3 mol de O FFF 33. Indique la(s) proposición(es) correcta(s): I.
Pueden interaccionar con cam pos eléctricos y magnéticos.
Datos:
54 g H20 — . n.° mol = 54 g C6H120 6
Ánodo Rayos catódicos (e~)
Thom pson determ inó la relación ( ^ s a ) |Dara
un electrón y encontró que era diferente para el protón. II. Los electrones están presentes en todas las sustancias. III. Los rayos catódicos solo interaccionaban con campos m agnéticos, no así con Ins campos eléctricos. IV. En el modelo de Thompson se cumple que el nú mero de cargas negativas (electrones) era igual el número de cargas positivas, ambas situadas en el interior del átomo, como ui “Liudín de pasas"
f = 0,66 x 1015 s ' 1 c = 3 x 10'° cm/s Calculem os la longitud de onda del fotón. ¿f = c
X■
3 x 10 0,66 x 10
X = 4,54 x 1 0 '5cm
Calculem os la energía del fotón, h = 6,62 x 1 0 '27erg.s
E = hf
E = 6,62 x 1 0 '27(0,66 x 1015) erg E = 4,37 x 1 0 '12erg x = 4,54 x 1 0 '5cm;
E = 4,37 x 1 0 '12erg
35. La energía de un fotón es de 3,6 x 1 0 '12 ergios; ¿cuál es la longitud de onda en Angstrom asociada al fotón, y cuál es la región del espectro electro m agnético al cual pertenece? Datos: h = 6,6 x 1 0 '27 erg.s
c = 3 x 101°cm /s
1 Angstrom ( Á ) = 1 0 '8cm Resolución: La región visible es mayor a 3900 A, pero m enor a 7000 Á. La región infrarroja es m ayor a 70 0 0A La región ultravioleta es menor a 3900 A.
Q
Calculem os la longitud de onda del fotón.
Resolución:
E = 3,60 x 10 12 erg
I.
c _ he
6 ,6 x 10~27(3 x 101°)
Á
u ím ic a
■
67
Verdadero Relación de incertidum bre: AxAp
2s
y
e T e: 2s
Sustancia paramagnética Es aquella sustancia atraída por un campo magnético, es decir, que posee electrones desapareados. E je m p lo :
(1 = 2 1 C=0 | m= 0 U = +1/2
e?
3L¡:
1s22s
_L 2s
JL 1s
Muchos com puestos de los elem entos de transición son param agnéticos. Ferrom agnetism o. Lo presentan el hierro y el ferrom agnetism o, es m ucho más fuerte que el param agnetism o y existe espontáneamente. Am bos electrones en el mismo orbital, tienen las mis mas características: tam año y forma, difieren solam en te en el spín (sentido de la rotación).
Regla de Hund Cuando se distribuye electrones en un mismo subnivel, se busca ocupar la m ayor cantidad de orbitales vacíos, es decir, colocar un electrón en cada uno de ellos y si sobra electrones se pasará al apareamiento.
Notación de Gilbert Newton Lewis Es una form a sim ple y abreviada de la representación de las configuraciones electrónicas de los átom os y lo realiza en base a los “gases nobles" como el helio (He), neón (Ne), argón (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn). 2He: 1s2 10Ne: 1s22s22p6
_L 1s
2s
_L
_L
2p„ 2py 2pz
l8A r:1 s22s22p63s23p6 36Kr: 1s22s22p63s23p64s23d104p6
electrones apareados: 2 electrones desapareados: 3
54Xe: 1s22s22p6 3s23p64s23d104p65s24d 105p6
Hierro (Z = 26)
a6Rn: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d 105p66s24f145d106p6 1 S2
2 ».s2
3
4
s2
s2
\ / \ / /
p6
E je m p lo s : 1.
py
D esarrollar la configuración de un átomo de azufre (Z = 16). Por la regla del serrucho:
d6
1s22s22p63s23p4
Se observa que en los subniveles anteriores antes del subnivel final están llenos.
16S: [N e ]3 s23p4
[Ne]
Solo es necesario analizar el último subnivel. d6
m
ÜL J_ _L JL -2
-1
0
+1
± +2
Electrones apareados: 11 Electrones desapareados: A
2. en orbitales
Representar la configuración de un átomo de cal cio (Z = 20). CE:
1s22s22p63s23p64s2 [Ar]
20Ca: [A r]4 s2
Q
Configuración electrónica de iones
Aplicación:
2.
Un elem ento term ina en la configuración 5p3. Hallar su número atómico.
Aplicarem os una regla práctica:
A) 19K+
B ) 16S2-
C ) 24C r+
E) 25Mn
F) 26Fe
G) 29CU
D) 24Cr2+
19K+: 19K: 1s[A r]4 s1
pierde 1 e
so pa
so pa
s
sp
sp
sdp
sdp
sfdp
sfdp
1
2
T
~4~
IT
~6~~
~
Si term ina en
se da pensión
►nivel (n = 5) gana: 2 e~
16S2U ,0[N e]3s2p6
deben estar llenos
= 1s[Ar] sp
^
2
24Cr: 18[A r]4 s23d4
= 16[A r]4 s 13d5
pierde 1 e~
24C r : 18[A r]3 d 5
sdp 4
sp 3
s fd p .
s2d10p6 4
s2p6 3
s2 s2p6 1 2
condición s2d '°p 3 Z = 51
n.° e “ = 51: átomo neutro: e ” = p
24C r2+ 24Cr: 18[A r]4 s 13d5
E)
- e _ = 3 en subnivel p
5p
16S216S: 10[N e]3s2p4
D)
se fu e de paseo
Sí
« K : istAr]
24C r
2 veces
2 veces
Resolución:
C)
83
Resolución:
Hallar la CE:
B)
■
Número de orbitales: 4(1) + 3(3) + 5 = 18 orbitales.
Para realizar la configuración electrónica de iones se recomienda primero, hacer la CE del átomo neutro.
A)
u ím ic a
« C r2*: la[Ar]3d4
Un átomo no excitado de cierto elem ento químico, tiene en total 7 electrones en la capa N y su núm e ro de m asa es 8 . ¿Cuál es su número de neutro nes?
Mn2+ 25Mn: 18[A r]4 s 23d5 pierde 2 e “ 25Mn2+: 18[A r]3 d 5
Resolución: F)
Fe2+
Capa N o nivel: n = 4, presenta 7 e“ A = 80 Según la regla práctica:
28Fe: 18[A r]4 s23d6 pierde 2 e~ f,. 26[F e ]2+: 18[Ar] 3d6
CE:
f2. F3+ =* 26Fe3+: 18[A r]3 d 5 G)
pertenece al 3.er nivel
29Cu 29Cu: 18[A r]4 s23d9 = 18[A r]4 s 13d10
n— ►
s 1
sp 2
sp 3
capa -
K
L
M
29C u+: [A r]3 d 10
23dp5 4 N
De las configuraciones realizadas se puede observar: (A) y (B) son isoelectrónicos.
cumple la
(D), (E) y (F) son isoelectrónicos.
condición 7 e“ (n = 4)
E je m p lo s : 1.
D eterm inar el número de subniveles y el número de orbitales que posee un átomo cuyo número ató mico es 36. Resolución: Z = 36 CE: 1s2
Com o se observa, al llegar al 4p5 ha debido de lle nar antes 3d10. s2 s2p6 s2p6 s2d10p6 1 2 2 3 4 Z = 35 n° = A - Z
2s2
2 p6
3s2
3p6
4s2
3d10
®
®
®
®
®
®
®
® ®
® ®
® ®
® ©
1 subnlvel « 2 subnlvel
Resolución: n subnivel 21
I)
5d: n = 5; C = 2; m = 0; ±1, 2
s = ±1/2
a
En el ión E2+ los números cuánticos del penúltimo electrón son: n = 4; f = 1; m = 0; s = - 1 /2 . Deter m inar el número de masa del elem ento si contiene 42 neutrones. Resolución: Penúltim o e~
2 electrones desapareados
re ® ® ® (D © -2
-1
0
+1
7E2+ n = 4
m = 0
n.° 42 n + Z
+2
P ...(a )
- Probable último electrón
II) 5d: n = 5; G= 2; m = - 1
©
A s = - 1 /2
19. El último electrón de la configuración de un áto mo tiene los siguientes números cuánticos: n = 4; e = 2 ; m = 0 y s = - 1 /2 . Hallar cuántas partículas positivas tiene dicho átomo.
n = 4;
C= 2
m = 0
s :
1
-
último e~
O O© O O m = -1
m= 0
m = +1
m = +2
Eso indica que los otros orbitales han debido de estar llenos.
©
©
©
©
©
4d La distribución electrónica: s2 1
s2p6 2
s 2p6 3
s2p6 2 36 e "
—
ZE° =» 38: Z = p* = 38
En (a): A = 42 + 3 8 => A = 80 22. Si un átomo presenta 13 electrones en la capa O, ¿cuántos electrones presentará en su tercera y sexta capa respectivam ente? Resolución: Capa O =5 nivel: 5 o n = 3 n = 6
13e"
condición problema
s23d10p6 4
s 24d 8 5
sp 2
sp 3
„2
s 2P6
s2p6
20. ¿Qué valor del cuántico “n” es el que perm ite sola mente orbitales tipos “s", “p” y “d ”? Resolución: Subnivel permitido
1
s
2
s
P
3
s
P
d
4
s
P
d
sdp
s24 dp6 V_5 J
sf5d p
Completando:
Z = 46 Partículas positivas: protones p+ = 46
Nivel
s d p 4J
s2p6 3
Z - 3 6 = + 2 =» Z = 38
I
m = -2 Termina: 4d
m = +1
E2+: 4p6
zE2f —
1/2
m = 0
ZE2+: 4p
CE: T
Resolución:
penúltimo e último e ~
© *
m = -1
s = - 1/2
f
2 e~
s24 d 10p6 s 24 f145p5
Q
RESUELTOS
PROBLEMAS 1.
■
87
Q>
II. Correcto
Indicar cuál de los siguientes enunciados es falso. I.
La configuración electrónica del níquel (Z = 28) es: [Ar]4s23d8.
La notación siguiente: H
II.
En la configuración electrónica del cobre (Z = 39) el orbital 3d está ocupado por 9 e L
Viola el principio de exclusión de Pauli, ya que ambos electrones poseen sus 4 números cuán ticos iguales.
ns
III. El sodio (Z = 11) posee en su última capa 1 eL
III. Incorrecto La configuración indicada: 1s2 2s2 2 p 1 3s1 No cum ple con el principio de energía relativa de Aufbau.
Resolución: En relación a las afirm aciones: I.
Correcto Configuración electrónica del níquel (Z = 28)
IV. Correcto Configuración electrónica de la plata (z = 47)
n.° e~ = 28 CE : 1s22s22p63s23p64s23d8
CE: 1s22s22p63s23p64s23d10
Ar
CE: [Ar]4s23d8 V.
n.° e~ = 29 CE: 1s22s22p63s23p64 s13d10 excepción ns' (n - 1) d 10
El subnivel “d” tiene 10 eT III. Correcto Configuración electrónica del sodio (Z = 11): n.° e" = 11 CE: 1s22s22p63s1 último nivel (1 e )
Solo II es el Incorrecto.
3.
I.
1 1 ] aquí se viola el principio de la máxima np
multiplicidad. II. 11 aquí se viola el principio de exclusión de Pauli.
5s14 d 10
Kr
excepción
CE: [Kr] 5s14 d 10
Correcto Dos átomos pueden tener igual cantidad de electrones.
Indicar cuántas proposiciones correctas. I.
Un orbital 2px es de menor volum en que un or bital 2pz.
II. Todos los orbitales “s” tienen form a esférica. III. En un orbital los electrones no pueden tener sus cuatro números cuánticos iguales. Resolución: Respecto a las proposiciones: I.
¿Cuál de las siguientes proposiciones es incorrecta?
4p 6
ns'(n - 1)d10
II. Incorrecto Configuración electrónica del cobre (Z = 29):
2.
u ím ic a
Incorrecto Los orbitales: 2px y 2pz presentan el mismo va lor de “n” (n = 2), por lo que su tamaño y volu men es el mismo.
II. Correcto Forma geom étrica los orbitales:
ns
III. La siguiente configuración 1s22s22p 13s1, viola el principio de exclusión de Pauli. IV. La configuración electrónica de la plata (Z = 47) es [Kr]5s1 + 4 d 10 V. Dos especies quím icas con igual número de electrones no necesariam ente tienen la misma configuración. Resolución: Respecto a las proposiciones: I.
Correcto La distribución correcta para 3 electrones en un subnivel “p” es: 1 1 1 np
£ = 0 (S)
Esférico
t = 1 (P)
Dilobular
C = 2 (d)
Tetralobular
£ = 3 (f)
Com plejo
Todos los orbitales “s” son esféricos, aunque varíe su volumen. . Correcto En un orbital los 2 electrones poseen los 3 pri meros números cuánticos iguales, pero difieren en el spín: ms = + 1 /2 11 ms = - 1 /2 Son correctos II y III.
88
4.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Identificar los orbitales degenerados.
II. El magnético (m£) nos indica el número de orbi tales en un subnivel y el número de orientacio nes espaciales de orbitales.
I. 3s y 3p II- 3dxy y 4dxy III. 3pxy 5py IV. 4dxy y 4d x2 _ y2 V. 4fxyz y 7s
III. El secundarlo (C) nos indica el subnivel de ener gía del electrón y la form a de orbital.
Resolución: Se denominan orbitales degenerados a aquellos que se encuentran en un mismo subnivel energético, es decir, deben poseer iguales “n” y £; por esta razón todos presentan la misma energía relativa (n + £).
IV. El spín (ms) nos indica el sentido de giro de e~, alrededor del núcleo. V. El número m áximo de electrones en un subni vel Cviene dado por 4£ + 2.
Son degenerados: 4dxy y 4dx2_y2
Resolución:
n = 4, £ = 2 Er : n + £ = 6
5.
Características de los núm eros cuánticos:
IV
Identificar la especie que tiene 3 electrones des apareados. I.
„N a
II. 26Fe2*
III. 29Cu1’
IV. 23V2"
V. 22Ti
Principal (n)
Nivel (2n2 electrones), tam año del orbital.
Secundario (£)
Subnivel (4£ + 2 electrones), form a del orbital.
M agnético (m¡)
Orbital (2e~) y orientación espacial
Resolución: Desarrollam os las configuraciones y tenemos: I.
„N a CE: 1s2 2s2 2p6 3s1
El número cuántico del spín (m s), nos indica el sen tido de giro del electrón sobre su eje:
1 II. 26F e -2 CE: 1s2 2s2 2p6 3s23p64s°3d6 liIíF T CE: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s° 3d10
.-. IV es incorrecto. 8.
Resolución:
IV. 23V +2 CE: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p64s° 3d3 111
Identificar los cuatro núm eros que caracterizan al electrón desapareado del Cl (Z = 17)
Para el átomo del cloro (Z = 17), su configuración electrónica es:
___
n.° e~ = 17 .
V. 22T¡ CE: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s23d2
CE: 1s22s2 2p6 3s2 3p5
ii TI i
11— 7 "
-1
Presenta 3 electrones desapareados: V +2 .-. IV 6.
0 +1
Su electrón desapareado (t) presenta los núme ros cuánticos:
Indicar el tipo de orbital que describen los números cuánticos n = 5 y C = 2.
n = 3: nivel
Resolución:
£ = 1: subnivel
De acuerdo con los valores perm itidos de los nú meros cuánticos:
m£ = +1: orbital ms = + 1 /2: sentido de giro. 9.
¿Cuál es el concepto de orbital? I.
Es la región espacial de más baja probabilidad de encontrar al electrón.
II. Es la trayectoria circular de 2 o más electrones. III. Es el nivel energético, que puede ser K, L, M ,... Q. IV. Es cualquier región en el átomo. El subnivel designado con: n = 5 y = 2 5d.
V. Es la región espacial de más alta probabilidad de encontrar un m áxim o de 2 e ó Resolución:
7.
Respecto a los núm eros cuánticos, m arcar lo inco rrecto. I. El principal (n) nos indica el nivel principal de energía y el tam año del orbital.
Concepto de orbital: Denominado tam bién como reempe, es la región energética espacial de m áxim a probabilidad de en contrar al electrón.
Q
Es una nube electrónica con 3 propiedades: •
Tamaño (n).
•
Forma geométrica (C)
•
Orientación espacial (mC)
Presenta como m áximo dos electrones.
u ím ic a
■
89
12. Identificar la especie que presenta mayor param agnetismo. I) 37Rb
II) 22Ti
V) 22t ¡2-
V) 23V
III)37Rb1+
Resolución: Configuraciones electrónicas:
10. ¿Qué afirm aciones, respecto a la función de onda que desempeñan los números cuánticos “n” y £, en un orbital, son correctas? I.
n: determ ina la form a de un orbital.
I)
37Rb CE: [Kr] 5s1
T II) 22Ti
CE: [Ar] 4s2 3d2
11 —
II. t: define el tamaño de un orbital. III. n: determ ina el tam año de un orbital.
III) 37Rb+ CE: [Kr]
IV. £: define la form a de un orbital.
IV) 22T¡2t CE: [Ar] 4s° 3d2 íí_ _ _
R e s o lu c ió n : Los números cuánticos “m" y £ determinan: n: nivel energético, nos da una idea del tam año y volum en del orbital atómico. £:
V) 23V
CE: [Ar] 4s2 3d3
111_
subnivel energético, nos da una ¡dea de la for
Se observa que el átomo de vanadio (23V) presenta m ayor cantidad de electrones desapareados, es
ma geométrica del orbital, de acuerdo:
m ás paramagnético.
C = 0 (s): esférico.
13. ¿Cuáles de las siguientes configuraciones son co rrectas?
( =1 (p): dilobular. 0 = 2 (d): tetralobular.
I.
C = 3 (f): complejo.
II. 29Cu24: [Ar] 3d9 III. 29Ca2*: [Ar]
.-. Son correctos III y IV. 11. ¿Cuáles de las siguientes especies son ¡soelectrónicas entre sí? I. 23V 2'
II. 24Cr3’
23V2*: [Ar] 4s2 3dv
III.21Sc
Resolución: Para las configuraciones: I.
R e s o lu c ió n :
CE: 1 s22s22p63s23p64s°3d2
Para que un grupo de átomos y/o iones sean isoelectrónicos, deben poseer:
Ar CE: [Ar]4s°3d2
Igual configuración electrónica. Igual n.° e~.
Incorrecto 23V2* (perdió 2 e )
II. Correcto 29Cu2' (perdió 2 e ‘ )
Para las especies:
CE: 1 s22s22p63s23p64s°3d9 I.
23V2*(perdió 2 e - ) Ar
CE: 1s2 2s22p6 3s2 3p6 4s° 3d3 Ar CE: [Ar] 4s° 3d3
CE: [Ar] 4s°3d9 III. Correcto 20Ca2'
II. 24C 34 (perdió 3 e )
Ar CE: [Ar] 4s° « [Ar]
CE: 1s22s2 2p6 3s23p6 4 s°3 d 3 Ar CE: [Ar] 4s°3d3
(perdió 2 e )
CE: 1s22s22p63s23p64s°
.-. Son correctos II y III. 14. Indicar la configuración electrónica incorrecta:
III. 21Sc CE: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 Ar CE: [Ar] 4s2 3d ’ .-. Son isoelectrónicos I y II.
I)
47Ag: [Kr] 5s14 d 10
II) 79A u : [Xe] 6s14 f145d ,° III) 24Cr: [Ar] 4 s13d5 IV) 42M o : [Xe] 5s’4d 5 V) 46Pd: [Kr] 5s°4d10
90
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución: De acuerdo al desarrollo de la regla de sarrus:
18. Un átomo neutro presenta 13 e en su tercera capa. ¿En qué subnivel term ina su configuración electrónica?
CE: 1s^2s^2pj 3s^3pj 4s23d 1°4p'j Resolución: „Ne
,»Ar
,K r
La configuración electrónica será:
5s?4 d 1°5p| 6s24 f145d106 p j 54^®
1s22s22p63s23p54s23d5 ^2+6
86^^*
7s25f146dl07p6. Para los átomos del problema: I.
+ 5 = 13 e
.-. Termina en 3d5 19. ¿Cuál es la suma de los 4 números cuánticos del antepenúltim o e del subnivel 5 f11?
47Ag CE: [Kr] 5s14 d 10
II. 79A u CE: [Xe] 6 s '4 f145d10
Resolución:
III. 24Cr CE: [Ar] 4 s '3 d 5
El subnivel T tiene 7 orbitales y ahí distribuim os los 11 e~ por la regla de Hund.
IV. 42M o CE: [Kr] 5s14d5 V. 46Pd CE: [Kr] 5s°4d10
r
Diamagnético
n
Se observa en el problema que es incorrecto la configuración IV, 15.
3; 2: 0: +1/2
III.3; 2: - 2 ; +1/2
_
5
| a _
3 - 2-1 0+1 +2 +3 ©@ ®©©© 1 1 . ...
3
n = 5; i = 3: m, = - 2 ; m. Suma = 5 + 3 - 2 - i
II. 3; 2: 0; - 1 /2 IV. 3; 2; - 1 ; - 1 /2
ultim o '------► penúltim o '----------- ► ante pe nú ltim o
Observando el antepenúltim o e :
Identificar los cuatro números cuánticos que carac terizan al electrón desapareado de A g (Z = 47). I.
«11 r oí = 5 f
Resolución:
Si los números cuánticos del último electrón de un átomo es (2; 1; - 1 ; -1 /2 ). Hallar su número de masa si los neutrones son 2 más que los protones.
Configuración electrónica de la plata: 47 Ag
Resolución:
V.
20.
2
= 5 ,5
5; 0; 0; +1/2
- 1 o +1
CE: (Kr) 5s14 d 10
©O O (2; 1; - 1 ; - 1 /2 ) — 2p"
Excepción ns’ (n -1 )d,D
Ahora hacemos la configuración electrónica
Su electrón desapareado se encuentra en: 5s1 1 m, = 0 .-. Sus números cuánticos son: 5; 0; 0; +1/2 16. En un átomo neutro hay 8 protones y 10 neutrones. ¿Cuántas partículas fundam entales posee? Resolución: partículas fundam entales = 8 + 10 + 8 .-. El total de partículas fundamentales es igual a 26. 17. Se tiene un elemento que posee 2 isótopos: 15E y 18E: si su masa atómica promedio es 15,3 UMA. Ha llar el porcentaje de abundancia del más pesado. PA (E = 15,3) Resolución: Sabemos que:
A,% , + A 2% 2 100
Reemplazam os: 15,3 =
15(100 - x) + 18x
Luego: Z = 8p* n = 8 + 2 = 10n A = n + Z = 10 + 8
.. A = 18
21. Un átomo posee un número másico que es el doble de su número atómico. Determine los 4 probables números cuánticos del último electrón de la confi guración electrónica, si es que posee neutrones. Resolución: Datos: A = 2Z n.° = 11 Se sabe: A = Z + N 2Z = Z + 11 « Z = 11 = n.° p+ Como no indican la carga se sobreentiende que es neutro: n.° p ' = n.° e => 1s22s22p63s1 último electrón
100
1530 = 1500 - 15x + 18x =» 30 = 3x .-. x = 10%
. 2© o o 1 s 2s 2p n.° e = 8
(3; 0; 0; +1/2)
Q
1sz2s22p63s23p64s'
A) B) C) D) E)
n.° e~ = 19
Resolución:
22. Un átomo presenta 7 electrones en subniveles “s” . Hallar el número atómico. Resolución:
Z = 19
23. Hallar el m ínimo valor del número atóm ico de un átomo, cuya configuración electrónica presenta una energía relativa de 5.
u ím ic a
■
91
El átomo tiene 26 protones. El número de protones es igual al de neutrones. Presenta 1 e ' en el último nivel. Presenta 3 e de valencia. B y D son correctas.
1s22s22p63s23p1 —* 3 e ' en el útimo nivel Z = 13 n = A - Z => 2 6 - 1 3 = 13 La alternativa correcta es: E
Resolución: 29. Un átomo tiene 10 protones y está neutro, su con figuración electrónica term ina en el subnlvel:
ER = n + C = 5 1s22s22p63s23p64s2 3d 4g 5s (3 + 21(4 + 1)15 , 0)
Resolución:
C = 0 -» s
1s22s22p6
í = 1 -> p C= 2 - > d n.° e~ = 21 Z = 21
30. Un átomo posee en su tercera capa 15 electrones. ¿Cuántos orbitales están llenos y semillenos? Resolución:
24. ¿Cuál es el m áximo valor de Z de un átomo, si con tiene 3 niveles com pletam ente llenos? Resolución: 1 K 2
2 L 8
3 M 18
4 N 32
5 0 32
6 P 18
7 Q 8
1s® 2s22p63s® 3p64s23d® 4p65s24 d 105p66s24 f13 n.° e~ = 69 (neutro)
.-. Z = 69
25. Un átomo tiene 12 protones, 14 electrones y 16 neutrones. Determine su configuración electrónica.
1s22s22p63s2 3p64s23d7 3d7 1
1
1
i
1
N.° llenos: — + 2 = 1 2 2 .-. 12 y 3
a
N.° semillenos: 3
31. Un átomo de c a rg a - 2 tiene 6 e en la cuarta capa. Hallar su número atómico. Resolución: *E -2 n.° e~ = 6; en la cuarta capa Sabem os: n.° e = Z + carga
...(1)
CE: 1s22s22p63s23p^4s23 d ^4 p 4
Resolución: 1s22s22p63s23p2
6 e~ en la cuarta
n.° e~ = 14 ^
26. ¿Cuántos electrones tiene en la última capa el clo ro (Z = 17) y el aluminio (Z = 13)? Resolución: 17CI 1s22s22p63s23p5 =» en el último nivel 7e 13AI 1s22s22p63s2"3p1 => en el últim0 nivel 3e ~ 27. ¿Cuál es el número de protones de un átomo que posee 5 electrones en su cuarto nivel? Resolución: 1s22s22p63s23p64 s 23d 104p3 n.° e" = 33
.-. 2p
.-. Z = 33
28. Un átom o presenta la siguiente configuración electrónica: 1s22s22p63s23p1 y con número de masa 26. Indicar lo correcto:
®
( amónl
Reem plazam os en (1): 34 = Z + 2 =» Z = 32 .-. Z = 32 32. ¿Cuál de las siguientes proposiciones es la correcta? Los núm eros cuánticos “n” y £ determ inan respecti vamente: A) Los niveles de energía del electrón. B) La energía del electrón que ocupa el orbital y la form a del orbital. C) La form a de la carga electrónica en un subnivel de energía. D) Los m ovim ientos y energía del electrón en un instante dado. E) El volumen de la región en la cual se mueven los electrones. Resolución: El número cuántico principal “n" nos indica el nivel de energía donde se mueve el electrón; dándonos una idea de que tan alejado del núcleo se encuentra. El átomo cuántico secundario C, nos da una idea de la form a del orbital donde se encuentra el electrón.
92
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
33. ¿Cuál de las siguientes com binaciones no presen ta un orbital permitido? n
e
m,
m.
I.
3
0
1
- 1 /2
II.
2
2
0
+ 1/2
III.
4
3
-4
-1 /2
IV.
5
2
2
+3/2
V.
2
2
-2
- 1 /2
II. 24Cr: [A r]4 s23d4 III. 29Cu: [A r]4 s 13d10 Resolución: I. Correcto 26Fe: 1s22s22p63s23p64s23d6 [Ar]4s23d6
Resolución: n = 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; ...
II. Incorrecto
C = 0; 1; 2; 3; ...; (n - 1) m, = - 1 ;
36. ¿Cuáles de las configuraciones electrónicas son correctas? I. 26Fe: [A r]4 s23d6
0;
Configuración correcta: excepción
+1
24Cr: 1s22s22p63s23p64 s13d5
m s = + 1 /2 ; - 1 / 2
[Ar]4s13d5
Analizando: n
C
m
m5
I.
3
0
©
- 1 /2
II.
2
©
0
+ 1/2
III.
4
3
IV.
5
2 '
V.
2
©
- 1 /2
0 2
£ 3 /2 )
-2
-1 /2
.-. I; li; III; IV; V
Excepción: 29Cu: 1s22s22p63s23p64 s13d10 [Ar]4s13di0 37. ¿Cuáles de las siguientes configuraciones son incorrectas? I. 29C u+1: [A r]3 d 10 II. 26Fe+3: [A r]4 s 13d7
34. La cantidad de orbitales en un subnivel es determ i nado por el número de valores que puede tener: A) n D) ms
III. Correcto
B) C E) Ninguna
C)m,
III. 21Sc+1: [A r]4 s2 Resolución: I. Correcto Neutro: 29Cu: [A r]4 s13d10 C u+: [A r]3 d 10: perdió 1 e~ de n = 4
Resolución: El número de orbitales en un subnivel es: 2 í + 1 Esto se determ ina por la cantidad de valores que puede tom ar el número cuántico m agnético (m,).
II. Incorrecto Neutro: 26Fe [A r]4 s23d6 Fe+3 [Ar] 4s°3d5: perdió 2 e~ de n = 4; 1e“ de n = 3
35. Un átomo isóbaro con el 54Fe posee m asa atómica y número de protones que son el doble y la mitad de los correspondientes número atóm ico y núme ro de masa de un ion tripositivo. Los neutrones de ambos átomos suman 53. ¿Cuál es el número de masa del Ion y cuántos orbitales apareados po see?
III. Incorrecto Neutro: 21Sc [A r]4 s23d1 Sc+1 [A r]4 s 13d1: perdió 1 e~ de n = 4 38. ¿Cuál de las configuraciones es la correcta? I. 46Pd+4: [K r]4 d 6 II. 22Ti+3: [A r]4 s1
Resolución:
III.48C d+2: [K r]5s°4d10
De los datos: 54x„
54Fe
Isóbaros
Como: n.° nx + n.° ny = 53 (54 - Z) + (2Z - 27) = 53 => Z + 27 = 53 => Z = 26 Entonces: A , = 2Z = 2(26) => A y = 52 Adem ás, para el ion: Y+3. 1 1 1 1 1 1111 1 LLLL _ 2-— ' 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 24e 1-------------------------- v-------------------------- '
Resolución: I. Correcto Neutro: 46Pd: [K r]5s°4d10 Pd+4: [K r]4 d 6 II. Incorrecto Neutro: 22T¡: [A r]4 s23d2 Ti43: [A r]4s°3d1 III. Correcto Neutro: 48Cd: [K r]5 s24 d 10 C d+2: [K r]5s°4d10
Q
39. ¿Cuáles de las siguientes especies quím icas no cumplen la regla de la configuración electrónica? I. „A g
II.
42M
III.
■
93
7N: 1s22s22p3
m
III. 28N¡
o
u ím ic a
Posee 3 e~ desapareados (paramagnético)
Resolución:
.-. I y III.
De los átomos dados; son excepciones Aufbau. 42.
I. 47Ag: [K r]5 s 14 d 10
Indique si es verdadero (V) o falso (F) las proposi ciones siguientes:
Excepción: ns'(n - 1)d10
I. II.
42M
o:
[K r]5 s 14d 5
La notación de Lewis del „N a es: Na
II. La notación de Lewis es un tipo de notación quí mica en la que se destacan los electrones de valencia de un determinado elemento químico.
Excepción: ns'(n - 1)d5 III.28Ni: [A r]4 s23d8 No es excepción.
III. Son ejem plos de notación de Lewis:
.-. I y II.
xLI; B e í; íN e í
40. Indique con verdadero (V) o falso (F) las relaciones siguientes:
Resolución: I.
I-
y ueO: isótopos
II. 13AI
y 10Ne: isoelectrónicos
„N a : 1s22s22p63s' 1 e de valencia Notación Lewis: Na
III.23V +2 y 21Sc: isoelectrónicos Resolución: I.
Verdadero Para el átomo de sodio (Z = 11)
II. Verdadero La notación Lewis destaca los electrones de valencia, para los elem entos representativos (grupos A), coincide con el número de grupo.
Verdadero Las especies: 1| 0 y 1¿0 son Isótopos, debido a que poseen Igual Z y son del mismo elemento.
II. Verdadero Son isoelectrónicos
IA
NA
NIA
IVA
X
X
X
•X-
VA
V IA
VIIA
VIIIA
I3A r 3: 1s22s22p6 10Ne : 1s22s22p6 Ya que poseen igual n.° e~ y la misma configu ración.
III.
III. Falso
L¡ (IA) —
No son isoelectrónicos:
Ne (VIIIA)
21Sc : [A r]4 s23d’ Poseen Igual n.° e “ , pero no la misma configu ración. .-. W F
II. ,aA r
III. 7N
43.
Usando la configuración electrónica abreviada, ¿cuál de las siguientes es incorrecta? 20Ca: [Ne]4s2
II. 30Zn: [Ar]4s23d 10 III. 35Br: [Ar]4s23d104p 5 Resolución:
Resolución: Una especie quím ica es param agnética, si en suconfiguraclón posee por lo m enos 1 e~ desapa reado. I. 26Fe+3:
:Ñe:
.-. VVV
I. 41 . ¿Cuáles de las especies quím icas dadas son p a ra magnéticas? 26Fe+3
Ú
Be (NA) —* Be
23V +2: [Ar] 4s°3d3
I.
Verdadero Notaciones Lewis:
1 s22s22p63s23p64s°3d5 i l l l i (paramagnético)
II. 18Ar: 1s22s22p63s23p6 Todos sus orbitales llenos (diamagnético).
I.
Incorrecto Para el átomo de calcio (Z = 20) 20Ca: 1s22s22p63s23p64s2 [ArMs2
II. Correcto Para el átomo del zinc (Z = 30) 30Zn: 1s22s22p63s23p64s23d10 lAr]4s23d10
94
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
III Correcto Para el átomo del bromo (Z = 35)
Resolución: I.
35Br: 1s22s22p63s23p64s23d104 p 5 lAr)4s23d104p5 44.
II. Verdadero En un subnivel energético £ n.° e max = 2(2C + 1) = 4£ + 2, n.° orbitales = 2 C+ 1
Responda verdadero (V) o falso (F) según corres ponda: I. En un nivel de energía existen n2 orbitales. II. En un subnivel de energía existen como m áxi mo (4£ + 2) electrones. III. A to d o s los orbitales que poseen el m ismo valor de energía relativa (Er) se les llama orbitales degenerados.
®
Verdadero En un nivel energético “n": n.° e rnax = 2 n2: n.° orbitales = n2
III. Falso Se denom inan orbitales degenerados a aque llos que se encuentran en un mismo subnivel, poseen Igual energía relativa (ER). .-. VVF
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
PR O BLEM A 1 (U N I 2 0 1 1 - I I)
®
interna, la distribución de sus electrones no varía de manera regular,
¿Cuáles de las siguientes especies quím icas son param agnéticas?
Átom o neutro 58Ce: [54Xe]5s24 f15d'
I.
Catión 58Ce3*
40Zr4+
A) I y III D) Solo II
II. ,,R b
III. 32Ge4
B)II y III E)Solo III
C) Solo I
1.e,e f
Resolución:
3 * 'e
[54X e ]5 s© 4 f15 d ® —►[54X e ]4 f1
Las sustancias param agnéticas son aquellas que son atraídas débilm ente por un campo magnético. Las sus tancias diam agnéticas son repelidas débilm ente por el campo magnético.
Clave D PRO BLEM A 3 (U N I 2 0 1 2 - 1)
Las sustancias param agnéticas poseen al m enos un electrón desapareado.
Respecto a los numero cuánticos (n, C, m., ms) que iden tifican a un electrón en un átomo, indique cuales de las siguientes proposiciones son verdaderas.
Las sustancias diam agnéticas poseen todos sus orbita les atómicos saturados.
I.
El conjunto (2: 1 :1 ; + 1 /2) es inaceptable.
II.
El conjunto (3; 0; 0; —1/2) describe un electrón con orbitales “p” ..
I.
40Z r : [ 36K r]5 s24d 2- ^ 40Zr4L [ 36Kr] (diam agnética)
III.
II.
37Rb: [36Kr]5s- (paramagnética)
III.
32Ge: [,8A r]4 s 23d 104p2 — 32Ge4“ : [18A r]3 d 10 (diam agnética)
A) I y II D) Solo II
Clave: D
I.
Hallar la configuración electrónica del 58C e3~
D) IX e ]4 f
E)[X e l5 p !
C) I y III
Para el juego de números cuánticos (2: 1: 1; + 1 /2) —►2p ■ — ¿~l 44 I - * s¡ es posible (F)
PRO BLEM A 2 (U N I 2 0 1 1 - II)
B)[X e l6s1
B) II y III E) Solo III
Resolución:
Son param agnéticas: solo II
A) lX e ]5 s 2
El número total de orbitales posibles para n = 3 y C= 2 es 5.
C) [X e ]5 d 1
II.
Para el juego de números cuánticos (3; 0; 0; - 1 /2 ) — 3 s ^
—► orbital tipo “s” (F)
III. Para: n = 3; ( = 2
Resolución: El 58Ce es un elem ento quím ico que presenta anom a lía en su configuración electrónica y por ser transición
3 d
3
2 T Í - Ó
T Í 7 2
(5
o r b it a le s >
Clave: E
Q
u ím ic a
■
95
PROBLEMA 4 (UNI 201 2 - II)
PROBLEMA 5 (UNI 2 01 3 - I)
Realice la configuración electrónica de los siguientes iones y átomos 7N; 26Fe3"; )8Ar e indique la secuencia correcta después de determ inar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F).
Si el electrón de un átomo de hidrogeno posee el si guiente conjunto de números cuánticos: 2; 1: - 1 ; + 1/2, señale la alternativa que presenta la secuencia correc ta, después de determ inar si las proposiciones son ver daderas (V) o falsas (F): I. El electrón se encuentra en un orbital “s". II. El electrón se halla en un orbital esférico.
I.
El nitrógeno y el argón presentan 5 y 8 electrones de valencia, respectivam ente.
II.
El Fe3* presenta 5 electrones desapareados y el Ar presenta 6 electrones de valencia.
III.
El nitrógeno presenta 3 electrones de valencia y el Fe3" presenta 5 electrones desapareados.
A) V W D) VVF
B) VFV E) FFF
—► 7N: 1s22s22p3 ...5 e " de valencia 26F e '3: [Ar]3d5
I.
El nitrógeno: 5 e de valencia(V) l El argón; 8 e" de valencia (V) [ ^
II.
Fe*3; 5 e~ desapareados Ar; 6 e de valencia
III.
El nitrógeno; 3 e de valencia(F) I El F e*3; 5 e~ desapareados (V) |
A) FFF D) F W
B) FFV E) VVV
C) FVF
El estado de más baja energía para el electrón en el átomo de hidrógeno es el estado basal o fundamental, y corresponde al nivel (n = 1). Cualquier nivel diferente (n = 2; 3; 4 ;...) corresponde a un estado excitado para el electrón en el átomo de hidrógeno. Se presentan los números cuánticos:
R e s o lu c ió n :
,8Ar: [Ar]
El electrón está excitado.
R e so lu c ió n :
C) VFF
—
III.
(2 ; 1 ; - 1 ; + 1/2 )
n = 2, l Segundo nivel Estado Excitado para el electrón del átomo de hidrógeno
(V) l (F) | F
I
„ ( = 0 T 1 2 3 4 ... s ,p , d f g T orbital "p": dilobular
Es (son) correctas: solo III C lave: C
C lave: B
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■
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n ic ie n c ia
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a p ie n s
PROBLEMAS 1.
De las siguientes com binaciones de números cuánticos, Indicar la que no es solución permitida de la ecuación de Schródinger, A) C) E)
2.
3; 2; 0 ;+ 1 /2 4; 3; 3; + 1 /2 5; 4; 3; - 1 /2
B) 7; 0; 0; - 1 /2 D) 2; 2; 2 ; - 1 / 2
Identificar los cuatro números cuánticos del elec trón desapareado del rubidio (Z = 37). A) 4; 2 - 2 ; + 1/2 C) 3; 0 0 ; - 1/2 E) 3; 2 - 1 ; - 1/2
3.
¿Cuántas de las siguientes com binaciones de nú meros cuánticos no son soluciones perm itidas de la ecuación de Scrhódringer?
A) 3 4.
C
m¡
3
0
0
2
1
1
0
6
5
-3
-1 /2
3
2
-1
+ 1/4
-2
1
0
+ 1/2
2
2
-2
-1 /2
7
4
-3
+ 1/2
3
1
-1
-1 /2
4
0
-1
-1 /2
B) 22T¡
C) 5
D) 6
C) 23V
D) 26Fe
2n + 1 B) n2
C) 2n2
D) 2n
np
B) La configuración electrónica de todos los ele m entos están regidos por la regla del serrucho. C) 1s22s12p1, aquí se viola el principio de aufbau. D) El elem ento cuya com binación de números cuánticos de sus dos electrones externos es: 3; 0; 0; +1/2; tiene la configuración electrónica 1s2 2s22p63s2. 10. ¿Qué orbital no presenta significa físico? A) 3s
B) 4py
C) 3 f3
D) 5dxy
E) 7p
11. ¿Cuántos orbitales existen como m áximo en un subnivel g (£ = 4)? A) 1
B) 3
C) 5
A) 4; 1; 0; - 1 /2 C )4 ; 0; 0; + 1/2 E) 4; 3; - 2 ; - 1 /2
D) 7
E) 9
B) 4; 2; 2; +1/2 D) 4; 2; - 3 ; - 1 /2
13. En un átomo de cobalto (Z = 27), en su estado basal, hallar el número total de niveles ocupados por uno o más electrones. E) 7
E) 86Ra
E )rf + 1
Indicar qué representación cuántica es correcta: B) 2; 1; - 2 ; + 1 /2 D) 4; 2; 2; +1/2
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
14. Considere el átomo de cobalto del problem a ante rior. Hallar el número total de orbitales ocupados por uno o más electrones. A)
15
B) 12
C )9
D) 6
E) 7
15. En el estado basal de un átomo de 27Co h a y ______ electrones no apareados y el átomo e s _________ . A) 3 - param agnétlco. B) 5 - param agnético C) 2 - diam agnético D) 0 - diamagnético E) 3 - ferrom agnético 16. De acuerdo a la mecánica cuántica, ¿cuántos de los siguientes subniveles son imposibles de existir?
¿Cuál de las representaciones correspondería un electrón ubicado en el subnivel 5p? A) 5; 0; 0; + 1 /2 B) 5; 1; 2; —1/2 C) 5; 2; 2; +1/2 D) 4; 2; 2; + 1 /2 E) 5; 11; - 1 ; + 1/2
8.
A) t i 11H aquí se viola el principio exclusión de Pauli.
12. ¿Cuáles serían los posibles números cuánticos que corresponden a un electrón perteneciente al subnivel 4d?
¿Cuántos electrones están asociados como máxi mo al número cuántico principal “n”?
A) 2; 2 0 ; - 1/2 C) 3; 0 - 3 ; +1/2 E) 5; 2 - 1 ; - 1 / 4 7.
ms + 1/2
¿Qué átomo presenta tres electrones desapareados?
A) 6.
n
B) 4
A) „N a 5.
B) 5; 1; 0; +1/2 D) 5; 0; 0; + 1 /2
PROPUESTOS
*6 f A) 1
*2d B) 2
*5h C) 3
*3f D) 4
E) 5
17. La configuración electrónica del V2* (Z = 23) A) [Ar] 4s23d3 D) [Ar] 4s°d3
Dada la configuración electrónica I t i Estam os en contra de: np
*8s
B) [A r] 4s23d1 E) [Ar] 4s°3d3
C) [Ar] s23d5
18. El principio de exclusión de Pauli: A )A u fb a u B) Flund D) Heisenberg E) De Broglie 9.
C) Paull
¿Cuál de las proposiciones que a continuación se indican es incorrecta?
A) Establece que los electrones tienen un com por tam iento ondulatorio. B) Limita el número de electrones que pueden ocupar un orbital a dos.
Q
C) Dice que to d os los ele ctro n e s en un orbital tienen el m ism o ju e g o de cuatro núm eros cuánticos. D) Establece que el número cuántico del spín debe tener valores de - 1 / 2 o +1/2. E) Señala que los electrones más cercanos al nú cleo son más estables. 19. Hallar el número de electrones que presentan el estado cuántico (6; x; - 2 ; y) donde “x" e “y” co rresponden al número cuántico secundario y spin respectivam ente. A) 4
B) 6
C )8
D) 10
E) 12
20. Hallar la configuración electrónico de un átomo que presenta 12 orbitales llenos. Dar como respuesta el número de electrones desapareados. A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
21. Para un átomo con 4 niveles de energía, calcular la suma del m áximo y m ínim o valor de la expresión: P = (n + í + m()2ms A) 17,5 D) 14
B) 10,1 E) 1,1/10
O 0,91 VÍO
Dism inuye con el increm ento de 1 Aum enta con el increm ento de 1. Dism inuye sin el aum ento de 1. Aum enta sin el increm ento de 1. La energía queda invariable.
23. Determ inar cuántas proposiciones son correctas. • En el tercer nivel hay como máximo 18 electrones. • En un orbital “d” hay como máximo 2 electrones. • En subnivel “p” puede alojar un m áximo de 6 electrones. • Un subnivel “f presenta 7 orbitales. A) 0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
24. Determ inar qué especie es diamagnética. A) D)
20Fe 30Zn
B) 26Fe2+ E) „N a
C) 26Fe3T
25. ¿Qué combinación de números cuánticos no está asociado con los siguientes números atómicos? n
í
a) Z = 88
7
b )Z = 24
3
c ) Z = 38
97
26. ¿Cuántos electrones presentan el estado cuántico (4; 1; x; y) donde “x” e “y” representan los valores perm itidos de los números cuánticos, magnético y spin respectivam ente? A) 32
B) 16
C )1 0
D) 6
E) 2
27. Hallar el m áximo valor de: R = I n + ^ m s \ m, / Para todo m( A 0 y además donde el mayor valor de “n" puede ser 3. A) 2
B) 1
C )/5
D)
17
E ) /1 5
28. Señalar el posible juego de números cuánticos para un electrón ubicado en un subnivel de mayor energía del tercer nivel. A) 3; 2 ; - 3 ; - 1 / 2 C) 4; 3 ; - 2 ; - 1 / 2 E)
B) 3; 1 ; + 1 ;+ 1 /2 D) 3; 2 ; - 1 ; + 1 / 2
4; 3; 0; +1/2
29. Acorde con la mecánica cuántica, ¿cuántos subni veles son im posibles de existir? • 6g
*5p
A) 1
B) 2
*4f
* 7h
C )3
* 6i D)
4 E) 5
30. Indicar lo incorrecto respecto a los números cuánticos:
22. ¿Cómo varía la energía de un electrón en un áto mo m ultielectrónico cuando el número cuántico principal es constante? A) B) C) D) E)
■
u ím ic a
m,
ms
0
0
+ 1/2
0
0
- 1 /2
5
1
0
+ 1/2
d ) Z = 35
3
2
2
- 1 /2
e) Z = 13
3
1
0
+ 1/2
A) El NC principal da la idea del tam año que tiene un orbital atómico. B) El NC secundario da la idea de la form a geom é trica de un reempe. C) El NC magnético determ ina la orientación del orbital. D) Los NC se obtienen todos al resolver la educa ción de Schróndinger. E) El NC spín indica el sentido de giro del electrón sobre su propio eje. 31. R esponder V o F a las siguientes proposiciones: • Los valores n, t, m,, corresponden a un subni vel energético. • Para algunos casos, el número cuántico princi pal puede tener el mismo valor numérico que el número cuántico azimutal. • El subnivel 4p está caracterizado por: n = 4 y C= 0. • Un orbital “p” puede contener 6 electrones como máximo. A) W F F D) FVFV
C) FFVF E) FFFF
C) VFVF
32. De los siguientes enunciados, señale lo correcto: I. El concepto de orbital atómico fue propuesto como una consecuencia del principio de incertidumbre. II. Un orbital es la región espacial donde existe la mayor probabilidad en encontrar un máximo de 2 electrones. III. Según la ecuación de Schródinger (1926), las características de un orbital están definidas por los números cuánticos n, C, m, y ms. A)
I y II
B) II y III
C) I y III
D) I
E) II
98
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
33. Los cuatro núm eros cuánticos de octavo electrón del oxígeno Z = 8 son: A) B) C) D) E)
n n n n n
= 2, = 2, = 2, = 2, = 2,
C= í= £= t= £=
1, 1; 1, 2, 0,
m, = m¡ = m, = m «= mf =
1, 2, 0, 1, 0,
ms = ms = ms = ms = ms =
- 1 /2 1/2 1/2 1/2 1/2
B) 7 electrones D) 4 electrones
Pauli estableció que, en un m ismo átomo, dos o más electrones no pueden tener los 4 números cuánticos iguales.
II. El cuarto nivel de energía tiene como m áximo 16 orbitales. III. El número cuántico m, determ ina la form a del orbital. Indicar verdadero (V) o falso (F). A ) VFV
B) FFF
C) FVV
D) VVF
E) V W
36. ¿Cuántos electrones no apareados habrá en un ión X2+ con Z = 14? A) 3
B)
1
C )0
D) 2
E) 4
37. La m olécula del flúor está form ada por dos áto mos, los que están unidos por un enlace covalente. ¿Cuántos electrones tendrán cada átom o de la molécula del flúor en su órbita de valencia? A) 8 y 8
B) 8 y 6
C )7 y 6
D )6 y 6
E )7 y 7
38. Dar el número de electrones que se encuentran en el tercer nivel (n = 3), para un elem ento que tiene 25 electrones. A) 13
B)
11
C )9
D) 15
E) 17
39. El elem ento crom o (Z = 24) tiene electrones no apareados en núm eros de: A) 2
B )4
C )6
D) 5
E) 1
40. ¿Cuál de las siguientes estructuras electrónicas es inexistente? A) 1s22s22p4
B) 1s22s22p 1
B) VFF
C) W F
D) V W
E) VFV
42. ¿Cyál es el número de protones de un átomo que posee 5 electrones en su cuarto nivel?
35. Dadas las siguientes proposiciones: I.
Schródinger desarrolla una ecuación m atem á tica que describe la energía relacionada a la posición y m ovim iento electrónico.
A) FFF
34. El átomo del cloro, en su últim a órbita giran: (n.° atóm ico 17). A ) 5 electrones C) 6 electrones E) 8 electrones
III.
C) 1s22s22d 1
D) 1s22s22p63s1 E) 1s22s22p63s1 41. Con respecto a la teoría atómica moderna, indique si las siguientes proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F): De Broglie planteó la naturaleza dual para la partícula. II. Heisenberg introduce el concepto de probabilidades para el movimiento de partículas muy pequeñas.
A) 31
B) 33
C) 35
D) 37
E) 40
43. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. La ecuación de Schródinger es una ecuación netam ente m atem ática usada para identificar al electrón en un orbital. II. De la resolución de la ecuación de función de onda aparecen 4 números cuánticos: (n; C; m,; ms). III. Los números cuánticos n ; t y m , son hallados de la ecuación de función de onda. A) V W D) VFV
B) W F E) FFV
C) VFF •
44. Indique verdadero (V) o falso (F) en cada una de las proposiciones siguientes: I. El spín del electrón genera en él un campo magnético. II. El número cuántico secundario indica la form a del orbital com ponente de un subnivel. III. Los subniveles con igual suma (n + £) tiene el m ismo contenido energético. A) FFF D) VFV
B) FFV E) V W
C) W F
45. Indique la verdad (V) o falsedad (F) de cada una de las siguientes proposiciones: I. La form a de un orbital está determ inada por su número cuántico principal. II. El orbital 3s tiene mayor volumen que el orbital 2s. III. Los orbitales ubicados en un m ismo nivel ener gético poseen la misma forma. A) FVF
B) VVF
C) FVV
D) FFF
E) V W
46. ¿Cuál de las siguientes distribuciones electrónicas de elem entos al estado fundamental, es incorrecta? A) 20Ca: [A r]4 s2
B) Z4Cr: [A r]4 s 13d5
C)
D) 47Ag: [K r]4 d 95s2
17CI: [N e ]3 s23p5
E) 80 : 1s22s22p22p 72pí. 47. El ion titanio (III), Ti+3, es la especie activa en el catalizador de Ziegler-Natta utilizado en la polim erización del etileno para obtener polietileno. ¿Cuántos electrones desapareados tiene el ión Ti+3? Ti (Z = 22) A)
0
B) 1
C )2
D) 3
E) 4
I.
48. Si en un átomo, dos electrones tienen el m ismo nú mero cuántico de spín, entonces necesariam ente se cum ple que:
Q
A) B) C) D) E)
Están en distintos niveles de energía. Pertenecen a distintos subniveles de energía. Se ubican en el m ismo nivel de energía. Deben estar en distintos orbitales. Están en subniveles con la misma energía rela tiva.
49. Indique la(s) proposición(es) incorrecta(s): I. Una sustancia param agnética es m uy débil mente atraída por un campo magnético. II. Una sustancia diam agnética es muy débilm en te rechazada por un campo magnético. III. Las sustancias con todos sus electrones aparea dos no son afectados por campos magnéticos. A) Solo I B) Solo II C) Solo III D) i; III
E) II; III
50. En el siguiente grupo de elementos existen algu nos que no cumplen las reglas de configuración electrónica, identlfíquelos. Señale adem ás el que presenta mayor param agnetism o: 21SC, 26^®’ 29^U> 42MO, 47Ag, 53l A) Fe, Cu, I Cu
B) Se, Mo, Ag Ag
D)
E) Cu, Mo, Ag Mo
Cu, Mo, I Mo
C) Cu, Mo, Ag Cu
51. El electrón que pierde el 29C u+, es el que se encontraba en el subnivel: A) 2p
B )3 s
C )3 p
D )4 s
E) 3d
52. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las si guientes proposiciones: I. Son especies isoelectrónicas: 2oCa
, 15P ; 19K
II. Las especies isoelectrónicas tienen Igual nú mero de electrones. III. Son Isoelectrónicas: 22Ti+2 y 20Ca A) VFV
B) VVV
C) W F
D) VFF
E) FFF
53. Indique la alternativa en la que se menciona los números atómicos de elem entos para los que no se cum ple la regla de Moeller. A ) 23 y 32 D ) 12 y 28
B ) 26 y 17 E ) 24 y 29
C ) 30 y 21
u ím ic a
■
99
56. Si el penúltimo electrón de un átomo presenta los probables números cuánticos: 5; 2; 0; +1/2, determ ine el número de masa de dicho átomo si este es isótono con 1£jJ+2 A) 110
B) 185
C )1 8 6
D) 182
E) 184
57. Sabiendo que el último electrón de un átomo tiene los probables números cuánticos (4; 1; - 1 ; +1/2), indicar la cantidad de neutrones que presenta su catión trivalente si este presenta 63 nucleones fundam entales. A) 31
B) 32
C) 33
D) 34
E) 35
58. El átomo de un elem ento tiene un solo electrón de m áxima energía relativa en el tercer nivel. Determ i nar los probables números cuánticos para su ante penúltimo electrón. A) B) C) D) E)
(3; (3; (4; (4; (4;
2; 2; 1; 0; 0;
- 1 ; + 1 /2) + 2 ; - 1 /2 ) 0; + 1 /2) 0; - 1 /2 ) 0; + 1 /2)
59. En la configuración electrónica del ¡ón Q +2, el último electrón tiene como probables números cuánticos al siguiente conjunto: (4; 1; 0; + 1/2). Determ inar la cantidad de nucleones de los 2 Isótopos de Q con 36 y 38 partículas neutras, respectivam ente. A) 69 y 71 D ) 72 y 74
B) 70 y 72 E ) 73 y 75
C) 71 y 73
60. Indicar el m áximo valor que puede tom ar el núm e ro atóm ico de un átomo así como la suma de sus probables núm eros cuánticos para su penúltimo electrón, si este átomo solo posee 3 subniveles “s” llenos además, el número de neutrones excede en 1 al número de electrones. A) 39 y 6,5 D) 19 y 4,5
B) 24 y 6 E) 29 y 5,5
C) 19 y 5,5
61. Un elem ento tiene en su cuarto nivel de energía 6 electrones, si en su núcleo existen 50 neutrones, entonces su número de masa es: A) 106
B) 76
C )9 8
D) 108
E) 84
62. La configuración del Cromo (Z = 24) es: 54. ¿Cuál es el número atóm ico y cuál el número de electrones que tiene en la capa M, un átomo que tiene 5 electrones en su cuarto nivel de energía? A) D)
33; 8 35; 10
B) 35; 18 E) 32; 18
C )3 3 ;1 8
A) 1s22s22p63s23p64s23d4 B) [A r]4 s 23d4 C )1 s 22s22p63s23p64 s '3 d 5 D) [K r]4 s 13d5 E) [N e l4 s 1
55. ¿Cuál(es) de los siguientes casos corresponde(n) en su estado basal? _ l.=Be II. -CIII. :ÑA) D)
I; II Solo III
B) I; III E) Solo II
C) II; III
63. Hallar la configuración electrónica de un átomo que presenta 12 orbitales llenos. Dar como respuesta el número de electrones desapareados. A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
100
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
64. Determ inar el m ínim o y máximo número de electro nes de un elem ento que presenta 4 niveles. A) 19; 40 D) 19; 36
B) 19; 30 E) 10; 36
C) 18; 36
65. Si un elem ento tiene en su cuarto nivel energéti co 10 electrones y su número de neutrones es el número de protones más el 10% de este número. Hallar su número de masa. A) 12
B) 84
C )4 0
D) 68
E) 92
66. ¿Cuántos electrones posee un átomo neutro en la última capa, si en esa capa solo presenta 3 orbita les llenos? A) 6
B) 7
C) 8
D) 9
E) 10
67. Determ inar el mínimo y m áximo número atómico de un elem ento que posee cuatro capas. A) 19; 30 D) 18; 36
B) 19; 36 E) 10; 36
C) 19; 40
B) 55
C) 58
D) 49
E) 47
69. Un átomo presenta 10 electrones en la capa M. Determ inar la carga nuclear. A) 22
B) 12
C) 18
D) 20
E) 14
70. La suma de los números de masa de 3 Isótopos es 39 y el prom edio aritm ético de su número de neutrones es 7. Luego podem os afirm ar que los isótopos tienen la siguiente CE. A) 1s22s2 D )1 s 22s22p5
B )1 s 22s22p2 E) 1s22s22 p 1
C )1 s 22s22p3
71. La distribución electrónica de un elem ento tiene como última notación espectroscópíca 4 d 10; si el número de masa es 104. ¿Cuántos neutrones posee el átomo? A) 60
B) 58
1. D 2. D 3. C 4. 5. 6. 7.
C) 56
11. 12. 13. 14.
C C D E
15. 16. 17.
8. B 9. B
18. 19.
10. C
D) 62
E
21. B
B E B E C D B C
22 23. 24. 25. 26. 27.
20. C
A) 50
B E D C D C
28. D 29. A 30. D
E) 64
31. E 32. A 33. A 34. B 35. D 36. C 37. E 38. A 39. C 40. C
B) 45
C )4 7
D) 37
E) 55
73. Un ión tripositivo X *3 presenta 16 orbitales llenos. ¿Qué número atómico posee? A) 43
B) 41
C )3 9
D) 37
E) 35
74. Dos isótopos tienen por número de neutrones 18 y 20 respectivam ente, si la suma de sus números de masa es 72. ¿Cuál será el nivel y subnivel en que se encuentra su electrón de mayor energía? A) 4s
B )2 p
C )4 p
D )3 d
E) 3p
75. El ión X +4 es isoelectrónico con 20Y +6. Indicar el número de niveles energéticos que posee el átomo normal X. A) 1
68. El átomo de un elemento E es isoelectrónico con x 3. Si el átomo de E posee solo 6 orbitales llenos con energía relativa igual a 6. Determinar Z del anión. A) 52
72. Un átomo no excitado de cierto elem ento quím i co tiene un total de 7 electrones en la capa N y su número de masa es 80. ¿Cuál es el número de neutrones?
B)
3
C) 5
D) 2
E) 4
76. Cuál de los siguientes orbitales no tiene significado físico. A) 1s
B )5 f
C )2 d
D )3 p
E) 6p
77. Un elemento X posee 14 electrones en la capa N. Si su número de masa es 98, ¿cuántos neutrones posee su núcleo? A) 52
B)
53
C) 54
D) 55
E) 56
78. Señale cuál tiene mayor número de electrones en su último nivel. A) N (Z = 7) D) Al (Z = 13)
B) Ne (Z = 10) C ) N a ( Z = 11) E) P (Z = 15)
79. El número de electrones que presenta en el último nivel el 26Fe56 es igual a: A) 6
B)
8
C )2
D) 10
E) 14
80. Determ inar los electrones en subniveles “p” para el Germ ánio de número atómico 32. A) 6
41. C 42. B 43. E 44. C 45. A 46. D 47. C 48. D 49. C 50. E
B)
12
C )11
D) 13
E) 14
51. D 52. C
61. E 62. C
71. C 72. B
53. E 54. C 55. B 56. E 57. B
63. C 64. D
73. D 74. E
65. B 66. B 67. B 68. D
75. 76. 77. 78.
69. A 70. B
79. c 80. E
58. E 59. B 60. D
!
B E C B
;
Tabla periódica
o d
Q .
O O
Dmitri Ivánovich Mendeléyev (Tobolsb, 8 de febrero de 1834-San Petersburgo, 2 de febrero de 1907) fue un químico ruso, célebre por haber descubierto el patrón subyacente en lo que ahora se conoce como la tabla periódica de los elementos. Su investigación principal fue la que dio origen a la enunciación de la ley periódica de los elementos, base del sistema periódico que lle va su nombre. En 1869 publicó su libro en el que desarrollaba la teoría de la tabla periódica.
Principios de ¡a química,
El sistema periódico es la clasi ficación de todos los elementos químicos, naturales o creados artificialmente. A medida que se perfeccionaron los métodos de búsqueda, el número de elemen tos químicos conocidos fue cre ciendo sin cesar y surgió la necesidad de ordenarlos de alguna manera. Se realizaron varios in tentos, pero el intento decisivo lo realizó Mendeléyev, que creó lo que hoy se denomina sistema periódico. Mendeléyev ordenó los elementos según su masa atómica, situando en una misma columna los que tuvieran algo en común. AI ordenarlos, se dejó llevar por dos grandes intuicio nes: alteró el orden de masas cuando era necesario para ordenarlos según sus propiedades y se atrevió a dejar huecos, postulando la existencia de elementos desconocidos hasta ese momento. En 1955 se nombró mendelevio (Md) al elemento químico de número atómico 101, en su honor. Fuente: Wihipedia
102
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Conform e se iba elaborando la estructura de la materia, se comenzó a buscar una clasificación natural de los elem entos quím icos que se conocían, fueron muchos los intentos que se hicieron para obtener la tabla pe riódica actual.
generador • •
He = H + H Li = H + H + H
•
Be — H + H + H + H
Fe (debajo del S) y el de no haber dejado espacios va cíos, para los elem entos que todavía no se descubrían.
Ley periódica de Mendeléyev (18 69 ) “Las propiedades de los elem entos químicos están en función periódica de sus pesos atóm icos”. Clasifica a los elementos en orden creciente de sus pesos atómicos, de tal manera que los elem entos de propiedades sim ilares estén alineados en la m isma co lumna vertical. M endeléyev presentó los resultados de su estudio en forma de tabla. Esta tabla recibe el nom bre de "tabla periódica" o "sistema periódico". De modo que se form aron filas y columnas. Las filas son los "periodos", es decir, el intervalo existente entre dos elementos de propiedades físicas y químicas semejan tes. Las propiedades varían a lo largo del período. Las columnas, reciben el nombre "grupos" o familias. Los elem entos de un grupo poseen todas propiedades físicas y quim icas m uy parecidas.
Triadas de Dobereiner (1 8 2 9 ) GRUPOS
C lasificó a los elem entos en triadas o grupos de 3 que presentaban propiedades quím icas semejantes. En cada triada el peso atóm ico del elem ento central es el prom edio aritm ético de los elem entos extremos.
R O D 0 S I ,
40Ca PA(Ca) + PA(e PA (so - ■ . 2
®Sr
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
Li
Be
B
c
N
0
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
s
Cl
K
Ca
H
H
Br
136Ba Tabla periódica corta E je m p lo :
Ventajas: Estas ventajas permiten el descubrim iento de nuevos elem entos quím icos y son:
PA(Sr) = 40+ 2 136 = 88 40Ca
7L¡
32g
35,5q |
88Sr
23Na
79Se
89Br
,36Ba
36k
127Te
12?l
Fue sustituido porque com enzaron a aparecer otros grupos que no cum plían dichas condiciones.
Octavas de Newlands (1 8 6 5 ) Q uím ico inglés que clasificó a los elem entos en grupos de 7 en 7, donde el octavo del elem ento repetía las pro piedades quím icas análogas al primero. Esto le permite form ar columnas y dar lugar a la ley de octavas. 1.° Li
►Na K
2.° Be
Mg Ca
4.° C
Al Cr
Si Ti
5.° N
P Mn
6.° O
S Fe
7.° F —
Cl Br
Esta clasificación fue sustituida por tener m alas ubica ciones de elementos como: el Cr (debajo del aluminio);
a.
Dejó ciertos espacios indicando que iban a ser ocupados por elem entos que más adelante se van a descubrir.
b.
Dio a conocer, en form a aproximada, las propieda des de estos posibles elementos. Les dio nombre a cada uno de ellos de acuerdo a su posición: ekasiliclo (significa el primero después del silicio).
c.
Mendeléyev
Actual
Ekaaluminio
Galio
Ekasilicio
Germ anio
Ekam anganeso
Tecnecio
Duomanganeso
Renio
Erateluro
Polonio
Eraboro
Escandio
Desventajas: En comparación con la tabla actual, tenem os las si guientes desventajas:
Q
u ím ic a
■
103
a
El hidrógeno no tiene una posición fija,
Grupos o familias
ó.
No se pueden diferenciar claram ente a los m etales de los no metales, Existen ciertos tipos de pares de elem entos colo cados en orden inverso.
Son agrupaciones verticales que nos indican que po seen propiedades químicas semejantes, debido a que poseen los m ismos electrones de valencia.
c.
M endeléyev
Actual
NI Co I - Te
Co - Ni Te - I
En la tabla periódica está ordenada en grupos A y B. Grupo A: elem entos representativos Situados en los extrem os de la tabla periódica.
d.
El de ordenar a los elementos en forma creciente de sus pesos atómicos (propiedades físicas). En la ta bla periódica actual los elementos están agrupados en orden creciente de sus propiedades químicas.
Nos indica el número de electrones de la última capa y se representa en núm eros romanos. Terminan en subnivel s y p. Familias
Grupo
s ’d5 ...s2d5 ...s2d6 | ...s2d7 VIIIB ...s2dB I ...s2d9 - s1d1' ...s2d ’°
s2p6 s2?
Configuración electrónica:
subnivel indica grupo A
s2 1 He
* \ ú l t i m o nivel o capa
sV 2 Ne
s2d’ °p 6 4 Kr
s V
3 Ar
Período: 3 1 Grupo: VA | Ni«>genoide
s 2d’ ° 5
e último nivel grupo A
Z = 52; CE:
En la tabla periódica, el elem ento es el (P)
último nivel Período: 5 Grupo: VIA
Elem entos de transición: Grupo B 3. Período: última capa o nivel. Grupo: se halla como la suma de
Si un elem ento se encuentra en cuarto periodo y grupo VIA. ¿Cuál es el número de protones que tiene en su núcleo? Resolución:
es última capa + e subnivel incompleto
Período: 4 => (última capa o nivel) n = 4 Grupo: VIA * - — CE term ina en subnivel s y p
CE term ina en subnivel d
_ 6e de la última capa E je m p lo s : 1.
s2p4 Com pletando:
Hallar el período y grupo de un elem ento cuyo
(2
=
21 ).
s2p6 s 2p6 s2d10p4 1 2 3 4
Resolución:
(2 = 21)
.-. Z = 34 => 34 protones
CE:
s2 s2p6 s2p6 ¿a 3 (P ; 3
4.
►suma de e 5 -gru p o B -últim o nivel
4.
El átomo de un elem ento E que se encuentra en el quinto período, presenta 9 electrones en su pe núltimo nivel. Indicar a qué fam ilia pertenece dicho elemento. Resolución:
Período: 4 Grupo: IIIB N a44 + 1e“
aumenta
PER ÍO D O Elemento
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
El (eV)
5,13
7,64
5,98
8,14
11
10,35
13
15,75
Variación en la tabla periódica: Período: aumenta de izquierda a derecha. Grupo: aum enta de abajo hacia arriba.
aumenta
GRUPO Be
9,32
Mg
7,64
Ca
6,11
Es la capacidad que tiene un átomo para ganar electro
Sr
5,96
Ba
5,21
nes de otro átomo. Linus Pauling determ inó escalas de EN que varían del 0,7 al 4,0.
Ra
5,27
Para los gases nobles. EN = 0 por ser estables.
Electronegatividad (EM)
Su variación en la tabla periódica: Período: aumenta de izquierda a derecha. Grupo: aumenta de abajo hacia arriba.
ESCALA H
2,1 E je m p lo s : 1.
Quién tiene m enor potencial de ionización: Na, Li, K Resolución:
Be 1,5
B 2,0
C 2,5
Na 0,9
N 3,0 aumenta
K
Ordenando: (grupo IA) Li
Li 1,0
0,8
mayor
Rb
0,8
Na K
Cs 0,7
menor
Rpta.: K tiene m enor El. Según la escala: 2.
¿Quién tiene m ayor energía de ionización? F
C
O
N
El más electronegativo = F El m enos electronegativo = Cs
O 3,5
F 4,0
Q
2.
En la tabla periódica varia: Periodo: aum enta de izquierda a derecha Grupo: aum enta de abajo hacia arriba.
■
u ím ic a
109
Quién es más no m etálico: Cl, S. P, Resolución: O rdenando (período)
Variación del carácter metálico y no metálico
P
S
Cl (+ electronegativo)
Metales. Se caracterizan quím icam ente por su tenden
más no metálico
cia a perder electrones con facilidad, es decir, que ac túan como elementos electropositivos.
Cl: Es el más no metálico y es el más electronega Su variación:
tivo.
Período: aumenta de derecha a izquierda. Grupo: aum enta de arriba hacia abajo.
H,PQ 4
Su ácido será fuerte: H C I0 3 > H2S 0 4
E je m p lo :
Crece el carácter metálico
Quién es más metálico: Na. K. Ordenando en un grupo:
Crece el carácter no metálico
Na Li
aumenta
Be
B
C
N
O
F
Na
Cl
K
Br
Rb
I
No m etálico Ligado con la tendencia a ganar electro nes. Los no metales son "electronegativos'' y su varia
Cs
At
ción es inversa al carácter metálico. Se puede predecir: el carácter metálico se halla relacio nado con el carácter básico de los óxidos. Cuanto más metálica, más básico será el óxido metálico.
(—►) indica aumento
K K: carácter más metálico (mayor tendencia a perder electrones).
Fr
VARIACIÓN DE LA TABLA PERIÓDICA E je m p lo s : 1.
Quién es más metálico Na o Mg. Resolución: Ordenando (período) Na
NM El
CM
CM
AE
RA
RA
EN
Mg
aumenta CM
(------►) aumento
NM AE
El
EN
Entonces Na es más metálico que el Mg. Su base: NaOH es más fuerte M g(OH)2 Análogamente, la relación entre el carácter no me tálico de los elem entos con el carácter ácido de sus anhídridos y ácidos oxácldos.
DESVENTAJA DE LA TABLA PERIODICA ACTUAL No existe una ubicación fija del hidrógeno. Mala ubicación de los elem entos de transición In terna.
C o l e c c ió n
U n ic ie n c ia
S
t r a n s u r á n id o s
DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS
■
TABLA PERIÓDICA
110 a p ie n s
Q
E je m p lo s :
I)
1.
III)
Rp < R f
V)
RF > R 0
Dados tres elem entos A, E y R cuyas configuracio nes electrónicas del estado fundam ental se expo nen a continuación:
II)
Reí
■
111
R k»
IV) RFe2- > RFe3-
Resolución:
A: 1s22s' E: 1s22s22p3 R: 1s22s22p5
Reglas para determ inar y com parar radios
De acuerdo a las configuraciones dadas: A: 1s22s1 (IA) E: 1s22s22p3 (VA) R :1 s 22s22p5 (VI IA)
¿Cuál es el orden correcto de m enor a mayor de los radios (R) de los siguientes Iones isolectrónicos? 20Ca2+, 16S2-, 15P3 I. R S2 ; R pj ; RCa2II. RP3 ; RCa2., R s2
•
Átom os de un mismo período.
•
Isoelectrónicos Radio (IP) Z =» C l' > K+
•
Átom os, Iones de un m ismo elemento. Anión > Neútro > Catión F~' > F => Fe+2 > Fe3+
Todos se encuentran en el m ismo período 2:
Radio atóm ico (RA). Distancia del núcleo a la zona más externa. Variación: F < 0
Resolución:
Energía de ionización (El). Mínima energía ab sorbida por un átomo en estado gaseoso y provo car su ionización. Variación: — ►
•
Radio (DP) Niveles (Z) =* K+ > Na+
Indicar qué elem ento es previsible que presente el m ayor valor de la energía de ionización y el radio atómico, respectivam ente.
2.
RNa+ ^ R k*
u ím ic a
Por lo tanto, es correcto la alternativa IV. 4.
Un elem ento representativo del cuarto período tie ne 3 electrones desapareados. Indicar el m áximo y mínim o grado de oxidación, en ese orden, para dicho elem ento representativo. Resolución: Cierto elem ento representativo del cuarto período posee 3e~ desapareados. CE:
1s22s22p63s23p6 4 s23d104p3 111
Posee 5e “ de valencia; sus estados de oxidación (EO) son: EO mínimo: Gana 3e~ para cum plir el objeto. .-. EO = - 3 E.O. Máximo: Pierde los 5e~ de valencia. .-. EO = + 5
III- Rea2* ; R S2 I R P3IV. R S2 ; RCa2.; RPs V. RPj ; RS2 ; RCa2-
0) cuando un átomo en estado gaseoso acepta un e~ form ándose un anión, su valor es máximo en los no metales: A E — »; Z
Se observa la configuración incorrecta para la fa milia del carbono (carbonoides).
Determ inar el valor de verdad de las siguientes proposiciones: I.
El estado de oxidación m áxima del azufre (Z = 16) es igual a + 6.
CE: [Ar] 4 s1 J
Alcalinos: ns1 Alcallnotérreos: ns2 Carbonoides: ns2np3 Anfígenos: ns2 np4 Halógenos: ns2 np5
II. Verdadero La electropositividad de los átom os (facilidad para perder e~s) aumenta en un grupo con el número atóm ico (Z).
3.
113
Acerca de la distribución electrónica term inal de los grupos que corresponden a elem entos representa tivos, indicar la relación incorrecta: I. II. III. IV. V.
Resolución:
■
Verdadero Los átomos: „N a CE: [Ne] 3s1 j E 0 = + 1 19K
4.
u ím ic a
- n s 2np3 l= 5.
Nitrogenoides
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
II. El estado de oxidación m ínimo del cloro (Z = 17) es igual al estado de oxidación m ínimo del bromo (Z = 35).
I.
III. El estado de oxidación mínim o del sodio y pota sio es +1.
II. Un elem ento con Z = 13, posee mayor energía de ionización que otro elem ento con Z = 31.
Resolución:
III. Un elem ento quím ico con Z = 19 posee m enor electronegatlvidad que otro elem ento quím ico con Z = 35.
De acuerdo a los enunciados. I. Verdadero Para el átomo de azufre (S) Z = 16. CE: 1s22s22p6 3s23p4 I
_____
Al perder 6e~ EO = +6
El radio atóm ico aum enta conform e aumenta el número atómico de los elem entos en la tabla periódica moderna.
Resolución: Propiedades periódicas.
17CI CE: [Ne] 3s23p5
Falso El radio atómico mide la distancia del núcleo al electrón más externo, en un período es inverso al número atómico (Z):
35Be CE: [Ar] 4s23 d '°4 p 5
EI(Z = 31) III.
Verdadero En un periodo la electronegatividad (EN) es proporcional al número atóm ico (Z). EN (Z = 19) [Ar]4s1
6.
8. (Z = 35) [Ar]4s23d104p5
I.
Respecto a la ley periódica m oderna de los ele m entos químicos, señalar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Se basa en la carga nuclear de los elementos químicos. II. Es la segunda ley periódica. III. Los elementos con propiedades químicas seme jantes, basándose en la ley periódica, tienen se mejantes configuraciones electrónicas externas.
3L i , 7N, 34Se, 36Kr
III.
19K, 20Ca, 23V, 30Zn
V.
4H , SB, 26^®’ 82^*^
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Los elem entos alcalinos comprenden a aque llos con Z = 1, 3, 11, 19, 37, 55, 87. II. Los llam ados elem entos halógenos se acom o dan en el grupo 17. III. Los metales de transición son los correspon dientes al bloque d de la tabla periódica moder na (TPM). Resolución: En relación a los enunciados: I. Falso Los elem entos alcalinos son m etales que perte necen al grupo IA abarcan los elementos: 3l¡ uNa i.K
IV. 55Cs, 31Ga, 42Mo, 93Np
Los elementos quím icos se distribuyen en la tabla periódica, según: n
s
Respecto a la ley periódica moderna: I. Verdadero Establece que las propiedades de los elem en tos son función periódica de sus números ató micos (carga nuclear). II. Verdadero Es la segunda ley periódica ya que la primera fue enunciada por Mendeléiev. III. Verdadero Predice la regularidad en las propiedades ba sándose en las configuraciones electrónicas de los átomos.
II. 4Be, 21SC, 16S, 33Br
Resolución:
Resolución:
7.
Identificar el grupo de elementos que tienen en su capa de valencia orbitales s, p, d, f, respectivamente.
p
d f
Entre ellos, los elementos: 55Cs CE: [Xe]6s1 3,G a CE: [Ar]4s23d104 p 1 42M o CE: [Kr]5s14d5 93Np CE: [Rn]7s26d15 f Los cuales abarcan los bloques s, p, d, f. 9.
¿En qué grupo de la TPM, puede ubicarse respec tivamente? I. Un elem ento con número atóm ico Z = 19. II. Un elem ento cuyo nivel de valencia contiene electrones s y un electrón p. Resolución: Ubicación de elem entos en la tabla periódica: I. Elemento: Z = 19 CE: 1s22s22p63s2 3p64s1 Período 4 (m ayor nivel) Grupo IA (bloques 1e~ de valencia) II. Elemento con electrones s y 1e~ p C E :----- ns2np1 Grupo: MIA (bloque p, 3e~ de valencia)
10. Un elem ento radiactivo del grupo VIIA, de la tabla periódica sufre una desintegración radiactiva a. Determ inar a qué grupo pertenece el nuevo ele mento formado. Resolución:
55CS
Cierto elem ento que pertenece al grupo VIIA, emite una partícula a.
LL
37Rb
IA (No incluye al hidrógeno)
Reacción de emisión: AX -> Av + 2^ e z 4 1 —■ — CL Se cumple: Z, = Z - 2
Q
Com o los elem entos se ubican de acuerdo al nú mero atóm ico (Z), este dism inuye en dos unidades por lo que X está ubicado en el grupo VIIA, el nú mero elemento y se ubicará dos posiciones menos.
u ím ic a
■
115
EN
Por lo tanto, Y está en el grupo VA, 11. Indicar cuál es un elem ento representativo m etá lico: I.
14R
IV.
47Y
II. 26Q
III.29X
Por lo tanto, el cloro es el más electronegativo.
V. 56E 14. En relación a la ecuación:
Resolución: Los elem entos representativos m etálicos se en cuentran en el bloque S. IA: A lc a lin o s :____ ns1 HA: A lca lino té rre o s:____ ns2 Los elementos: 14R
CE: [Ne] 3s23p2
C a ; + 1145 kJ — Cafgl + 1e Indique verdadero (V) o falso t,F) en las proposicio nes siguientes: I. Es la segunda afinidad electrónica del calcio. II. Es la segunda energía de ionización del calcio. III. La primera energía de ionización es m enor de 1145 kJ
26Q
CE: [Ar] 4s23d6
Resolución:
29X
CE: [Ar] 4 s 13d10
De acuerdo al proceso.
47Y
CE: [Kr] 5s14d10
C a ; + 1145 kJ — Ca2; + 1e*
56E
CE: |X e] 6s2
I.
Por lo tanto, el metal buscado es V. 12. Un electrón de m ayor energía relativa de un ele mento está desapareado y tiene la siguiente combinación de números cuánticos: n = 4; £ = 0; m( = 0; ms = +1/2 ¿En qué grupo y período se ubicaría el elemento? Resolución: Cierto átomo posee su último electrón con los nú meros cuánticos: 4^0;
0; +1/2
Falso Se observa la ionización positiva del calcio ga seoso, luego se mide: La energía de ionización: 1145 kJ II. Verdadero Al final del proceso se obtiene al C a*2 (perdió 2e), se trata de la segunda energía de ioniza ción. III. Verdadero A m edida que se van quitando más electrones, el proceso se hace más difícil y se requiere ma yor energía. =7 El, < E l2 < E l3 ...
4s 0 Su CE es: 1s22s22p63s23pe4 s1 .-. Período 4; Grupo IA. 13. Identifique al elem ento más electronegativo. I. 4Be II. „N a III.15P IV .16S V. „C I Resolución: La electronegatlvidad (EN) como propiedad es ca racterístico de los numerales, por lo que aumenta hacia la derecha en la tabla periódica. Para los elementos: 4Be
CE: 1s22s2
„N a CE: [Ne]3s1
(HA) (IA)
«P
CE: [Ne]3s23p3
(VA)
ie®
CE: [Ne]3s23p4
(VIA)
uC
CE: [Ne]3s23p5
(VIIA)
(1145 kJ) .-. F W 15. Indique con verdadero (V) o falso (F) las proposi ciones siguientes: i. Las propiedades: Electronegatividad, el potencial de ionización y afinidad electrónica presentan la misma ten dencia en la tabla periódica. II. En un grupo a mayor radio atómico, menor es la facilidad de un átomo para perder un electrón. III. G eneralm ente en un periodo un elemento re presentativo con afinidad electrónica más alta, tiene un estado de oxidación máximo mayor. Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Verdadero Variación de las propiedades periódicas en la T.P.
116
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
17. Si un elem ento posee la siguiente estructura de Lewis :E¿A qué grupo de la Tabla Periódica pertenece, si presenta 3 niveles en su configuración electrónica? Indique además el número atómico. Resolución: Falso en un grupo el radio atómico (RA) y la facilidad para perder electrones (carácter metálico) son proporcionales:
Radio
Carácter metálico
Verdadero El grupo representativo de mayor afinidad elec trónica (AE) es el VIIA (alógenos) casi todos sus átomos poseen. EOmax = + 7 VFV 16. Indique que proposición es verdadera (V) o falsa
(F): I.
Un elem ento con configuración electrónica de valencia: 5s2 4 s10 5p5 es un gas noble del período 5. II. Un elem ento del periodo 5 debe tener una con figuración de valencia s2 - p3. III. Fue Dimitri M endeleiev quien estableció la ley periódica de los elementos al distribuir estos según un aumento creciente del peso atómico y teniendo en cuenta sus propiedades químicas y físicas, además de dejar espacios libres para los elem entos aun no descubiertos; entre otras cosas. Resolución:
Cierto elem ento posee la notación Lewis: :E-
Ubicación en la T.P. Periodo: 3 Grupo: VIA Z = 16 18. En qué grupo y periodo de la tabla periódica mo derna se halla el elemento: 22X? Resolución: Ubicación en la T.P del elemento: 22x CE: [Ar] 4s2 3d2 Periodo 4 Grupo: IVB (4e de valencia) 19. Se tienen 3 elementos A(Z = 11) B(Z = 33) y C(Z = 35). Indique las proposiciones verdaderas: I.
Los estados de oxidación máximo y mínim os de A y C son: + 1 - 1 respectivamente. II. Las especies A~ y B~ son isoelectrónicas entre si. III. El estado de oxidación máximo de C es + 7 Resolución: Para 3 elementos: A (Z = 11) B(Z = 33) y C(Z = 35): I.
De las afirmaciones: I.
Falso De acuerdo a la configuración
III Verdadero La ley periódica de M endeleiev establece que: "Las propiedades químicas y físicas de los ele mentos son función periódica de sus pesos ató micos" .-. FFV
Correcto De acuerdo al as configuraciones: „A CE:[Ne] 3 ¿ EO: +1
... 5s24 d 105p5 T T Es halógeno (VIIA) del periodo s. II. Falso Independientem ente del número de electrones de valencia, para que un elem ento se encuen tre en el periodo s debe poseer 5 niveles de energía.
(6e de valencia)
Adem ás presenta 3 niveles, luego su configuración es: CE: 1s22s22p63s23p4
35C
CE: [Ar]4s23d104p5 T T EOmi„: - 1 (gano)
II
Incorrecto los iones: A N ° e = 12 1 ” ) No son isoelectrónicos. 33B N. e~=32 j
III.
Correcto para: 35C CE: [Ar]4s23d104p 5
x
y
EOmax = +7(plerde) Por lo tanto son correctos I y III
Q
20. Indique verdadero (V) o falso (F) según corres ponda. I. La afinidad electrónica (AE) del H es m ayor que el K. II. La electronegatividad (EN) es la energía involu crada cuando un átomo neutro gana un electrón. III. Dos elementos con Z = 7 y Z = 16 se diferen cian m encionando que el segundo es más elec tronegativo que el primero.
III.
u ím ic a
■
117
Falso Para los átomos en un com puesto covalen te (com partición de electrones) es "E.O" es la carga aparente (no real) que adquieren en el supuesto que los enlaces se rompieran. .-. FFF
22.
¿Cuál sería el número atóm ico del primer elem ento representativo del octavo periodo?
Resolución:
Resolución:
Respecto a las afirmaciones: I. Verdadero La afinidad electrónica (AE) es la energía li berada cuando un átomo en estado gaseoso acepta un electrón, es mayor en los nometales: AE(H) > AE(K) II. Falso La electronegatividad (EN) mide la fuerza relati va (no energía) con la cual los átom os atraen a los electrones en un enlace. III. Falso De acuerdo a los números atómicos: Z = 7 CE:1s22s22p 3
De acuerdo al ordenam iento en ia T.P. el primer elem ento del octavo periodo tendría la configura ción: CE: ...8s1 (1A: alcalino) Regla AUFBAU: / SV / S2/ V
/
S2 P6 d10,
/
S2/ R6''d1Q f1V S2 P6 d Q f 14
Z = 119
S2 P6 d10 / /
S ^P 6 s1
nitrogenoide (VA) del periodo 2. Z = 16 CE: [Ne] 3s23p4 Anfígeno (VIA) del periodo 3. Luego Z = 7 es más electronegativo. .-. VFF
23. Determ ine la ubicación del elem ento cuyo número de masa, excede en 4 unidades al doble del núm e ro atómico, si además el número de sus partículas neutras es 30. Resolución:
21. Indique el valor de verdad de las proposiciones si guientes: I. Un elem ento cuya configuración electrónica ter mina en ... 3s23p4 tiene un estado de oxidación m áximo igual a +4. II. Generalm ente ¡X tiene estado de oxidación mí nimo igual a - 3 III. El estado de oxidación solo indica electrones ganados o perdidos por un átomo. Resolución: Sobre las proposiciones podem os afirmar: I. Falso De acuerdo con la configuración siguiente: CE: ... 3s23p4 Teóricamente puede perder estos 6e~ de su capa de valencia.
II. Falso Los elem entos cuya notación Lewis es: :X Pertenecen al grupo IIIA, todos son m etales (E.O positivos) a excepción del boro que es nometal. EO (B): +3 Solo para él (no generalm ente) es:
En cierto elemento se cumple: • N = 30 • A - 2Z = 4 Desarrollam os el segundo dato: Z + J ^ - 2Z = 4 30 .-. Z = 26 CE: ÍA rl4s2 3d8 Periodo 4 Grupo: VIIIB (10e~ de valencia) 24. Dados tres elementos A, E y R cuyas configuracio nes electrónicas del estado fundam ental se expo nen a continuación: A: 1s22s1 E: 1s22s22p3 R: 1s22s22p5 Indique que elemento es previsible que presente el m ayor valor de: la energía de ionización y el radio atómico, respectivam ente. Resolución: De acuerdo a las configuraciones dadas: A: 1s22s1 (IA) E: 1s2 2s2 2p 3 (VA) R: 1s2 2s2 2p5 (VI IA)
118
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
III.
Todos se encuentran en el m ismo periodo 2: • Energía de ionización (El) Mínima energía absorbida por un átomo en es tado gaseoso y provocar su ionización. V a ria ció n :-------► • Radio atómico (RA): Distancia del núcleo a la zona más externa. Variación: ------Para los elem entos dados, A, E, R ►E.l. * R.A. Por lo tanto, los elementos pedidos son: RyA
Resolución: Respecto a los enlaces químicos: I. Verdadero: Ai com binarse los no metales: C EN = 2,55 S EN = 2,58 Se form ará un enlace convalente polar: AEN = 0,03 II. Falso El elem ento de m enor electronegatividad co rresponde al más metálico: Francio (Fr) EN = 0,7
25. Un elem ento representativo del cuarto periodo tie ne 3 electrones desapareados. Prediga el máximo y m ínimo grado de oxidación, en ese orden, para dicho elem ento representativo.
III. Falso La afinidad electrónica (AE) es energía libera da (AE < O) por un átomo en estado gaseoso al aceptar un electrón, cuando es positivo (En algunos metales) es porque hay dificultad para que se form e un anión. .-. VFF
Resolución: Cierto elem ento representativo del cuarto periodo posee 3e desapareados. Su configuración electrónica es: CE:
1s22s22p6 3s23p5 4s23d104e3
t t t Posee 5e~ de valencia; sus estados de oxidación (E.O) son: E.O. mínimo Gana 3e para cum plir el octeto. .-. EO = - 3 E.O. m áxim o Pierde los 5e~ de valencia .-. EO = + 5 26. ¿Cuál es el orden correcto de menor a mayor de los radios (R) de los siguientes iones isoelectrónicos? 220 o d
q -2 p 3’ 16° ’ 15
Resolución:
Los elem entos con afinidad electrónica positiva ganan electrones con gran facilidad cuando for man iones negativos.
28.
Experim entalm ente resulta que la primera energía de ionización del oxígeno es m enor que la primera energía de ionización del nitrógeno. Esto se debe a: I. La alta electronegatividad del oxígeno. II. La baja afinidad electrónica del nitrógeno. III. El menor radio del oxígeno. IV La mayor estabilidad del nitrógeno. V. La alta electroafinidad del nitrógeno. Resolución: Los valores de energía de Ionización del oxígeno (O) y nitrógeno (N) son: O: El: 1314 KJ/mol N: El: 1402 KJ/mol De acuerdo a su ubicación en la T.P. 15 16 17 grupo Periodo 2:
En los iones isoelectrónicos el radio es inverso al número atóm ico (Z) Radio (ip) Z Luego, para los iones indicados: C a * 2,
2 0 v~ 'd
8 -2 ’
16°
15
P -3
Se cumple: Ca •
< s 2< p 3 ►Radio Z
27. Indique verdadero (V) o falso(F) según corresponda: I. Cuando el S (azufre) se combina con el C (car bono) forma un com puesto de enlace polar. II. El rubidio es el elem ento que posee la menor electronegatividad.
15
16
17
N
O
F
Grupo
E lEl oxígeno debería poseer mayor El, el valor ines perado alto del nitrógeno se explica por: sO
CE:
1s2 2s2 2q 4
7N
CE:
1s2 2s22g3
Lk í 1 T t T
Máximo desapaream iento (Más estable) Por lo tanto, es más difícil ionizar al nltróqeno (ma yor E.l.)
Q
29. Escoja la serie que contiene a un metal alcalino te rreo, a un metaloide y a un no metal en ese orden. I.
Magnesio, Arsénico y Azufre. Magnesio, Azufre y Arsénico. Arsénico, Azufre y Magnesio. Azufre, Magnesio y Arsénico. Arsénico, Magnesio y Azufre.
u ím ic a
■
119
31. ¿Cuál de los siguientes esquem as indican de ma nera correcta la tendencia general de variación del radio atómico, de los elem entos ordenados en la Tabla Periódica? (La dirección de la flecha indica aumento).
"L
i
!
_r
Resolución: •
Los m etales alcalinos térreos son del grupo II A (Berilio, M agnesio, Calcio, Estroncio, Radio y Bario). Luego es el Magnesio. Los metaloides, llamados semimetales, estos son: Boro, Silicio Germanio, Arsénico, Antim o nio. Teluro y Polonio. Luego es el Arsénico. Los no m etales, están en el extrem o derecho de la tabla periódica, siendo: Carbono, Nitróge no, Oxigeno, Flúor, Fósforo, Azufre, Cloro, Se tenio, Bromo, Yodo, Astato y el Flidrógeno. Luego es el Azufre. Entonces la serie es: Magnesio, Arsénico y Azufre.
IV.
v.
_r
Resolución: En la tabla Periódica el radio atóm ico (distancia del núcleo a la capa de valencia) cambia de la siguien te forma: En el periodo aumenta de derecha hacia la izquierda. En el grupo aumenta de arriba hacia abajo. Luego la alternativa V es la correcta.
30. Si se tienen las siguientes especies atómicas I. “ Cu2"
32.
: II. “ Fe3+
Señale las proposiciones correctas. I. El número de electrones de la especie (I) es mayor que la especie (II) II. El número de nucleones neutros de (II) es me nor que dé (I) III. El número de partículas subatóm icas de (I) y (II) son 90 y 79 respectivam ente. Resolución:
Resolución: El átomo de plomo PA = 207,2 urna como: 1uma = 1,66 x 10~24g PA = 207,2 x 1,66 x 10 24 g PA = 3,44 x 10~22g Posee una densidad de 11,0 g/cm 3: por lo que su volumen lo hallamos de:
Para los iones: I.
Calcule el volumen atómico aproxim ado (cm3) de un átomo de plomo (Ar = 207,2) si su densidad es igual a 11.0 g/cm 3.
5oCu2-
D=—
Fp
I
Verdadero #e~(Cu^2) = 29 - 2 = 27 # e '(F e “ ) = 26 - 3 = 23
II. Verdadero #n°(C u+2) = 63 - 29 = 34 #n°(Fe 3) = 56 - 26 = 30 III. Verdadero
Cu
29p+ 27e 34n°
90 Partículas
3 ,4 4 x 1 0
11,0
(mayor)
(mayor)
* v = ni : 3,12 x 10
cm
33. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las si guientes proposiciones: I. Un elem ento con notación de Lewis •) El(Ca)
II.
RA(Mg) < RA (Ca) RA (K) > RA(Mg)
III.
De los 3 elem entos el Mg es el más electronegativo
EN(Mg) > EN(Ca) > EN(K) .-. FFV
Falso (F) Existen más elem entos m etálicos que elementos no metálicos. II. Falso (F) Los elem entos del m ismo grupo de la tabla periódi ca moderna presentan propiedades químicas sim i lares. III. El átomo de flúor tiene mayor afinidad por los elec trones que el átomo de oxigeno, por su ubicación en la tabla periódica. .-. FFF C la ve : E PRO BLEM A 6 (U N I 2 0 1 3 - I I )
C lave: C
PROBLEMA 4 (UNI 2012 - II)
Respecto a las afinidades electrónicas del Flg), Cl(g) y O lgl, elem entos en estado atómico, indique cuales de las siguientes proposiciones son verdaderas.
Dadas las siguientes proposiciones referidas a las sus
I.
La afinidad electrónica del 0 (g) es mayor que la del
II.
La afinidad electrónica de Cl(g) es mayor que la del
tancias: K, Pb, Cl2: Cuales son correctas: I.
El K reacciona muy fácilm ente con el agua.
II.
El Cl2 es un gas a condiciones ambientales.
III.
El K y Pb son buenos conductores de la corriente eléctrica.
A) Solo I D) I y II
B)Solo II E)I, II y III
C) Solo III
F(gr III. La afinidad electrónica del F(g) es la mayor de todas. Núm eros atómicos: F = 9; O = 8; Cl = 17 A) D)
I y II Solo II
B) II y III E) Solo III
C) I y III
R e so lu c ió n : Las tendencias de variación para la afinidad electrónica dentro de la tabla periódica son:
R e s o lu c ió n : Para las proposiciones: I.
Los alcalinos (K) reaccionan fácilm ente (vigorosa mente) con el agua.
II.
El cloro a condiciones am bientales es un gas de m oléculas diatóm icas (Cl2).
III.
Los metales son buenos conductores de la corrien te eléctrica. .-. VVV C lave: E
En un periodo: aumenta de izquierda a derecha. En un grupo: aumenta de abajo hacia arriba. Por la estructura atómica del átomo de cloro, dicho ele mento es el que posee la mayor afinidad electrónica entre todos los elementos, por lo que: I.
(F)
; II. (V)
; III. (F)
.-. Solo II C lave: D
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a p ie n s
PROBLEMAS 1.
Indicar cuántas proposiciones son incorrectas: I. Los m etales son los elementos más numerosos. II. A tem peratura ambiente, los elem entos líquidos son Hg y Br. III. El oro es un elem ento representativo. IV. El elem ento más abundante en el aire es el ni trógeno. V. El primer elem ento en la TP posee carga nu clear igual a 1. A) 1
2.
B) 2
C) 3
D) 4
PROPUESTOS A) Solo I D) II y III 6.
Que corresponden al electrón energéticam ente su perior de un:
4.
B) Alcalinotérreo D) Carbonoide
B) 2
A) 3; [Ar]4s°3d6
B) 3; [A r]4 s23d8
C) 4; [A r]4 s13d5
D) 4; [A r]4 s23d4
A) 1
Indicar cuántas proposiciones son correctas: I. Los metales tiene alto punto de fusión general mente y los no metales bajo punto de fusión. II. El arsénico es un metaloide. III. Todos los m etales son sólidos a temperatura ambiente. IV. A condiciones ambientales hay 11 elementos gaseosos. V. A los elem entos del grupo VIIIB se les denom i na elem entos ferromagnéticos. A) 1
La carga nuclear del ¡ón J2' es +4,16 x 10 18 C. De term inar el período y su configuración electrónica.
Indicar cuántas proposiciones son correctas: I. El cuarto período empieza con el potasio y ter mina con el xenón. II El boro es un semimetal. Los sem lm etales aum entan la conductividad de la corriente eléctrica al aum entar la tem pe ratura. El sexto período contiene 32 elementos. El helio es el elem ento de menor energía de ionización.
E) 5
^ (3 ; 0; 0; + 1/2)
3.
C )3
D) 4
E) 5
8.
9.
Ar
Mg
Na
P
Cl
El k j m oL1
1521
738
487
1012
1251
A) A r-C I - P- Na - Mg C) A r-C I - P - Mg - Na
B) Na - Mg - P - C l - Ar D) C l- A r - P - M g -N a
E) N a - M g - P - A r - C I De: I. El eJ2~ es un calcógeno.
C) 3
D) 4
E) 5
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Indicar cuántas proposiciones son correctas: I. Los átomos de 12J son más pequeños que el 56L. II. El Ca tiene m ayor electronegatividad que el Mg. III. Los elementos de transición pertenecen a la zona d mientras que los representativos a la zona s y p. IV. Cada período comienza en un m etal alcalino y term ina en un gas noble. V. Los metales de acuñación son Au, Cu y Pb. A) 1
10 .
B) 2
Indicar cuántas proposiciones son incorrectas: I. El Fe se oxida más rápido que el sodio. Los alcalinos no se encuentran libres en la na turaleza. De los 12 metales activos que pertenecen a los grupos lA y IIA, el menos activo es el berilio. IV. El sexto período contiene 32 elementos. V. El helio es el elem ento de menor energía de ionización. A) 1
Según los valores de energía de ionización, orde nar de m enor a m ayor dificultad para form ar ca tiones m onovalentes, a partir de sus respectivos átomos neutros. Á to m o
C) I y I
E) 4; [A r]4 s23d6
Se tiene el siguiente conjunto de probables núm e ros cuánticos para el átomo J.
A) Alcalino C) Halógeno E) Nitrogenoide
B) Solo I E) Solo I
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
Un átom o Q tiene el m ism o núm ero de electrones que un catión de carga tres de otro átom o y a su vez este es isóbaro con el átom o 59J e isótono con “ L. D e te rm in a r a q ué g ru p o de la TP p e rte n e ce Q.
II. Para los siguientes elementos se cumple: „J : Es representativo y es paramagnétlco. ,SL: Pertenece al tercer periodo y grupo VA. 17Q: Es un halógeno. III. El 38J es un alcalino Es (son) correcta(s):
A) IIA D) IIIA
B) VB E) VA
C) IIIB
11. El mom ento magnético de un catión de carga uno del átomo J es 6,92 uB. Si a mayoría de sus orbi tales atómicos sem iplenos tienen energía relativa
Q
igual a 6, determ inar la ubicación en el sistema pe riódico actual de J3~. A) Período: 6 Grupo: IIIB
E le m e n to
B) Período: 5 Grupo: VIB D) Período: 5 Grupo: VIIIB
C) Período: 5 Grupo: IVA E) Período: 4 Grupo: VIIB
12. Indicar cuántas proposiciones son correctas: I. Calcógenos: Se - Te - Po II. Boroides: Ga - In - TI III. Alcalinos: Li - Ce - Rb IV. Nitrogenoldes: P - As - Sb V. Halógenos: Br - Cl - Y VI. Anfóteros: Mn - Cr - B VII.Sem im etales: Si - Ge - Al A) 3 D )6
B) 4 E )7
C) 5
13. Indicar cuántas proposiciones son incorrectas: I. De acuerdo a como conducen la corriente eléctrica, los elem entos quím icos se clasifican como metales y no metales. II. Hay más elem entos no metálicos que elem en tos metálicos. III. Los m etales en el nivel de valencia poseen 1; 2; 3 o 4 electrones. IV. El hidrógeno es el elem ento más liviano. V. El cloro es un gas diatómico. A) 1 D) 4
B) 2 E )5
C) 3
14. C om pletar el siguiente párrafo: La propiedad fundam ental de un átomo es la car ga nuclear, la estableció............................. es 1913. Eso lo demostró en sus experim entos con los ra yos............... A) Becquerel - y B) M endeléyev - UV C) Newlands - cósm icos D) Moseley - X E) Meyer - IR 15. Indicar la proposición correcta respecto al elem en to de máxima carga nuclear del grupo VIIB y quinto período. A) Es un elem ento de transición interna. B) Su átomo neutro tiene 28 partículas fundam en tales de carga +1. C) El m ódulo del m om ento angular del orbital de su último electrón es 2,449. D) Su átomo neutro en la nube electrónica tiene 48 quarks. E) Su m om ento magnético es 2,828. 16. Dados los siquientes datos de afinidad electrónica (AE):
u ím ic a
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A fin id a d e le c tró n ic a ( k j/m o l)
I
Boro
-2 7
II
Sodio
-5 3
III
Magnesio
IV
Kriptón
+ 230 +39
Indicar ve rdadero (V) o fa lso (F) según co rre s ponda. I.
El átomo de magnesio es más estable al acep tar un electrón. II. El anión del átomo alcalino es más estable al aceptar un electrón, ya que su AE tiene el m a yor valor negativo. III. En todos los casos la aceptación de un electrón es un proceso exotérmico. IV. El átomo del gas noble debe absorber energía para aceptar un electrón igual a 39 kj/m ol. A) VVVV D) FFFF
B )V F V F E) FVFV
C )F F V V
17. ¿Cuál es la ubicación de un elem ento en la tabla periódica, sabiendo que su átomo neutro y en su estado basal posee 4 orbitales principales aparea dos? A) 3; VIA D) 3; IIA
B) 2; IVA E) 2: VIA
C) 3; IVA
18. La distribución electrónica del lantano (Z = 57) pre senta la anom alía d e l.................. ; por eso se ubica en el g ru p o ..de la tabla periódica donde los elem entos term inan su distribución en (n - 1)d1 donde n es su m áxim o................. A) B) C) D) E)
Nivel degenerado - IB - período. Bypass - IIIB - nivel. Subnivel sharp desapareado - 111A - nivel. Subnivel d apareado - IA - subnivel. Salto electrónico - IIIB - período.
19. Respecto a la tabla periódica, ¿cuántas proposicio nes son incorrectas? I.
Newlands ordenó a los elem entos químicos en serles de 7 y en orden creciente de sus pesos atóm icos (ley de las octavas).
II. Lothar M eyer descubrió la periodicidad de las propiedades de los elem entos en base a los vo lúm enes atómicos. III. M endeléyev predijo las propiedades solo de los elem entos Ekasilicio y Ekaaluminio. IV. Breguyer de Chancourtois ordenó a los ele m entos quím icos en una curva helicoidal y en form a creciente de sus pesos atómicos. A) D )4
1 E )0
B) 2
C) 3
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20. Según la siguiente triada de Dobereiner, calcular el peso atóm ico del elem ento A. B A) 35,5 D) 19,6
B) 30 E) 32,2
A) 3.6 x 10 18 C C) 1,248 x 10 ' 7C E) 3,11 x 10 17 C
C )4 5,2 5
21. Respecto a los elem entos metálicos ¿qué proposi ción es incorrecta? A) Sus altas conductividades deslocalizados que presentan. B) Después de los alcalinos, los alcalinotérreos son los de mayor reactividad quím ica frente al agua. C) Los lantánidos son metales más densos que el agua y su número de oxidación característico es +3. D) El m etal más abundante en la corteza terrestre es el aluminio. E) La conductividad eléctrica de los m etales varia con la temperatura, siendo superconductores a tem peraturas muy bajas (cercanas al cero ab soluto). 22. ¿Cuántas proposiciones son correctas, respecto a los m etales del grupo IA? I.
Se llam an alcalinos y se oxidan rápidam ente al estar expuestos al aire. II. El cesio tiene mayor carácter metálico y posee menor punto de fusión. III. El litio es usado como parte del com bustible nu clear en la bomba de hidrógeno. IV. La obtención de sodio se realiza m ediante la electrólisis de las soluciones acuosas concen tradas de sus sales. A) 1 D)
B) 2 4 E) 5
C) 3
23. El átomo de un elem ento tiene igual número de capas que el gas noble xenón (Z = 54) y posee 6 electrones con el m áximo número cuántico princi pal que presenta este átomo, entonces dicho ele mento se encuentra en el grupo. A)
VIB
B) VA
C) VB
D) VIA
E) IVA
24. Respecto a un elem ento representativo del tercer período cuyo mom ento magnético (m) es 2,828 y de m áximo número atómico. I.
Su carga relativa nuclear e s +16.
II. Pertenece al grupo IVA. III. No puede ser metal alcalino. IV. Forma un hidruro cuya atomicidad es 7. Son proposiciones falsas. A) Todas D) II, IV
B) I, II E) I, III, IV
C) Solo IV
25. Cierto elemento de transición presenta 12 electrones de valencia y pertenece al sexto periodo de la tabla periódica actual, entonces ¿cuál es la carga absoluta de la zona extranuclear para su catión divalente? B )2 ,6 3 > 1 0 ” C D) 1,64 x 10‘19 C
26. Un átomo presenta 165 quarks correspondiente a sus nucleones fundam entales y es isótono con un catión trivalente de configuración electrónica term i nal 3d5 y de número másico 56; indicar el período y grupo al cual pertenece el átomo inicial. A) 4; NA D) 4; IIIB
B) 3; IB E) 3; MIA
C) 4; VIIB
27. Sobre las aplicaciones de los gases nobles, indicar la alternativa incorrecta. A) El xenón es usado como refrigerante en equi pos de acondicionam iento de aire. B) El radón es usado en radioterapia. C) El neón es usado en avisos luminosos. D) El argón es usado en bombillas eléctricas ya que no reacciona con el filam ento caliente, disi pa el calor de este, prolongando su vida. E) El helio mezclado con oxígeno es usado en bu ceo de alta profundidad. 28. Respecto a los halógenos y sus aplicaciones ¿cuántas proposiciones son correctas? I.
El flúor es un gas amarillo que se utiliza para fabricar el teflón, un polímero usado en el re vestim iento de ollas. II. El cloro es un gas amarillo verdoso usado para potabilizar el agua. III. El bromo es un líquido rojo que se encuentra en form a libre en la naturaleza. IV. El yodo a condiciones ambientales es un sóli do de color violeta brillante, usado para fabricar yoduro de plata utilizado en fotografia. A) 3 D)
B) 2 1E ) 0
C) 4
29. Sobre el experim ento de Henry Moseley, indicar la proposición incorrecta. A) Realiza trabajo con los rayos X generados por diversos metales principalm ente pesados. B) Los elem entos m etálicos se colocaban como ánodo del tubo de rayos catódicos. C) Determinó que a m ayor número atómico mayor longitud de onda de los rayos X generados. D) Los rayos X se generan cuando un electrón de la capa L salta a la capa K. E) Determinó que las propiedades de los elem en tos químicos varían en forma sistemática a su carga nuclear.
Q
30. Acerca de la tabla periódica actual: I.
El período
2 consta de 8 elementos químicos,
cuyas propiedades no son similares. II. Los elem entos que están en un m ismo grupo tienen igual número de niveles o capas. III. Los elementos del grupo IIIB y del período 6 se llaman lantánidos. IV. Los elementos se ordenan en base a la ley de Moseley y las distribuciones electrónicas de los átomos en estado basal. Son afirm aciones correctas. A) I: II; III; IV D) II; IV
B) I; III; IV E) solo IV
C) I: III
31. Del siguiente conjunto de elementos, cuales pre sentan propiedades químicas similares. A) B) C) D) E)
Litio, sodio, cloro. Selenio, azufre, mercurio. Cobre, plata, platino. Cloro, flúor, francio. Bario, magnesio, calcio.
32. Según el experim ento de Moseley, que elementos pertenecen al mismo periodo. 19K, 3Li, S3I, gF, 2He A) Li; K D )H e; K
B) F; I E ) l;H e
C) Li; F
33. Los elementos se ordenan en un grupo según sus propiedades químicas. ¿Qué relaciones son verda deras (V) o falsas (F)? I. II. III. IV. A) D)
F: Halógeno Cu: Metal alcalino Al: Boroide S: Anfígeno VVVF VV FV
B )V F F V E) VFVV
34. Respecto de los elem entos representativos, indi que verdadero (V) o falso (F). i.
Terminan su distribución electrónica en subniveles s y/o p. II. Los m etales de m ayor reactividad son del gru po IA III. Pertenecen a esta zona también los metales de acuñación Cu; Ag; Au.
A) D)
WF VFV
B) FFV E) VVV
C) FVV
35. Con respecto a la clasificación de los elem entos en la tabla periódica actual, indique verdadero (V) o falso (F) las siguientes proposiciones. I.
Sus propiedades varían periódicam ente en gru po y períodos.
■
125
II. No permiten conocer sus propiedades de m a nera sistematizada. III. Se c la s ific a n en fu n c ió n a su n ú m e ro a tó m ico. A) FFV D) VFV
B) FVV E) V W
C) W F
36. Cierto átomo presenta en su configuración tres subniveles "p", uno de ellos con dos electrones. ¿Cuál es la ubicación del elemento? A) B) C) D) E)
periodo período período período período
4 3 4 4 3
-
grupo grupo grupo grupo grupo
IB VA IVA IIIA VIIA
37. ¿Qué alternativa es incorrecta respecto de la tabla periódica actual? A) Los elem entos de transición interna son del grupo I. B. B) Contiene más elem entos metálicos. C) Son líquidos: brom o y mercurio. D) Los transuránidos pertenecen al período 7. E) El grupo B presenta 8 fam ilias en la form a tradi cional. 38. La distribución electrónica de un elem ento químico term ina en 4p5, indique verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones. I. II. III. IV.
Es Se Es Es
un halógeno. encuentra en estado líquido. un no metal. un elem ento efe transición.
A) FFVV D) VVFV
C )F V V V
u ím ic a
B) F W V E) V W F
C )V F W
39. Si un elem ento presenta la tercera capa semillena, indique que alternativa le corresponde. A) B) C) D) E)
Es un elem ento no metálico. Es un elem ento representativo. Es un m etal pesado. Se encuentra en estado líquido. Pertenece a los nitrogenoide.
40. Respecto de un elem ento quím ico que tiene 28 protones en el núcleo, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Es un elem ento de transición. II. Pertenece a grupo VIIIB. III. Se ubica en el cuarto periodo. A) D)
VFV FW
B) FFV E) FVF
C )W V
41. El átomo de un elem ento tiene 11 electrones en los subniveles difusos. ¿En qué período y grupo de la tabla periódica se ubica el elemento?
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■
C
o l e c c ió n
A) 5, VIIIA D) 5, 111A
U
n ic ie n c ia
B) 4, IIB E) 5, IIIB
S
a p ie n s
C )4 , IA
42. El último electrón de un átomo neutro tiene los nú meros cuánticos: 4; 1; 0; + 1 /2 . Determ ine el grupo al que pertenece. A) IVA D) IIB
B) IVB E) VIIB
B) 3 - IIA E) 3 - VA
C )4 -IIA
51. En relación al radio atómico, Indique las alternati vas incorrectas.
pertenece el elemento? B) IIA. 3 E) VIIIA, 5
A) 3 - IIIA D )4 - IA
C) HA
43. El anión divalente de un átomo tiene 36 electrones en su zona extranuclear. ¿A qué grupo y periodo
A) VIA, 4 D) IIB, 4
50. Cierto elem ento presenta tres Isótopos estables cuyos números de masa suman 75 y cuyos neutro nes suman 39. ¿Cuál es la ubicación del elem ento en la tabla periódica?
C )V IIA , 3
44. Señale verdadero (V) o falso (F) según corres ponda. Los elem entos ferrom agnéticos pertenecen al grupo IIIB. II. El Sr (Z = 38) es un a lca lin o -te rre o . III. El anión S~2 (Z = 16) pertenece al grupo VIIIA.
I.
En un periodo varía de forma directa con la car ga nuclear. II. Los átomos no metálicos presentan mayor vo lumen que los metálicos en un mismo periodo. III. Aum enta de abajo hacia arriba en un grupo o familia. A) I D) I, II y III
B) II y III E) I y II
C) III
I.
A) VVV D) VVF
B) FVV E) FVF.
C) FFV
45. El primer periodo la conforman: A )H y H e D) L¡ y Na
B) H y O E) H y Li
C )H e y N e
• •
Ley de las octavas < > grupos de 8 en 8. Los grupos contienen elem entos congéneres. Los elem entos de transm isión form an los gru pos "A". En un periodo los elementos tienen propieda des semejantes.
A )V V F F D) FFFV
B )F V F F E) FFVF
C )V F V F
47. El átomo neutro de cierto elem ento term ina su con figuración electrónica en 4p2. Entonces es: A) B) C) D) E)
Un elem ento de transición. Un gas noble. Carbonoide. Una tierra rara. Flalógeno.
48. Determina el grupo y el periodo del elemento Z = 16. A) VA-3 D) VIA-3
B) VIA-4 E) IV-4
B) 3 - HA E ) 3 - VA
II. 0F 1
III- 10Ne
Señale la alternativa que indique el orden creciente de sus radios atómicos. A) III, I, II D) II, III, I
B) III, II, I E) II. I. III
C) I, III, II
I.
Pertenece a un elem ento de baja energía de Ionización.
II. En relación a los demás elem entos de su perio do tiene la más alta electronegativldad. III. Posee un bajo carácter metálico. A) FFF D) VFF
B) VFV E) FVV
C )F F V
54. Sean las especies 20X, 35Y, 9Z señale que alternati va es incorrecta. I.
En fase gaseosa, el átomo Z requiere absorber más energía que Y para desprender un electrón de su capa de valencia. II. La electronegatividad de X es m ayor que la de Y. III. Entre el átomo X y Z el primero posee mayor tendencia a la oxidación, es decir, a perder electrones. A) I y II D)
B) III II E)
C) I y III II y III
C) IIIA-3
49. Cierto elem ento pertenece al periodo 3 -g ru p o IIA. ¿Cuál es su número atómico? A) 3 - IIIA D )4 - IA
I. 13AI3+
53. Un átomo neutro presenta 11 electrones en sub niveles principales, indique como verdadero (V) o falso (F)
46. Señala verdadero (V) o falso (F). •
52. Se tiene el siguiente grupo de especies isoelectrónicas.
C )4 -IIA
55. Indique la secuencia correcta de veracidad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones. I. Todos los gases nobles tienen electronegativi dad nula. II. El poder oxidante de los halógenos aum enta al dism inuir su número atómico.
Q
III.
El carácter m etálico del K (Z = 19) es mayor que la del Fe (Z = 26)
A) VFF D) W F
B) FVV E) VVV
C) FVF
56. Indique el orden decreciente de electronegatividades para las especies. 2oCu, 16S, «S e A) S, Se, Cu C) Cu, Se. S E) Cu, S, Se
B) Se, S, Cu D) Se, Cu, S
57. ¿Cuál de los gases nobles es el más abundante en la atmósfera? A) He D) Kr
B) Ne E) Xe
C )A r
58. Se tienen las especies: 31X; 19Z; 5W I.
Orden de electronegatlvldad: W > X > Z II. El radio atóm ico del elem ento Z es el más pe queño. III. 5W: Posee m ayor carácter metálico.
B) I y III E) Solo I
■
127
62. Sobre el experim ento de Henry Moseley, indique la proposición incorrecta. A) Realiza trabajo con los rayos X generados por diversos m etales principalm ente pesados. B) Los elem entos m etálicos se colocaban como ánodo del tubo de rayos catódicos. C) Determinó que a mayor número atóm ico mayor longitud de onda de los rayos X generados. D) Los rayos X se generan cuando un electrón de la capa L salta a la capa K. E) Determinó que las propiedades de los elem en tos quím icos varían en forma sistem ática a su carga nuclear. 63. Acerca de la tabla periódica actual: I.
El periodo 2 consta de 8 elem entos químicos, cuyas propiedades no son similares. II. Los elem entos que están en un mismo grupo tiene igual número de niveles o capas. III. Los elem entos del grupo IIIB y del periodo 6 se llaman Lantánidos. IV. Los elem entos se ordenan en base a la Ley de Moseley y las distribuciones electrónicas de los átomos en estado basal. Son afirm aciones correctas.
Indique lo correcto: A) II y III D) Solo III
u ím ic a
C) II
A) I, II. III. IV D) II, IV
B) I, III, IV E) Solo IV
C )I, III
64. Una de las siguientes alternativas es falsa ¿Cuál es? 59. Referente a las propiedades periódicas de los ele mentos, indique cuál de las proposiciones es falsa. I.
Los seis gases nobles se caracterizan por su inactividad química. II. Los no m etales más activos son los primeros m iembros de los halógenos. III. Los m etales alcalinos son los más inertes de la tabla periódica. A) I y II D )S o lo III
B) II y III E) I y III
O S o lo ll
60. O rdene las siguientes especies de forma creciente al radio atómico. I. eS'2
II. 9F'1
III. 12Mg 2
A) D)
B) III, II, I E) III, I, II
C) II. III, I
I, III, II I, III. II
61. Señale lo incorrecto I. El 13AI posee mayor energía de ionización que el 17CI. II. Los átomos más electropositivos se hallan a la derecha de la tabla. III. La valencia principal de los elementos alcalinos tórreos es 2. A) Solo II D) I y II
B) I y III E) Solo III
C) II y III
A) Existen metales sólidos y líquidos solamente a temperatura ambiental. B) Los elementos, no metálicos son los menos abundantes y a 25 °C pueden estar en los tres estados de agregación m olecular de la materia. C) La m ayoría de elem entos se encuentran com binados en la naturaleza, pero algunos se en cuentran libres (elementos). D) Los elem entos m etálicos están presentes en los grupos. E) Los elem entos no m etálicos pueden ser repre sentativos o de transición. 65. ¿Cuál es la ubicación de un elem ento en la tabla periódica, sabiendo que su átom o neutro y en su estado basal posee 4 orbitales principales apa reados? A) 3: VIA D) 3; IIA
B) 2; IVA E) 2; VIA
C )3;IV A
66. La distribución electrónica del Lantano (Z = 57) presenta la anomalía del ............... ; por eso se ubica en el grupo ............... de la tabla periódica donde los elem entos term inan su distribución en (N — 1) d 1 donde “n" es su m á x im o ............... A) nivel degenerado - IB - periodo. B) Bypass - IIIB - nivel.
128
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
C) Subnivel Sharp desapareado - MIA - nivel. D) Subnivel d apareado - IA - subnivel. E) Salto electrónico - IIIB - periodo. 67. El átomo de un elem ento tiene igual número de capas que el gas noble Xenón (Z = 54) y posee 6 electrones con el m áxim o número cuántico princi pal que presenta este átomo, entonces dicho ele mento se encuentra en el grupo. A) VIB D) VIA
B)VA E)IVA
C) VB
68. Respecto a la tabla periódica, ¿Cuántas proposi ciones son incorrectas? I.
Newlands ordenó a los elem entos químicos en series de 7 y en orden creciente de sus pesos atómicos (Ley de las octavas). II. Lothar M eyer descubrió la periodicidad de las propiedades de los elem entos en base a los vo lúm enes atómicos. III. M endeléyev predijo las propiedades solo de los elem entos Eka-Sillcio y Eka-Aluminio. IV. Breguyer de Chancourtois ordenó a los ele m entos quím icos en úna curva helicoidal y en forma creciente de sus atómicos. A) 1 D)
B)2 4 E)O
C )3
69. Según la siguiente triada de Dobereiner, calcule el peso atóm ico del elem ento A. B8'
D) Illa, IIb, IVc, Id E) Ib, lid, lile, IVa 72. Respecto a los elem entos metálicos ¿que proposi ción es incorrecta? A) Sus altas co n d u ctivid a d té rm ica s se explica p or los e le ctro n e s d e slo ca liza d o s que p re sentan. B) Después de los alcalinos, los alcalinos témeos son los de mayor reactividad quím ica frente al agua. C) Los lantánidos son metales más densos que el agua y su número de oxidación característico es +3. D) El m etal más abundante en la corteza terrestre es el aluminio. E) La conductividad eléctrica de los metales varia con la temperatura, siendo superconductores a tem peraturas muy bajas (cercanas al cero ab soluto). 73. ¿Cuántas proposiciones son correctas, respecto a los metales del grupo IA? I.
Se llaman alcalinos y se oxidan rápidam ente al estar expuestos al aire. II. El cesio tiene mayor carácter metálico y posee menor punto de fusión. III. El litio es usado como parte del com bustible nu clear en la bomba de hidrógeno. IV. La obtención de sodio se realiza m ediante la electrólisis de las soluciones acuosas concen tradas de sus sales. A) 1
A) 35,5 D) 19,6
B) 30 E) 32,2
I.
Considera que las propiedades de los elem en tos varían en form a sistemática con el peso ató mico, sin excepción. II. Presenta 7 periodos o fila horizontales. III. Según esta tabla la valencia del azufre es 4. IV. El principal oxido del nitrógeno tiene por fórm u la N20 5 B) VVVF E) W F F
C) F F W
71. Relacione correctamente. I. II. III. IV.
Actínidos Alcalinos tórreos Calcógenos Ferrom agnéticos
A) la, llb, lile, IVd B) Ib, lid, Illa, IVc C) lia, lllb, IVc, Id
C) 3
D) 4
E) 5
74. ¿Qué sentencia no corresponde a las propiedades periódicas?
70. Respecto a la tabla periódica de M endeléyev, indi que verdadero (V) o falso (F) según corresponda.
A) F V W D) FFFV
B) 2
C )4 5,2 5
a) b) c) d)
S. Se, Po Th, Pa, U Fe, Ni, Co Sr, Ba, Ra
A) El radio atómico se ha calculado tom ando en cuenta la carga nuclear efectiva, debido al apantallam iento de los electrones internos. B) Un factor que influye en el valor de la energía de ionización es la carga nuclear. C) Para los elem entos alcalinos; un aum ento en el tam año de los mismos refleja la dism inución de su energía de ionización. D) Si un átomo en estado gaseoso acepta un elec trón liberando energía, entonces se hace más estable. E) En un grupo de la tabla periódica generalm en te a mayor número de protones m ayor afinidad electrónica. 75. Seleccione la especie quím ica de m enor radio ióni co de I y la de mayor radio iónico de II respectiva mente. I.
22T L 4; 24C r‘ 6; 20C a+2; 21S c*3
II, 16S -2; ^ S e 2; 80 2
Q
A) 20Ca *2; 80 '2
B) 2,Sc^3; 80 '2
C )24C r 6; 34Se 2
D )24C r*6; 80 ‘2
e ) 22t í '
4; ,6s -2
76. Dados los siquientes dados de afinidad electrónica (A E .):
Elemento
Afinidad electrónica (Kj/mol)
I
Boro
-2 7
II
Sodio
-5 3
III
Magnesio
+ 230
IV
Kriptón
+ 39
Indique verdadero (V) o falso (F), según corres ponda. I. El átomo de Magnesio es más estable al acep tar un electrón. II. El anión del átomo alcalino es más estable al aceptar un electrón, ya que su A. E. tiene el ma yor valor negativo. III. En todos los casos la aceptación de un electrón es un proceso exotérmico. IV. El átomo del gas noble debe absorver energía para aceptar un electrón igual a 39 kj/m ol. A) VVVV D) FFFF
B) VFVF E) FVFV
C) F F W
77. Sobre las aplicaciones de los gases nobles, indi que la alternativa Incorrecta. A) El Xenón es usado como refrigerante en equi pos de acondicionam iento de aire. B) El Radón es usado en radioterapia. C) El Neón es usado en avisos luminosos. D) El Argón es usado en bombillas eléctricas ya que no reacciona con el filam ento caliente, disi pa el calor de este, prolongando su vida. E) El Helio mezclado con oxigeno es usado en bu ceo de alta profundidad. 78. Respecto a los halógenos y sus aplicaciones ¿Cuántas proposiciones son correctas? I. El flúor es un gas amarillo que se utiliza para fabricar el teflón, un polímero usado en el re vestim iento de ollas. II. El cloro es un gas am arillo verdoso usado para potabilizar el agua. III. El Bromo es un líquido rojo que se encuentra en forma libre en la naturaleza. IV. El Yodo a condiciones ambientales es un sóli do de color violeta brillante, usado para fabricar yoduro de plata utilizado en fotografía. A) 3 D) 1
B)2 E)0
C )4
u ím ic a
■
129
79. Cierto elem ento de transición presenta 12 electro nes de valencia y pertenece al sexto periodo de la tabla periódica actual, entonces ¿Cuál es la carga absoluta de la zona extranuclear para su catión di valente? A) 3,6 x 1 0 "8 C C) 1,248 x 10 " C
B) 2,63 x 1 0 18 C D) 1,64 x 10'19C
E) 3,11 x 10 " C 80. Un átomo presenta 165 quarks correspondientes a sus nucleones fundam entales y es isótono con un catión trivalente de configuración electrónica term inal 3d5 y de numero másico 56; Indique el pe riodo y grupo al cual pertenece el átomo inicial. A) 4; IIA D )4 ; IIIB
B) 3; IB E) 3; MIA
C )4 ;V IIB
81. Indique la proposición correcta respecto al elem en to de m áxima carga nuclear; del grupo VIIIB y quin to periodo. A) Es un elem ento de transición interna. B) Su átomo neutro tiene 28 partículas fundam en tales de carga +1. C) El m odulo del m om ento angular del orbital de su ultimo electrón es 2,449. D) Su átomo neutro en la nube electrónica tiene 48 quarks. E) Su m om ento magnético es 2,828. 82. Un elem ento presenta en su distribución electró nica solo cuatro subniveles de numero cuántico azim utal 1 y un subnivel fundam ental lleno si su mom ento magnético es 4,899, ¿a qué grupo y pe riodo pertenece en la Tabla periódica actual, si se sabe además que en los orbitales del último subni vel hay un electrón apareado? A) VA; 5 D )V IB ; 6
B) VIIIB; 5 E) VIIIB; 6
C) VIIB 6
83. Respecto a un elem ento representativo del tercer periodo cuyo m om ento m agnético (pi) es 2,828 y de su m áximo número atómicos. I. II. III. IV.
Su carga relativa nuclear es +16. Pertenece al grupo IVA. No puede ser metal alcalino. Forma un hidruro cuya atomicidad es 7.
Son propiedades falsas A) Todas D) II, IV
B) I, II E) I, III, IV
C )S o lo IV
84. Determine el periodo y grupo del átomo de un ele mento que posee 15 electrones en orbitales cuya energía relativa es 5. A) 3, VIIB D) 4, VIIA
B) 4, VI11A E) 3; VIIA
C )4 ; VIB
130
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U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
85. Si se tiene un ion X2~ que es isoelectrónico con otra es pecie W que pertenece al cuarto periodo y grupo VIA,
A) C)
anfígeno boroide
determine la familia a la cual pertenece el elemento X.
E)
nitrogenoide
1. A 2. A 3. D 4. B 5. E 6. E 7. C 8. A 9. B 10. B 11. B
12. A
23. C
34. A
45. A
13. B 14. D
24. D
35. D 36. C
46. B 47. C
37. A
48. D
E C C
49. E 50. B 51. D
30. B 31. E
38. 39. 40. 41. 42.
E A
52. C 53. E
32. C 33. E
43. A 44. D
54. D 55. B
15. C 16. E 17. A 18. B 19. A 20. A 21. A 22. B
25. C 26. C 27. A 28. A 29. C
B) alcalino férreo D) carbonoide
56. A 57. C 58. A
67. C
78. A
68. A 69. A
79. C 80. C
59. D 60. B
70. D 71. B
81. C
61. D 62. C
72. 73. 74. 75.
63. B 64. E 65. A 66. B
A B E C
76. E 77. A
82. E 83. D 84. D 85. D
Enlace químico
o D
Q .
O ü
G ilb e rt N e w to n L e w is (W e y m o u th , 23 de octubre de 1875-BerkeIey, 23 de marzo de 1946) fue un fisicoquímico estadounidense, famoso por su trabajo llamado «Estructura de Lewis» o «diagramas de punto». Tuvo educación hogareña y de es cuela pública entre los 9 y 14 años, momento en el cual ingresó en la Universidad de Nebraska para, tres años más tarde, comenzar a estu diar en la Universidad de Harvard donde mostró interés por la Eco nomía, pero se concentró en Q uí mica, obteniendo su bachillerato en 1896 y su doctorado en 1898.
D e s a rro lló u n in te n so tra b a jo en c u e s tio n e s re la tiv a s p r in c ip a lm e n te a esta d is c ip lin a , p u b lic a n d o n u m e ro s o s a rtíc u lo s c o n lo s re s u l ta d o s d e su s in v e s tig a c io n e s . En 1916 formuló e l modelo del átomo cúbico y la idea de que un enlace covalente consiste en un par de electrones compartidos; además, creó el término «molécula impar» cuando un electrón no es compartido. Luego, en ese año, enunció la importante «regla del octeto». En 1919, estudiando las propiedades magnéticas de soluciones de oxígeno en nitrógeno líquido, encontró que se había formado una molécula d e 0 4. Esta fue la primera evidencia del oxígeno tetraatómico. En 1923 formuló la teoría del par electrónico para las reacciones ácido-base. Finalmente, en 1926 acuñó el término «fotón» para la menor unidad de energía radiante. Fuente; Wikipedia
132
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a p ie n s
La atracción electrostática se realiza en todas las direcciones de tal manera que no existen m olécu las, sino inmensos cristales con determ inadas for mas geométricas.
© ©
Existen reglas em píricas que indican: E, + E2 > E , + E2 Enlace iónico
AEN > 17
( - ) estable (+ ) estable
CINa
EN = 2,1
— X — (41 8 0 °)
Por lo que el com puesto form ado posee geometría m olecular lineal. 16. El diam ante es un cristal form ado por átomos de carbón, dichos átom os están unidos por enlaces de tipo:
Verdadero Debido a la elevada Intensidad de la atracción electrostática a tem peratura am biente (25 °C) todos son sólidos con altos puntos de fusión (m ayor a 400 °C). Ejemplo: Cloruro de sodio NaCI T,= 801 °C
II. Verdadero Solo fundidos o en solución acuosa conducen la electricidad. • NaCI(l): Fundido. Na- (C) Cl (f)
Q
Los iones poseen movilidad, esto asegura la conducción eléctrica. II. Falso Existen como sólidos cristalinos no poseen mo léculas. .-. VVF
Estructura
Simetría
h2
H— H
Regular (Apolar)
so 2
¿Cuáles de las estructuras de Lewis son incorrec tas?
a i 3*
h 2o
3 [: c i :]
III. A I(N 0 3)3 : A l3, 3 [N O ,]'
CH30 H
Resolución: Para los compuestos: Notaciones
A
A IC I3
*ci:
Estructura
/ Cl
Cl I Al
•Al
-O :
Regular (Apolar) Irregular Apolar)
H H 1 H—C—0 — H 1 H
Irregular (Polar)
Irregular (Polar)
nf3
\
03
Cl -2
A IA
\
H ~ 0 \
0
Fórmulas
-
0 :
:
[:o :J
co 2
2
Irregular (Polar) °
n2
2AL3 3 ;o ;
Irregular (Polar)
o '
: A l3- 3
II. Al20 3
M oléculas
O ¡1 O II O
— — Cl (ac)
AICI3
143
La polaridad o apoiaridad de las m oléculas depen de de la geom etría de estas: Molécula polar: irregular. Molécula apolar: regular.
Na~ (ac)
I.
■
Resolución:
• NaCI(ac): Disuelto en agua
19.
u ím ic a
Regular (Apolar)
N= N Cl
a i (n o
3)3
•Al
N O ¡1
A l*3 3
[N O 3 ]* 1
AICI3
El A I C I 3 en un com puesto covalente (Excepción); de acuerdo al problem a se observa que I y II po seen estructura incorrecta. 20.
¿Cuántos enlaces a y n, respectivam ente, hay en la hidrazina (N2H4) y en el tetróxido de dinitrógeno ( n 2o „)?
Al
/ Cl
Regular (Apolar) \
Cl
Por lo tanto, son apolares con enlaces apolares: 2 H2 y N2 22.
En relación a la estructura de Lewis de la molécula siguiente, indique verdadero (V) o faiso (F), según corresponda:
Resolución:
:o:
Estructuras de los com puestos de nitrógeno si guientes:
..
II
..
H—O— N— o : I.
El número de enlaces coordinados es menor que el número de enlaces covalentes normales. II. Tiene solo enlaces sigm a (a). III. Tiene solo enlaces covalentes polares. IV. Presenta estructuras resonantes de Lewis. Resolución: De acuerdo a la estructura Lewis del H N 0 3:
Se cuentan respectivam ente: 5n, Oji, 5 71 y 2 n 21.
A continuación se m uestran las siguientes estruc turas:
H— O— N \0
H20 , S 0 2, H20 , C 0 2, ALCI3i CH3OH, NF3, 0 3 y N2.
I.
Verdadero Com o la notación Lewis del nitrógeno es:
¿Cuántas m oléculas son no polares con enlaces apolares?
\ C Forma dativo •N•
144
■
C
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U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Estructura:
24.
H — O — N■i
3 norm ales 1 dativos
Indique cuántos enlaces dativos tiene cada com puesto: 1. H C I0 4 II. H N 0 3 III. S 0 2~ Resolución:
II. Falso Al poseer un enlace doble, posee un enlace tipo
\ / O
z
I 0
1
o
0 1 O—o —o
•N -
I
H N 03
1
•c i:
0
/O H — O — N. ^O
h c io 4
I
p¡ ót). III. Verdadero Sus cuatro enlaces son polares ya que la unión es de nom etales diferentes. IV Verdadero Los electrones "n" pueden m odificar su posi ción, por lo que el com puesto presenta reso nancia:
X
Estructuras Lewis para los compuestos siguientes:
•2
/,0 0 ¡
H— O— N
•s-
S O ¡2
o = s —o I 0
Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposicio nes siguientes: I. En un enlace covalente múltiple, el enlace p¡ (re) es más estable que el enlace sigm a (a). II. En una molécula de H2C 0 3 existe 5 enlaces sig ma (o) y un enlace p¡ U). III. El enlace pi (n) se efectúa entre orbitales atóm i cos p, por encim a y por debajo del eje internu clear.
Observam os enlaces dativos en las cantidades respectivas: 3 , 1 , 2 25.
¿Cuál de las siguientes especies hay el menor nú mero de enlaces n? I. C 0 2 II. H2S III.N 0 3 IV. N O ' V, CO Resolución: Para que se presente enlace "p" en una molécula, debe haber por lo menos un enlace doble o triple. Los compuestos:
Resolución:
o
X
no
3
A
O— H
+ -2 /
\ y cr en orbitales atómicos tipo "p"
:]
o
0 = 0
[:n =
o
N0 +
o
ti
-1
o
Enlaces: 4 simples: 4o 1 doble: 1n y 1o Total: 5cr y 1n Verdadero Uniones tipo
/ en
I X
H2S
< H— O
o
I
co2
o
Respecto a las afirmaciones: I. Falso De acuerdo al contenido energético de los enla ces tipo rt y ct; se tiene: Energía: n > a Estabilidad: n < a II. Verdadero Estructura Lewis del H2C 0 3: O
o o
23.
Se observa que el H2S posee o enlaces "n" 26. ■Eje
Encima y debajo (Paralelos) FVV
¿Cuál de las siguientes m oléculas presenta el ma yor número de pares enlazantes? I. N20 4 II.N2H4 III.H N O j IV. h 2s o 4 V. Cl20 5 Resolución: Los electrones enlazantes representan los pares de electrones compartidos:
Q
H\
/ H
N— N
HX hno
3
XH
H— 0 — N
/ °
0
^ ______ ^e„
O
n 2h 4
O
BeCI2
I O
^0
1
0 X
145
A HH
nh3
ro
/ ° N— N
DO
° \ N20 4
■
u ím ic a
o=c=o N—
N20
O x
N
\o
4
o o
h 2s o
0 I H — O— S — O — H I 0
Solo posee resonancia el C 0 2 (tiene e „ ) .-. Rpta.: 1 29. I.
0 1 0 — C l— o — C l— H i i 0
Resolución: La resonancia se presenta cuando una especie covalente (molécula o ion) presenta más de 1 estruc tura Lewis posible. Esto se debe a la deslocalización de sus electro
El N20 4, posee m ayor número de electrones enla zantes (14 ;) 27.
Indique qué especies químicas presentan resonancia: NO II. C O ^ III. N3H IV. N20 4
nes tipo "n" Las especies:
Determ ine las sustancias cuyas m oléculas no cum plen la regla del octeto. I. BeBr2 II. PCI3 III.S F e IV.XeF2
I.
NO +
[:n =
:1
o
No posee resonancia ya que por lo m enos debe haber tres átomos. II. C 0 3'2 O
Resolución: Desarrollam os la estructura para observar el octeto: BeBr2
O
Br — Be — Br
O
p‘ PCI3
a
l a Cl
c /S
F sf6
F ^ I _- F Q sC F I F F F
No posee resonancia ya que los electrones n, no pueden moverse a otra posición equivalente. IV. n 2o 4 O Os -/ ,N — N O'✓
:x e : •i i F
No cumplen el octeto: Be(4e~); S(12e“ ); X e(10e") Por lo tanto I, III y IV 28.
° \
Prediga cuántas de las siguientes m oléculas pre sentan resonancia: CCI4, NH3, BaCI2, C 0 2, N20
Los compuestos: Cl
0 /
S °
N— N
/ °
° \
X0
/ N— N
’0 /
O
X0
y IV.
En base a los datos presentados en la siguiente tabla, indique con verdadero (V) o falso (F) las pro posiciones siguientes:
Electronegativldad Cl
° \
X0 ' 0 /
Elemento
C i- C\ Cl
N— N
Por lo tanto, posee resonancia: II 30.
Resolución:
CCI4
o
../N H - N ( |] N.
•II
XeF2
[O
Posee 3 estructuras equivalentes III. N3H
Núm ero atómico
H
C
0
2,1
2,5
3,5
1
6
8
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
I.
AEN
Br — Cl
0,2
I
LL
0,0
H— F
Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Falso Polaridad del enlace, es proporcional a la " AEN". H— C < H j- 0 AEN = 0,4 AEN = 1,4 II. Verdadero Los elem entos H,C y O son todos nometales, por esa razón entre ellos solo se form an enla ces covalentes. H — C, H — O, C — O III. Verdadero Dirección del vector momento dipolar (jl):
Enlaces
LL
Se puede decir que el enlace entre H — C es más polar que H — O. II. Se form ará un enlace covalente entre cualquie ra de estos elementos. III. En el enlace H— O el mom ento dipolar es un vector que está dirigido desde el H hacia el O.
I— F
1,32
Br — F
1,02
Luego el orden creciente de p es: F — F, Br — CL Br — F, I — F, H — F 33.
Indique cuál de las siguientes m oléculas contiene a un átomo que no cumple la regla del octeto: I. S 0 2 II. CS, III. N 0 2 IV .S 0 3 V. Cl20 7 Resolución: Desarrollam os las estructuras Lewis para los com puestos: Moléculas so2
EN(H) < EN(O) FVV
CS2
0=\
0 —
s
II
:z
Indique qué estructuras presentan resonancia: I. S 0 3 II. H2C 0 3 III. S 0 2 Dato: Número atóm ico (Z): S = 16; H = 1; 0 = 8; C = 12
Estructuras
0
31.
1,78
S03
O
2
/
no
x o
Resolución: 0
De acuerdo a las estructuras
ci2 o7
3
Y
Y
Y
i
Y
-
••
I
—Cl —0 I
0
Se observa de todos los átomos centrales que el N 0 2 no cumple el octeto. N (7 e )
•
S
0
..
0 — C l— 0 0
h-
h
34.
0 C 0
0
Para los hidruros de los anfígenos (VIA); el mo mento dipolar es Inverso al número atómico: H— O H— S E. N (disminuye en Z) H — Se H — Te Por lo tanto es más polar: H — O
de e ;). Por lo tanto, poseen resonancia I y III Suponiendo que el m om ento dipolar del enlace solo depende de la electronegatividad, ordene en form a creciente al m om ento dipolar de los siguien tes enlaces. Resolución: En m om ento dipolar ( ú ) de un enlace, es propor cional a la diferencia de electronegatividad o (AEN) de los átom os que lo forman:
¿Qué enlace posee mayor momento dipolar (¡I)? I. H — S II. H — Se III.H — Te IV. H — H V. H — O Resolución:
El H zC 0 3 no presenta resonancia ya que no hay otras posibles estructuras (No hay deslocallzación)
32.
1 I
so 3
h 2c o
II
U
03
o l e c c ió n
II
C
O
■
03
146
35.
Determ ine los enlaces sigma siguientes moléculas. I. N20 5 II. Cl20 7 III. N,H
(c )
y p¡
( t i)
para las
Q
De acuerdo a las estructuras: Enlaces
Estructura
< \
N20 4 °% N A
N— 0 — N
ci2 o7
n 3h
/ °
n 2o
0 0 I I 0 — C l— 0 — C l— 0 I I 0 0 H— N
147
/ ° x o
N— 0 — N
5 o /
8a hno
X ° x o
xO H— 0 — N X0
3
O
/ N II X N
4a 1
71
so3 o - S 'o
Luego los enlaces c¡ y n están en las cantidades: 6 y 2; 8 y 0; 4 y 1. 36.
N— N
0 /
6a 2 ti
xo
o /
■
alcanzar la estabilidad debe adquirir 8 electrones en la capa de Valencia.
Resolución:
Moléculas
u ím ic a
Hacer la estructura de Lewis de las m oléculas si guientes e Indique como respuesta el que tiene mayor cantidad de enlaces sigma (a) y pi (n). I. N A II. C6H6 III. C3H6 IV.H2S 0 4 V. HN3
F I
BF3 x
N
Se observa que el boro del BF3 no cumple el octeto (Solo 6e"). 38.
Resolución: Identificam os el número de enlaces n y a en los compuestos:
¿Cuál (es) de las siguientes especies es una ex cepción del octeto electrónico? I. H3B 0 3 II. P C I , III.C IF 3 Resolución: Excepciones del octeto electrónico:
I
H
c 3h 8
(10a)
h 2s o
4
(6a)
N3H (3a y 1¡i)
H ! C— I H
H I C—H I H
0 I H — O— S — 0 — H I 0
H— N ‘
X*N" ll N.
El C6H6 posee m ayor número de enlaces (n y cr).
\
PCI5
X
0 1 m ,
Cl CQI P — CI CK j Cl O ! TI
F s ..
CIF, H I H— C — I H
/
3 I
H xc H— CX X C — H II I H— C C— H X
O
h 3b o
xo
o /
O
/>
X
N— O — N
I
c 6h 6 (12c y 3n)
° \
X
N A (6a y 2n)
F B: Octeto incompleto P y Cl: Octeto expandido. Por lo tanto, son excepciones I, II, III. 39.
Señale la estructura de Lewis del com puesto for mado por los elem entos 12Mg y ?N. Resolución: Formación de un com puesto iónico a partir de los elementos: • 12Mg (HA)
Mg
•
*N*
7N (VA)
Notación Lewis 37.
¿Cuál de los siguientes compuestos no cumple con la regla del octeto? i. n 2o 4 i i . n 2o 5 iii. h n o 3 IV .S O 3 V. BF3
El "Mg" debe transferir 2e
3 Mg
+
2«N>
Resolución: La regla dei octeto establece que los átomos para
y el "N" debe recibir
3e , por lo que se deben unir en la proporción:
j
3 M g '2
2 ;n ;
3
a p ie n s
Indique que proposición(es) es(son) incorrectas(s): I. Generalm ente cuando existe enlace covalente habrá compartición de uno o más pares de electrones. II. La diferencia de electronegatividades y el ca rácter no metálico de las especies que se en lazan, son criterios que ayudan a establecer un enlace covalente; estos no siem pre son deter minantes. III. Los compuestos: S i0 2, A l20 3; MgO; BeCI2 y FeCI3 presentan to dos sus enlaces covalentes. Si
Al
Mg
Be
Fe
Cl
0
1,8
1,5
1,3
1,5
1,7
3,0
3,5
Elemento Electro Negatividad
NA
•N -
S02
•s:
CO
•c-
N— N
o=s 0
3 N 2 D 1N 1D 1N 1D
c=o
1, 3, 1, 1 (Normales: N) Y 1 ,2 , 1, 1 (dativos: D) 42.
Señale la notación de Lewis del com puesto iónico que es incorrecta: I.
Na20 : 2N a+ [;O í]
II. CaF2 : Ca2+2 jü F í]
Resolución:
III. K3N
De acuerdo a las proposiciones: I. Correcto El enlace covalente se produce norm alm ente por unión de átom os no metálicos los cuales comparten uno o más pares de electrones. II. Correcto G eneralm ente el enlace covalente se verifica cuando se observa: • Unión de átom os no m etálicos • O < AEN < 1,7 Pero esto no siem pre es determ inante. Ejemplo: Los com puestos covalentes: • BeCI2: Metal - nometal • HF: AEN = 1,9 > 1,7. III. Incorrecto Los com puestos siguientes poseen por enlaces interatómicos: S ¡0 2 BeCI2
o
S
\
n ic íe n c ia
O
U
o l e c c ió n
o
C
/
40.
■
O
148
iv. V.
: 3K+ [íN í]
a if 3
: A I 3+3 [ ; f :]
A l20 3 : 3AI2*2 [ sO í ]
Resolución: Estructura Lewis de com puestos iónicos: Fórmula
Covalente (com parten es )
AIO, ] .. . 3 I iónico I (catión - anión) FeCI3 J
Átom os
Compuesto
Na20
Na
-O :
2 N a h [íO :]
C aF2
óá
f
:
Ca+2 2[ ; r ]
k3N
K
-N -
a if 3
-ai
-f :
Ai 3[ ; f ;]
A l20 3
«a i
-o:
2a i +3 3[; o ;]
3K* [íN í]
Se observa del problem a que el com puesto A l20 3 no lleva la notación correcta.
Por lo tanto, es incorrecto solo III 43. 41.
¿Cuántos enlaces covalentes norm ales existen en cada una de las sustancias siguientes: 0 3, N20 4, S 0 2 y CO, respectivam ente? Resolución: De acuerdo al aporte de electrones se tienen dos tipos de enlaces covalentes: •
Resolución:
Normal: Am bos átomos lo aportan
• Dativo: Solo uno de los dos átomos lo hace. En las m oléculas dados podem os observar. Molécula
o3
Átom os
•o:
Estructura 0 = 0 0
Indique si la proposición es verdadera (V) o falsa (F), según corresponda: I. En el CO hay un enlace covalente coordinado. II. La polaridad de un enlace covalente está direc tam ente relacionado con la diferencia de electronegatividad de los átomos que lo forman. III. En los enlaces múltiples se forman enlaces o y n.
De las afirmaciones: I. Verdadero Estructura del monóxido de carbono: "CO"
Enlaces 1N 1D
“9 : IVA
IVA
, enlace dativo
:c :;o ;— ►:c=o;
_
III.
II. Verdadero Polaridad del enlace covalente: • Polar (átomos diferentes): AEN • Apolar (átom os iguales): A E N = 0
• Triple:A = B ^ 6e
(1n y 1o) (2 ji y 1o)
¿Cuál será la configuración de Lewis del elemento que posee dos isótopos, sabiendo que la suma de los neutrones de estos es 15 y la suma de sus nú meros de masa es 29? Resolución: Los isótopos tienen igual número atómico. Se tiene: EN° = 15 A = N° + Z A ,A 2 XX
XA = 29 donde A, = N ? + Z A 2 = N2 + Z XA = XN° + 2Z
zz 29 = 15 + 2Z
29 - 15 = 2Z
Z = 7
Para efectuar la configuración de Lewis debe sa berse cuántos electrones de valencia tiene Z = 7 1s2, 2s2, 2p3 luego tiene 5e~ de valencia porque tie ne 5e en su último nivel energético. Entonces se trata del nitrógeno (grupo VA). Los electrones de valencia se marcan con aspas rodeando al sím bolo químico. „N 45.
■
149
Verdadero Algunos de sus sólidos como el diam ante son duros pero frágiles (quebradizos)
46. Señale la alternativa que no corresponda a una propiedad de los com puestos covalentes. I. Poseen bajos puntos de fusión, menor de 400 °C. II. Generalm ente se disuelven en líquidos no pola res como el n -h e x a n o C6H 14ll) III. Pueden encontrarse al estado sólido, líquido o
.-. V W 44.
u ím ic a
.-. VVV
III. Verdadero Se forma enlace covalente múltiple cuando se comparte 2 o 3 pares de electrones: • Doble: A = B 4e
Q
Con respecto a las propiedades de los compuestos covalentes, señale como verdadero (V) o falso (F) las proposiciones siguientes: I. Son gases, líquidos o sólidos con bajos puntos de fusión. II. Muchos no se disuelven en líquidos polares como el agua. III. Al estado sólido son duros y no frágiles. Resolución: Propiedades de los com puestos covalentes: I. Verdadero Debido a la m enor intensidad respecto a los com puestos iónicos, pueden existir como: • Gases: 0 2, C 0 2 • Liquidos: Br2, CH3OH • Sólidos: Azúcar, l2 Estos sólidos de bajo punto de fusión. II. Verdadero La mayoría son apolares por lo que son insolubles en agua ya que este es un com puesto (disolvente) polar.
gaseoso. IV. Al estado fundido conducen electricidad. V. En solución acuosa son electrolitos débiles o n o -e le ctro lito s. Resolución: C aracterísticas de los com puestos covalente: A) Correcto Por lo general sus sólidos poseen bajos puntos de fusión: Ejemplo: Azúcar B) Correcto G eneralm ente son apolares por eso son so lubles en solventes apolares como el hexano (C6H6) C) Correcto Pueden encontrarse como sólidos, líquidos o gases. D) Incorrecto Al no poseer especies con carga eléctrica no conducen la electricidad. E) Correcto Sus soluciones son m oleculares no iónicas y no electrolitos, por eso no conducen la electricidad. 47. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) de las si guientes proposiciones: I. La molécula del agua H20 es muy polar. II. Se trata de una m olécula param agnética: NO III. Una molécula diatómica es polar siem pre que su enlace covalente lo sea. Resolución: Respecto a las proposiciones: I. Verdadero La m olécula del H20 por ser irregular es polar, pero además el enlace: H — O (alto AEN) Por lo que su polaridad es extrema. II. Verdadero La m olécula del "NO" posee por estructura: '"n =
ó:
Paramagnético III. Verdadero Toda molécula diatómica es polar si: x - y :x^ y .-. V W
150
48.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
En las siguientes estructuras de com puestos covalentes, indique aquel com puesto que presenta solo enlaces covalentes normales.
SO,
0= S V O (irregular: polar)
:ci: I .. : c i — o — c i: ..
I
:o — 0 = 0
III.
CHjCI
:ci:
H — Br:
^ H/(p H H
Resolución: Estructuras Lewis
Por lo tanto, los 3 com puestos son polares.
o
/
Indique cuántas de las m oléculas son polares: BCI3; CCI4; BeF2: S 0 2; NH3
o
Resolución: Las estructuras de las m oléculas siguientes:
Se observa que II y III poseen solo enlaces norm a les, el 0 3 posee enlace dativo.
o \
b c i3
49. Indique la correspondencia correcta entre fórmula y tipo de polaridad en cada caso. I.
S02
: apolar
II. H2S 0 4
: polar
III. H N 0 3
: apolar
Resolución:
BeF2
Es irregular, por lo tanto es polar. II. Correcto El H2S 0 4 posee por estructura:
I O— H O Es irregular, por lo tanto es polar. III. Incorrecto Estructura del H N 0 3 /O H — '° — l \ Q
irregular (polar)
Irregular (Polar) Regular (Apolar)
F — Be — F
Irregular (Polar)
S02 ° - \ >
Luego dos com puestos son polares. 52.
Determine la geom etría molecular de las siguien tes moléculas, respectivam ente. H N 0 3, CO, b f 3 Resolución: Desarrollam os las estructuras de los compuestos siguientes: ,0 HNO,
H—O— N
CO
:c = o :
V (sp; °Trigonal Planar
Por lo tanto, es correcto solo II. 50. Determine la polaridad m olecular de los siguientes compuestos: H20 , S 0 2, CH3CI
Regular (Apolar)
C K ^ C l Cl
nh3
Para los compuestos siguientes: I. Incorrecto: El compuesto: S 0 2 posee por estructura:
H— O
Regular (Apolar)
Cl I CCI4
0 1
DO— O
I
tm t
X
HBr
/ 0—0=0
o
\
Ccl4
51.
/ O
03
II o:
O
(irregular: porlar)
sp (lineal)
Resolución: Polaridad molecular: H ,0
h —o; H (irregular: polar)
BF,
' B
r\
, sp2 Trigonal Planar
Q
®
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
PRO BLEM A 1 (U N I 2 0 1 1 - I I) _C já le s de las siguientes proposiciones son correctas? El enlace Al — Cl es apolar El enlace H — Cl es más polar que el enlace K — Cl El enlace K — Cl tiene m ayor carácter iónico que el enlace Al — Cl Datos, Z: H = 1, Al = 13, Cl = 17, K = 19 Ai Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) I y II
■
u ím ic a
151
®
satisfactoriam ente. Muchas de ellas son considerando que el "S" expande su capa de valencia form ando enla ces pi que se deslocalizan (Resonancia)
E) II y III
E structu ra m ás p robable
R e so lu ció n :
M ás a ce p ta b le p o r c a rg a s
G E O M E T R ÍA T E T R A É D R IC A
De las proposiciones: Falso (F) Al EN = 1,5 Cl EN = 3.0 AEN = 3 - 1,5 = 1,5 Enlace covalente polar El enlace es covalente polar cuando: 0 < AEN < 1,7 II.
III.
Falso (F) El concepto de polaridad está asociado a com puestos en los que se comparten electrones de manera desigual. El enlace H — Cl es covalente polar. El enlace entre el K y el Cl es iónico (transfe rencia de electrones) Verdadero (V) El carácter Iónico de un enlace está asociado con la diferencia de electronegatividad entre los áto mos que forman el enlace. A mayor diferencia será el carácter iónico. • K EN = 0,8 Cl EN = 3,0 AEN = 3 - 0,8 = 2,2 • Al EN = 1,5 Cl EN = 3,0 AEN = 3 - 1,5 = 1,5
El enlace K — Cl tiene mayor carácter iónico que el enlace Al — Cl. Clave: C
Por lo tanto: I. (V); II. (V):
III. (V) C lave: E
PRO BLEM A 3 (U N I 2 0 1 2 - 1) Si en la m olécula de H3P 0 4 los átomos de hidrógeno están unidos a los átomos de oxígeno, determ ine el número de enlaces tipo sigm a (a) que presenta la mo lécula. Números atómicos: H = 1 ; 0 = 8 ;P = 15 Electronegatividades: H = 1,2; O = 3,5; P = 2,1 C) 6
B) 7
A) 8 D) 5
E) 4
R e so lu c ió n : Para el ácido fosfórico: H3P 0 4 Calculando el número de pares de electrones com par tidos (P): H3PQ4
O = 3(2) + 1(8) + 4(8) = 46 . V = 3(1) + 1(5) + 4(6) = 32
=* P = 7 la lectura de Lewis es: :o : i .. H -O . . - P, - O.. - H ..
PR O BLEM A 2 (U N I 2 0 1 2 - I) El ion sulfato, SO 2 , es una especie muy estable. ¿Qué puede afirm arse correctam ente acerca de esta especie quím ica? Núm eros atómicos: O = 8: S = 16 I.
Es estable debido al gran número de form as reso nantes que posee.
II.
Tiene geometría tetraédrica.
III.
El azufre ha expandido su capa de valencia.
A) Solo I D) II y III
B)Solo II E)I, II y III
C) Solo III
:0 : Por lo tanto, el número de enlaces sigma es igual a 7. C lave: B PRO BLEM A 4 (U N I 2 0 1 2 - I I) Dadas las siguientes proposiciones referidas a la m olé cula de eteno, C2H4: I.
Los átomos de carbono e hidrógeno se encuentran en el mismo plano.
Resolución:
II.
Los átomos de carbono tiene hibridación sp.
Respecto al ion sulfato: (S 0 4)2 Se caracteriza por ser muy estabie y por presentar di versas estructuras de Lewis que lo pueden representar
III.
Los átomos de carbono están unidos por un enlace sigma (a) y un enlace pi ( t i ). Números atómicos (Z): C = 6; H = 1
152
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Son correctas: A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) I y III
C) Solo III
En la estructura quedan "3 pares no enlazantes" (3 pares no compartidos) Clave: D
Resolución:
PROBLEMA 6 (UNI 2 0 1 3 - 1)
M olécula de Eteno:
Con respecto a los enlaces químicos, indique la alterna tiva correcta, después de determ inar si las proposicio nes son verdaderas (V) o falsas (F): I. Las sustancias que presentan enlaces iónicos, en condiciones naturales, siem pre se encuentran en estado sólido. II. La compartición de pares de electrones de valen cia, entre átom os que form an enlace, caracteriza al enlace covalente. III. En el enlace metálico la atracción se produce entre los núcleos cargados negativam ente y los electro nes deslocallzados.
Hibridación sp2
H \
//H C=C H ' XH
I. II. III.
Los átomos son coplanares. La hibridación del carbono es sp2. Para el carbono: doble enlace (1 sigma, 1 p¡) V, F, V Clave: E
PROBLEMA 5 (UNI 2 01 2 - II) Señale la alternativa correcta que indique el número de pares de electrones no com partidos alrededor del áto mo central en la molécula de XeF2. Num ero atómico: Xe = 54; F = 9 A) O D )3
B) 1 E )4
A) W V D) VVF
I.
II.
Diagrama Lewis: XeF2 :f: III •c ^ X e
:
f:
:
C) VFF
Resolución:
C )2
Resolución:
B) VFV E) F W
Verdadero (V) Por el tipo de Interacción electrostática y ordena m iento cristalino, los com puestos iónicos en condi ciones naturales se m anifiestan como sólidos. Verdadero (V) El enlace covalente se produce por compartición de electrones de valencia debido al traslape de or bitales atómicos. Falso (F) El enlace metálico se produce m ediante atracción de los cationes m etálicos hacia los electrones des locallzados. Clave: D
Q
PROBLEMAS 1.
2.
Son gases, líquidos o sólidos con bajos puntos de fusión. II. M uchos no se disuelven en líquidos polares como el agua. III. En estado sólido son duros y uno frágiles.
Si
Al
Mg
Be
Fe
Cl
O
EN
1.8
1,5
1,3
1,5
1,7
3.0
3,5
B) E)
Solo II II y III
B) Solo I E) I y III
B) Solo II E) II y III
03
IV.
C) Solo I
moléculas
B) 8 E) 7
B) E )5
2
C )3
Con respecto alenlace iónico, indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. El enlace iónico es la unión química form ada por la atracción electrostática entre iones de carga opuesta. II. Entre los átomos que participan en el enlace iónico, existe una alta diferencia de electrone gatividades, generalm ente mayor o igual a 1,9. III. Se trata de compuestos iónicos: NaBr, MgO. CaCI2. A )V V V D) FVV
6 ;N = 7 ; 0 = 8 C) Solo III
9.
B )V V F E) VFF
C) VFV
Respecto al enlace químico, ¿cuántas proposicio nes son incorrectas? I. Se libera energía a los alrededores. II. Los átomos ya enlazados son más estables.
H30 '
v. i2o 7 VI. c h , c h 2c h 3 Determ inar el número de enlaces covalentes coor dinados en total. A) 4 D) 11
C) VFV
De las siguientes proposiciones: I. El Hl posee mayor carácter iónico que el HCI. II. El enlace formado cuando un solo átomo aporta el par de electrones compartido, se conoce como un enlace dativo, pero no es enlace simple. III. El enlace metálico explica la conductividad eléctrica y el brillo metálico. IV. En el enlace electrovalente, la atracción es polidireccional. V. En la estructura cristalina del NaCI, cada ion Na1' está rodeado por 6 iones del C l1 . Es (son) correcta(s): A) 1 D) 4
8.
Desarrollar las estructuras m oleculares de los si guientes compuestos, según la notación de Lewis: I. H2P 0 4 II. HNO, III.
B) FVV E) VVF
C) Solo I
Indicar cuál(es) de las siguientes presenta(n) enlace(s) pi (n).
A) Solo I D) I y II
6.
7.
Indicar cuál(es) de las siguientes moléculas presenta(n) enlace(s) m olecular(es) pi (n). I.C O C I, II. C H, III. O,
I. c h 3o h II. HCN III. HCHO Núm eros atómicos: H = 1 ;C =
5.
A) VVV D) FFV
Elemento
A) I, II y I D) I y II 4.
C) C - O
Indicar qué proposición(es) es (son) incorrecta(s): I. G eneralm ente cuando existe enlace covalente habrá compartición de uno o más pares de electrones. II. La diferencia de electronegatividades y el ca rácter no metálico de las especies que se en lazan, son criterios que ayudan a establecer un enlace covalente: estos no siem pre son deter minantes. II. Los compuestos: S ¡0 2, A l20 3, MgO, BeCI2 y FeCI3 presentan todos sus enlaces covalentes.
A) Solo I D) I y II 3.
B) S - F E) C - N
153
I.
C = 2,5; S = 2.5: N = 3.0: 0 = 3,5 y F = 4.0 N-O O - F
■
PROPUESTOS
¿Cuál de las siguientes alternativas presenta la m ayor polaridad de enlace? Electronegatlvidades:
A) D)
u ím ic a
C) 10
Con respecto a las propiedades de los compuestos covalentes, indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
III. Las propiedades del átomo son las m ismas que las del átomo antes del enlace. IV. Com únm ente se verifica mediante los electro nes de valencia. V. Los átomos se enlazan para conseguir estados de m ayor energía. A) 5 D)
B) 4 2 E) 1
C) 3
10. ¿Cuál será la configuración de Lewis del elemento que posee dos Isótopos, sabiendo que la suma de los neutrones de estos es 15 y la suma de las ma sas atómicas es 29?
154
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
c)*
A) > B
B )*0 *
D) * C
E) * C *
16. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda I. Los com puestos iónicos están form ados por ca tiones y aniones.
f;
II. La notación de Lewis del CaCI2 es: Ca24 ‘ " ' ] 11. Determ inar el número de enlaces dativos en el ión A) 4
B) 2
C) 6
D) 3
E) 5
12. Señalar los enunciados ciertos, respecto a las es pecies químicas: C 0 2y N O ¡f I. Am bas satisfacen la regla del octeto. II. Am bas presentan igual número de enlaces sigma (cr) y p¡ ( ti). III. En ambas, cada átomo de oxígeno aporta un par de electrones de enlace. A) I y II D) I, II y III
B) I y III E) Solo II
III. Los com puestos Iónicos, cuando están fundi dos, conducen la corriente eléctrica. Dato: Número atómico (Z): Ca = 20; Cl = 17 A) W V
:o : :O :
3. iO ° sOS
4.
: o : :C : : o :
5
SFS B SFS oo
oo
oo
-
6.
A ) Todas C) 1; 2; 3 y 4 E) 5 y 6
18.
oo
IO I
IOI t B) ! 0 — Na — S — Na — OI
N = 7 I = 53
IOI B) 1; 2; 3; 4 y 6 D) 4; 5 y 6 C) 2Na
IOI _ t __ IO -S -O I 1 IOI
D) 2Na
IOI _ II _ IO -S -O I
II. Todos los átom os que llegan a enlazarse, cum plen con la regla del octeto. III. El hidrógeno, al form ar sus compuestos, llega a la configuración de un gas noble (He), por lo tanto, cum ple con la regla del octeto. B) W F
C) VFF
D) FFV
E) FFF
15. Con respecto al enlace químico, indicar cuántas proposiciones son correctas: I.
Se denom ina energía de enlace cuando se libe ra energía y es negativa.
II. Energía de disociación es el proceso de absor ción de energía y es positiva.
E)
Q
^
í° r Na f
Na 19.
Utilizando el concepto de las cargas form ales ¿cuál es la estructura Lewis correcta para el cloru ro de tlonilo, SOCL,? :C l: A ) :C I— S - O :
III. A mayor longitud de enlace, mayor unión química.
:C I: C) . . i •• :CI — O — S :
IV. A menor longitud de enlace, mayor unión química. V. A m ayor energía de enlace, mayor será la esta bilidad del com puesto formado.
E)
A) 1
B) 2
2 xO Í
IOI _ t _ A) N a - O - S - O - N a
El oxígeno, al form ar sus compuestos, cumple con la regla del octeto.
A) W V
B) CaF: Ca2+ 2
Señalar la estructura de Lewis correcta para el sul fato de sodio.
14. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.
E) VFV
D )A IF 3: Al,
E )A I20 3: 3AI2-
H
Núm eros atómicos: H = 1 0= 8 C = 6 F = 9 B = 5
iO l
C) K,N: 3K
H SNS H
SFS
D) F W
. l2A) Na20 : 2Na
13. ¿Cuál(es) de las siguientes estructuras de Lewis es (son) correcta(s)? 2.
C) VVF
17. Señalar la notación de Lewis del com puesto iónico que es incorrecta:
C) II y III
1. H :J _ :
B) FVF
C) 3
D) 4
E) 5
:0 :
I S -
:CI
C l:
B)
D)
:C I— S — O — C l:
:S : •• I :CI — Cl — O:
Q
20. ¿Cuál de las siguientes estructuras de Lewis es n correcta? ic i- p - g i
_
A) H - O - C I - O I
B)
C)
iF — Be — FI
D) ICl —G e — Cl I
E)
H I H — C — C = N:
(Cl i
H
B) 4 y 6 E) 6 y 5
C )6 y 6
22. Señalar el grupo de la tabla periódica al cual per tenece el átomo M, sabiendo que en el com puesto MF3, el átomo M tiene orbitales híbridos sp3? A) VA D) IVA
B) 111A E) VIIA
C )V IA
23. Indicar el tipo de orbitales híbridos del átomo cen tral en los siguientes iones: I. A)
P F6
II. N F 4-
sp2, sp, sp
III. c o j B) sp d2, sp', sp
C) sp3d2, sp3, sp2
D) sp3d. sp2, sp3
E) sp3, sp3d‘ , sp2 24. Respecto al enlace metálico, señalar verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I.
Constituyen casos extrem os de enlaces deslo calizados.
II. Los electrones de valencia de los metales se pue den mover sobre toda la red cristalina del metal. III. Los m etales y sus aleaciones conducen el calor por vibración de los cationes y aniones. IV. La teoría de bandas explica con m ayor claridad la propiedad de los metales que el m odelo del m ar de electrones. A) F V W D )V F F F
B) FVFV E )V V F V
C) VFFV
25. Respecto al enlace covalente, señalar verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I.
■
155
II. En un orbital molecular, los electrones conteni dos tienen spines antiparalelos. III. La mayoría de los com puestos conocidos pre sentan enlace covalente. IV. Puede m anifestarse en un com puesto iónico. A )V V V F D) FVFV
B )V V V V E) FFFV
C )F F V V
26. Respecto a los enlaces interm oleculares, marcar la proposición incorrecta.
21. La nicotina es un alcaloide que está presente en el tabaco; en la agricultura se utiliza como veneno para los insectos; a partir de la siguiente estructu ra. determ inar el número de átomos con hibrida ción sp3 y sp2 respectivamente.
A) 5 y 4 D) 5 y 5
u ím ic a
Se produce principalm ente entre los átomos que se reducen.
A) Permiten la unión de las sustancias covalentes. B) Están íntimam ente relacionados con la geom e tría molecular. C) Su intensidad es m enor que los enlaces cova lentes. D) Son responsables de las propiedades físicas y quím icas de las sustancias covalentes. E) Son de naturaleza eléctrica. 27. Sobre las fuerzas de London, m arcar verdadero (V) o falso (F). I. Están presente en las moléculas polares y apolares. II. Su intensidad aumenta al reducir la tem peratu ra y al aum entar la presión externa. III. Su intensidad dism inuye al increm entarse la masa molar. IV. Permiten la cohesión de las m oléculas con d¡poles permanentes. A) VVFF D) FFFF
B) FVFF E) W F V
C) F V W
28. Respecto a los com puestos Iónicos, señalar la pro posición incorrecta. A) Son duros y frágiles. B) Tienen punto de fusión definido. C) Se consideran conductores de segundo orden. D) La fuerza electrostática depende de la carga y tam año de los iones. E) Todos los iones tienen la configuración de los gases nobles. 29. ¿Cuántas estructuras resonantes poseen en total las siguientes especies químicas? I.
ión nitrato: N 0 3
II. ión carbonato: C 0 3 III. ión acetato: CH,COO A) 4 D )9
B) 6 E )5
C) 8
30. El m etilterbutileter (MTBE) es un com puesto oxi genado que se utiliza como aditivo antidetonante de las gasolinas ecológicas. Si su fórm ula condensada es CH3OC (CH3)3, hallar el número de pares enlazantes y electrones no enlazantes. A)
16 y 4
B) 12 y 2
D)
16 y 2
E) 17 y 4
C )1 7 y 2
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31. Respecto al eniace químico, com plete adecuada mente según corresponda. I. Es una fuerza principalm ente eléctrica que m antiene a ... II. Al enlazarse los átomos, dism inuyen su ... y lo gran adquirir m ayor estabilidad. III. Su intensidad varía en form a ... con la energía de enlace. A) átomos, energía cinética, directa.
36. ¿Qué proposición es incorrecta respecto a las pro piedades de los com puestos iónicos? A) Presentan puntos de fusión m ayores a 400°C B) Su energía reticular, es proporcional al punto de fusión del solido iónico. C) Poseen alta dureza pero no son tenaces. D) Son sólidos cristalinos y electrolitos. E) El punto de fusión del KCI es mayor que el del NaCI.
B) moléculas, energía potencial, inversa. C) iones, energía total, directa. D) átomos, energia potencial, directa. E) moléculas, energía total, inversa. 32. Indique las proporciones verdaderas. I.
En la form ación de un enlace quím ico siempre participan todos los electrones de valencia.
II
Si un átomo (E) posee 15 protones, entonces, su configuración Lewis será • E •.
III.
Todos los elem entos al enlazarse tienden a com pletar 8 electrones en su última capa, ya sea perdiendo, ganando o com partiendo elec trones.
A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) I, II y III
C) Solo III
33. Del siguiente grupo de compuestos, indique cuán tos son iónicos y determ ine el número total de elec trones transferidos, respectivam ente. I. M gF2 II. H3PO3 III.BeC I, IV.Ca3(P 0 4)2 A) 2; 4 D) 3: 10
B) 3; 6 E) 2: 9
C) 2; 8
B)Solo II E)I, II y III
A) VFV D) FVV
B) VVV E) FVF
C) Solo III
35. Respecto al com puesto form ado por los elementos Ca (Z = 20) y N (Z = 7), indique las proposiciones incorrectas. r .1 I. Su estructura Lewis es [C a l2 : n : .
C) W F
38. Con respecto a las m oléculas HCNO y COCI2, indi que las proposiciones correctas. I. El HCNO tiene un enlace múltiple y dos enlaces simples. II. El COCI2 tiene cuatro enlaces normales. III. En total poseen 11 pares de electrones no enla zantes. A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) I, II y III
C) Solo III
39. El ácido p -a m in o b e n zo ico es utilizado como filtro de radiación solar y presenta la siguiente estructu ra molecular. HN
34. Señale la alternativa que contenga la proposición verdadera respecto al enlace iónico. I. En la estructura de NH4CI hay enlace electrovalente. II. En el HF, la diferencia de electronegatividad es mayor que 1,7 por lo tanto, es un com puesto iónico. III. Antes de form arse el enlace hay fenóm enos de reducción y oxidación de sus átomos neutros. A) Solo I D) I y III
37. Indique la veracidad (V) o falsedad (F) respecto al enlace covalente. I. El enlace es unidireccional. II. Solo se da entre átomos que tienen alto valor de electronegatividad. III. Generalm ente es de m enor intensidad que el enlace iónico.
( /
V)
COOH
Indique el número de enlaces sigma y pi que pre senta, respectivam ente. A) 7 y 4 D ) 16 y 4
B) 10 y 4 E ) 17 y 4
C )1 4 y 5
40. Señale cuales de las especies m ostradas no pre sentan enlaces dativos. I. N20 3 II. N H / III.HCIO A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) I y III
C) Solo III
41. Dados los siguientes enlaces y la electronegativi dad (EN) de los elem entos implicados: I. H — Cl II. N — F III.N — O
II. En el compuesto, el Ca cum ple la regla del oc teto. III. La fórm ula del com puesto form ado es Ca3N2.
E.N. (H = 2,1; Cl = 3,0; N = 3,0; F = 4,0; O = 3,5) Indique las proposiciones correctas. I. El enlace más polar es II. II. El carácter iónico de III es mayor que el de I. III. El carácter covalente de II es menor que la de III.
A) D)
A) D)
Solo I I y II
B)Solo II E)I y III
C) Solo III
solo I I y II
B) solo II E) I y III
C) solo III
_
42. Establezca la veracidad (V) o falsedad (F) en las siguientes proposiciones. I. El ion carbonato (C 0 32 ) posee tres estructuras resonantes. II. El anhídrido sulfuroso (S 0 2) tiene dos híbridos de resonancia. III. En la estructura real del ozono (O,), todos sus enlaces son equivalente. A) VFV D) FFV
B )V W E) FFF
C) VFF
43. Señale la proposición correcta con respecto a los com puestos iónicos. I Todos son sólidos a tem peratura ambiental. II. En solución acuosa son considerados electroli tos. III. El KBr tiene mayor tem peratura de fusión que el NaBr. A) Solo I D) I y II
B) II y III E) I, II y III
B) 2 E )5
C) 3
45. Respecto a la hibridación, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda a cada una de las si guientes proposiciones. I. Es la combinación energética y espacial de los orbitales puros de un mismo subnivel. II. La hibridación sp3 genera cuatro orbitales híbri dos del mismo tipo con diferentes orientaciones espaciales. III. Cuando un átomo form a un enlace pi (;t), parti cipan orbitales híbridos sp o sp2 A) VFV D) FFF
B) FVV E )W F
C) FVF
46. Indique el tipo de hibridación que presenta el C. N y P en las siguientes especies químicas, respecti vamente. I. C S, II. HNO , III. PO 3" A) sp2, sp3, sp2 C) sp, sp3, s p 3 E) sp. sp2. sp3
B) sp, sp2, sp2 D) sp, sp3, sp
47. Con respecto a la geom etría molecular, identifique la relación incorrecta. A) CH^CI: tetraédrica B) SnCI2: angular
■
15"
48. Señale la alternativa que presente la secuencia co rrecta, después de determ inar si las proposiciones son verdaderas (V) o falsas (F). I. En las m oléculas NCI3 y H ,0 . los dos átomos centrales tienen hibridación sp3. II. El C2H2 y C2H4 poseen form a geom étrica planar. III. El ion sulfilo. SO 2 . presenta 4 orbitales híbri dos sp3. A) VFF
B) VVF
C) FFF
D) VFV
E) FFV
49. Dadas las siguientes proposiciones señale las in correctas. I. El NCI3 es más polar que el NBr,. II. Una molécula es apolar si todos sus enlaces son apolares. III. El momento dipolar resultante del CH2CI; es cero. A) solo I D) II y III
B)solo II E)I, II y III
C) solo III
50. Que proposiciones son incorrectas. I. El disulfuro de carbono (CS,) se disuelve mejor que tetracloruro de carbono (CCI4) que en H ,0 . II. La alta polaridad de agua se debe, principal mente, a su geom etría angular. III. Si una m olécula tiene enlaces simples, con áto mo central sin par solitario, necesariam ente es apolar. A) Solo I D) II y III
B)Solo II E)I, II y III
C) Solo III
51. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Un orbital híbrido sp2 se genera por la com bina ción de un orbital "p" y 2 orbitales "s" puros. II. Los orbitales híbridos sp2 y sp3 son idénticos en forma y energía. III. En el BeCI2. el berilio posee hibridación tipo sp. A) V W
B) FVV
C) FVF
D) FFV
E) FFF
52. ¿En cuáles de las siguientes especies químicas el átomo central presenta hibridación sp2? I. N 0 3 II. C 0 2 III. S O 2" A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) I, II y III
C) Solo III
53. En las estructuras de las m oléculas de N2, H N 0 3 y HCNO, los átom os de nitrógeno se hibridizan, res pectivamente, en A)
sp. sp3 y sp.
B) sp2, s p 3y sp.
C) sp, sp2 y sp 3
D) sp, sp3 y sp.
E) sp, sp2 y sp2. 54. ¿Cuáles de las siguientes m oléculas presentan geom etría angular?
C) H30 ‘ : piramidal
I.
D) AICL: trigonal
A) I y II D) I, II y III
E) N20 : angular
u ím ic a
C ) l y III
44. Señale cuántos compuestos presentan solo enlaces iónicos en su estructura. I. BeCI, II. K2S 0 4 III. Na20 IV. KBr V. NH4CI A) 1 D )4
Q
H20
II. S 0 2
III .0 3
B) II y III E) solo II
C) I y III
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55. ¿Cuál de los siguientes iones no posee una forma geométrica planar? A) B eC I¡
B)BC>3~
D)
E)PO2-
CO2-
C) S í0 2 3
56. Indique verdadero (V) o falso (F) según correspon da las siguientes proposiciones. I. El m om ento dlpolar (p) es una m edida de la po laridad de una molécula. II. Cuando una molécula tiene varios enlaces, la determ inación de su polaridad está relacionada directam ente con su geometría. III. Los com puestos covalente solo se disuelven en líquidos apolares. A) VVV D) W F
B) VFV E) FFV
C) FVF
57. Determíne la geom etría m olecular de las siguien tes especies. I. H.O II. CO ' II!. S O | A) angular; piramidal; angular B) trigonal; trigonal; trigonal C) triangular; piramidal; angular D) piramidal; triangular; piramidal E) piramidal; trigonal; trigonal 58. Respecto de la molécula del tricloruro de nitrógeno (NCI3), señale la proposición incorrecta. A) B) C) D) E)
El nitrógeno presenta híbrido sp3. Su ángulo de enlace es menor de 109,5° Su geom etría m olecular es piramidal. Es una m olécula apolar. Es una m olécula asimétrica.
59. Indique la m olécula que posee un m om ento dipolar resultante mayor de cero. A) CHC Ij D) SiH4
B)BCI, E)C 0 2
C) BeF2
60. Indique verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones. I. El ozono ( 0 3) es una molécula polar con enla ces no polares. II. Toda molécula geom étricam ente simétrica es no polar. III. El l2 solido se disuelve m ejor en CCI4 que en agua (H20 ). A) D)
VVV FVF
B)VVF E)FFF
C) VFV
61. Indique las proposiciones correctas. I. El NH3 es más polar que el NF3 II. En una molécula polar su átomo central posee pares de electrones libres. III. Una molécula es no polar si su átomo central está rodeado de átomos iguales y este no pre senta electrones libres.
A) Solo I D) II y III
B) Solo II E) I, II y III
C)Solo III
62. De los siguientes enlaces S — O, H — F, N — C, H — Cl, C = C, ¿Cuál posee mayor m om ento dipolar? Datos de electronegatividad. S = 2,5; O - 3,5; N = 3,0; C = 2,5; F = 4,0; Cl = 3,0 A) S — O D )H — Cl
B )H — F E) C = C
C )N — C
63. Señale la propiedad que no está relacionada con el enlace metálico. A) B) C) D) E)
Conductividad térm ica y eléctrica Ductilidad Maleabilidad Efecto fotoeléctrico Reducción
64. Señale las proposiciones correctas respecto al en lace metálico. I. Los metales tienen alta conductividad eléctrica ya que poseen electrones libre. II. Se presenta en el latón, bronce hierro dulce, etc III. En la estructura de los sólidos metálicos existen cationes y aniones. IV. La intensidad del enlace metálico aumenta al aum entar el radio atómico. A) I, II y IV D) I y II
B) II, III y IV E) Solo II
C) Todos
65. Respecto al enlace m etálico, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Constituyen caso extrem os de enlaces deslo calizados. II. Los electrones de valencia de los metales se pueden mover sobre toda la red cristalina del metal. III. Los metales y sus aleaciones conducen el calor por vibración de los cationes y aniones. IV. La teoría de bandas explica con mayor claridad la propiedad de los metales que el m odelo del mar de electrones. A )F V V V D) VFFF
B) FVFV E) W F V
C )V F F V
66. Respecto al enlace covalente, señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I. Se produce principalm ente entre los átomos que se reducen. II. En un orbital molecular, los electrones conteni dos tiene spines antiparalelos. III. La mayoría de los com puestos conocidos pre sentan enlace covalente. IV. Puede m anifestarse en un com puesto iónico. A) D)
VVVF FVFV
B) W V V E) FFFV
C) F F W
Q
r
A partir de la siguiente curva de enlace para la m o lécula de H2, señale las proposiciones correctas.
u ím ic a
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C) II, se enlaza con el agua m ediante E.P.H. D) Según punto de ebullición, II < III < I. E) I y III se unen solamente por E.P.H. 72. ¿Qué m olécula se une solo m ediante fuerzas de London? A) CH2CI2 D) SICI4
Distancia ¡nternuclear (pm)
I.
En A los átomos de hidrógeno tienen una alta inestabilidad. II. En B se form a la m olécula de H2. III. La energía de enlace es 436 kJ/mol. IV. En C la atracción entre los átomos es máximo. A) I, II y III D) II. III y IV
B) II y III E) II y IV
C) I y IV
68. Respecto a los enlaces ¡ntermoleculares, marque la proposición incorrecta. A) Permiten la unión de las sustancias covalente. B) Están íntimam ente relacionados con la geom e tría molecular. C) Su intensidad es menor que los enlaces covalente. D) Son responsables de las propiedades físicas y químicas de las sustancias covalente. E) Son de naturaleza eléctrica. 69. Sobre las fuerzas de London, marque verdadero (V) o falso (F). I. Están presente en las m oléculas polares y apolares. II. Su intensidad aumenta al reducir la tem peratu ra y al aum entar la presión externa. III. Su intensidad dism inuye al increm entarse la masa molar. IV. Permiten la cohesión de las m oléculas con d i polos permanentes. A) VVFF D) FFFF
B) FVFF E) VVFV
C) F V W
70. ¿Qué propiedad de las sustancias covalentes no está relacionada con los enlaces ¡ntermoleculares? A) Viscosidad C) Toxicidad E) Presión de vapor
B) Punto de ebullición D) Licuefacción
71. Se tiene los siguientes compuestos: I. CH 3CH2CH2OH II. C H 3 C O C H 3 III. CH 3CH2OH ¿Qué proposición es incorrecta? A) III es la molécula de m ayor polaridad. B) I presenta m ayor fuerza de London que III.
B) H2S E) GeF2
C) CH 3CH2Br
73. Señale la(s) m olécula(s) que form a líquido asocia do con el agua. I. C H ,C H C H 3 I OH II. CS2 III. CH3CH 3 IV. C2H2F2 V. h c o n h 2 A) II, III y IV D) I, IV, V
B) I y V E) I, III y V
C) IV y V
74. Respecto a las siguientes proposiciones I. Los enlaces slgma son sim étricos respecto al eje ¡nternuclear. II. El enlace pi es m enos reactivo que el enlace slgma. III. Los enlaces form ados por traslape lateral de orbitales p se denom inan pi (n). IV. El enlace pi es asim étrico respecto al eje inter nuclear. Son correctas. A) I y III D) I. III, y IV
B) Todas E) I y IV
C) II y IV
75. Estime la energía liberada cuando se produce 2 mol de hidracina, N2H4, a partir de la reacción. 2H2(gi + N2(g) — Dato: Enlace N - N H - H N - H N= N A) 860 KJ D) - 1 2 0 KJ
N2H4lg)
Energía de Enlace 167 KJ/mol 432 KJ/mol 386 KJ/mol 942 KJ/mol B) 95 KJ E) -1 9 0 K J
C)
76. Señale la alternativa que m uestre el enlace en el que la especie atómica tenga carga parcial de ma yor magnitud. A) N — O D) H — O
B) O — S E) B — C
C )0 — C
77. La acroleína es un com puesto que se utiliza como materia prima para fabricar ciertos plásticos. Se ñale el número de enlaces polares y apolares si su estructura es CH2 = CH - CHO
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C
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A) 4 y 3 D) 2 y 5
U
S
n ic ie n c ia
B) 5 y 2 E) 3 y 3
a p ie n s
C) 3 y 4
M Fj. el átomo M tiene orbitales híbridos sp3? A)
78. Indique la sustancia cuya molécula es atraída con mayor intensidad por un campo eléctrico externo. A) HBr (u = 0.79D) C) NH3((j = 1.47D) E) BrCI (p = 0,52D)
82.
B) CH;,CI (p = 1,92D) D) H20 (p = 1.85D)
B) IIIA
C )V IA
83.
D) IVA
E) VIIA
Indique el tipo de orbitales híbridos del átomo cen tral en los siguientes iones: II. NH.; II. CO. I. PFfi A) sp2, sp, sp C) sp?d2, s p ’ , sp E) sp3, sp’ d 2,sp2
79. Respecto a la hibridación, señale la veracidad (V) o falsedad (F). I. Los orbitales híbridos de un mismo átomo al com binarse tiene la misma función de onda. II. La hibridación explica el hecho que el Berilio. Boro y Carbono sean divalente, trivalente y te travalente respectivam ente al combinarse. III. El número de orbitales híbridos form ados es igual al número de orbitales atóm icos puros que se combinan. IV. Un orbital s p ’ tiene mayor energía que un orbi tal s.
VA
B) D)
sp3d2. sp3, sp sp ’d, sp2, sp3
A partir de las siguientes estructuras de Lewis para el 1 ,2 -d iclo ro e ta n o :C I:\
/ 9!:
H\
/? !:
• • / C = C\
/ c = c \ Hx 'H
:c r
h
Señale verdadero (V) o falso (F) según corresponda. I.
1 y 2 representan a la misma molécula.
II. 1 y 2 tienen la misma geom etría molecular. III. 2 es más estable que 1. IV. 1 es más polar que 2
A) VFVF D) FVFV
B) FFVV E) V W F
C )V F F V A )F F F V D )F F V V
80. La nicotina es un alcaloide que está presente en el tabaco: en la agricultura se utiliza como veneno para los insectos; a partir de la siguiente estructu ra, determ ine el número de átomos con hibridación sp3 y sp2 respectivam ente.
X
81.
4. 5. 6. 7. 8.
E C E C A 9. E 10. E 11. B
Cl ,CI
Cl
Orto
(3)
Respecto a ellos señale verdadero (V) o falso (F).
B) 4 y 6 E) 6 y 5
12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Cl
Cl
Meta (2 )
C) 6 y 6
I.
D A C D E E C E D
21. C 22. A
Todos tiene mom ento dipolar cero.
II. 1 y 2 son polares.
Señale el grupo de la tabla periódica al cual perte nece el átomo M, sabiendo que en el com puesto
1. B 2. C 3. A
C )V F F V
El diclorobenceno, (C6H4CI2) existe en 3 form as distintas, denom inados isóm eros orto, meta y para.
CH, N
A) 5 y 4 D )5 y 5
84.
B )F V V V E )V F V V
23. 24. 25. 26. 27. 28.
C E B
D A E 29 C 30. E 31. D 32. B 33. C
III. 1 es el más soluble en benceno. A) FFV
34. D 35. A
45. C 46. E
36. E A
47. E 48. D
E E E
49. E 50. C 51. D
E A 43. D 44. B
52. A 53. D 54. D
37. 38. 39. 40. 41. 42.
55. E
B) FVF
56. D 57. D 58 D 59. 60. 61. 62 63.
A A E B E
C) VFV
67. A 68. D 69. A 70. C 71. E 72. D 73. B 74. A
64. D
75. C
65. E 66. B
76. E 77. B
D) VFF
78. B 79. E 80. C 81. A 82. C 83. D 84. D
E) FVV
Nomenclatura inorgánica
E d w a rd
F r a n k la n d
o D
a o o
(C a tte ra ll,
18 de enero de 1825-Gola Gudbrandsdal, 9 de agosto de 1899) fue un químico inglés. Después de a sistir al Lancaster Royal Grammar School, pasó seis años como un aprendiz de farmacéu tico en ese pueblo. En 1845 se fue a Londres y entró en el labo ratorio de Lyon Playfair, donde posteriormente trabajó bajo las órdenes de Robert Bunsen en Marburgo. En 1847 fue nombrado profesor de Ciencias en la escue la de Queenwood, en Hampshire, donde conoció a John Tyndall, y en 1851 fue prim er profesor de Química en el Owens Coliege. de Mánchester. Volvió a Londres seis años más tarde y se convirtió en profesor en el St Bartholomew's Hospital, y en 1863, en la Royal Institution. Desde una edad temprana se dedicó a investigaciones originales con gran éxito. Tenía solo 25 años de edad cuando en una investigación obtuvo el interesante descubrimiento de los compuestos organometálicos. Las deducciones teóricas que sacó de la consideración de estos cuerpos eran incluso más interesantes e importantes que los cuerpos en sí, percibiendo una isonomía molecular entre ellos y los compuestos inorgánicos de los metales de los que se podían haber formado. En 1852 enunció la teoría de la valencia química.
F u e n te : W ik ip e d ia
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C
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n ic ie n c ia
S
a p ie n s
E je m p lo :
3 (2 + ) + [1(x) + 4 (- 2 ) ]2 = 0
Valencia (C) = 4
«
H También denom inado número de oxidación (NO), Es la
4.
carga real o aparente que tiene un átomo el com binar
x = 5+
.-. x = NO(P) = 5 +
Hallar EO(S) en: S 0 4~ Resolución:
se, el cual se denota con un valor entero con signo.
Sea: x = NO(S)
E je m p lo s : (S O ,)2
1.
5+ p ?r H = = t Cl:
Cl: EO(CI) = 1“
2-
tJ Ü *0 ^ s +
EO(O) = 2 EO(H) = 1 +
1(x) + 4 ( 2 - ) = 2 - =» x = 6 +
.-. x = NO(S) = 6 + 5.
Hallar EO(N) en N3H Resolución: Sea: x = EO(N)
Reglas para hallar el estado oxidación 1.
Todo elemento, en su estado libre o m olecular sin combinarse, su EO = 0.
N3H => 3(x) + 1 (1 + ) = 0 =» x = | EO(N) = 1 -
Q
i
-a lia r EO(Fe) en Fe30 4
u ím ic a
■
163
Fe30 4 =* 3(x) + 4 ( 2 - ) = 0 ^ x = |
Resolución: NO(Fe) = | -
x: EO(Fe)
C O
e ,o y
3. K1+ó 2‘ -> K ,0
S: x = par => se sim plifican E: elem ento => + x = EO(E)
4- ©■-.
Nomenclatura: Existen diversas form as de nombrarlos: a.
JL . , • Oxido ferroso • Óxido de hierro (II)
¿+
Ca*'
X
i-
*
o
Nom enclatura clásica Óxido (nombre)
• Óxido de potasio • Óxido de potasio (I) • Óxido de calcio • Óxido de calcio (II) • Cal viva
Óxidos ácidos (anhídridos) Nombre
1 EO
3 EO
4 EO
X
X
Para nombrar: Lo más recom endable es usar les
X
X
X
prefijos y/o nomenclatura stock o IUPAC.
X
X
X
E je m p lo s :
X
1. Boro (3+ )
2 EO
hipo ... oso ... oso ... ico
X
p e r ... ico per...ico
(EO = 7 + )
E = no metal
Q
2.
3.
Carbono (2+; 4 + ) CO:
Monóxido de carbono Óxido de carbono (II)
C 0 2:
Dióxido de carbono Óxido de carbono (IV)
co2ls,
u ím ic a
■
165
Mn (2 + ; 3 + ; 4 + ; 6 + ; 7 + ) MnO: Óxido de manganeso Óxido de m anganeso (II) Mn20 3: Óxido de m anganeso (i) M n 0 2: Dióxido de m anganeso. Mn20 3: Trióxido de m anganeso.
Hielo seco
Mn20 7: Heptóxido de manganeso. Óxido de m anganeso (VII)
3. Nitrógeno (3+ ; 5 + )
Óxidos dobles M30 4 M: metal Se obtiene sumando óxidos de un m etal con EO
N20 3: Trióxido de dinitrógeno Óxido de nitrógeno (III) N20 5: Pentóxido de dinitrógeno Óxido de carbono (IV)
{(+ 2 ; + 3 ) y (+2 ; + 4)} E je m p lo s :
4. Selenio (2+ ; 4 + ; 6 + ) SeO:
1.
M onóxido de selenio Óxido de selenio (II)
Fe (2+ ; 3 + )
©
FeO .................. Óxido ferroso F e ,0 ............... Óxido férrico
S e 0 2: Dióxido de selenio
• Óxido doble de hierro
Óxido de selenio (IV)
• Óxido ferroso - férrico
S e 0 3: Trióxido de selenio Óxido de selenio (VI)
• Óxido salino de hierro • M agnetita 2.
5. Yodo (1 + ; 3 + ; 5 + ; 7 + ) l20 :
Monóxido de diyodo
Plomo: Pb (2+ ; 4 + ) ©
l20 5: Pentóxido de diyodo l20 7: Pentóxido de diyodo
2 P b O ................ Óxido plumboso P b O ,................. Óxido plúmbico • • • •
PBA,
l20 3: Trióxido de diyodo Casos especiales Elem entos que tienen EO para actuar como metal y no metal respecto al oxígeno.
D.
Óxido doble de hierro Óxido plumboso - plúmbico Óxido salino de hierro M agnetita
Peróxidos. Son com puestos binarios, que se ca racterizan por tener presente el grupo peróxido ( “ O - O - ) 2' o 0 2. Por lo que las fórm ulas de esos com pues
Elem ento
EO ( metal)
EO (no metal)
Cromo (Cr)
2+ ; 3+
3+; 6+
tos no se simplifican.
V
2+ ; 3+
4+ ; 5+
Existen 2 átomos de oxígeno con EO = 1 Se obtienen:
Bi
3+
5+
Mn
2 + ; 3+
4 + ; 6 + ; 7+
N
1 +; 2 +
1 + ;3 + ; 5+
óxido + 0 —► peróxido ico Nombre: peróxido de (nom bre de elemento)
E je m p lo s :
E je m p lo s :
1. Cromo: Cr (2+ ; 3 + ; 6 + )
1. CaO + O
Cr20 3: Óxido de crom o (III) Trióxido de dicrom o
2. Na,O + O
V20 3: Óxido vanádico Óxido de vanadio (III) V 0 2: Dióxido de vanadio V20 5: Pentóxido de vanadio
3.
H20 + O
Ca02 peróxido de calcio
—
óxido de sodio
C r 0 3: Trióxido de cromo 2. V (3 + ; 4 + ; 5 + )
—*
óxido de calcio
CrO: Óxido de crom o (II) Óxido crom oso
N a2' 0 2' peróxido de sodio “oxilita”
-*
H20 2
peróxido de hidrógeno (*) Agua oxigenada: desinfectante (presencia 0 2). (H20 2) al 3% en volumen.
166
■
4.
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Hierro: Fe (+2 ; + 3 ): trabaja con la mayor: Fe; 0 3 + O
7.
—► Fe20 4
óxido férrico
peróxido de hierro
P b (2 + ;4 + )
• Hidróxido de plumboso
Pb(OH)2
• Hidróxido de plomo (II)
P b (0 H )4
• Hidróxido plúmbico • Hidróxido de plomo (IV)
Función hidróxido (O H -)
8.
AI(O H)3
9.
Fe(2+; 3 + )
• Hidróxido de aluminio • Milanta
Base o álcali Se obtienen: Óxido básico Metal fuerte (IA - IIA)
+ +
h 2o h 2o
—► Hidróxido —►Hidróxido + H2t
• Hidróxido ferroso
Fe(OH)2
• Hidróxido de hierro (II)
Fe(OH)3
• Hidróxido férrico • Hidróxido de hierro (III)
Poseen uno o más funcionales llam ado radical oxi drilo o hidróxilo (OH)
10. NH4 NH4OH
• Hidróxido de amonio
Poseen sabor que recuerdan al jabón. Regresan al color azul el papel tornasol enrojecido por los ácidos. Por tanto, ácido (rojo) y base (azul).
El hidróxido de amonio es en realidad una solución acuosa de amoniaco. Esta solución de amoniaco crea ambos iones, el ión hidróxido y el ión amonio:
Toman de color rojizo la solución de fenolftaleína. •
La diferencia entre el (OH) de una base y el (OH) de un alcohol es la siguiente: El hidrógeno en las bases es insustituible mientras que en el alcohol si se pueden sustituir por m etales
NH3 + H20 —
—
•
etanolato de sodio
En soluciones acuosas (disueltas en agua) se ioni
5.
za, dejando en libertad el radical (OH) 1 por lo que son buenos conductores del calor y la electricidad. M (O H)(ar| =
M
+ (OH)
r NH4 + OH
Formada por compuestos que se caracterizan:
CH3 — CH2ONa
etanol
NH4OH
Función ácido (H+1)
para la form ación de alcoholatos, es decir, los alco holes actúan como ácidos débiles. C~Na CH3 — C H ,a H :
v
Poseen uno o más hidrógenos sustituibles por me tales o radicales electropositivos para la form ación de sales. Poseen sabor agrio. Enrojecen el papel de tornasol. Decoloran la solución de fenolftaleína. En soluciones acuosas se ionizan dejando en liber tad el ión hidrógeno (H *), por lo que son buenos conductores del calor y la electricidad.
O sea: HX(ac, =
H* + X-
Fórmula general M ' *. M: metal;
.O H
x + : EO(M);
—
M í OH),
Clases: Ácidos hidrácidos. Se realiza el cambio d e : ... uro por hídrico. Los anfigenuros (VIA) y haluros de hidrógeno (VIIA) en solución acuosa.
O H ': radical oxidrilo.
Nombre: Hidróxido (term inación del metal) i | ico E je m p lo s : 1.
1.
H2S(gl: sulfuro de hidrógeno
Na (1 + ) NaOH
• Hidróxido de sodio • Soda cáustica (sosa)
2.
2.
K (1 + ) KOH
• Hidróxido de potasio • Potasa cáustica
4. HBr(acl: ácido brom hídrico
3.
Ca (2+ )
• Hidróxido de calcio
Ca(OH)2
• Cal a p a gada-cal lechada de cal
Mg (2+ ) M g(O H)2
• Hidróxido de m agnesio • Leche de m agnesia
Nombre: ácido
5.
Ba (2 + ) Ba(OH)2
• Hidróxido de bario • Bariodil
E je m p lo s :
6.
Sr (2+ )
• Hidróxido de estroncio
4.
3. HCI(ac): ácido clorhídrico
B.
Ácidos oxácidos u oxiácidos óxido ácido + H ,0
=>
ácido oxácido
Nom bre del E
1. Sr(O H)2
S (2 + ;
4+;
6+)
I hipo-oso
I oso
I ico
Q
SO + H20
h 2s o
6.
2
ácido hiposulfuroso s o 2 + H20
—
a.
N (1 + ; 3 + ; 5 + )
i
H20
HM nO,
Ácidos polihidratados. Son ácidos especiales que combinan los óxidos ácidos con 1, 2 o 3 m oléculas de agua. Los elem entos P, As, Sb, Bi, B y Si, forman dichos ácidos y en elcaso de prefijo orto (3H20 ), este se puede omitir. óxldo + ácido
oso ico N20 3 + H20
167
Ácido permangánico: EO(M n) = 7 + HM n04 ^
H2S 0 4 ácido sulfúrico
i
■
h 2s o 3 ácido sulfuroso
S 0 3 + H20
u ím ic a
—
H2|N 2l0 42 =*
hno2 ácido nitroso
=»
ácido polihidratado EO (impar)
EO (par)
PREFIJO
no3 —► H2i N 2, 0 6. =* h HNOácido nítrico
nH20
META
1 óxido ácido + 1 h 2o
1 óxido ácido + 1 H ,0
PIRO
2 óxido ácido + 1 H20
1 óxido ácido + 2 H20
ORTO
1 óxido ácido + 2 H ,0
1 óxido ácido + 3 H20
Forma práctica: 1+ x + 2 -
H CIO se sim plifican E: no metal =+> x~: EO(E) 3.
Cl (1 + ; 3 + ; 5 + ; 7 + ) I p e r ... ico -ico oso hipo ... oso
1. Si (EO = 4 + ) S ¡0 2: dióxido de silicio S i0 2 + H20 —► H2S i0 3 ácido m etasilícico 2 S ¡0 2 + H20 —► H2Si20 7 ácido pirosilícico S i0 2 + 2H20 —► H4S ¡0 4 ácido ortosilícico
: debe cumplir X E O = 0 ácido hipocloroso
H C IO .-.
E je m p lo s :
2. P (3+ ; 5 + )
H C IO :
I ico
1+ 1+ 2 -
H C IO
— ►
^
H C I0 2:
ácido cloroso
subíndice 2
P20 5: pentóxido de difósforo óxido de fósforo (V)
1+ 5 - 2 -
H C IO —► H C I0 3: ácido d órico
P20 5 + 1H20 —
subíndice 3 1+ 7 - 2 -
subíndice 4
P20 5 + 3H20 —► H6P2Oe — ácido ortofosfóríco
Formular: ácido carbónico C (2+ ; 4 + ) =* EO(per)
i
oso ico
b.
Con EO (2+): No form a ácido. No existe el ácido carbonoso. En y: 1+ 4 + 2 -
HCIO *--------------------------- 1 subíndice 3
5.
Ácido crómico Cr (EO: 6 + ) -«— , 6+2H ,+CrO
par
-subíndice 4
H3P 0 4
El prefijo orto se puede om itir tam bién se le conoce como "ácido fosfórico".
l
-subíndice 2 (por ser par)
H P03
P20 5 + 2H20 _ * H4P20 7 ácido pirofosfórico
H C IO —► H C I0 4 : ácido perclórico x
H2,P2i P63 —
ácido m etafosfórico
Ácidos políácidos n.° óxido ácido + H20 => ácido poliácido n = 2; 3 :4 ; ... Nombrar: ácido prefijo raíz Prefijo
Di
n.° átom os (elem ento)
2
Tri
3
Tetra
4
Penta
5
Exa
6
Hepta
7
Octa
8
168
■
C
U
o l e c c ió n
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
E je m p lo s :
2. H3C I0 5
1. Sb (EO = 5 + ) Sb20 5: áxido antimónico 2Sb20 5 + H20 —
3 0 ".3 S =
ác. ortoperclórico
H2Sb40 „
ácido tetrantim ónico 3Sb20 5 + H20 —► H2Sb60 16 —► HSb30 6
3. H2C4O g ác. tetracarbónico
5 0 ".5 S =
4.
8 0 =.8S= H CI3S8 ác. sulfotrlclórico
ácido triantim ónico
h c i 3o 8
ác. trlclórico
4Sb20 5 + H20 —► H2Sb80 21 ácido octantim ónico
H3C I0 2S3 ác. tritioortoperclórico
H2C40 4S5 ác. pentaliotetracarbónico
d. Peroxiácidos óxido ácido + H20 2 =» peroxiácido
2. 2 C r0 3 + H20 —* H2Cr20 7 ácido dicróm ico
H20 2: peróxido de hidrógeno No se sim plifica nunca. Nombrar: Ácido p e ro x i ...............v............... . Nombre del E
Forma práctica:
E je m p lo s : E: no metal N: n.° átomos (E)
x = EO(E)
1. Ácido peroxiperm angánico Mn20 7 + H20 2 —► H2Mn20 9 i— — óxido permangánlco
3. Ácido tetrabórico: El no metal actúa con su máximo NO H B4 O —
H2B40 7
í
subíndice 2 -----------------subíndice 7
2.
C 0 2 + H20 2 — H2C 0 4 dióxido ácido peroxicarbónico de carbono 6+
4. Ácido pentam angánico: (M n |’ ) 1-
6+
3. T e 0 3 + H20 2 —► H2T e 0 5 óxido terúrlco ácido peroxitelúrico
H 2M n50 16 —► H2Mn50 16 Los peroxiácidos pueden form ar poliácidos y c.
Ácidos tioácidos. Se obtiene al sustituir par
tioácidos (no se sim plifican).
cialm ente o totalm ente los átomos de O " y por
Recordar que por cada molécula de H20 2 agre
la misma cantidad de átomos de S “ .
gada, se tiene en el com puesto 2 átom os de
Nombrar: Ácido prefijo - ............. *' ............... Nombre del E Prefijo
n.° átomos O por S
T ío
1
Ditio
2
Tritio
3
Tetratio
4
Sulfo
todos
oxígeno con EO = 1“ . G eneralm ente son com puestos teóricos. 4. Poliácido 3 C r0 3 + H20 2 —► H jC rjO ,, óxido ácido peroxitrlcrómico crómico 5. Polihidratados A s2O s 4- 2H20 2 —► H4As2Og óxido ácido piroperoxinítrico piro arsénico 6. Tioácidos H2B20 5 2° = 2S . H2B20 3S2 ácido peroxibórico ácido ditioperoxinitrico
E je m p lo s : 1+7+ 21. Ácido perclórico: H C I0 4
e. Ácidos halogenados. Son sustituciones de to HCICL 1 0
1S2 HCIO jS
ác. tioperclórico
20
2S H C I0 2S2 ác. ditioperclórico
30
3S HCIOS3
ác. tritioperclórico
40
-4S HCIS4
ác. sulfo-perclórico
(todos)
dos los átomos de oxígeno por el doble número de átomos de un m ismo halógeno: nO x 2nX X: halógeno (F, Cl, Br, I); n : cantidad.
Q
No se simplifican
5 0 “ . 101" ác. pirobórico
4 0 “ . 8CI" 3. H ,S 0 4 ác. sulfúrico
H4B2I10 ác. decayodopirobórico ác. yodopirobórico
so 2
h 3b o . ác. ortobórico
ortoborato
8.
H2Te4OS4 ác. teluroso
Te2O S 42 tetratíopirotelúrito
9.
H2A s4CI,4 ác. cloro tetrarsenioso
As4CI1 “4 clorotetraarsenito
10.
HCI(ac) ác. clorhídrico
cr cloruro
h 2s c i 8
Bor
ác. octaclorosulfúrico ác.clorosulfúrico
4.
clorito
sulfito
7. HNCIe ác. exacloronítrico
cio 2
h 2s o 3 ác. sulfuroso
6.
3 0 “ . 6CI 1. HNO, ácido nítrico
fosfato
h c io 2 ác cloroso
5.
Nombre: Ácido prefijo (ácido original) Ejem plos:
—►
169
CL
Flúor o fluo Cloro o clor Bromo o brom yodo o yod
h 3p o 4 ác. fosfórico
■
O
4.
Prefijo
u ím ic a
—
HBr(ac)
11.
ác. bromhídrico
110
" 22-g r . H2Sb4Br22 H2Sb40 „ ác. bromotetraantimónico ác. tetrantímónico
12.
^2^(30) ác. sulfhídrico
Br bromuro
—
S2“ sulfuro
" B r =s NaBr: bromuro de sodio.
6.
Fe3' férrico
S2 sulfuro
—
Fe2S3 sulfuro férrico
5,
Ca2' calcio
n3
—
nitruro
C a(N 3)2 nitruro de calcio
K'
Se2'
—
K2Se Selenuro de potasio
A l3' Fe(CN)4' — aluminio ferrocianuro NH 4
C N" — cianuro
C03
^
amonio carbonato
K,P fosfuro de potasio
NI(CN)3 cianuro de níquel (III) AI4lF e(C N )6] 3 ferrocianuro de aluminio (NH4)2C 0 3 carbonato de amonio
Sales ácidas. Es la sustitución parcial de los hidróge nos del ácido por m etales o electropositivos. E je m p lo s : 1.
H2S 0 4: ácido sulfúrico K
Clasificación de sales
fosfuro (proviene del PH3)
8.
9.
4.
K* potasio
CuS sulfuro cúprico o sulfuro de cobre (II)
Ni3+ níquel (III)
Cloruro de sodio: (sal común) NaCI => NaCI
6.
sulfuro cúprico
—
sulfuro
7.
Cloruro de potasio K ;>= : Cl = KCI
S2'
C u 2t cúprico
En a: Regla práctica:
3.
CuS + 2H 20
O
ácido bromhídrico
2.
P b (S 0 4)2
{------------ 1 [c 3 (O H )2 + H2S,ac) — I___________t
E je m p lo s : 1.
carbonato de calcio
Sulfato plúm bico o sulfato de plomo (IV) Pb4* S 0 2' —
sal + H ,0 haloidea
171
ácido carbonato carbónico de calcio
1 1 C a2‘ CO 2 i r
En (a):
■
u ím ic a
potasio
Sales neutras. El anión no presenta átomos de hidró geno, es decir, se realiza la sustitución total de los áto mos de hidrógeno por metales (electropositivos).
HSO
—
khso
4
sulfato ácido
sulfato ácido de potasio
bisulfato
bisulfato de potasio
hidrógeno sulfato
hidrógeno potasio
sulfato
de
E je m p lo s : 1.
De un ácido oxácido Ca2' [KJOH + [HjNO, — I í hidróxido ácido de potasio nítrico
K N 0 3 + H ,0
nitrato de potasio
De <j : Regla general K'
N03
KN03
potasio
nitrato
nitrato de potasio
calcio
HPO2 fosfato ácido
Fe *
h 2p o 4
férrico
fosfato diácido
hierro (III) dihidrógeno fosfato
— CaHP04 fosfato ácido de calcio
—
hidrógeno fosfato calcio Fe(H2PO„)3
de
fosfato diácido de hierro (III) dihldrogenato fosfato fé rrico
172
3.
4.
■
C
U
o l e c c ió n
3.
N a'
HC03
— N aHCO j
sodio
carbonato ácido
carbonato ácido de sodio
bicarbonato
bicarbonato de sodio
H2F3(CN)6: ácido ferricianhidrico H2Fe(CN )6
Ca2’
K+( O H r S 2"
K4(OH)2S sulfuro dibásico de potasio dihidroxisulfuro de potasio
Sales mixtas —
HS“
Ca(HS)2
sulfato ácido bisulfuro hidrógeno sulfuro
sulfuro ácido de calcio bisulfuro de calcio hidrógeno sulfuro de calcio
Dobles. Se tiene 2 metales o 2 cationes y se suman los NO, generando una carga iónica total del catión. Nombrar: anión doble (cationes) E je m p lo s : 1.
K *N a ‘ NO ¡
—
(KNa)2' NO¡
K N a (N 0 3)2
—► CuH3S i0 2
H ;H 3S i0 4
H2S(ac): ácido sulhidrico
ferricianuro diácido de cobre (III)
H4S i0 4: ácido ortosilícico Ca
C a ,(0 H )3N 0 2 nitrito tribásico de calcio trihidroxinitrlto de calcio
4.
H2S(ac): ácido sulhídrico
calcio
H N 0 2: ácido nitroso Ca2'(O H )3N 0 2 —
— Cu [Fi2Fe(CN)6]2
cobre(ll) ferricianuro de ácido
6.
a p ie n s
H2C 0 3: ácido carbónico
Cu‘ '
5-
S
n ic ie n c ia
nitrato doble de sodio y potasio
cobre (I) sulfato ácido
ortosilicato triácido de
cuproso
cobre (I)
2.
AI34Cu2* P 0 4~
(AIC u )3(P 0 4)5 fosfato doble de cobre (III)
Sales básicas. Presentan el ión O H ó La carga iónica total es la suma de los aniones. Para nombrar existen 2 formas:
y aluminio
3.
Fe3tMg2+B r
—► FeM gBr5 bromuro doble de magnesio
1.° Anión (prefijo) catión 1 X
0
0_ c
Prefijo
y de hierro (III)
Básico
1
Dibásico
2
Tribásico
3
Triples. Catión constituido por 3 metales. E je m p lo s : 1.
H2Cr20 7: ácido dicróm ico K4 N a4L i4Cr20 2 —
(KNaLi)2(Cr20 7)3 dicromato triple de litio, sodio y potasio.
2 ° Prefijo (anión)catión X
0
0_ c
Prefijo Hidroxi
1
Dihidroxi
2
tríhidroxi
3
Sr2+Cu2+Li+0 IO 4 —
SrCuLi (C l0 4)5 perclorato triple de litio, cobre (II) y estroncio.
3.
Be2*Z n2 Na^CF
—
BeZnNaCI5 cloruro triple de sodio, zinc y berilio.
Sales hidratadas. Son sales que contienen unidas a
Aplicaciones: +7 1. H C I0 4: ácido perclórico L¡ |(OH )2CIO¿J
2.
sí m oléculas de agua (H20 ) en estado de cristalización. Las m oléculas de H20 adheridas se denom inan aguas carga aniónlca total
de cristalización. Para form ularlos se escribe la fórm ula de la sal
Li [(OH )2CIO 4]
(anhidra) y a continuación el número de m oléculas de perclorato dibásico de litio dihidroxiperclorato de litio
5+
2.
H N 0 3: ácido nítrico Fe3’ OH NO ¡
—
Fe2[(O H )(N 0 3)]3 nitrato básico de hierro (III) hidroxinitrato férrico hidroxinitrato de hierro (III)
agua, o: Nombre de la sal
(sufijo)
Sufijo
M oléculas H20
Hidratado Dihidratado Trihidratado
1 2 3
Q
u ím ic a
■
173
6 . Ferricianuro ácido férrico
Aplicaciones: 1. C a S 0 4.2H20
sulfato de calcio dihidratado (yeso).
2. C a C 0 3.1 H20
carbonato de calcio hidratado.
3. Ca3(P 0 4)2.3H20
fosfato de calcio trihidratado.
4. C u S 0 4.5H20
sulfato de cobre (II). Pentahidratado (azul de vidriólo).
5. Na2B4O7.10H2O
tetraborato de sodio decahidratado (bórax).
6 . K A I(S 0 4)2.12H20
sulfato doble potásicoalumínico dodecahidratado (alumbre).
7. CaCI2.3H20
cloruro de calcio trihidratado.
8 . Na2CO3.10H2O
carbonato de sodio decahidratado (sal de soda).
) H F e(C N )2 7.
l Fe31 —
Fe2[H F(C N )6]3
Azida de potasio
1
1
n3
K* —► k n 3
8 . Biditiodisulfato doble áurico y platino (IV). Dihidratado. H2S20 7 —
HS07 —
Au3*Pt4'
20
x 2 S “ —► HS2S20 5
HS2S20 5 —
AuP t(H S2S20 5)7
AuP t(H S2S20 5)7 . 2H20 9.
FeS04
Sulfato de hierro (II) © C u (N 0 2)2 (Incorrecto)
¿Cuál de las combinaciones: nomenclatura-ión m onoatómico es incorrecta?
F e ® : Catión hierro (III) (presenta mayor estado de oxidación) Nom enclatura moderna - stock
II. C u ® : Catión cuproso (presenta menor estado de oxidación) Nom enclatura clásica. III. C l® : Anión cloruro. Proviene del siguiente ácido disuelto en hl20 : HCI + H20 — H30 + Cl ácido Clorhídrico
(Correcto)
31.
Resolución: I.
IV. H2S 0 4 + Fe(OH)2 — F e S 0 4 + 2H20
Cloruro
Terminación: hídrico —►uro
I. III.
Sulfuro S2 Silicuro Si4
II. TelururoTe2” IV. Carburo C4
V Seleniuro Se2” R e so lu ció n : I.
Sulfuro: S2 (correcto)
II. Telururo: Te2” (Correcto) III. Silicuro: Si4” (Correcto) IV. Carburo: C4 (Correcto) V
Seleniuro: Se2” (Incorrecto) Seleniuro: (Correcto)
184
■
32.
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Indique la relación incorrecta entre el ión y su nombre:
I
Verdadero
I.
Cu2' : Ión cúprico.
Son grupos funcionales iónicos:
II.
Fe21: Ión hierro (III)
• Óxidos (Metálicos) • Hidróxidos
III.
Fe2' : Ión ferroso.
IV.
Ca2' : Ión calcio.
V
Pb2' : Ión plúmbico.
• Ácidos. • Sales. II. Verdadero
Resolución:
En el m etanal (FICFIO): EO(C) + 2EO(H) + EO(O) = O EO(C) + 2 (+ 1 ) + - 2 = 0
Nomenclatura de iones metálicos (cationes) Ión
Nombre
Cu • 1: ■2
C u '2
Ión cúprico
Fe -2. -3
Fe 2
Ión hierro (III)
Fe I 2, i 3
F e '2
Ión ferroso
Ca .2
Ca 2
Ión calcio
Pb +2; +4
P b '2
Ión Plumboso
Metal (EO)
33.
EO(C) = O III. Verdadero En todo com puesto donde participa el oxige no (salvo los peróxidos y el F20 ) este posee E 0 = -2 VVV 35. Nombre los siguientes ácidos oxácidos respectiva mente: I. H2C 0 3 II. H2S 0 4 III. H2T e 0 4 Resolución: I.
Relacione las colum nas según la nomenclatura clásica. I. Fe2, a. Ión plumboso II. I b. Ión férrico III. Pb2' c. Ión yoduro
II. FI2S 0 4 (presenta mayor EO = + 6 ) — ► ac. sulfúrico
Resolución: Nombres de iones: Elem ento - Ión
Nombre
Fe *2: +3
F e '3
Ión férrico
1 ±1; +3; +5; +7
r'
Ión yoduro
Pb -2 -4
© III. H2T e 0 4 (presenta m ayor EO = + 6 ) —► ac. Telúrico 36. Indique la cantidad de sales que están correcta mente nombradas: I. Na2S 0 4 Sulfito de sodio. II. Fe2(S 0 4)3 Sulfato férrico. III. LiNH4S Sulfuro doble de amonio y litio. IV. K H S 0 4 Sulfato ácido de potasio Ca3(P 0 4)2
Fosfato de calcio.
Resolución: Pb
Nom bres correctos para las sales siguientes
lón plumboso
Recordar que los aniones m onoatóm icos se nom bran: uro Luego la relación correcta es: Ib; lie; Illa.
+6 Na2S 0 4
Sulfato de sodio
-2 L¡NH„S
Los grupos funcionales típicam ente iónicos son
-r6
cuatro: óxidos, hidróxidos, ácidos y sales.
khso
II. El estado de oxidación del carbono en el metanal o form aldehido, (HCHO), es cero.
Sulfuro doble de litio y amonio Sulfato ácido de Dotasio
4 Fosfato de calcio
C a3(P 0 4)2
III. En los óxidos, hidróxidos, oxácidos y oxisales el oxígeno presenta estado de oxidación - 2 .
De las afirmaciones:
Nombres
Sulfato férrico
gún corresponda:
Resolución:
Fórmulas
Fe2(S 0 4)3
Indique la proposición verdadera (V) o falsa (F) se
I.
H2C 0 3 (presenta mayor EO = + 4 ) —► ac. carbónico.
©
V
34.
0
En el problem a se observa el nombre incorrecto del ión P b '2.
Se observa cuatro nombres correctos. 37.
¿Cuál de los siguientes com puestos no es una sal haloidea neutra?
Q
I. IV.
MgCI2
II.PCI3
FeCI3
V Na2S
III. NaBr
Las sales haloideas son compuestos binarlos con m etales y no metales y son neutras porque no pre senta ni hidrógeno, ni oxígenos en su composición. Ac. hidrácldo + base —► sal haloidea + H20 I.
2HCI(acl + M g(O H)2 — MgCI2 + 2 H ,0 Sal haloidea
II. No es sal haloidea porque en su composición hay 2 no metales (P y Cl). III. HBr(ac) + Na(OH) —► NaBr + H20 Sal haloidea
IV. 3HCI(ac, + Fe(O H)3 — FeCI3 + 3H20
H2S(ac) + 2Na(OH)
Na,S + 2H20 Sal haloidea
38.
© II. C u (OH)2: hidróxido cuproso (II) => Incorrecto hidróxido de cobre (II) => Correcto III. AI(OH)3: hidróxido de aluminio (III) => Correcto IV. Fe(OH)3: hidróxido de hierro (III) => Correcto .-. No corresponde solo II 40. Form ular las siguientes sales oxlsales neutras: I.
Trioxoclorato (V) de calcio.
II. Tetraoxosulfato (V) de sodio. III. Hipoclorito de sodio. Resolución: ,2 © C a (C I0 3) 21: trioxoclorato (V) de Ca.
I.
© II. Na2S 0 4: Tetraoxosulfato (V) de Na.
Indique si la proposición es verdadera (V) o falsa (F): I.
Los oxácidos son com puestos ternarios deriva dos de aniones que contienen oxígeno.
II. Los oxácidos m onopróticos tiene un átomo de hidrogeno capaz de ser sustituido por otros ele mentos. III. Los oxácidos m onopróticos tienen por fórmula general HXO i^¿ en la que "p" es el estado de 2 oxidación im par del elem ento X.
185
O NaOH: hidróxido sódico (I) => Correcto
Sal haloidea
V
■
Resolución: I.
Resolución:
u ím ic a
‘
10-2
III. Hipoclorito de sodio: NaCIO (El presenta menor EO = + 1 ) 41. Para el H C I0 4 los nombres son: I. Tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno II. Ácido tetraoxoclórico (VII). III. Ácido perclórico. El nombre o nombres sistem ático(s) IUPAC para este ácido es (son): Resolución:
Resolución: I.
Incorrecto Los ácidos oxácidos, son compuestos ternarios de hidrógeno, oxígeno y otro no metal. Liberan iones hidronio (H ‘ ) - Provienen de: Anhídrido + H ,0 — oxácido
II. Correcto
-7 H C I0 4: ácido perclórico tetraoxoclorato (VII) de hidrógeno .-. Solo I y III 42. Señale la alternativa que contiene un hidruro m etá lico y un hidruro no metálico, en ese orden. I.
Ejem plo: HCIO + H20 —►CIO(ac) + H3CT Oxácido monoprótico
III. Correcto Ejem plo:
II. N a H y A lH j
KH yC aH 2
IV.CH4 y B 2He
V. KH y PH3 Resolución: Metal + hidrógeno —►Hidruro metálico (EO = - 1 )
© HCIOjj], el Cl tiene EO = + 5 => p - 5 =*
NH3 y H20
III.
P+ 1
5+ 1 _ Q = —£------- 3
No metal + hidrógeno —►Hidruro no metálico (EO = + 1)
FW I. 39.
¿Cuál de las nom enclaturas no corresponde al nu meral Stock? I. NaOH hidróxido sódico (I) II. C u (OH)2 hidróxido cuproso (II) III. AI(O H)3 hidróxido de aluminio (III) IV. Fe(OH)3 hidróxido de hierro (III)
NH3 y H20 N ’ X
hQ
—►n h 3 Hidruro no metálico
O ! X H 0 —- H2p Hidruro no metálico
186
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
II. N a H y A IH 3
II. 2 no es ácido hidrácido. III. 1 es un com puesto ternario.
Na+1 X H ® —►NaH Hidruro metálico
A I‘ 3 X H ^ — A lH j
1 es hidróxido cobaltoso.
Resolución:
Hidruro metálico
III. KH y CaH2 K '1 X
IV. 2 es un com puesto binario. V
I
Correcto
II. Correcto HCI(gl es un hidruro no metálico
—►KH
Cuando:
Hidruro metálico
hidruro no m etálico + H20 —►áÁcido hidrácido
C a '2 X H ® —►C aH 2
HCI(gl + H20
Hidruro metálico
IV. CH4 y B2H6
HCU,
III. Correcto C o (O H)3 es un com puesto terciario porque pre senta 3 elementos:
c
4x
h
(5 ) —
ch4
Cobalto, oxigeno e hidrógeno.
Hidruro no metálico
2B 3 + 6 H "1—
IV. Correcto
B2H6
HCI(gl es un com puesto binario porque presenta
Hidruro no metálico
V
KH y PH3
dos elementos: H y Cl. 0 V. Co(OH),: hidróxido cobáltico
K * 'x H 0 —
KH
(Presenta mayor EO = +3
Hidruro metálico
45. Marque verdadero (V) o falso (F) en las siguientes P 3 X H ® —► PH3 Hidruro no metálico
proposiciones: I. Los com puestos AIH3, LiH, CaH2, son hidruros
Solo cum ple V
metálicos. II. Las soluciones acuosas del HCI.
43. Para los hidruros m etálicos y no metálicos, ¿cuál de las nom enclaturas no corresponde al hidruro? I. Plumbano : PbH4 II. Sulfuro de hidrógeno : H2Siacl III. Oxidano
: PoH4
IV. Azano
: NH3
HBr y Hl son ácidos hidrácidos. III. Las sales Na2S 0 4, C a C 0 3 y NaCI pertenecen al tipo de haloideas. Resolución: Respecto a las proposiciones: I.
Verdadero
Resolución:
Los compuestos: AIH3, LiH, CaH2 son hidruros
I
m etálicos, ya que: Al, Li y Ca son metales.
Correcto PbH4: Hidruro metálico
II. Verdadero
II. Incorrecto
Son hidruros ácidos: HCI, HBr y Hl (halogenu-
^2^(g) + H20 sulfuro de hidrógeno
*■ H2S(ac|
ros), por esta razón al disolverse en agua for
ácido sulfihídrlco
man ácidos hidrácidos:
(ácido hidrácldo)
HCI:
Ácido clorhídrico.
HBr: Ácido bromhídrico.
III. Incorrecto Polano —► PoH4
Hl:
hidruro no metálico
IV Correcto Azano, Am oniaco —►NH3
Ácido yodhídrico
III. Falso Las sales siguientes, son de los tipos: Na2S 0 4 | Oxisales CaC03 |
.-. No corresponden II y III
NaCI } Haloidea
44. En relación a las especies químicas
VVF Com puesto
1
2
fórmula
C o (OH)3
HCI(g)
46. Indique la alternativa que contiene com puesto y nombre comercial incorrecto:
¿Cuál es la proposición incorrecta?
I.
I.
II. NaCIO
1 es un hidróxido.
NaOH
: Soda cáustica. : Lejía
Q
III. SIC
: Carborundum
IV. Ca(O H )2 : Cal viva V. M g(O H)2 : Leche de m agnesia Resolución: El nombre comercial de un compuesto, hace re
■
u ím ic a
C om puesto - N. Quím ico
N. C om ercial
NaOH Hidróxido de sodio
Soda cáustica
NaCIO Hipoclorito de sodio
Lejía
187
SiC Carburo de silicio
Carborundum
Ca(OH)2 Hidróxido de calcio
Cal apagada
Mg(OH)2 Hidróxido de magnesio
Leche de magnesia
ferencia a una muestra Impura, donde este es el com ponente principal.
@ | PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
®
PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II)
PRO BLEM A 3 (U N I 2 0 1 2 - I I)
Señale la alternativa que presenta la secuencia correc ta, después de determ inar si la proposición es verdade ra (V) o falsa (F), respecto a la correspondencia entre el nombre y su fórm ula química: I. Nitrito de mercurio (I)- Hg2(N 0 2)2 II. Sulfuro de potasio - KS III. Fosfato de m agnesio M g3(P 0 4)2
Entre los siguientes compuestos del Sn(IV), ¿cuál está mal form ulado?
A) VVF D) FFV
B) VFV E) FFF
C)FVV
Cloruro estánnico: SnCI4 Clorato estánnico: S n (C I0 3)4 Hipoclorito estánnico: S n(C IO )4 Perclorato estánnico S n (C I0 4)4 Clorito estánnico: Sn(CI20 2)4
Resolución: Para la sal oxisal: Sn ‘ .— . C I 0 21
Resolución: De las proposiciones: I. (V) Nitrito de m ercurio (I) ¡ón nítrico: (NO ,)' ión mercurio: (I): H g i2 —►Hg2(N 0 2)2 II. (F) Sulfuro de potasio ión sulfuro: S2 ¡ón potasio: K 1 —►K2S III.
A) B) C) D) E)
ión estánnico
=4
ión clorito
S n (C I0 2)4 Clorito estánnico
.-. S n(C i20 2)4: Mal form ulado Clave: E PRO BLEM A 4 (U N I 2 0 1 3 - I) ¿Cuántos de los siguientes iones nombrados? I. N n 0 4 —► ión perm anganato
(V) Fosfato de M agnesio ión fosfato: (P 0 4)3 ión magnesio: Mg2 —►M g3(P 0 4);
II.
N 0 3 —► ión nitrito
III.
Cr20 ;
IV.
0 2 —► ión peróxido
PROBLEMA 2 (UNI 201 2 - I)
V.
C rO ;
Los estados de oxidación del circonio en Z r0 ( N 0 3)2 y del mercurio en Hg2(N 0 2)2 son. respectivamente:
A)
1
A) D)
I.
Clave: B
+2; +1 +1; +1
B ) + 2 ;+ 2 E ) +4: 4 1
C ) + 4 ;+ 2
bien
—► ión dicrom ato —► ¡ón cromito B) 2
C )3
D) 4
E) 5
Resolución: 6-
7-
Mn( + 6 : + 7 ) M n 0 42: ión manganato; M n 0 4 ión per manganato
Resolución: Piden los EO del Z r y Hg en:
II.
X 2 Z rO (N 0 3)2
III.
Hg2( N 0 2)'2-
están
En un com puesto neutro la suma de los estados de oxidación es cero, x + ( - 2 ) + 2( —1) = O x = + 4 — EO(Zr) = +4 2y + 2 (—1) = O y = +1 — EO(Hg) - +1
35N( + 3 + 5 ) N 0 2 : ión nitrito N 0 3~ ión nitrato Cr( + 3-r-6) C r0 21 ión crom ito C r0 42 ; ión dicrom ato Cr20 72"
IV.
( 0 2) 2 ¡ón peróxido
V.
C r0 4 2 ión cromato
Están correctam ente nombrados: I, III y IV Claves: E
Clave: C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
PROBLEMA 5 (UNI 2013 - II)
2 4 7 12
A)
Perclorato de plomo (II)
B)
Tetróxido de dinitrógeno
C)
Decaóxido de tetrafósforo
D)
Hidrógeno carbonato de sodio
Identifique el com puesto que contiene átom os con número de oxidación +5. A)
perclorato de plomo (II)
B)
tetróxido de dinltrógeno
C)
decaóxido de tetrafósforo
D)
hidrógeno carbonato de sodio
E)
hidróxido mangánico
R e s o lu c ió n : De las alternativas:
P b (C I0 4); 4+ 2 -
n 2o 4
o ^
C
p s
■
o
188
1+ 1+ 4 + 2 -
NaHC03 3+
E)
Hidróxido m angánico
2- 1 +
Mn(OH)3
En el decaóxido de tetrafósforo, el fósforo actúa con estado de oxidación + 5 Clave: C
Q
PROBLEMAS Un átomo X es isóbaro con el Isótopo natural más abundante del azufre (Z = 16), también es ¡sótono con el Isótopo más abundante del cloro (Z = 17). ¿Cuál es la fórm ula del hidruro de X?
2.
A)
XH3
B) XH
D)
X ,H 5
E) XH4
3.
7.
+ H2 ......+ H2
III. H2C 0 3 + NaOH — IV. C a C 0 3 + HCI —
........+ H20 ........+ C 0 2 + H20
V. M gC O , + H2S 0 4 —► A) 3 8.
B) 4
+ CO, + H20
C) 6
D) 2
E) 5
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.
T ¡0 2
Son com puestos covalentes que pueden ser binarios o ternarios principalm ente. II. Sus propiedades ácidas se intensifican en so lución acuosa debido al aum ento de los iones hidrógeno H \ III. En su estructura solam ente hay elem entos re presentativos (grupo A). IV. Sus soluciones acuosas enrojecen la fenolftalelna, siendo agrias al gusto.
a. verde b. amarillo
III. Fe20 3
c. azul
IV. U 0 2
d. blanco
A) la, llb, lile, IVd C )lc , lia, 11Ib, IVd E) le, llb, Illa, IVd
B) D)
A) V V W D) FVFV
Id, lie, Illa, IVb Ib, lid. Illa, IVc 9.
El aceite de vitriolo es un ácido muy utilizado en la industria para fabricar fertilizantes como agente oxidante cuando esta concentrado y caliente, en descapado del acero, en m etalurgia, etc. ¿Cuál es su fórmula? HN03 H2S 0 4
C) 4
Zn + H2S 0 4 —
II. Na + HCI —
II. CoO
A) D)
B) 3 0 E) 2
Indicar en cuántas reacciones es posible obtener una sal (oxisal o haloidea). I.
Algunos óxidos por el color que presentan son utili zados como pigmentos, entonces relacione correc tamente. I.
4.
A) 1 D)
C) X2H3
B) 1 :2 ; 5:1 D) 2; 2; 3; 2
189
PROPUESTOS
De los siguientes óxidos: CaO, N ,0 , NO, ZnO, AUO,, PbO,, Cr20 3, SiO, N20 5, indicar respectivam ente el número de óxidos básicos, ácidos, anfóteros y neutros. A) 0: 1 :4 : A C) 3; 2; 1; 3 E) 1; 2; 4; 2
■
u ím ic a
B) H2C 0 3 E) H C I0 4
C) HM nQ4
Señalar la relación incorrecta ión-nombre. A) N 0 2S23: ditioorbonitrato B) [Fe(CNO)6]* 3: ferricianuro C) C N S * : tiocianato
B) VFFF E) VVFF
C) VFVF
¿Cuál de los siguientes ácidos posee el mayor nú mero de enlaces dativos? I. Ácido carbónico III.Ácido sulfúrico. V. Ácido nítrico A) II
B) I
II. Ácido fosfórico. IV.Ácido perbrómico
C )IV
D)
V E) III
10. Cierto oxácido del arsénico (As) de fórm ula H,A yOz se deshidrata y se obtiene un óxido ácido heptatómico. Determine la atomicidad del ácido polihidratado de dicho elem ento tipo orto, si actúa con el m ismo número de oxidación que en el oxácido inicial. A)
7B) 14
C )1 6
D)
10 E) 8
D) S20 22 : bisulfato E) B40 72 : tetraborato Según la química analítica, los m etales con núm e ro de oxidación +3; +4; + 6 forman cationes oxige nados a partir de su sal cloruro dibásicos y tetrabásico, parte luego descom ponerse en oxisal y H20 . El nombre del catión tiene la term inación “ilo” . Indicar el número de proposiciones correctas: I.
A lO ' : alumínilo
II. B iO *3: bismutilo III. NO* : nitrito IV. U O ;2: uranilo
11. Señalar la fórm ula del ácido peroxiácido del azufre y cloro, respectivam ente: A) S2S 0 3 y H2CI20 5 B) H2S 0 4 y H2C I0 7 C) H2SO s y H C I0 5 D) HS20 4 y H C I0 8 E) Faltan datos de valencias de los elementos. 12. ¿Qué com puesto tiene m ayor número de átomos por unidad fórm ula? I. Tiosulfato de magnesio. II. Cloruro de calcio pentahidratado.
190
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
III. Peroxlperm anganato argéntico. IV. Ferricianuro plúmbico. V. Pirosilicato básico de magnesio. A) III
B) V
C )IV
D) II
E) I
13. Un oxácido de un elem ento arifigeno, tiene como atomicidad 7. Si este elemento forma una sal neu tra al reaccionar con el hidróxido de aluminio, su atomicidad será: A) 12
B) 14
C ) 20
III. Los hidruros del grupo VA tienen por fórmula general EH5, por lo que son compuestos bina rios hexatómicos. IV. El com puesto LiAIH4 es un hidruro simple usa do como agente reductor en síntesis orgánica.
D ) 17
E) 15
A) VFVF D) W F V
A) H2M o0 4 : ácido molíbdico B) H,VO , : ácido vanádico
Sulfato de amonio: (NH4)2SO
C) H2UO j : ácido uránico
II. Ortofosfato diácido cúprico: C u(H ; PO ,)¿
D) H M n 0 4 : ácido perm angánico
III. Bisulfuro estanoso: SnHS
E) H2W 0 4 : ácido wclfrám ico
IV. Ferrocianuro de potasio: K4Fe(CN)6 V. Dioxoyodato (III) de plomo (IV): P b l0 2 , A) 2
B) 3
C) 4
D) 1
E) 5
15. Indicar el número de átomos presentes en una unidad fórm ula del pirosilicato básico de m agnesio (talco) y sulfato doble de aluminio y potasio dodecahldratado (alum bre) respectivam ente. A) D)
12: 24 8; 35
B) 13; 26 E) 21; 48
21. Hay una segunda forma de nombrar a los ácidos oxácidos recom endada por la IUPAC por su sen cillez y carácter sistemático. Indicar el ácido mal nombrado A) H-.SO,: trioxosulfato (IV) de hidrógeno. B) H N 0 2: dioxonitrato (III) de hidrógeno. C) H C I0 4: pertetraoxoclorato (VII) de hidrógeno.
C) 15: 30
16. Señalar el nombre común incorrecto de las si guientes sales hidratadas.
D) H2C 0 2: trioxocarbonato (IV) de hidrógeno.
E) H3P 0 4: tetraoxofostato (V) de hidrógeno. 22.
A) M g S 0 4.7H20 : sal de Epsom C) Nol2B4O 7.10H2O: sosa de lavar D) C a S 0 4 . 2H20 : yeso E) Na2S20 3.5H20 : hiposulfito de fotógrafos
tes, etc. C) El ácido sulfúrico es usado como agente deshi dratante. como electrólito en baterías, etc. D) El ácido clorhídrico es usado como catalizador para obtener glucosa y otros productos por hi drólisis del alm idón. E) El ácido nitroso es estable, aun cuando su so lución acuosa es calentada, siendo usado para reconocer los tipos de aminas.
17. Hallar la suma del estado de oxidación del platino, oro, nitrógeno y carbono respectivam ente en las siguientes especies químicas: [P t(N H ,)J 2: N H. HCN; C H. O. B ) +4: - 3 ; - 3 : - 2 D ) + 2 ;+ 1 /3 ;-3 ; 0
18. Cuál de las reacciones químicas es incorrecta. A) O xácido + base —► oxisal + H20 B) Hidrácido + base —► haloiclea + H20 C) No metal + 0 2 —► anhídrido D) Metal activo + H2 —► hidrácido E) Óxido ácido + H20 —» oxácido 19. Señalar verdadero (V) o falso (F) según correspon da, respecto a los hidruros. I.
Los hidruros no metálicos son gases a tem pe ratura ambiental y tóxicos por lo general. II. Los hidruros del grupo EH6, por lo que son com puestos binarios hexatómicos.
¿Qué afirmación, respecto a los usos o propieda des de los ácidos, es incorrecta? A) E! ácido fluorhídrico es usado para grabar vi drio. produciendo un grabado liso en el vidrio. B) E! ácido nítrico diluido mancha las manos de amarillo, por su acción sobre las proteínas, siendo usado para fabricar explosivos, coloran
B) C u S 0 4 ,5H20 : vitriolo azul
A ) + 2 :+ 3 ;- 3 ;+ 0 C )+ 2 ;-1 /3 ;-3 ; 0 E) +2; +3; - 3 ; + 4
C) V W V
20. Existen oxácidos que presentan en su estructura elem entos de transición. Indicar el ácido inorgánico mal nombrado.
14. ¿Cuántas fórm ulas correspondientes a los nom bres dados no son correctas? I.
B) FFFV E) VVFF
23.
Las sales hidratadas tienen muchas aplicaciones, ¿qué aplicación de la sal dada no es correcta? A) M g S 0 4.7H20 purgante, tintura, curtido. B) C u S 0 4. 5H20 insecticida, conservador de madera, plaguicida. C) Na2B4O 7.10H2O ablandam iento de agua, vidrio pírex. D) C a S 0 4.2H20 placas de muro seco, cemento, fracturas. E) Na2S20 3.5H ,0 agentes de limpieza, lavado de tejidos.
Q
A) D )2
24. Respecto a las sales hidratadas ¿qué proposición es falsa? A) Una sal anhidra es higroscópica cuando absor be agua form ando un hidrato. B) Una sal anhidra es delicuescente cuando ab sorbe humedad del aire hasta producir una so
iónico. E) Las sustancias higroscópicas se usan para conservar m edicam entos, piezas de metal,
mediante enlace dativo. II. El anión S 0 42, se une a una molécula de H20 m ediante enlace puente de hidrógeno. III. Si se Introduce cierta cantidad de esta sal a un horno sufre un proceso de delicuescencia. A) V W D) VFV
B) FVF E) FFF
A) Forma parte del vidrio, cemento, arena, etc. B) Actualm ente en algunos países europeos, se usa cal viva para atenuar las consecuencias. C) La hematita es la mena del hierro, el cual se extrae en un proceso m etalúrgico llam ado side rurgia. D) El óxido de aluminio tiene una entalpia de for m ación exotérm ica muy grande, esta propiedad confiere utilidad al aluminio como propelente en los trasbordadores espaciales. E) El dióxido de carbono C 0 2 es usado para fabri car hielo común, en cervecerías, en la prepara ción de bebidas gaseosas, etc. 27. ¿Cuántas aseveraciones son correctas, respecto a los hidróxidos? I.
Son compuestos iónicos ternarios generalm en te, cuyo grupo funcional es el ión hidróxilo (O H- ) II. Pueden producirse directam ente cuando cual quier metal activo reacciona con el agua a tem peratura ambiental. III. Sus soluciones acuosas son untuosas al tacto, presentando sabor cáustico. IV. Los álcalis son los hidróxidos del grupo IIIA, de bido a que presentan propiedades anfóteras.
III. NH„OH(ac,
c. detergente industrial
IV. Mg(OH)2
d. lim piador de hornos B) le, lia, llld, IVb D) le, lid, lllb, IVa
29. En base a la capacidad de combinación (valen cia) reconozca la fórm ula del com puesto que se obtiene al com binar los elem entos Sn(Z = 50) y F(Z = 19). A) SnF D) SnF5
B) SnF2 E) SnFe
C) SnF4
30. Indicar la alternativa que presenta la relación inco rrecta sal-nombre. A) Na3S b 0 4: antimoniato sódico B) M g S 0 4: tetraoxosulfato (VI) de magnesio C) NiCr20 7: dicrom ato de níquel (II) D) (AsH4)2S 0 4: sulfato de arsénico E) HgCNO: cianato de m ercurio (I)
C) VFF
26. Respecto a las aplicaciones de los óxidos, indicar la alternativa incorrecta.
a. antiácido estomacal b. lim piador de vidrios
NaO H(acl
A) la, IIb, lile, IVd C )Ib, lie, llld, IVa E) Id, lia, 11Ib, IVc
25. Sobre la sal hidratada CuSO 4.7H20 , indicar verda dero (V) o falso (F), según corresponda. 6 m oléculas de H20 están unidas al catión C C r2
191
C )4
II. KOH(ac¡
I.
acondicionadores de aire, etc.
I.
■
28. Relacionar correctam ente el hidróxido y su aplicadon.
lución líquida. C) La pérdida de agua de una sal hidratada (par cial o total) por elevación natural de la tem pera tura o dism inución de la presión atm osférica se llama eflorescencia. D) El agua en la sal hidratada se une a la sal anhi dra mediante enlace covalente dativo y enlace
1 B) 0 E )3
u ím ic a
31.
Nombre de los siguientes ácidos oxácidos respec tivamente: I. H2C 0 3 II. H2S 0 4 III. H2T e 0 4 A. Carbónico, sulfúrico, teluroso B. Carbonita, sulfuroso, teluroso C. Sulfuroso, carbonato, telurioso D. Carburo, sulfúrico, tecnésico E. Carbónico, sulfúrico, telúrico.
32. Al com parar al NH3 y H20 podem os concluir que: I.
Am bas presentan una geom etría electrónica tetraédrica.
II. El NH3 es una molécula angular mientras que el H20 es una molécula piramidal. III. El H20 presenta menor ángulo de enlace que el nh3
A) Solo I D) I y III
B) Solo II E) I; II y III
C) Solo III
33. En las ferreterías se conoce como alumbre y car buro, respectivam ente: A)
C u S 0 4; NaOH
B) H2S 0 4; N a H C 0 3
C)
AI2(S 0 4)3; CaC2
D) C u S 0 4.5H20 ; NaCI
E)
CaCI2.2H20 ; CaC2
34. Señale la relación fórm ula-nom bre comercial inco rrecta:
192
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
A)
NaOH(acJ
: soda cáustica
B)
H20 2(ao|
: agua oxigenada
a p ie n s
C) C a S 0 4.2H20 (s) : yeso D) Ca(OH )2(ao| : agua de cal E)
H N 0 3¡acj
: agua regia
35. Indique en cuál de las siguientes alternativas se nombra correctam ente los siguientes compuestos, en el orden en que se presentan: HaHSO,; CuBr: F e (N 0 3)3; Na2H P 0 4; Ni(CIO )2
C) I - 1; II - 2; III D) I - 2; II - 1; III E) I - 1; II - 3; III -
3; IV - 4 4; IV - 3 2; IV - 4
39. Señale la alternativa que contiene un hidruro m etá lico y un hidruro no metálico, en ese orden. A )N H 3 y H 20 D) CH4 y B2H6
B) NaH y A IH 3 E) KH y PH,
C) KH y C aH 2
40. En un almacén se encuentran las siguientes sus
A) Bisulfito de sodio, brom uro cuproso; nitrato fe rroso; ortofosfato disósdico; hipoclorito nique-
tancias: NO; C 0 2; K20 ; MgO; S 0 3; ¿Cuáles de las
loso. B) B isulfito de sodio; brom uro cuproso; nitrato
I.
férrico; fo sfa to ácido sódico, hip o clo rito ni quelóse. C) Bisulfito de sodio; bromuro cuproso; nitrato fé rrico, fosfato ácido sódico; clorito niquélico. D) Bisulfito de sodio; bromuro cúprico; nitrato fe rroso; ortofosfito sódico; hipocloroito niqueloso. E) Bisulfito de sodio, hipobromito cuproso; nitrato férrico, ortofosfato disódico, clorito niqueloso.
siguientes proposiciones son correctas? El número de óxidos básicos es m ayor al de óxidos ácidos. II. Son óxidos básicos: K20 y MgO III. Son óxidos ácidos: NO; C 0 2 y SO, A) Solo I D) II y III
B) Solo II E) I, II y III
C) I y II
4 1 . Indique verdadero (V) o falso (F) a cada una de las siguientes proposiciones: I.
36. En relación a los com puestos siguientes:
En los hidruros metálicos, el hidrógeno tiene estado de oxidación +1.
II. El HCI,gi en m edio acuoso, forma un ácido h¡Compuesto
I
II
Fórmula
h 2s o
3
H2Cr20 7
drácido. III. Los metales de transición forman hidruros me tálicos con su m ayor estado de oxidación.
¿Cuál proposiciones es incorrecta? A) B) C) D)
I y II son ácidos ternarios I es ácido sulfuroso II es dicrómico El estado de oxidación del azufre es mayor que el estado de oxidación del cromo. E) El S 0 2 y el agua origina el com puesto I.
A) W F D) VVV
B) FVF E) VFF
C) FFV
42. Las fórm ulas de un óxido básico y un óxido ácido, respectivam ente, son: A) Cr20 3; C 0 3 B) S 0 3; C u 0 2 D)
Fe20 3;
S02
C ) C u 0 2; S 30 E) A l20 3; ZnO
37. Se tiene los siguientes compuestos: C 0 2lui, Mn20 7(5), C r 0 3(sl, S 0 3(tJI, Fe20 3{s), N20 5(g). Indi que la proposición verdadera: A) Existen más óxidos ácidos que óxidos básicos. B) El número de óxidos ácidos es menor que le número de óxidos básicos. C) Existe igual número de óxidos ácidos y óxidos básicos. D) Todos son óxidos básicos. E) Todos son óxidos ácidos.
43. Señalar la relación correcta entre la fórm ula del óxido y la nom enclatura Stock correspondiente: A) Ni20 - óxido de niquel (II) B) Cr20 3 - óxido de crom o (IV) C) Pb30 4 - óxido de plomo (II) D) Fe20 3 - óxido de hierro (III) E) Fe30 4 - óxido de hierro (II) 44. Sobre los compuestos se puede decir que: I.
38. ¿Cuál de las cuatro relaciones ión-nombre, es correcta? IÓN
NOMBRE
I. cio21 II. CIO
2. Clorato
ni. cío; iv. cío;
4. Hipoclorito
1. Perclorato
3.
Clorito
A) I - 3; II - ¿t; III - 1; IV - : B) I - 2; II - 0i; III - 4; IV -
Se forman cuando los elementos se combinan en proposiciones definidas.
II. Se representan mediante una fórmula. III. En la fórm ula los elem entos participan con un número de oxidación. IV. La capacidad de com binación de un elem ento en una fórmula, depende de su ubicación en la tabla periódica. A) VFVV D) F W F
B) VVVV E) VVFF
C) F V W
Q
45. De las proposiciones:
I.
El estado de oxidación representa la carga eléctrica real o aparente. II. El signo del estado de oxidación depende de la electronegatividad de los átomos enlazados. III. En una misma estructura molecular un elemen to puede tener átomos con diferentes estados de oxidación. Es(son) correcta(s): A) Solo I D) I y II
B)Solo II E)I, II y III
C) Solo III
46. Indicar el compuesto de mayor cantidad de átomos
a. Cr(OH) 2 d. NH A) B) C) D) E)
la; le; le; la; Id;
Mb; He; Ha; He; llb;
lile; Illa; lile; lile; Illa;
b NaH e C r03 IVd; IVb; IVd; IVb; IVc;
u ím ic a
■
193
c. Na,O
Ve Vd Vb Vd Ve
52. Identifique las sustancias que no son hidróxidos: I. NaOH II. H O - N 0 3 III.B (0 H )3 IV. Fe(O H)2 A) Solo II D) I y IV
B) II y III E) I, III y IV
C) I y III
por unidad fórmula: A) Hidróxido de calcio C) Óxido ferroso E) Peróxido de bario
B) Óxido de galio D) Hidróxido de aluminio
III. Se form a el hidróxido de calcio a partir de:
47. Marcar lo incorrecto:
A) B) C) D) E)
CaO (s) + H20 (l)—►Ca(OH )2(ac)
Hidróxido de potasio: KOH Óxido de litio: Li20 Óxido de magnesio: MgO Hidróxido cloroso: CI(OH)3 Óxido cúprico: CuO
A) D)
48. Respecto a los nombres de iones que se indica,
¿cuál es incorrecta? I. Ca2+: Catión calcio II. Fe2+: Catión hierro (II) III. Cr3+ : Catión cromo (IV) IV. C r : Ión cloruro V. 0 2“ : Ión peróxido VI. OH": Ión hidróxido A) II, IV y IV D) II y IV
B) III y IV E) I, II y V
C) Solo III
siguientes compuestos: I. NaH(s) : Hidruro de sodio (I) II. H2S(g) : Sulfuro de hidrógeno MI. FeH2(s) : Hidruro de hierro B) W F E) FFF
C) FFV
50. En la relación de compuestos químicos siguientes,
indique cuantos ácidos hidrácidos existen: CuO; CaH2; Mn03; AgOH; H2S(ac) A) 1 D )4
B) 2 E )5
51. Relacionar:
I. II. III. IV. V.
Óxido básico Óxido ácido Hidróxido Hidruro metálico Hidruro no metálico
VV V FFV
B) W F E) FVF
C) VFV
54. Los átom os de los elem entos “J” y “L" poseen una carga nuclear cuyos valores son 20 y 17, respecti vamente. ¿Cuál es la posible fórm ula del com pues to que form an “J” y “L”? A)
J2L2
B) JL2
D)
J3L2
E) JL4
C)
j 2l 3
55. Determ ine el estado de oxidación del elem ento su brayado, respectivam ente:
49. Indique la relación correcta nombre - fórmula de los
A) VVV D) F W
53. Indique verdadero (V) o falso (F) según corres ponda: I. NaOH Hidróxido de sodio II. Fe(O H)3 : Hidróxido de hierro (III)
C) 3
I. NH3
II. K,C r,Q 7
III.M n O ,
IV.H2S 0 3
A. —3; + 5 ; + 7 ; + 6 C. + 3 ; + 6 ; + 7 ; + 4 E. + 3 ; +6; +7; + 6
B. —3: +6; -f-6; + 4 D. - 3 ; + 6 ; +7; + 4
56. Una de las reacciones quím icas no es verdadera: A. O xácido + Base —►O xisal + H20 B. Hidrácido + Base —♦ Sal haloidea + H20 C. No m etal + 0 2 —* Anhídrido D. M etal + H2 —►Hidrácido E. Óxido ácido + H20 —* Oxácido 57. Determ ine lo(s) incorrecto(s), según sea el caso: I.
El crom o es un anfótero y en el óxido cróm ico actúa como no metal.
II. Cuando la “cal viva” se hace reaccionar en agua, se form a “lechada de cal”, que es una suspensión básica. III. La “m agnetita” es una mezcla de óxidos de hie rro que son alótropos. IV. La soda y potasa cáustica son Ca(OH)2 y KOH disueltos en agua, respectivam ente.
194
■
C
o l e c c ió n
A) I y II D) Solo IV
U
B) E)
S
n ic ie n c ia
Solo III I, III y IV
a p ie n s
C) I y I
III.
58. Marque la pareja de com puestos que correspon den a ácidos oxácidos dipróticos: A) H2S; H2S 0 4
B) H C I0 3; H3P 0 4
C) E)
D) H2C 0 3; H3P 0 3
H2Se; H2S 0 3 H2S20 7; H2T e 0 3
A) FVV
B) FFV
C )W F
D) VFV
E) VFF
64. Indique en las siguientes proposiciones verdadero (V) o falso (F): I.
59. Indicar el com puesto que tiene menor cantidad de átomos de oxigeno: A) Óxido niquélico B) Óxido carbónico C) Hidruro de potasio D) Óxido sulfúrico E) Hidróxido m ercurioso
Los ácidos oxácidos que son dipróticos presen tan el no metal con estado de oxidación par. II. El ácido carbónico es un ácido oxácido diprótico. III. El nombre del H2S e 0 3 es ácido selenioso. A) VVV
B) VVF
C) VFV
D) FVV
E) FFV
65. Señale el número de ácidos oxácidos m onopróti cos en la siguiente lista de ácidos.
60. Indique el com puesto cuya nom enclatura es inco rrecta: A) B) C) D) E)
El sulfato de aluminio form a sales dobles llam a das alumbres.
Na20 : Óxido de sodio C a(O H )2: Hidróxido de ca ld o FeO: Óxido de hierro (II) LiOH: Hidróxido de litio CuO: Óxido de cobre (I)
HCI; H N 0 2: HCN; H2S 0 3; H3P 0 4; H3P 0 2; HCICT A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
66. Dadas las siguientes fórmulas: I. NIS
II. CuSI2
IV.A u HS0 4
V. Z n3(A s 0 4)2
III. (NH4)2S¡20 5
Considerando orden correlativo, ¿qué nombre es incorrecto?
61. Indique en que caso el nombre no corresponde a la fórm ula química: A) N2O e B) N2Ó, C) NO D) N 0 2 E) N20
Pentóxido de dinitrógeno Trióxido de nitrógeno Monóxido de nitrógeno
67. En la siguiente relación de sales, ¿cuántas son sa les acidas?
Com puestos organom etálicos Com puestos de naturaleza ácida Ácidos hidrácidos Hidruros Hidrocarburos
I.
M g S 0 4 + 7H20 —►M g S 0 4.7H20 es un proceso de eflorescencia. II. Las sales que presentan delicuescencia son usadas como detectores de humedad.
E D B D D A E E C
10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.
E C C D B E C D D
19. 20. 21. 22.
NaHC03
C a (H S 0 4)2
Na2H P 0 3
KH2P 0 2
CaOHCIO
HMnCb
F e (N 0 3)3
(NH4)2S 0 4
A) 2
63. Indicar ve rdadero (V) o falso (F) según co rre s ponda:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Sulfuro de níquel (II) Cloruro cúprico Silicato de amonio Sulfato ácido de oro (I)
E. Tetraoxoarsenlato (V) de zinc
Dióxido de nitrógeno Monóxido de dlnitrógeno
62. Los compuestos: CaH2; KH; AIH3 y CuH2, son: A) B) C) D) E)
A. B. C. D.
E B C E
23. E 24. D 25. C 26. E 27. A
28. D 29. C 30. D 31. E 32. D 33. C 34. E 35. B 36. D
B) 4
C) 7
D) 5
E) 8
68. Según la nomenclatura clásica, Indique lo incorrec to respecto a las sales oxisales neutras: A) C a C 0 3
Carbonato de calcio
B) N a N 0 3
Nitrato de sodio
C) K C I0 4
Perclorato de potasio
D) NaCIO
Clorato de sodio
E) Ca3(P 0 4)2
Fosfato de calcio
37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44.
A A E B B D D B
45. E
46. D 47. D 48. C 49. B 50. A B
51. 52. 53. 54.
B A B
55. D
64. A
56. D 57. E
65. A
58. E 59. E 60. E 61. B 62. D 63. A
66. A 67. A 68. D
Conceptos físicos
O D
Q .
O O
D a n ie l G a b rie l F a h re n h e it (G dansfe, 24 de mayo de 1686-La Haya, 16 de septiembre de 1736) fue un físi co, ingeniero y soplador de vidrio alemán étnico, célebre entre otras cosas por haber desarrollado el termómetro de mercurio y la es cala Fahrenheit de temperatura.
T ra s la m u e rte d e su s p a d re s e fe c tu ó v ia je s d e e s tu d io a A le m a n ia , In g la te rra y D in a m a rc a . S e esta b le c ió lu e g o e n Á m s te rd a m , en e sa é p o c a u n o d e lo s p rin c ip a le s c e n tro s d e fa b ric a c ió n d e in s tru m e n ta l c ie n tífic o , d o n d e tra b a jó c o m o s o p la d o r d e v id r io . A h í c o m e n z ó a d e s a rro lla r in s tru m e n to s d e p re c is ió n al c re a r lo s te rm ó m e tro s d e a g u a (1709) y d e m e rc u rio (1714). En 1714 publicó en Acta Eruditorum sus investigaciones, pro poniendo una nueva escala para la medición de temperaturas. Fahrenheit diseñó una escala, empleando con referencia una mezcla de agua y sal de cloruro de amonio a partes iguales, en la que la temperatura de congelación y de ebullición es más baja que la del agua. El valor de con gelación de esa mezcla lo llamó 0 °E a la temperatura de su cuerpo, 96 °E y a la temperatura de congelación del agua sin sales la llamó 32 °E El motivo de asignar a la temperatura del cuerpo el valor 96 era la necesidad de que entre el cero y el 96 hubiera una escala formada por una docena de divisiones, cada una de ellas subdividida en ocho partes.
F u e n te : W ifeip ed ia
196
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución
-•?- = V D„ 5 \ D, D =
iX
g cm
v„=fvM
_D a d h„
Ya
G Ea =
La densidad de una mezcla de aceite y vinagre es 0,96 g/cm 3. Determ inar la densidad del aceite, sabiendo que para masas iguales el volumen del vinagre es 2/5 del volumen de la mezcla.
Gases
/a ire
5D m 3x2
r(0,96) =» D3= 0,8 g/cm 3 6'
La densidad de un cuerpo es 2 kg/L. Determinar el vo lumen en galones peruanos para 44 Ib de este cuerpo.
Aplicación:
Resolución m D = V
V = 10 mL.
i
D = 2 kg/L
H ,0
v=
WA = 20 g Hallar: GE
m = 44 ib
m = 4 4 lb /_ 2 k g _ \ = 1Q| D 2 kg /L \ 2,2 Ib /
1 galón peruano = 4 L
Resolución: V = 10 L
V H2o = 10 mL.
VA = VH2o
11 galón 4L
2,5 galones
■■■ W H20 = 10 g GE a
WA V ^ 2o
La densidad relativa de un cuerpo A con respecto a un cuerpo B es 12 y la densidad relativa de B es 2. Determ inar la densidad de una mezcla form ada por volúm enes iguales de los líquidos A y B.
= 20 g 1 0g
GEa = 2 E je m p lo s :
Resolución:
1.
D a
2.
¿Cuál es el costo de 3 litros de aceite importado cuya densidad es 0,8 g/mL y se vende a S/,7,00 el kilo?
= 12
= 12
Resolución:
Dr,R) — 2
1 kg -> S/,7,00 V = 3 L r = 0,8 g/m L = 0,8 kg/L
DH2o = 1 g/cm
H20
j
3
Si: r = n i => m = rV =* m = 0,8 x 3 = 2,4 kg
en (a): DA = 24 Dm: volúm enes iguales
Hallando el costo en SI. :
_ Da + Db L-,M— ^
.(P)
S /.7 ,0 0 ) 2,4 kg 1 kg
Reem plazando en (p): DM =
= 13 g/cm 3
S/,16,8
Un ácido de batería tiene una D = 1285 g/mL y contiene 40% en masa de H2S 0 4 puro. ¿Cuántos gram os de H2S 0 4 puro contendrá un litro de ácido de batería? Resolución:
Se tiene una mezcla de un líquido X con H20 , de tal manera que la densidad total es 1,4 g/cm 3 y 1 litro de volumen. Si se extraen 400 g de agua, determ i nar la nueva densidad de la mezcla. Resolución:
% H2S 0 4 = 40% m„
6.
Dáda„Vác¡do = 1285 ^
1 L = 103 L x 103 mL
D = 1,1 g/cm 3
a
V = 1 L = 1000 cm 3
mT = DV => mT = 1,4(1000) =» mT = 1400 g
Q
( T ) mT - 1 400 g
T
C
Q
1L
X
I
h 2o
®
extrae 400 g (H20 ) ----------------- ►
■
u ím ic a
199
Agrega 30 cm 3 H_0
X
h 2o
mT = 1000 g ii 3 Hallando: mT (mezcla) m ' = 1400 - 400 = 1000 g Hallando: V (mezcla): V = V in¡
V„
V ( = 1000 cm 3
V M= 1000 cm 3
D, = 1,3 g/cm 3
D m = 1,1 g/cm 3
m. = D.V. = 1 3 0 0g
m = 1100 g
Se extrae: 400 g (H20 ) Se sabe: MH20 V H20 numéricamente VH h. 2 o = 400 cm 3 (extraído)
400 g (H20 )
- V„ = 1000 - 400 = 600 cm 3 m T„ 1000 * D mii = 1,6 g/cm 3 D m.. = V, 600 Se tiene 2 líquidos A y B cuya masa total es 1200 g en un litro de volumen; se extraen 200 gra mos de un líquido A y como consecuencia la den sidad de la mezcla aumenta en 0,3 g/cm 3. Hallar la densidad del líquido A.
Caso II:
m M= m, = m IKx) + mH20 (añadido)
1100 = 1300 - 30DX
.-. Dx = 6,7 g/cm 3
Un recipiente lleno de aceite (Dr = 0,8) tiene una masa de 750 g. Si está lleno con agua su masa será 930 g. ¿Cuánto será su masa cuando esté lleno con cerveza (Dr = 1,1)? Resolución: m = DV (2) D = 1
(3) D = 1,1
H,0
Cerveza
Resolución:
t, +
= 930
m „
m,1 +
m cerv.
I
i
\
0,8 V
1V
1,1 V
(2) - (3): V - 0,8V = 180 => V = 900 Hallando la m ,(m asa del frasco) en (2): Caso I: MT| = 1200 g
m, + 1 x 900 = 930 => mf = 30 g
rm, VT = 1 / L= 1000 cm 3 =» D t = Tl 'I VT DT| = 1,2 g/cm 3
1200 1000
Caso II: Mt = 1000 g !l a DT|| = 1,2 + 0,3 = 1,5 g/cm 3 VT„ = V, - V „ tr (A)
1000 1,5
1000
■
200 Da
En (3): mf + mce„ = 30 + 1,1 x 900 = 1020 g 10. Una aleación de metales A y B tiene una densi dad de 5 g/cm 3. Si las densidades de A y B son de 4 g/cm 3 y 10 g/cm 3 respectivam ente, ¿qué porcen taje en masa de A hay en la aleación? Resolución : D
D a = 0,6 g/cm
n\
M v
B
Se tiene una mezcla del líquido “x ” con H20 de tal m anera que contiene un volum en total de 1 L y su densidad es de 1,3 g/cm 3. Se extraen 30 cm 3 del líquido “x" y se agrega igual cantidad de agua, como consecuencia la densidad de la m ezcla dis m inuye a 1,1 cm 3. Determ inar la densidad del lí quido “x ” .
10VB; DM= 5 g/cm 3
4Va; mB m
%mA =
m_
(
100 )
mA + mB VA + VB I______
De: D „
..(a)
me 10 mA 4
: 2m „ 2m „ E n (a ):% m A = | ^ ( 1 0 0 )
6 6 ,6 %
200
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
11. Si tenem os una mezcla que posee 40% en volu men de A. (D a = 1,2 g/cm 3), 20% en masa de B (D b = 2 g/cm 3) y el resto es agua. La densidad de la mezcla es:
Resolución: Diseño: 1 batería:
Resolución:
B H ,0
Vs = 1,8 L = 1800 mL rs = 1,22 g/mL ms = DSV S = 1,22 X 1800 = 2196 g
D
m
g/mL
V
1,2
0,4V
2
0,2m
0,1m
1
0,8m - 0,48V
0,6V
d
Um
m.H2SO4
mL
g 0,48V
300
30%m, w w r v ...s
^Q Q
x 2196
mH2so4 = 663,2 g
... 1 batería
Damajuana:
0,1m
- m v
Du = 1,84 g/mL V u = 60 L = 60 000 mL
Solución H,SO
m: masa de la mezcla V: volumen de la mezcla Líquido A:
mso, = 1 ,8 4 x 6 0 000 = 110 400 g
VA = 40% V =* VA = 0,4V mA = DaVa = 1,2 x 0,4V = 0,48V
m H2so 4 = ^
Líquido B: n Om m w _ mB 0,2 B D “ 2
x
110 400
=
105 984 9
Hallando el número de baterías: 1 batería -» 663,2 g
0,1m
H ,0 - • m;H2O ' V H o (num éricam ente) 0,8m - 0,48V = 0,6V - 0,1m => 0,9m = 1,08V
n.° de baterías )
( p ) es DP a (Ñ ) Como: H > h => PY > é - (x) Py _ P, = Yl (H _ h)
... (0)
Vasos comunicantes. Es un sistema de depósitos que se encuentran unidos por sus bases, conteniendo líquidos.
PL = yL h
De la relación anterior se deduce que la presión hidros tática depende solamente de la altura del liquido, ya que el peso específico de todo líquido es constante.
P, = P2 * P3 P < = P 5= P 6 E je m p lo :
E je m p lo : Hallar la presión del líquido en el punto N. (en un mismo nivel, el mismo
1 - S ) h = 1 1 3 , 6 - ^ 1 ( 5 cm) cm I ' cm 1 h = 68 cm
202
■
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o l e c c ió n
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a p ie n s
Presión atmosférica (PatJ o presión barométrica (Ptór).
Pero:
Es la presión ejercida por el peso del aire sobre la su perficie terrestre.
1 mmHg = 1 torr
en honor al descubridor
Equivalencias: Patm = 1 atm = 760 mmHg P
_
Peso del aire
760 torr 76 cmHa
Área
1033 14,7 Ejemplo: ¿Cuál es la presión que ejerce la atmósfera sobre una persona?
14,7 PSI = 29,92 pulgH g
De la fig. (I), hallar la Patm en: 9 . kg , cm 2’ cm 2 '
Si la presión del aire atm osférico se mide a nivel del mar se denom ina: presión atmosférica normal (Pa^m) y si se le mide en lugares diferentes al nivel del m ar se le denom ina: presión atmosférica local (P aLtm).
Experiencia de Torricelli
= 10,33 m H ,0
cm
Aplicaciones:
a
Fue Evangelista Torricelli el primero en m edir la presión atm osférica al construir el “baróm etro de m ercurio”. La experiencia fue realizada a nivel del m ar a 45° de latitud y O °C.
= 10,33
p u lg 2
1.
^ ^ a ir e atm ATM —
cm Ib
Resolución: P, = P2 yHg(76 cm) = Pa,
atm
(76 cm )(13,6 g/cm 3)
atm(1033 g/cm 2) = 1atm 2.
C onvertir a psi I, Ib \ pulg" Resolución: Datos: 1 Ib = 454 g 1 pulg2 = 6,45 cm 2 De:
100 cm
1 atm =
Hg
Hg cubeta
1 atm = 14,7 lb/pulg2 = 14,7 PSI
Ib
Baróm etro de m ercurio. Al invertir el tubo con Hg en la cubeta se observa que el sistema se estabiliza como se m uestra en la fig (I). La presión atmosférica equilibra una altura de 76 cm en el tubo (Hg) y se le asigna el valor de una atmósfera. 1 atmósfera
Por conversión de unidades: 1 cm = 10 mm;
11b \/ 6,45 cnT cm 2/ 2K'4 5 4 g / \ 1 pulg
De la figura, hallar la presión en “x” , en
tubo (1cm2 área) 1m de longitud
Patm = 76 cmHg
1033
en (ó)
PaLtm = 760 m mHg = 1 atmósfera
...(ó)
Resolución:
Q
P„=P, P ,: Presión de la columna del líquido Hg de altura 16 cmHg. P* = 16 cmHg P„ = 160 mmHg Dato:
u ím ic a
■
203
Presión (gases). El gas ejerce presión igual sobre todo el recipiente que lo contiene, debido al choque de las moléculas con las paredes del recipiente. Existen dispositivos (equipos) que miden la presión del gas denominados manómetros, estos miden la presión relativa de un gas sin considerar la presión del medio ambiente. E je m p lo :
760 mmHg 14,7 PSI P ,.( 1 6 0 m m H g ) ( U iIÍ|L ) - P ,.3 p .¡
Tubo en U, bourdón, etc. A.
Presión manom étrica (Pman). Es aquella presión relativa que toma en comparación la presión atmos férica y nos indica la diferencia entre la presión real y la atm osférica del sistema. Pueden ser:
Localidades
a. Positivas. SI la presión del sistema es mayor que la presión atmosférica. b. Negativas o de succión. Si la presión del sis tema es m enor que la presión atmosférica. B.
PA =
Presión absoluta (Pabs), real o total. Es la verda dera presión de un fluido (liquido o gas). Se consi dera a la Patm y está dada por la siguiente relación.
P alm
P B; P CÍ P D < >
P ai
Real
lis is E r a m La altitud es la altura tomada como referencia a nivel del mar. La presión atmosférica varia en forma inversamente proporcional con la altitud. a mayor altitud, menor presión
1.
Mientras no se indique lo contrario, las presiones siempre se consideran absolutas.
2.
En el sistema inglés, las presiones se representan de la siguiente manera: p.bs = P S IA : Pman = PSIG
E je m p lo s : 1.
Presiones positivas
E je m p lo : La altitud: Ticlio H La altitud: Lima h
De la figura: P, = P2 P
=
'g a s
P gas
p
' L
+ p
'a l
=
YLh
1
+
P at
1
Presión absoluta
Presión manométrica
(gas)
En Ticlio: temperatura bien baja (bajo cero). En Lima: tem peratura normal 25 °C (alta). P : presión PaT T : temperatura La presión es directam ente proporcional a la tem pera tura, por lo tanto varía con el clima.
2.
(gas)
Presión negativa
o .O -
,
Gas
,-yc»rP
r *
_ ___
° 'J
204
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
De la figura: P ,
Pa s 'g
= P
Resolución:
2
+' 'PL :
Pgas + \h = Pa,m Se observa =>
Pgas < 1 Patm 1
Pgas = Pa.m+ (“ Y^) Indica presión de vacío o vacuom étrica P l = P ;
En general: P a tm
D abs
=
P l ,H 20 ) “
Y h 20 ^
Palm = 1 atm = 1033 g/cm 2 E je m p lo s : 1.
Reemplazando: 1033 -S — = ( l - ^ cm \ cm
Calcular la presión m anom étrica en mmHg de un tanque en el cual la presión absoluta es el cuádru ple de la presión m anométrica.
h = 1033 cm = 10,33 m (H 20 )
Resolución: Paim = 760 mmHg =* Pabs = 4 P man
Como en la experiencia de Torricelli se utilizó un tubo de 1 m de longitud.
Sabem os que: Pabs = Pman + Patm
Como se puede observar, se requiere un tubo de 11 m.
Reemplazando: 4Pma„ = Pman + Patm
Pman = m f = ^
9
P™" = 2533 mmH9
.-. El tubo inicial revienta. 5.
Hallar la presión absoluta de un gas, si su presión barom étrica es 800 mmHg y su presión m anom é trica es de 80% de la presión atmosférica.
En el siguiente esquem a, ¿cuál es la presión del gas a nivel del mar?
Resolución: Pbar = 800 mmHg = Patm %
1 100
Sabemos:
Pabs = Pman + Pal Paha = 180% Pat„
» Pabs = 80% Pman + 100% Pat Resolución:
Pabs = | ^ x 8 0 0 mmHg
Pabs = 1440 mmHg 3.
La presión de vacío de un gas es 160 mmHg. Ha llar la presión absoluta en kg/cm 2. Resolución: D ato:P ma„ = - 1 6 0 mmHg P„ | 76 cmHg
160 + 760 = 600 mmHg
P,= P2 abs = 600 mmHg
1,033 kg/cm 2 760 mmHg
J^atm = 35 cmHg + Pgas
abs = 0,81 kg/crrv 4.
De la experiencia de Torricelli, si en vez de conte ner Hg se le cambia por agua (yH20 = 1 g/cm 3), y se invierte en la cubeta con H20 , ¿qué ocurre con el tubo?
76 cmHg Pgas = 41 cmHg 6.
De la figura, hallar “x” , si Yacaite = 0,8 g/cm 3 y Y„ = 13,6 g/cm 3.
Q
■
u ím ic a
205
P m
= y L (2 0 ) + Patm(1|
P„,
...( a )
Analogía:
()
Pman = 20Yl En Huancayo: Phar =
P„,
P a tm d )
^
= l i o (20Yl: 100
Resolución:
110 ,
Pgas = yg^(20yL) + Patmd)—4
En (ó):
P a,„
..(P)
De (ct) = (P): Pgas = cte. Yl (2 0 ) + Patm(1) = l l g (2 0 y l ) + Patm(1) - 4 .-.
8.
Del gráfico: x + y = 16
...(a)
P M= P N
y l
= 2 g/cm 3
¿Cuál es la presión absoluta de una burbuja de cer veza contenida en un vaso, si se encuentra a 4 pulg. de profundidad? El densímetro marcó en esos mo mentos 1,02 g/cm 3, el barómetro indica 14,7 psi. Resolución:
-(P)
Com o los 2 ram ales están abiertos, existe la pre sencia de la presión atmosférica, que actúan en ambos miembros. Esta presión se elimina. P m Pm
P h ^O =
7 h 2o ( 7
P ace¡te ) +
Y a c e . te W )
PM = (1)7 + (0,8)4 « PM = 10,2 g/cm 2 Pn =
yHg(y -
5) => PN= (13,6)(y - 5) g/cm 2
Reem plazando en (5: 10,2 = 13,6(y - 5) =» y = 5,75 cm En a: x = 10,25 cm 7.
14,7
PT = p , 0 2 x 1 0 ,1 6 -
En Pisco se tiene el recipiente que se indica en la figura; al llevarlo a Huancayo se observa que la presión barom étrica dism inuye en 4 g/cm 2 y que la presión m anom étrica aumenta en un 10%. Hallar el peso específico del líquido que contiene dicho manómetro.
14,7
1033 PT = 14,85 psi 9.
Una máquina que trabaja dentro del agua puede so portar una presión hasta de 8 atm. ¿Cuál es la profun didad máxima en la que se puede sumergir en el mar? (Y h 2o =
1.033 g/cm 3)
Resolución: 20 cm
P. = 8 atm
Resolución: En Pisco:
20 cm
8 atm = YH20h + 1 atm. 7 atm. /1 0 3 3 g/cm 2 \ 1 atm 1,033 g/cm
7 atm h =
h = 7000cm => h = 70m
206
10.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
A qué altura sobre el nivel del m ar se encuen tra un paracaidista que soporta una presión de 450 mmHg. (yaire = 1,3 g/L). Resolución:
12. El aire de Trujillo ejerce una fuerza de 14 550 kg sobre un habitante que tiene 1,8 m de altura y 1,5 m2 de superficie. ¿Qué presión en torricellis, soportaría la cabeza de dicha persona en el fon do de una piscina cúbica de 4 m de lado, llena de agua a 4 °C? Resolución: En Trujillo: 14 550 kg
I
Aplicando el principio de diferencia de presiones: ecuación (0). P, - P2 = Yh 1Patm
(760 - 450) m mHg = (1,3 g/L)h
Palm = 9700 kg/m 2 = 713,6 torr
310 mmHg = (1,3 g/L)
Piscina:
,. /1 0 3 3 g /o m 2\ 3 1 0 m m H Sl( 7 6 0 m m H g ) h
= £^ ■
1L ' 103 cm 31 h = 324 11 9 cm => h = 3,2 km
11.
¿Cuál es la presión total en atm ósferas a 80 m de profundidad en el mar, si un baróm etro en la super ficie indica 75 cm Hg.? Considere: 1 atm = 105 D h2o = 1,1
x
10
m 10:
Pe — V
kg
h A ^ a,m
Pc = 1(220) - J L / . 7 6 0 -torr \ + 713,6 torr cm 1033
Resolución:
i 875,5 torr 13.
¿A cuántos km tendría el submarino que cali brar su alcance para darle a un avión que se en cuentra sobre él? El subm arino está sumergido 500 m bajo el nivel del m ar y la diferencia de presio nes entre avión - subm arino es de 54 565 g /c n f (GEaire = 1,0; GEH20(mar)= 1,09) Resolución:
P L = d g h = (1,1 x 103)(10)(80) = 880 000
GE„ =
2\l 1 atm \ PL= (880 000 N/m = 8,8 atm \1 \ iu 0 5 N/m 2/ P„a, = Pa,m = 75 cm H g ( 761-^
Yh 2o
m
ñ g ) = 0,987 atm
7h, o = 1
7a,re = 1 ,3
7„ = GE„'/ h 2o
Reem plazando en (1): PTN = 8,8 + 0,987
TN
9,787 atm
,= 1 .0 9 - ^
7ai,e = 1 ,3 g/L
Q
u ím ic a
■
207
Resolución: Dato: P, - P, = 54 500 Aplicando: P2
—P l
P, = P2 Pgas + 19 cmHg = Patm = 76 cmHg Pgas = 57 cmHg
...(a)
P„ - P„ = 7h
“ ^aire^
+X
I.
20 (m ar)( 5 0 0 m )
El m anóm etro M indica: La diferencia de la presión exterior ■ P m = Pal
54 500 —i - = ( _ L li-\h + ( l , 09 - ^ 9 ( 5 0 0 0 0 cm) cm 2 ' 10 cm / \ cm 2' h = 50 000 cm = 500 m
_g cm
=> Alcance = d, _2 = h + 500 =» d12 = 1000 m
¿Cuál es la presión del gas, según se muestra en la figura? Ya ceite =
° '8
'
Pgas = 57 cmHg
i 1033 g/cm 2 Pgas = 57 cmHg( ) = 774,75 g/cm 2 H 76 cmHg
d,_2 = 1 km 14.
57 cmHg => PM = 19 cmHg
= 76 cmHg
Yh9= 1 3 , 6 ^ 4 cm
Pgas -> mmHg Pgas = 57 cmHg
570 mmHg
16. Hallar la presión absoluta del gas que se indica, sabiendo que el manómetro M marca 0,5 atm, la presión de la cámara S es 10 psi y la presión baro métrica es de 74 cmHg. Dar respuesta en Torricelli. s 0,3 m
— @ r'TVQ 'X ¿¿Gas;/
Resolución: PM = 0,5 atm = 380 torr Pstm= 1033 g/cm2
- H?0
p
I
i cGas J o 3 rñ Aceite 1,5 m
Pgas + 0,8(300) + 1(150) = 13,6(30) + 1033 P„a = 1051 En el siguiente gráfico, a nivel del mar determinar: I. El valor que marca el m anóm etro M. II. La presión del gas en mmHg. III. La presión del gas en g/cm 2
p
1 m an(gas)
+
p
1 atm
..(1)
+ Ps + Patm
T
Hg
15.
=
740
Pabs = 1637 torr
0,3 m
i
J.
Ps = 10 psi = 517 torr 1 abs(gas)
17. La lectura del m anóm etro A colocado en el Interior de un depósito de presión es 0,9 kg/cm 2, otro ma nómetro B colocado en el exterior del depósito de presión y conectado con él, marca 1,4 kg/cm2 y un baróm etro marca 750 mmHg. ¿Cuál es la presión absoluta que mide A en mmHg? Resolución:
208
■
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a p ie n s
Patm= Pbar = 750 mmHg
Resolución:
PmaniBi = 1.4 - ^ 7 = 1030 mmHg cm P
1 gas D
= 1 Pman(A)
1 interior
=
4-
p
r man(B)
Pr _L
(
interior
• • •V 1/
p
r atm
P,„ten„ = 1030 + 750 = 1780 mmHg
PmaniAi = 0,9 kg/cm 2 = 662,1 mmHg En (1): Pgas = 662,1 + 1780 = 2442 mmHg 18.
En el siguiente gráfico hallar “a” , si: P|íq + Pa — P»g + Patm 2(10) + PA = 13,6(5) + 1033
PA - p e = 342 - 2 - j = 662,1 mmHg
PA = 1081 g/cm 2 20. Determ inar la presión que Indica el m anóm etro M en el gráfico. PA = 12 cmHg Palm = 76 cmHg.
Resolución: Resolución: Del gráfico:
P = PM Pgas —Phg ‘ Pa Pgas = 10 cmHg + 12 cmHg =» Pga5 = 22 cmHg (dato) P
—
M
P
' ext
_
p
'g a s
.
p
_
M
p
r atm
p
'g a s
Pu = 76 - 22 = 54 cmHg 21.
Pm = Pn
Pgas = P m = 7h2o(3) + P g Pa = P Hg + Pgas PA = 13,6(10) + a +
PG
P b = PHg + P g PB = 13,6(15) + PG
■■■(1) ...(2) ...(3)
Desarrollam os (2) - (3): PA — PB— —68 + a 4 342 (dato) => a = 410 cm 19. Hallar la presión total en el punto A del gráfico: Yüq = 2 g/cm 3
Determ inar el diám etro del recipiente esférico con 22 Q agua. Si la presión del gas es ==y su volu, 3 cm men es 11n cm en el gráfico.
Q
Pgas = y
VV^ _ Yh2oVh20
El term óm etro Termocupla (sensibilidad por generación de electricidad) Term óm etro de resistencia (electricidad) Pirómetro óptico (temperaturas elevadas de altos hornos)
/ 'tubo
n 4 n R 3-i--
2 - (6 )
J IX
4
Calor
x2 = 4R 3 De volumen del gas:
...(1)
11 ti = | n ( V 3 ) 3 + ^ l ( 7 )
En (1) => R = 1 22.
209
Es la medida relativa del grado de calor de un cuerpo. Existen diversos instrum entos que perm iten m edir la tem peratura de un cuerpo:
Pm = P n
22 3
■
E c2
.-. T, > T2
© (Energía en tránsito) El calor (Q) fluye de m ayor tem peratura a menor tem peratura.
m „20= 816 g dH2o = 1 g/cm 3
CALO R / TEM PERATURA
Al añadir H20 (altura): Equivalencia: 1 BTU = 252 calorías. A h = V => h = 4 y
= 40,8 cm
Termómetro Instrum ento de medición de la temperatura. Características: a. b. c.
Sensibilidad (al grado calórico). Precisión (resultados cercanos al real). Rapidez para llegar al equilibrio térmico.
Características del líquido usado en el term óm etro a.
Deben estar muy distanciados sus puntos de fu sión y de ebullición. E je m p lo :
El volumen que desciende (ramal h,) es igual Al volumen (Hg) que asciende (ramal h2). V = Ah ...( a ) 20h, = 4h2 h2 = 5h,
Hg Alcohol
P. fusión
P. ebullición
- 2 0 °C - 1 3 0 °C
357 °C 76 °C
Del gráfico: PM = PN V
6h i) =
b. c. d.
yh2o(40,8)
En (a): h2 = 5(0,5 cm )
: 2,5 cm
Ser observable (opaco) Sensible a la dilatación (sin evaporarse). Tener alto grado de pureza.
Líquido usado: term óm etro (Hg)
210
■
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a p ie n s
Escalas de temperatura
Por Tales: °C -0 100^0 100
Relativas. Son aquellas que toman como referencia el punto de congelación de un cuerpo. Celsius (°C) Farenheit (°F)
°_C
R - 492 672_-_492 180
K - 273 373 - 2 73 100
°F - 32 __ R - 492 _ K - 273
5
Absolutas. Son aquellas que toman como punto de re ferencia al cero absoluto.
»C y K : ^ = K ^ Z 3 o 5
Kelvin (K) Rankine (R)
°F - 32 9
°F y R:
Cero absoluto Es una temperatura ideal en la que se considera que no existe m ovim iento molecular, es decir, han perdido toda su energía.
o. R
rr\ K
K = °C + 273
R - 492 9
R = °F + 460
E je m p lo s : 1.
PRINCIPALES ESCALAS q 'F
°F - 32 2 1 2 -3 2
2.
Convertir 20 °C a K Resolución: °C = 20 =» K = °C + 273 K = 20 + 273 =■ K = 293
20 °C O
293 K
Convertir 77 °F a R. Resolución:
Punto de ebullición (H20)
100
672
212
373
°F = 77 De: R = °F + 460 3.
Punto congelación (H20)
32
R = 77 + 460
R = 537
C onvertir 113 °F a °C,
273
492
Resolución: °F = 113
Punto congelación desales (amonio + H20)
-16,6
Cero absoluto
-273
460
-460
Relaciones de escalas Se utiliza el teorem a de Tales: Paralelas cortadas por 2 secantes, determ inan segmentos proposicionales. E je m p lo :
°x
°Y
a
c
í
d
a- b
45 °C
Variación de temperatura i
b
°C °F - 32 Relación escalas: = Reemplazando: °C 1 1 3 -3 2 =» °C = 45 113 °F O 5
256,3
Nos indica los increm entos de aumento o dism inución de temperatura. + aumenta < - Disminuye Del gráfico: 100 div(°C) = 180 div(°F) = 1 0 0 div(K) = 180 div(R) h-
100 => 1 A°C = 1,8 A°F = 1 AK = 1,8 AR A°C = AK
t c -d
A
A°F = AR
E je m p lo : x- b _
y-
d
La tem peratura de un cuerpo aumenta en 5 °C. Hallar el aumento en °F. Resolución:
Utilizado en construcción de escalas:
5 A°C ~ ►A°F A°C = + 5 (increm ento + : aumenta)
a.
Relación de lecturas. Son relaciones puntuales utilizadas en la conversión de una escala a otra.
Relación: variación: 1 A ° C ___ 1,8 A°F 5 A ° C ___ x (5 A °C )(1 ,8 A °F ) x
Ta ^ c
9TF
.’. 5 A°C « 9 A°F E je m p lo s : 1.
Se construye una nueva escala de tem peratura °M en donde el agua congela a 10 °M y hierve a 150 °M ¿A qué tem peratura se cum ple que la lectura en °C coincide con la lectura en "M?
Q
u ím ic a
Resolución:
Resolución:
Relacionando escalas:
263 K -> °F y com parar con el 2 ° cuerpo. Relación de escalas: K - 273 °F - 32 5 9 ^
2 6 3 -2 7 3 5
■
211
°F - 32 9
°F = 14 => 263 K < > 14 °F Comparando: 1.e,C: 14 °F 2
Por Tales: x 2.
do c .
_13 o F
.-. El 1.er cuerpo es el más caliente. 10 140
-0 100
-25°
5.
Se construyó una nueva escala M que marca - 2 5 "M y 75 °M para el punto de fusión y ebullición del agua respectivam ente. ¿A cuántos °C equiva len 20 °M?
Resolución: Sean las temperaturas: °C = x °F = 40 + x Hallar: x en K De la relación de lecturas: X °F - 32 5 9 x (40 + x) - 32 _ 5 “ 9 X"
Resolución: Relacionando escalas: °M
El valor numérico de la tem peratura de un cuerpo en °F es de 40 unidades más que cuando se escri be en °C. Calcular la tem peratura en K.
°C
.-. 42 °C < > 82 °F a K K = °C + 273 => K = 42 + 273 6.
Por Tales: 45 100
x 100
x = 45 °C
Un cuerpo ¡nicialmente a 122 °F sufre aumentos sucesivos de tem peratura en 54 R y en 360 R para luego dism inuir en 300 K. ¿Cuál es su temperatura final en °C? Resolución: 1 2 2 °F
Se construye una escala de tem peraturas absolu tas °A, de tal manera que el agua ebulle a 500 °A. ¿A cuántos grados A corresponde 0 °F? Resolución: Relacionando escalas: °A
°F
K = 315
a
°F
A°F
t Éü
+ 54 AR
+
360 AR
300 AK
Se sabe: 1 A°C = 1 AK A°F = AR 1 A°C = 1,8 A°F = 1,8 AR = 1 AK (variaciones) /1 ,8 A °F \ = -4 K (122 + 54 + 360) °F - 300 K | AK T, = - 4 °F De la relación de lecturas: °C °F - 32 °C -4 -3 2 °C = - 2 0 5 9 5 9 Un cuerpo está a 357 °C, luego se enfría en 514° de una nueva escala absoluta Z alcanzando la tem peratura de ebullición del agua a nivel del mar. ¿A cuánto equivale 50 °Z en grados Rankine? Resolución:
0 °F < > 342,2 °A 4.
SI la tem peratura de dos cuerpos son respectiva mente 263 K y - 1 3 °F, ¿cuál será la temperatura del cuerpo más caliente?
-5 1 4 °Z 357 °C °Z: Escala absoluta: ¿50 “Z a R ?
□
100 °C (ebullición H20 ¡
212
■
C
o l e c c ió n
U
n ic íe n c ia
S
a p ie n s
De la figura: 357 °C - 514 A°Z = 100 °C
°U
257 A°C = 514 A°Z A°C = 2 A°Z
...(a)
De la relación de variación: A°C = 1,8 AR ~2A°Z 50 °Z
8.
20 x
Determinar el valor del cero absoluto en cierta esca la N, sabiendo que la temperatura de fusión del H20 es - 1 0 °N; y una variación 3 °F equivale a 2 °N.
3 A°D = 2 A °U
Resolución:
90 A°D => x 90x2 = 60 A°U x =
3 A°F = 2 A°N ¿a es cero absoluto de la escala °N? Relacionando escalas:
=s Para 90 A°D 3 A°D 2 A°U
10. Un cuerpo está a 80 °F y su tem peratura aumenta en 90 °C, al m edir con otro term óm etro cuya efi ciencia es del 95%, ¿Cuál será la tem peratura del segundo term óm etro en K que marque? Resolución: A 90 °C
T,
80 °F Convertimos: 80 °F -> °C a = -3 3 8 9.
Hallar el valor de “x” y una variación de 90 °D en °U.
De la relación escalar: °F = 80 °_C _ °F - 32 °_C 5 9 5
8 0 -3 2 9
°C = 26,66
T ,= 26,66 + 90 = 116,66 °C 2.° term ómetro: (eficiencia 95%) T = 0.95T, = 0,95(116,66) => T = 110,82 °C K = °C + 273 = 110,82 + 273 =» K = 383,82 11. Simplificar: E =
K-
Resolución: Resolución: I.
Hallando “x ” por Tales: De la figura: °A - °D x- 5 6 0 -2 0 50 - 5 ~ 80 - 20
Sabemos: K = °C + 273 => K - °C = 273
...(a)
R = °F + 460 =* r _ °F = 460
...((5)
Reem plazando en E: II. 90 A°D — - A°U Relación de variaciones: escala °D - °U
R -°F K - °C
460 273
1,68
Q
RESUELTOS
PROBLEMAS
>Q
En un balón, se encuentra un gas con una presión absoluta de 5 atmósferas, si la presión atmosférica es 700 mmHg, ¿cuál es la presión m anom étrica del gas? (en atm).
3.
B
u ím ic a
■
213
1 " '
Señalar el concepto correcto acerca de la tem pera tura absoluta para un gas. I)
Es una m edida de la energía potencial prom e
dio de las moléculas. II) Es una medida de la energía vibracional de las moléculas. III) Es una m edida de la energía interna de las m o léculas. IV) Es una m edida de la cantidad de calor que libe ran las moléculas. V) Es una medida de la energía cinética promedio traslacional de las moléculas.
Resolución: La presión absoluta (Pabs) se determ ina según:
••■(a) Donde: Patm : presión atmosférica o barométrica. Pman: presión m anométrica Para cierto gas se tiene: Pabs = 5 atm
Resolución:
Pa.m = 700 mmHg
Temperatura. Es una m edida relativa del grado de
1 atm = 760 mmHg
agitación de las partículas de un cuerpo (moléculas
1 atm Palm = 7 0 0 m rn H g (760 mmHg
en los gases). En los gases se debe al movimiento
Como:
= 0,92 atm
traslacional, por lo que se relaciona con la energía
Reem plazando en a:
cinética. Por lo tanto, la alternativa V es la correcta.
. P„
; 4,08 atm 4.
Al m edir la presión de un gas con un m anóm etro de extrem o abierto, se han obtenido los siguientes datos. Calcular la presión absoluta de dicho gas (en torr). Pa,m= 738,4 torr
Una lámina de metal se encuentra a 86 °F, si se ca lienta sucesivam ente en 200 K y en 360 R. ¿Cuál es su tem peratura final, si finalm ente se enfría en 150 °C? Resolución: Relaciones numéricas entre escalas termométricas: X 5
°F - 32 K - 273 = R - 492 9_________5_________ 9 conversión
1,8 A X = A°F = 1,8 AK = AR variación Para cierto metal se tiene: [
l
Resolución:
Calentam iento (AK = 200) A°F = 1,8 x 200 = 360
En el m anóm etro siguiente: p
T = 86 °F
= 738,4 mmHg Calentam iento (AR = A°F) A°F = 360 23,88 cm
Enfriamiento (A°C = 150) A°F = 1,8 x 150 = 270
1----------- 1
=■ T = 86 + 360 + 360 - 270 .-. T = 536 °F
Convertim os esta temperatura a la escala Kelvin: Nos piden hallar la presión absoluta del gas. Sabemos:
Pabs = Pman+ Paim=» Pabs = 238,8 mmHg + 738,4 mmHg
Pabs = 977,2 mmHg
°F - 32 9 536 - 32 9
K - 273 5 K - 273 5
.-. T = 553 K
214
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Considere el sistem a en el cual los tanques se en cuentran interconectados a las condiciones m os tradas. Si se abren las válvulas y la mezcla al final tiene una tem peratura de 20 °C, calcular la presión final de la mezcla (en atm). NOTA: solo considere el volumen de los tanques.
III. Cuando un cuerpo (A) con tem peratura 80 °C, se pone en contacto con otro (B) de tem peratu ra 104 °F, ocurrirá una transferencia de calor tal que (A) se calentará. Resolución: Respecto a las proposiciones:
V = 4L
I.
Falso La temperatura es una m edida del grado de agitación m olecular de un cuerpo y correspon de a una propiedad intensiva, no es igual de calor (energía).
II. Verdadero La temperatura term odinámica en el sistema internacional (1 L) posee como unidad el Kel vin (K) correspondiente a una escala absoluta, cuya medida mínima es el cero absoluto T = 20 °C
T = 40 °C
T = 30 °C
0 K = 273,15 °C = - 4 6 0 °F
Resolución:
Falso
Las m uestras gaseosas: 02
, =» n =
V = 1L P = 1 atm T = 20 °C
I = 293 K J
Relación de conversión entre escalas termométricas:
PV RT
°F - 32
1 x1 n = 0 ,0 8 2 x 2 9 3
Cuerpo B: T = 104 °F, en °C es: °_C 1 0 4 -3 2 °C = 40 5 9
N2 V = 2 L P = 2 atm T = 40 °C = 313 K PV 2x2 n = = 0,156 RT 0 ,0 8 2 x 3 1 3
Luego, se transfiere calor desde A (más caliente) hacia B el cual se calienta. A (80 ° C ) -------calor— „ B (40 °C ) 7.
: 0,322
Se conectan entre sí por lo que el volumen total es 7 L y su tem peratura es 20 °C (293 K), la presión de dicha mezcla es: P = nR T
R - 492
Cuerpo A: T = 80 °C
n = 0,042
Aire V = 4 L; P = 2 atm T = 40 °C = 303 K PV 2x4 n RT 0 ,0 8 2 x 3 0 3
K - 273
FVF
Un estudiante inventa una nueva escala term ométrica en la cual el punto de congelación del agua es - 1 0 ° y el punto de ebullición del agua es 190°. ¿Cuánto marcará en la nueva escala 80 °C? Resolución: Se Inventa una nueva escala termométrica (°N), la cual en relación con la escala Celsius toma los va lores:
V
100
(0,042 + 0,156 + 0,322)0,082 x 293 7
100 190
100
Ebullición del H ,0
P = 1,78 atm 80
Indicar la proposición verdadera (V) o falsa (F) se gún corresponda: I.
La tem peratura es una propiedad extensiva re lacionada con el flujo de calor que experim en tan los cuerpos.
II. La escala Kelvin es la escala de tem peratura del SI, esta escala se basa en las propiedades de los gases, siendo el cero en esta escala la tem peratura más baja que puede alcanzarse. - 273,15 °C.
0
—
Congelación del FLO
°C Relación: 8 0 -0 1 0 0 -0 °C
x - ( - 10) 1 9 0 - ( - 10)
.-. x = 150 °N
Q
8.
Con respecto a la fracción m olar indicar verdadero (V) o falso (F), según corresponda: La fracción m olar es igual al porcentaje molar entre 100. II. Su valor depende de las condiciones de presión y temperatura. III. Se emplea en el cálculo de algunas propieda des de una mezcla de gases.
_ M CHj D alre " Mare "
P ch4
_ 16 _ Daire “ 28,6
D c h .,
u ím ic a
■
215
55
o
'
I.
11. Una vasija abierta se encuentra inicialm ente a 15 °C, se calienta hasta 688 °F en un proceso isobárico. Calcular la fracción de la masa de aire que es desplazado fuera de la vasija con respecto a la masa inicial.
Resolución:
R e so lu c ió n :
Respecto a la fracción molar:
En una vasija abierta se tiene aire, donde: T = 15° C = 288 K m, = m Se calienta hasta 688 °F a presión constante: °F - 32 K - 273 9 5
I.
Verdadero Fracción m olar y porcentaje molar. n¡ x, = — nT
6 8 8 - 3 2 = K - 273 9 5
% molar = x¡(100) II. Falso Su valor solo depende de las masas de los gases, no es afectado por la presión y la temperatura.
La masa expulsada de aire lo hallamos de: m ,!, = m2T2 P y V: cte. m(288) = m2(637,4) => m2 = 0,45m
III. Verdadero Se emplea para determinar: • Presiones parciales • Masa m olar aparente, etc. 9.
Indicar la propiedad que no es característica del
T _ 637 4 K
.-. Se expulsó de “m” inicial 0,55 unidades. 12. Determ inar la presión absoluta del gas encerra do (en atmósferas), si la presión barom étrica es 700 mm de Hg.
enlace metálico. I) II) III) IV) V)
Buenos conductores de la electricidad. Buenos conductores del calor. Son dúctiles. Son maleables. Son de puntos de fusión muy elevados.
Resolución: R e so lu ció n :
Propiedades de los metales: •
Conducción eléctrica y térmica. Los electrones libres se pueden m ovilizar por diferencia de po tencial.
•
Dúctiles y maleables. Debido a la disposición regular de sus iones, se pueden deform ar fácil mente por presión (láminas, hilos, etc.).
•
Brillo. Por reflexión de la luz sobre su superficie.
•
Punto de fusión. Entre moderado y alto (no muy alto), debido a la elevada intensidad de las atracciones eléctricas.
Hallam os la presión absoluta del gas en el m anó metro siguiente:
Donde: Patm = 700 mmHg (dato). Pman = 400 mmHg (gráfico) Pabs = 700 + 400 = 1100 mmHg
10. Se entiende por densidad relativa de un gas a la relación entre la densidad del gas y la densidad del aire. De acuerdo a esto, calcular la densidad
■ p - = 1 10° m - H g ( 7 ^ M
relativa del m etano (CH„) a 20 °C y 1 atmósfera. Maire = 28,9 g/mol
_ )
Pabs= 1,45 atm
R = 0,082 atmL/m olK
Con respecto al enlace metálico, indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
Resolución:
I.
La densidad relativa del CH4 respecto al aire a P y T constante se determ ina según:
13.
Se explica en función de la diferencia de electronegatividad de las partículas estructurales Involucradas.
216
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n ic ie n c ia
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a p ie n s
II. Los metales generalm ente tienen un número bajo de electrones de valencia, por lo que no es posible form ar entre ellos un enlace covalente.
Resolución: Se tiene la mezcla gaseosa:
III. Debido al bajo potencial de ionización de los metales, los electrones se desprenden del áto mo creando una estructura de cationes inm er sos en un m ar de electrones.
•
C3H„ (40% molar)
•
C4H10 (60% molar)
Su masa m olecular aparente lo hallamos de: M = M % (C3Ha) + M %(C4H 10)
Resolución:
“ ■ 44©
Valor de verdad de las proposiciones: I.
Faiso A diferencia de la temperatura, el calor es una propiedad extensiva (varia con la masa). 50 °C Poseen igual T
/
Poseen diferente contenido calórico (energia)
50 g H20
50 °C
r,
15. /
* 58S )
■ m = 52 '4
Luego, su densidad a condiciones norm ales la ha llamos de: _
M 22,4
L
Dr.
I f í
= 2 ,3 4 g/L
Hallar la presión en atm del gas confinado en un recipiente, si la diferencia de niveles de mercurio es 20 cm, según la figura mostrada. Considerar la presión atmosférica al nivel del mar.
75 g H20 II. Verdadero Toda escala term om étnca relativa como la Cel sius y Fahrenheit constituyen tom ando como base:
Resolución: De acuerdo al sistema mostrado:
• Punto de ebullición • Punto de congelación de sustancias conocidas, con la cual se gra dúan los term ómetros. III. Verdadero De acuerdo a la relación: 1.8 A°C = A°F Para A°C = 40 1.8 x 40 = A°F .-. A°F = 72 14.
Calcular la densidad (en g/L) de una mezcla de 40% de propano (C 3H8) y 60% de butano (C4H 10) a condiciones normales. Datos: A r : C = 12; H = 1
Adem ás: Palm = 360 mmHg (nivel del mar) 1P man
P* Pabs = 760 mmHg - 200 mmHg
Pabs = 560 mmHg
P * = 5 6 0 m mHg( 76-0 m m H g )
'' P-
= ° ’74atm
Q
PROBLEMAS 1.
El agua regia es una mezcla de H N 0 3 y HCI en un proposición volumétrica de 1 a 3 respectivamente. ¿Cuál es la densidad del agua regia? Dado: DHNC,3 = 1,4 g/mL, DHCl = 1,2 g/mL. A) 1,25 g/m L D) 1,35 g/m L
2.
B) 200 g
B) 10
B) 36,8 mL E) 34,5 mL
C )1 0 0
La densidad del aceite es de dicha densidad en kg/L. A) 0,8 D ) 800
9.
C) 300 g
D )5 0 0 g E )4 5 6 g
C) 66,6 mL
Expresar la densidad del agua en kg/m 3. A) 1
8.
C) 0, 991 g/mL
¿Cuántos mL ocupan 500 g de mercurio,dado que la densidad del m ercurio es de 13,6 g/mL? A) 26,8 mL D) 24,2 mL
7.
B) 0,888 g/mL E) 1,02 g/mL
B) 8 E ) 8000
D) 1000
0,8 g/mL. Expresar
C) 80
Calcular la densidad de un líquido si 18 mL de él tiene una masa de 16 g. A) 8,8 g/mL D) 1,5 g/mL
B) 0,88 g/m L E) 1,15 g/mL
A) 3,2 x 10 3 g/L.
B) 0,0321 g/L
C) 3,21 g/L
D) 1.61 g/L
E)
0.067 g/L
11. ¿Cuál es la densidad del éter, dado que 300 mL tienen una masa de 217,5 g? A) 0,725 g/m L D) 1,21 g/mL
C )1 ,1 2 5 g/mL
B) 1.38 g/mL E) 0.95 g/mL
C) 0, 88 g/mL
12. Un litro de leche tiene una masa de 1032 g, la gra sa que contiene es un 4% en volumen y posee una densidad de 0,865 g/cm 3. ¿Cuál es la densidad de la leche descrem ada, libre de grasas? A) 1,078 g/cm 3
B) 1,039 g/cm 3
C)
D) 1.1 g/cm 3
1,0113 g/cm 3
E) 1,309 g/cm 3 13. Sabiendo que la densidad de 100 mL de alcohol etílico es 0,8 g/cm 3, determ inar la densidad de 16 mL de alcohol etílico. A) 0,8 kg/mL D ) 8 kg/L
B) 80 kg/cm ' E) 40 kg/L
C) 0,8 kg/L
14. Si al dilatarse un cuerpo su densidad disminuye en 0,8 g/cm 3 y su volumen varía en 2/3 de su valor inicial. ¿Cuál es la densidad inicial? A) 0.4 g/cm 3 D) 2 g/cm 3 15.
B) 0,6 g/cm 3 E) 1,8 g /cm 3
C) 0,8 g/cm 3
Se tiene 2 líquidos míscibles A y B. m ediados en la proposición volum étrica de 2/1 respectivam en te. Si la densidad de A es 1.5 g/cm 3 y la densidad de la mezcla es 2 g /cm ’, determ inar el valor de Da/D„. A) 0,5
B) 1
C ) 1 ,5
D) 2
E) 2,5
16. En qué relación de volúm enes se deben m ezclar el agua y el etilenglicol (D = 1,2 g/mL) para for m ar una solución homogénea cuya densidad es 1,08
E) 0,1
217
10. Dado que 140 mL de cloro gaseoso tiene una masa de 0,45 g, determ inar su densidad.
C) 652,6 cm 3
Cuando un recipiente se llena con agua, el conjun to tiene una masa de 800 g. Cuando el recipien te vacío se llena con aceite, el conjunto tiene una masa de 700 g. ¿Cuál es la masa del recipiente? Dato: Daceile = 0,75 g/mL. A) 400 g
6.
B) 310 cm 3 E) 326,3 cm 3
Un recipiente vacio tiene una masa de 250 g. Com pletam ente lleno con agua tiene una masa de 850 g. Si el recipiente vacío se llena hasta la mitad con un líquido X, el conjunto tiene una masa de 500 g. Determ inar la densidad del líquido X. A) 0,833 g/m L D) 1 g/mL
5.
C) 550 cm 3
Un recipiente vacío tiene una masa de 300 g. Si a 62 °C se llena hasta la mitad de su volumen con agua y el conjunto tiene una masa de 610 g. Hallar el volu men del recipiente. Dato: DH¡¡0 = 0,95 g/mL (a 62 °C). A) 620 cm 3 D) 376,5 cm 3
4.
B) 500 cm 3 E) 505 cm 3
■
PROPUESTOS
C) 1,3 g/mL
Un recipiente vacío tiene una masa de 200 g. Lleno con agua tiene una masa de 750 g. Hallar el volu men del recipiente. A) 200 cm 3 D) 450 cm 3
3.
B) 1,29 g/mL E) 1,34 g/mL
u ím ic a
g/mL,
A) 8/3
B) 3/2
C )3 /4
D) 1/2
E) 1/1
17. Convertir 80 °C a grados Fahrenheit. A) D)
144 °F 100 °F
B) 176 °F E ) 124 “ F
C)112 °F
18. Determ inar el valor numérico de la expresión (°F - °C), sabiendo que se cum ple la relación te rm o m é trica para la tem peratura de un cuerpo: R = 1. °C + K
218
■
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A ) - 9 3 ,5 D ) -1 0 8 ,5
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
24. La masa de un cuerpo es 5 veces la de otro y su vo lumen es la mitad de la del segundo. Determinar la densidad relativa del primero respecto al segundo.
B) 93,5 C) 108,5 E) Todos son iguales.
19. Señalar la menor temperatura. A ) 20 °C D) 75 °F
A) 2,5 D) 0,25
B ) 294 K C ) 530 R E) Todas son iguales
20. La tem peratura del hielo seco (en su punto de su blimación normal) es - 1 0 9 °F y la tem peratura de ebullición normal del etano es - 8 8 °C. ¿Cuál de las siguientes afirm aciones es correcta? A) La tem peratura del hielo seco es m enor que la temperatura de ebullición normal del etano en 32 °C. B) Am bas tem peraturas son iguales. C) La tem peratura de ebullición del etano es 32 °F mayor que la del hielo seco. D) La tem peratura del hielo seco es m ayor que la tem peratura de ebullición normal de etano. E) Entre las tem peraturas hay una diferencia de 21 “C. 21. Una aleación de cobre y oro pesan 370 g y tiene un volumen de 30 cm 3. Si las densidades del oro y el cobre son 19 g/cm 3 y 9 g/cm 3 respectivam ente. Hallar la masa de cobre en la aleación. A) 80 g D ) 300 g
B) 100 g E ) 120 g
C )1 8 0 g
A) Aum enta en 8,3%
B) Dism inuye en 8,3%
C) Aum enta en 83%
D) Aum enta en 0,83%
E) Disminuye en 83% 23. Calcular la densidad de un líquido sabiendo que 800 mL de él tienen una masa 30% mayor que la masa de un volumen triple de agua. A) 0,34 g/m L B) 2,4 g/mL C) 1,2 g/mL D) 2,45 g/m L E) 3,9 g/mL
1. A | : :
5. 6. 7. 8.
A B D A
9. B 10. C 11. A 12. B
13. 14. 15. 16.
C D A B
C )0,1
25. De acuerdo con los siguientes datos de densida des relativas: D(x,Y) = 8/9; D(y(zl — 9/5, D(z/a1 — 1,2. Determinar: D(XA). A) 1,92 D) 1,5
B) 0,5 E) 3
C )2
26. ¿Cuál es la masa de 0,0002 m3 de m ercurio líqui do, si su densidad es 13,6 g/mL? A) 2,72 kg D) 272 kg
B) 3,16 kg E) 316 kg
C )4 ,1 2 k g
27. Hallar la densidad de una mezcla form ada con vo lúmenes iguales de agua y glicerina. Dato: (Dglcerina = 1,25 g/mL). A) 1,125 g/mL D) 1,05 g/m L
B) 1,1 g/m L E) 1,22 g/mL
C) 1,2 g/mL
28. Hallar la densidad de una mezcla form ada por vo lúmenes iguales de alcohol y etilenglicol. Dato: (Daicoho, = 0,8 g/m L) y (Detilenglicol = 1,20 g/mL). A) 1,1 g/mL D) 1,05 g/mL
22. Se tiene un cubo de hielo de 10 cm de lado. Al ca lentarse se funde pasando a la fase líquida. ¿Cuál es la variación de volumen que se ha producido en dicho cambio de base? Dato: Dhíel0 = 0,917 g/mL
2. C 3. C 4. A
B) 10 E) 5
B) 1,15 g/m L E) 0,96 g/mL
C) 1 g/mL
29. Hallar la densidad de una mezcla form ada por ma sas iguales de agua y alcohol. Dato: (Dalcohol = 0,8 g/mL). A) 0,88 g/m L B) 0,9 g/m L D) 0,81 g/m L E) 0,99 g/mL
C) 0,93 g/mL
30. Sean las siguientes mezclas: Mezcla A: volúm enes ¡guales de agua y alcohol. Mezcla B: masas iguales de agua y alcohol. Mezcla C: volúm enes ¡guales de A y B. Hallar la densidad de la mezcla C, si la densidad del alcohol es 0,78 g/mL. A) 0,88 g/mL B) 0,883 g/m L D) 0,889 g/mL E) 0,89 g/mL
17. B 18. A 19. A 20. D
21. 22. 23. 24.
C B E B
25. 26. 27. 28.
A A A C
C) 0,887 g/mL
29. A 30. B
Unidades químicas de masa
o D Q .
D U
Amedeo Avogadro (Lorenzo Ro mano Amedeo Cario Avogadro). conde de Quaregna y Cerreto (Turín, 9 de agosto de 1776-Turín, 9 de julio de 1856), fue un físico y químico italiano, profesor de F ís i ca en la Universidad de Turín des de 1820 hasta su muerte. Formuló la llamada «ley de Avogadro», que señala: «Volúmenes iguales de ga ses distintos bajo las mismas con diciones de presión y temperatura contienen el mismo número de partículas». Avanzó en el estudio y desarrollo de la teoría atómica y en su honor se le dio el nombre al número de Avogadro. Fue nombrado docente de Física matemáticaen la Universidad de Turín, precisamente en los años transcurridos entre el primer y el segundo nombramiento, cuando publicó su más famosa memoria: Ensayo sobre un modo de determinar las masas relativas de las moléculas elementales, en el que se enuncia por vez primera el conocido principio de química general que lleva su nombre. En 18 1 1. en París, publica en el Journal de Physique, el ensayo sobre un modo de determinar las masas relativas de las moléculas elementales que puede considerarse como la pieza clave de las teorías sobre la constitución de la materia.El nombre de Avogadro ha quedado ligado al del número de las moléculas contenidas en un mol. Fuente: Wifeipedia
220
■
C
U
o l e c c ió n
•
MH2 = 2Ár(Hl = 2(1)
• •
m
k, = 1(36)
32
MH2 = 2
= 2Ar(N) = 2(14) ^Ne = 1(10)
M o2 =
M n2
=>
= 28
MNe = 10 M k, =
36
1 mol de átomos. 1 mol de átomos de un elem ento es num éricam ente igual a su masa atómica expresada en gramos. 1 mol átomos (E) = A r(E)
(g)
1 mol átomos (H) = 1 g 1 mol átomos (Ca) = 40 g 1 mol átomos (S) = 32 g
FE = C ,H y
Hallando el M,
-. 0,18 C: 12
- H l' n2 '
Por Graham:
0,03
H: gas
56
5,3
2~
1
0,015
0,015 0,015
1
: 0,03
0,03 0,015
2
=» FE = CH2 Hallando Mc: p = 1,87 g/L
De: FM = (CHZ)„
m_Y¡
FM = C4H„
n = 4
^ (12 + 2)n = 56 6.
= 0,21 - 0,18 : 0,0 3 g
m H “ m HC — m (
=* FE - CH,,L
■gas
0,18 g (C)
mc = 0 ,6 6 ( 1 |¡
{ _05_ = 2 1 0,25
= 0,5
0,66 g
0,21 g
p
"
Un compuesto gaseoso contiene 85,8% de C y 14,2% de H. En una mezcla de masas ¡guales del compuesto y metano, ejerce una presión de 1450 mmHg; siendo la PCH4 = 1050 mmHg, deter minar la fórmula m olecular del compuesto gaseoso. Resolución
42 => n = 3
(12 + 2)n
Ár: V = 51
-14,2% H Base 100 g Hallando FE C
-
12
Resolución: El óxido: V „0 „
7,15 = 1 7.15
7,15
“
m* i = 2,73 g
1
x =
FE: CH2 Dato: \ _
m ►m
1,53 51 1,2 16
Cálculo de la MHC: / H C Ic p y
nT
2,5(2) = 5
EO(V) 5+
Resolución: % x = 40% %x De (a ):
Relacionando:
4
0,075 = 2,5 0,03
Ár: C = 12; N = 14 ; O = 16
PHC = 1450 - 1050 = 400 mmHg De la ec. (a): m m ^HC 1 6 , P u r. = PPM = nT nT
P Hr.
1(2 ) = 2
Se tiene 40% en masa de x en el com puesto x C 0 3. ¿Cuál será el % x en masa en x (N 0 2)2?
Por Dalton: PT = PCH4 + PHC
* CH
: 0,075
0,03 = 0,03
..(a )
PT= 1450 mmHg
M HC 16
0,03
Óxido: V2Ó5 Pi
x CÓ 3
------------ x (N 0 2)2 40
Ar,, Ar(x) + 60
M
-
1050 (16) 400
MHC= 42; FM = (CH2)n =* (12 + 2)n = 42 ^ n = 3
= 1.53 g
= = 1,2 g
Cálculo de la FE:
14,3 = „ 7,15
H: l i i l = 14.3
.-. FM = (CH2)3 = C
Si se conoce que 2,73 g de un óxido de vanadio contiene 1,53 g del metal, determ inar el estado de oxidación del vanadio en el óxido.
- 85,8% C
85,8
V-
1,87(22,4) = 42 =* FM = (CH2
Pgas V* i 1
M,gas
= M_ 9aS
... (a ) ... (P)
( 100)
Resolviendo: Ar,(x) : 40 De (|3): % x =
FM = (CH2)3 = C3H6
Ar,.
-(100) =
40 ( 100 ) 40 + 92
.-. x = 30,3% 7.
Cuando se quemó 0,21 g de un com puesto que contenía solo H y C, se recobró 0,66 g de C 0 2. La determ inación de la densidad de este hidrocarburo dio un valor de 1,87 g/L a CN. ¿Cuál es la fórmula m olecular del compuesto?
10. La fórm ula empírica de un com puesto de Na2SÓ4. xH 20 . Si al calentar 15 g de este, se obtiene 7,95 g del com puesto anhidro, el valor de x en la fórmula empírica será: Ar (Na = 23; S = 32; O = 16).
Q
Resolución:
1 m ol-g Na2S 0 4
Sal hidratada
—A — sal anhidra + agua
T
t
Na, S 0 4 . x H 20
a
■
Na2S 0 4 +
142 g
t
I 15 g
7,95 g
¿Qué volumen de 0 2, a condiciones normales, se requiere para la combustión completa de 5 L de C2H6 a condiciones normales? Resolución:
2.
18 x 7,05
, ''
4.
En un recipiente cerrado se mezcla 24 g de hidróge no (gaseoso) con 16 g de oxígeno (gaseoso) para form ar agua. ¿Cuál y que cantidad en g de los com ponentes está en exceso?. PA: H = 1; O = 16.
2H2 + 0 2 —► 2H20
2 Vn — 5 L
c
H
12
1 16
7V/2 1V
Vn = 17,5 L
O
exceso
Hallando la mHg necesaria para la reacción: mH¡ = i§ ( 2 ) ( 2 )
2g
Entonces: mexoeso = 2 4 g - 2 g = 2 2 g ¿Qué volumen de una solución de HNO, al 80% en masa y densidad 0,8 g/cm 3 se requieren para obtener 224 L de gas NO según: H N 0 3+ H2S — S + NO - 4H 20
Balanceando por rédox la ecuación:
Balanceando la ecuación: 2 C 10H8 + 9 0 2
2 H N 0 3 + 3H2S —. 3S + 2NO + H20 ( + 5)
2(128 kg) 50 kg
(-2 )
2(148 kg) m 50
- (2)(148) = 57,81 kg 2 (1 2 8 )'
Como la eficiencia es del 70%: m'eal= W
(57 ,81) = 40.46 kg
(pierde 2e )3
2 mol-g HNQ3 -------. 2 mol-g NO 2(22,4 L)
2(63 g) H N 0 3 m
■
224 L 224 (2)(63) = 630 g 2 (2 2 ,4 )'
Calculando el volumen de solución:
Resolución:
80% m
Balanceando y analizando la ecuación:
28 g 100g
3H2 3(2) g 50 g
*
2NH3 2 (^ 7 ) m
exceso
^ 28 g N2 - 2(17) g N H 3 100 g N2 __ _ m m = M
( + 2)
3e-).2|
Hallando la masa de H N 0 3:
Con 100 g de nitrógeno y 50 g de hidrógeno. ¿Cuántos g de amoniaco se produce? ^ 219) + H2(g) — NH3(g)
(0)
(gana
m
N,
32 g 16 g
Resolución:
Resolución:
=> m
B '
2(2g) 24g
El anhídrido itálico se produce por oxidación con trolada del naftaleno de acuerdo a la ecuación (sin balancear): C 10H8 + 0 2 — ► C8H40 3 + C 0 2+ H20 . Si la reacción tiene una eficiencia del 70%, deter m inar la cantidad de anhídrido que se produce por oxidación de 50 kg de naftaleno. PA:
7,05 g
Sea la ecuación:
2CO , + 3H,Q
5 L _
18x
Resolución:
Sea la reacción de combustión: C2H6 + 2 ^ 2
____
RESUELTOS
PROBLEMAS
" ■ ■ f l
1V.
142 7,95
7,05 g
245
. xmol-g H20
7,95 g
xH 20
■
u ím ic a
(2)(17)
121,4 g
H N °3
V
^
630 g
+
630
80%
m,'(sol.)
100%
h 2o
=* rilfeAn —
80%
(6 3 0 )
D(10, , = 0,8 g/cm 3
787,5 g
D(soi) = 0,í g/cm
,. V (sol) = 984,37 cm3
787,5
246
6.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
¿Cuántas toneladas de hierro pueden obtenerse en la reducción de 5 toneladas del mineral hematita (óxido férrico)? Masas atómicas: Fe = 56: O = 16 Resolución: Si a un óxido metálico se le somete a la acción de un reducto (C, CO, H3, Al, ...) este capta la totalidad de oxígenos del óxido, quedando reducido a metal, x Fe20 , + 3CO —» 2Fe + 3 C 0 2 1 mol-ton
; 2(56 ton) m
160 t o n _______ 5 ton _______
Resolución: Los gases A2 y B2 forman los compuestos X e Y según: 2A2 + B2 — 2X 2 I 1L
2 at-ton
i
diciones de Avogadro. se encuentra que 2 L de A 2 reaccionan con 1 L de B2 para form ar 2 L de X; mientras que 2 L de A 2 reaccionan con 3 L de B2 para form ar 2 L de Y. Deducir las fórm ulas m olecu lares más sencillas de X e Y.
2 L (datos)
relación de coeficientes
.-. X = a 2b 2A2 + B2 —
2A,B
m = ¿ ( 2 X 5 6 ) = 3,5 ton - 2 A 2 + 3B2 — 7.
Para una combustión completa de 20 g de CH3OH se necesitan las siguientes cantidades de oxígeno. Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1.
Sea la reacción de combustión. 2C H 3OH + 302 — 2 C 0 2 + 4H 20
Luego las fórm ulas m oleculares de X e Y son: A 2B y A 2B3 10. ¿Cuántos g de nitrato de calcio se obtiene por la reacción de 18,9 g de ácido nítrico con 7,4 g de hidróxido de calcio?
2(32) g -3(32) g 20 g m
8.
2 L (datos)
2A2 + 3B2 —► 2A2B3
Resolución:
"
2Y
2 I 3 I .-. Y * A 2B2
m = 2 § ) (3)(32)
m= 30 g
Para la obtención de hidrógeno gaseoso, se hizo reacciones 97,5 g de cinc metálico con 91,25 g de ácido clorhídrico (HCI). Determ inar la masa de hi drógeno obtenido (en gramos). Zn.si + HCI(acl —► ZnCI2(ac) + H2l5,
H N 0 3 + Ca(OH )2 —
C a (N 0 3)2 + H20
Ár: N = 14; O = 16; Ca = 40; H = 1 Resolución: Se emplean las muestras: - H N 0 3(M = 63): M = 18,9 g
Ár: Zn = 65; H = 1; Cl = 35,5
o , 18,9 n. moles = = 0.3
Resolución:
-C a (O H )2 (M = 74); M = 7,4 g
Para obtener gas hidrógeno (H2) se emplea las muestras: Zn (PA = 65); M = 9 7 ,5 g o . —I—— M 97,5 J rn. moles = — = — = 1,5
7 4 n.° m oles = -=h~ = 0,1 74 Para la reacción:
b3
HCI (M = 36,5); M = 91,25 g n.° moles =
S
M
=
3b,o
= 2,5
(1mol) - (2 mol) - (1mol) - (1mol) mol - 2.5 mol
____
C a (N 0 3)2 + 2H20
(2 mol) __(1 m o l) _______ (1 mol) —----------------------v----------------------- ‘ 0,3 mol __ 0,1 m o l______ n (datos) reactivo limitante
De acuerdo al proceso: Zn + 2HCI ZnCI, + H2
1.5
2 H 0 3 + Ca(OH)2 —
n
Luego, las moles de C a (N 0 3)2; (M = 164) obtenido es:
=» m = 0,1(164)
.-. m = 16,4 g
reactivo limitante
Luego, las moles de H2 obtenido: n =
= 1,25 =» mH2= 1,25(2) .-. m = 2,5 g H2
9.
Dos elementos gaseosos A2 y B2, se combinan para form ar dos compuestos X e Y también ga seosos. Si medim os todos los volúm enes en con
11. Al quem ar 20 mol de gasolina (C8H18) con suficien te oxígeno se obtiene 3,136 m3 de C 0 2 m edidos en condiciones normales. ¿Cuál es el rendim iento de esta combustión? Resolución: Se lleva a cabo la combustión completa de 20 mol de C8H16 (gasolina).
Q
C8H 18+ ^ 0 2 —
8 C 0 2 + 9H.O
1 mol ____ 8 mol (ecuación) 20 m o l n (dato) nCO2= M = 1 6 0 Lo cual a condiciones norm ales, ocupa un vo lu m en de:
u ím ic a
■
24-7
0 :6 3 ,1 6 % (restado de 100) Asum im os 100 g de óxido y hallamos las moles de cada elemento: o . .. 36,84 o cq n. m oles N= —a — = 2,63 14 n.
. 63,16 - a¡moles O = ^ = 3,95
VC02 = 160(22,4)
Dividimos a ambos por 2,63 y los m ultiplicam os por 2, tenem os: N(2)O l3,
VC02 = 3584 L
.-. FE: N20 3 (M = 76)
VC02 = 3,584 m3 (teórico) Nos dicen que el volumen de C 0 2real obtenido es V C02 = 3,136 m3. Luego, el rendim iento es: % rend. = - ^ - ( 1 0 0 )
Adem ás 250 mL (0,25 L) a CN de este gas posee una masa de 0,848 g 0,25 I 22,4 I
0^848 g (M )g
v teórico
% re n d .
= | l g (100) = 87,5
12. La composición centesim al de la acetona es 62,07% de carbono, 10,34% de hidrógeno y 27,59% de oxígeno. Si la masa de una molécula de acetona es 9,63 x 10~23 g. Determ inar la fórm ula m olecular de la acetona.
Mfm = 76 Luego: FE = FM: N20 3 14. Se investiga un ácido orgánico diprótico. Si 2,08 g del ácido por combustión completa produce 2,64 g C 0 2 y 0,72 g H20 . Al calcinar 12,72 g de una sal que contiene 2 átomos de plata se obtiene un resi duo de 8,64 g de plata metálica. Hallar la fórm ula
Resolución:
del ácido dicarboxílico. Ar: Ag = 108
Com posición centesim al de la acetona: C: 62,07%; H : 10,34%; O : 27,59 %
Resolución:
Asum im os 100 g de m uestra y hallamos las moles de cada elemento:
Por com bustión 2,08 g de cierto ácido orgánico di prótico, produce: 2.64 g C 0 2 (M = 44)
n.° moles C =
= 5,17
n.° moles H =
1
= 10,34
?7 59 n.° m oles O = = 1,72 1o Dividimos a todos entre 1,72 y tenemos: C(3); H(6); 0 (1 ) .-. FE: C3H60
(M = 58)
Adem ás, una molécula de este com puesto puesto posee una a masa de: 1 molec. 6,02
=. Mc = 2,64(12/44) => Mc = 0.72 g 0,72 g H20 (M = 18) => M h = 0,72(2/18) « M h = 0,08 g La masa de oxígeno (ya que todo ácido orgánico es ternario: C, H, O) lo hallamos por diferencia. M0 = 2,08 g - 0,72 g - 0,08 g M0 = 1,28 g Hallamos las moles de cada elemento: n.° m oles C = n.° moles H =
____ 9,63 x 10~23 g
x 1023 molec. __ (M) g
M fm = 58 Luego: FE = FM: C3H60 13. Un óxido de nitrógeno gaseoso contiene 36,84% en masa de nitrógeno. Si 250 mL de este gas a condiciones norm ales tiene una masa de 0,848 g. Hallar la fórm ula m olecular (FM) del óxido. Ár: N = 14; O = 16 Resolución Cierto óxido gaseoso del nitrógeno posee la com posición siguiente: N: 36,84% (dato)
n.° moles O =
1 1b
= 0,06
-> 3
= 0,08
-» 4
= 0,08
-> 4
.-. FE = C 3H40 4 Como es un ácido diprótico (posee 2H liberables): HOOC — CH 2— COOH 15. La com posición centesimal de un hidrocarburo re porta 85,7% C. Sabiendo que una m olécula del correspondiente hidrocarburo tiene una masa de 4.65 x 10~23 g, determ inar su fórm ula molecular. Resolución: La composición centesimal de cierto hidrocarburo es: C: 85,7%; H: 14,3% Asum im os 100 g de m uestra y hallamos las moles de cada elemento:
248
■
C
U
o l e c c ió n
n.° m o le s C = ^
12 14,3
n.“ m o le s H
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
mH = 0,385 g
= 7 .1 4 - > 1
Determ inando la FE: 1 4 ,3 - a 2
1
0,385
una m asa de: ______ 4 . 6 5 x 1 0 ~ 23g
6,0 2 x 1023m o le c
(M ) g
= 28
Luego: FM = 2F E : C 2H4
16. ¿ C u á n to s g ra m o s d e un c o m p u e s to que co n tie n e
19. Al calentar 0,625 g de sulfato de magnesio hidra tado se desprende toda su agua de hidratación la cual tiene una masa de 0,32 g. Hallar la fórm ula del sulfato hidratado. M (M g S 0 4) = 120; M (H 20 ) = 18
52 ,1 7 % de c a rb o n o d e b e n q u e m a rs e pa ra o b te n e r
Resolución:
6 ,2 5 g de d ió x id o d e c a rb o n o ?
R e s o lu c ió n :
De los datos:
H a lla n d o la m a sa de c a rb o n o p re s e n te en el C 0 2:
M g S 0 4 . xH20
M ( C 0 2) = 12 + 2 (1 6 ) = 44
0,305 g + 0,32 g
12 gC — 4 4 g C 0 2
18x = 125,9 => x : 6,99 = 7
Entonces, la fórm ula es: M g S 0 4.7H20
=» mc = g ( 6 , 2 5 ) = 1,7 g E n to n c e s de los da tos:
^ c o m p u e s to
x(18) 0,32
120 0,305
0,625 g
m c — 6 ,2 5 g C p 2
• •
= 1
Por lo tanto, la fórm ula es: CH
1 m olec. fm
0,385 u,o^^ 0 385 0,385
1
A d e m á s , una m o lé c u la de este h id ro c a rb u ro po see
^M
0,385 = 1 0,385
C: ^ 4 ^ - = 0,385 12
=> FE: C H ,: (M = 14)
20. Un gramo de un compuesto de carbono de hidróge no da por combustión 3,3 de C 0 2 y 0,899 g de agua. ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto?
1,7 g C — 52 ,17%
■100%
170% 5 2 )1 7 % “ 3 ,2 6 7 ^
Resolución: Hallando las masas de C y H que habían en el hi drocarburo:
17. El hidrocarburo saturado C „H 2n_2 arde con un núm ero de m oles de oxige no, ocho v ece s m ayor que el suyo.
M (C 0 2) = 12 + 2(16)
C a lc u la r el p o rc e n ta je en p e so de h id ró g e n o que co n tie n e el h id ro c a rb u ro en m e nción.
12 g C — 44 g C 0 2 mc — 3,3 g C 0 2
PA(C = 12; H =- 1)
44 mc — 44 (8 ,3)g
Resolución:
mc = 0,9 g
H aciendo la re acción de c o m bustión y balanceando:
M (H 20 ) = 2(1) + 16 = 18
C r H2n. 2 ' 8 0 2 — ► n C O ? + (n + 1 )H 20
2 g H — 18 g H20 mH — 0,899 g H20
E n to n ce s: 16 = 2n + n + 1 => n = 5 P ara el h id ro c a rb u ro : C 5H 12
mH = 0,09988 g Entonces, hallando la FE:
=> M ( C 5H 12) = 5(1 2 ) + 12(1) = 72 72 g — 100% 12 g — % m
mH = ^ ( 0 , 8 9 9 ) g
%m = 1 0 0 %
rC.■ .Oí9. n 07^; => 0,075 12 -- 0,075 Q Q75
1 =7 1(3) = 3
.-. %m = 16.6% 18.
H.
Hallar la FE de un hidrocarburo que al ser quem a do con oxígeno produce 16,92 g de C 0 2 y 3,465 g de H20 .
Hallando las masas de C y H que había en el hidro carburo: • M (C 0 2) = 12 + 2(16) = 44 12 g C 44 g C 0 2 _ 1 2 M r q 91 mc — 16,92 g C O ,^ mc “ 44 (16,92> mc = 4,615 g •
18 g H20
m H — 3 .4 6 5 g H O
¿Cuál es la fórm ula verdadera de un hidrocarburo cuya fórm ula es C„H2n42 cuya densidad a CN es 2.12 g/L? Resolución:
_
Hallando la M : D = -M*m 2.12 9/1 = 22 ,4 L m o , ^ M = 47,488 9/mo1
M (H 20 ) = 2(1) + 16 = 18 2g H
=1,33=í 1,33(3) =4
Por lo tanto, la fórm ula es C3H4 21.
Resolución:
0,09988 = 00998=,
Entonces: M (C nH2„ 42) = n(12) + (2n + 2)(1) = 47,488
^ m =x 18
(3 465) '
=* 14n + 2 = 47,488
n = 3
Q
22. Se halla en una m uestra de cierta sustancia 0,27% de carbono y 0,73% de oxígeno. Determ inar la FE y la verdadera form ula si su peso m olecular es 44. Resolución:
■
249
Hallando la FE: 0,0084/0,0084 = 1
Sn: ■ y tfy f = 0,0084 O:
Asum iendo 100 g: mc = 0.27 g; m0 = 0,73 g
u ím ic a
= 0,016
0,016/0,0084 = 2
Por lo tanto, la fórm ula empírica es: S n 0 2
Calculando la FE: rC.. M12 I = 0,0225 n ° . 0225 ° 225 - 1 « => 0
r v ° 'Z 3 - n d a c c t c ^ O M 5 6 2 5 _ „ O. 0,045625 => 0 Q225
26. En una base un metal M cuyo peso atómico es 51 el porcentaje de este es 60%. ¿Cuál es la fórm ula del hidróxido? Resolución:
La fórmula empírica es: C 0 2 => M = 12 + 2(16) = 44 Como la M de la FE es igual a la M de la FM. en tonces la form ula molecular es: C 0 2 23. Se encontró que un compuesto gaseoso contiene 75% de carbono y 25% de hidrógeno, también se en contró que 22,4 Lde gas a CN tiene una masa de 16 g. ¿Cuál es la fórmula empírica y fórmula verdadera? Resolución:
M (O H)n: %M = 60 Base: una mol de la base: %M= 255 = 102 = Por lo
5 r ! V n = 60% 153 + 51 n 51n => n = 2 tanto, la fórm ula molecular es: M (OH)2
27. ¿Cuál es la fórm ula simplificada form ada por 7 g de N2 por cada gramo de H,?
Asum iendo 100 g: mc = 75 g; mH = 25 g Calculando la FE:
Resolución:
p . 75 _ R 0 , _ 6 0 5 C 12 6 ,2 5 6 ,2 5
7g
H: - f - = 25 =
1
ig 7
N: ^
25 6 ,2 5
La fórmula empírica es: CH., Del dato: 22,4 L gas - 16 g
N2 + H2— ...
M = 12 + 4(1) = 16
1mol
0 ,5 /0 .5 ^ 1
= 0,5
H: T = 1
1/0,5 = 2 = La fórm ula es: N H ,
28. Calcular la relación de los porcentajes, de oxigeno e hidrógeno en los radicales sulfato y amonio. Resolución:
Entonces las M coinciden, por lo tanto la form ula molecular es: CH4 24. Si se tiene 41% de impurezas de la sal de coci na, ¿qué cantidad de cloro se pueden obtener de 37 kg de la sal? Resolución: Sal de cocina => M (NaCI) = 23 + 35,5 = 58,5 g De los datos, hallamos la mSal pura: m Sal pura
59 ¡Q (3 7 ) = 21,83 kg = 21 830 g 'j QQ
Entonces: 58,5 g NaCI — 35,5 g Cl 21830 g NaCI — mcl o/ _ 55,5 ■■ /omcl - 58 5 ,(21 830) = 13 247,26 g 25. Un gramo de estaño arde al aire dando 1,27 g de óxido. ¿Cuál es la fórm ula empírica del óxido? PA(Sn = 118,7) Resolución:
Radical sulfato: SO, ' Radical amonio: N H L 1 Analizando el SO, ú % 0 = | | (100)% Analizando el N H / 1: %H =
y8
(100)%
Finalmente: % 0 = 64/96 _ , %H 4/18 J 29. Una m uestra de 10 g de m ineral contiene 2.8 g de HgS (M = 232). ¿Cuál es el porcentaje de Hg en el m ineral? PA(Hg = 200: S = 32) Resolución: Tomando 1 mol de HgS: 232 g — 200 g Hg 2,8 g — mHg _ 2 , 8 (200)
232
= 2,41 g
Sn + 0 2 —►oxido 1g ‘ 1.27 g Por simple diferencia el Sn se ha com binado con 0,27 g de 0 2
% de Hg en el mineral: %Hg
2,41 ( 100) 10
%Hg = 24,1 %
250
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
30. El teflón tiene 29.6% de carbono y un 70,37% de flúor. Determinar su fórmula empírica. PA(C = 12; F = 19)
H: P ^ - = 14,5 =» 14,5/7,125 = 2
2,46/2,46 = 1 => 1(2) = 2 12
M fm = 6,023 x 1023(2,09 x 10 22) => M fm = 126 Calculando k:
F: ^ L p . = 3,7 =» 3,7/2,46 = 1,5 =» 1,5(2) = 3
K = — —= 9 ^ 14 a
Entonces, la form ula empírica es: C2F3 31. 5 g de óxido de plomo contienen: 4,533 g de plo mo. ¿Cuál es la fórm ula del óxido? PA (Pb = 207,2)
M Fm 6 ,0 2 3 x 1 023
Por lo tanto, la fórm ula empírica es: C9H 18 34.
El porcentaje de X en el compuesto X C 0 3 es de 40%. ¿Cuál es el porcentaje de X en el compuesto X (N 0 2)2?
Resolución:
Resolución:
Pb + 0 2 —►Oxido 4,533 g 5g
X C 0 3 => X = 40% Sea x0 el peso atómico de X. SI tom am os 1 mol del X C 0 3, entonces:
m02 = 5 - 4,533 = 0,467 g Cálculo de la fórmula: Pb:
4 633
O: ^ p - =
%X = - X°-(100) X 0 + 60
= 0,02 =* 0,02/0,02 = 1
X0 = 0,4Xo + 24 0 ,6 X „ = 24 => Xn = 40
0,02 => 0,02/0,02 = 1
En el com puesto X (N 0 2)2:
Por lo tanto, la fórm ula del óxido es: PbO
%X = - - ^ - r ( 1 0 0 ) % 92'
32. El análisis de un com puesto orgánico da la siguien te composición: 40% C; 6,71% H y 53,29% O Si la suma de los subíndices de su fórm ula m olecu lar es 28, ¿Cuál es su fórm ula molecular?
.-. %X = ^ - ( 1 0 0 ) % = 30,30% 35.
Resolución: C = 40%; H = 6,71%: O = 53,29% Tomamos 100 g del compuesto. Hallamos la form ula empírica (FE): C:
3,33 =» 3,33/3,33 = 1
H:
= 6,71 => 6,71/3,33 = 2
= 40
¿Cuál es la fórm ula del cloruro férrico hidratado, sabiendo que el porcentaje de fierro es 20,7% ? Resolución: FeCI3 . x H20 => %Fe = 20,7%
56
%Fe = : 162,5
:= 20,7% + 18x
56 = 33,6 + 3,73x =• x = 6 Entonces, la fórmula es: FeCI3 . 6H20
O: ^ P = 3 , 3 3
33.
3,33/3,33 = 1
=> FE: CH20 =» M FE = 30
36.
Hallar la fórm ula de un com puesto cuyo análisis es: 43,396% Na; 11,321% C; 45,283% O.
La suma de los subíndices de la formula empírica es 4.
Resolución:
K = f= 7
Na = 43.396%
Por lo tanto, la fórm ula molecular es: C7H140 7
C = 11,321%
¿Cuál es la fórm ula de un hidrocarburo que con tiene 85,5% de C si el peso de una molécula del hidrocarburo es 2,09 x 10 22 g?
23
/
C = 85,5% C:
Hidrocarburo 'H 85 5
Base 100 g del compuesto: Na: 43¿ |96 = 1,8
Resolución:
C:
O = 45,283%
= 14,5%
= 7,125 => 7,125/7,125 = 1
1 1 ^21 12
1,88/0,94 = 2
0,94 ^ ° ’9 4 /0 ’94 = 1
O : 4 5 ’ g 8 3 = 2 ,8 3 «
2 ,8 3 /0 ,9 4 = 3
Entonces, la fórm ula es: Na2C 0 3
Q
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI PROBLEMA 1 (UNII 2 00 4 - II)
Reem plazando nuestros datos:
Calcule el porcentaje en masa de nitrógeno presente en la urea CO (N H2)2
P-E.jr
P.E.,
Masas atómicas: H = 1; C = 12; N = 14; O = 16
71,47 P.E metal
28,53 (16/2)
20 Clave: B
PROBLEMA 3 (UNI 2 01 4 - I)
Resolución:
El análisis de un oxido de cobalto indica que contiene 73,4% en masa de cobalto. ¿Cuántos m iliequivalente (meq) de óxido habrán en 5 g de este? Masa atómica: 0 = 16 1 eq = 1000 meq
Calcularem os el peso molecular de la urea: M [C O (N H 2)2] = 1 2 + 1 6 + 2(14 + 2(1)) = 60 Luego: 2 (1 4 ). %N = ^ ^ - 1 0 0 %
251
®
C) 23,4
B) 20,0 E) 46,7
A) 6,7 D) 26,7
PE.,
■
u ím ic a
%N = 46,7% Clave: E
A) D)
83,31 332,50
B)166,25 E)498,50
C )2 4 9 ,3 8
PROBLEMA 2 (UNI 200 7 - II)
Resolución:
El óxido de un metal contiene 71,47% en masa de me tal. Calcule la masa equivalente de dicho metal. Masa m olar atómica del oxígeno: 16
Oxido de cobalto: 73,4% Co c ° « o y< 26,6% O
A) 10 . D ) 80
=> Se sabe que la masa equivalente del oxígeno en la form ación del óxido es: 8
B ) 20 E ) 100
C) 40
Resolución:
26,6 % — 8 100% — M eq(CoxO y)
Según el enunciado: O xigeno + Metal — ► Óxido del metal 28,53% n-° Eq-g„.
71,47% n-° E q -g ll:
M eq(Co,O v) = 30,07
Hallam os el n.° eq-g:
100% M eq = 30--07 = 166' 25mecí
Clave: B
252
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
PROBLEMAS 1.
PROPUESTOS
R e sp e cto a los s ig u ie n te s p o te n c ia le s está nda r: Zn
+ 2e
— Zn
=
C d 2 + 2e
=■ Cd
= -0 ,4 0 V
III.
La s ig u ie n te celda g a lv á n ic a tien e el m a y o r p o te n cia l de celda
0,7 6 V
M g jM g 2 |jA g 1 |Ag es (son) co rre cta (s):
I
La m a sa del e le c tro d o de ca d m io d is m in u y e .
II
Los e le c tro n e s flu y e n po r el a la m b re e x te rn o
A ) S o lo I
B) S olo II
d e sd e el c a d m io h a c ia el cinc.
D) I y III
E) I, II y III
III.
C) S olo III
La fu e rz a e le c tro m o triz e s tá n d a r e s -0 ,3 6 V.
6.
e s (so n) in co rre cta (s):
I.
C ) S olo I
A ) S olo I
B)
S o lo II
D ) I y III
E)
I, II y III
R e sp e cto a las celda s g a lvá n ica s: S e g e n e ra n re a ccio n e s e s p o n tá n e a s po r la d i fe re n c ia s de po te n cia le s. II. Se p ro d u ce el pro ce so Inve rso a la ele ctró lisis,
2.
R e s p e c to a los s ig u ie n te s p o te n c ia le s e s tá n d a r: C f, + 2e S + 2e
2CI 1 =
= =
se co n ce n tra n se p a ra d o s para qu e e xista la
e ° = + 1 ,3 6 V
S2
M n 2' + 2e A u + 3e
d o n d e el a g e n te o x id a n te y el a g e n te re d u cto r p ro d u cció n de c o rrie n te e lé ctrica con tinua.
c° = -0 ,5 1 V Mn
II.
s° = - 1 , 1 8 V
A u 3'
El p u e n te sa lin o p e rm ite el pa so de los e le c tro nes y a d e m á s g e n e ra la d ife re n cia de p o te n c ia
s° = -1 ,5 0 V
les de los e le ctro d o s. I.
El oro es el m e jo r a g e n te re d u c to r q u e el cloro.
II.
es (so n) co rre cta (s):
El m a n g a n e s o es el m e jo r a g e n te o x id a n te que tod os
III. Frente al azufre, el oro es m e jo r a g ente oxidante.
A ) S olo I
B) S olo II
D ) I y II
E) I, II y III
C ) S olo I
IV. F rente al m a n g a n e s o , el c lo ro es m e jo r a g e n te
7.
reductor.
D u ra n te la e le ctró lisis de una so lu ció n a cu o sa de c lo ru ro de cinc, en el á n o d o se liberaro n 2 6 ,8 8 L
es (so n) co rre c ta (s ): A ) S olo I
B ) i y II
D) S olo IV
E) I, II y I
d e clo ro g a s e o s o a co n d ic io n e s no rm a le s y en el
C ) III y IV
c á to d o se d e p o sita ro n 5 4 ,8 5 g de cinc, a su m ie n d o qu e el cloro se ob tu vo al 100% . D e te rm in a r el re n
C a lc u la r el p o te n c ia l de la ce ld a s e g ú n el s ig u ie n te
d im ie n to del cinc.
d ia g ra m a :
A ) 50%
B) 60%
Sn|Sn2-( 4.5 ■ 1 0 " M) |] A g " (0,1 M)| A g
D ) 80%
E) 90%
A g'
+ le
— Ag
e° = + 0 ,7 9 V
Sn2 + 2e
=S n
s° = - 0 ,1 3 6 V
8.
C) 70%
S e d is p o n e de tre s ce ld a s e le c tro lític a s c o n e cta d a s en serie, cad a una de e llas co n tie n e nitrato de p la
4.
A ) 0,6 32 V
B) 1,121 V
D) 0,7 03 V
E) 0,9 36 V
C) 0 ,1 8 4 V
ta, su lfa to cú p rico y clo ru ro fé rrico . Si en la prim era ce ld a se d e p o sitó 0 ,0 5 4 g de plata, d e te rm in a r la ca n tid a d de mol de h ierro que se ha d e p o s ita d o en
C uál de be s e r el v a lo r de J para q u e el p o te n c ia l de
la ce ld a re spectiva.
la pila a 25 CC sea 0 .5 0 9 V según: C u + A g + (JM ) = C u + (0.001) + A g Ag
+ 1e
— Ag
S n'
- 2e
=
Sn
e c = J-0,79 V e° = - 0 .1 3 6 V
A ) 0,21 M
B) 2,1 M
D) 0.18 M
E) 0.8 2 M
9.
C ) 0 ,4 2 M
í
1e
— Ag
S n 2 + 2e
=
8n
M g 2' i- 2e
=
Mg
I.
e°
B) 9,3 x 1 0 "
D) 2,7 5 x 10 6
E) 2 .7 5 x 1 0 3
C ) 1,67 < 10 4
A p a rtir de la e le c tró lis is m o d ifica d a de la salm u era , se o b tie n e h ip o c lo rito de sod io , si po r el siste m a circu la n 4 faraday. D e te rm in a r la m a sa del b la n q u e a d o r que se ha o b te n id o con un re n d im ie n to
R e sp e cto a los s ig u ie n te s p o te n c ia le s está n d a r: Ag'
A ) 9,3 x 10 4
m á xim o según:
= tO ,7 9 V
:
e° =
N aO H + C l,
0 /3 6 V -2 ,3 7 V
La s ig u ie n te ce ld a g a lv á n ic a es e s p o n tá n e a
N aC IO + HCI
A ) 38 2 g
B ) 153 g
D) 756 g
E ) 29 8 g
C ) 425 g
A g |A g 1'¡|S n 2‘ |Sn II. La s ig u ie n te ce ld a g a lv á n ic a tie n e el m e n o r p o te n c ia l de celda S n jS n 2 ||M g2 ,|Mg
10.
R e sp e cto a las ce ld a s g a lvá n ica s: I.
Si se ag ota el e le c tro d o qu e actú a co m o á n odo cesa el flu jo de e le ctro n e s.
Q
u ím ic a
■
252
II. La oxidación acumula carga positiva y es neu tralizada por el anión del electrolito que migra del puente salino.
16. Si a un v o lu m e n de 22 5 mL de una so lu ció n de c lo
III. Se producen procesos rédox espontáneos que generan corriente eléctrica discontinua. es (son) correcta(s):
45 m inu tos. D e te rm in a r la co n c e n tra c ió n m o la r del
A) Solo I
B) Soio II
D) I y III
E) 1,11 y MI
A ) 0 ,0 2 6 D) 0 .0 4 2
C) i y II
ruro c ú p ric o 0 ,2 5 m o la r se le so m e te a e le ctrólisis, u tiliza n d o una ca n tid a d de ca rg a de 3,5 A du ra n te ion cú p rico a su m ie n d o qu e no hay v a ria c ió n de v o lum e n en el sistem a. B) 0.118 E) 0,031
C ) 0,0 37
17. R e sp e cto a la ele ctró lisis:
11. Respecto alas celdas galvánicas: El flujo de electrones es de!electrodo de ma yor potencia! de oxidación hacia el electrodo de menor potencial de oxidación. II. Los potenciales de oxidación y reducción es tándar dependen de la masa de los electrodos. III. El agente reductor y el agente oxidante deben necesariam ente estar separados. es (son) correcta(s):
I
A ) S olo I
B) I y II
A) Solo I D) II y III
D) I y III
D) I, II y III
I.
B) Solo II E) I, II y II!
C) I y III
El cá to d o tie n e ca rg a n e g a tiva po rq u e de él se lib e ra n ele ctro n e s.
II. En el á n o d o o cu rre una oxid a ció n . III. La e le c tró lis is se p ro d u ce al p a so do la c o rrie n te e lé c tric a c o n tin u a s ie n d o un p ro c e s e in d u c id o es (so n) co rre cta (s): C ) II y III
18. R e sp e cto a la ele ctró lisis: 12. Respecto a la electrólisis: I.
En una electrodeposición, la masa del ánodo aumenta II. Los electrones fluyen por el alambre conductor externo solo si ocurren cambios químicos en los electrodos. III. La cantidad de electricidad que fluye por el cá todo y ánodo son diferentes. es (son) correcta(s): A) Solo I D) I y III
B) Solo II E) I, I! y ¡II
C) I y II
I. II.
o inertes. II!. C o n s u m e c o rrie n te e lé c tric a co n tin u a de alto vo lta je y ba jo a m p e ra je es (so n) co rre cta (s): A ) S olo I
B) S olo II
D) II y III
E ) I; II y III
C ) I y II
19. R e sp e cto a la e le c tró lis is del c lo ru ro de p o ta sio d i luido: I.
13. Determ inar la cantidad de faraday necesarios para obtener una mol de: i.
Es un pro ce so no esp o n tá n e o . En el sis te m a los e le c tro d o s p u e d e n ser activo s
En el cá to d o o cu rre se re d u ce el agua.
II. En el á n o d o se o b tie n e o xig e n o . III. La zo n a q u e ro dea al c á to d o tie n e un pOFI m a y o r q u e 7.
Fe34,ac) a partir de Fe,SJ
es (so n) ¡n corre cta(s):
II. [Zn(OH)4]2Q cl a partir de Zn,s) A) 2
B) 3
C) 4
D )5
E) 6
14. Al producirse la electrólisis del bromuro de cinc se deposita cinc metálico en el cátodo. Si por la celda electrolítica circula un total de 2.5 x 104 coulomb, determ inar el volumen de bromo obtenido si la den sidad del bromo es 3,12 gmL \ A) 18,26 mL D) 5,26 mL
B) 6,64 mL _ E) 8,75 mL
C) 10,72 mL
B) 4,28 h E) 1,46 h
B) S olo III
D) II y III
E ) I, II y III
C) S olo II
20. El ácid o su lfú rico se o b tie n e a pa rtir de pirita de h ierro pu ro (F e S 2) según: I.
F e S 2 + O , — *■ F e 20 3 + SCu
II. S 0 2 + 0 2 — III. S 0 3 + H20 —
SO, H2S 0 4
¿Q ué peso de H2S 0 4 se puede obtener a partir de 240 g de FeS2 puro, si la eficiencia global es 80% de todo
15. Para recubrir con plata una superficie metálica de 20 cm2 hasta conseguir un recubrimiento de 1,08 mm de espesor y utilizando una corriente de 3,86 A. Determinar el tiempo necesario para depo sitar la cantidad de plata necesaria, se sabe ade más que la densidad de la plata es 10,5 g m L 1. A) 2,72 h D) 0,72 h
A ) S olo I
C )3 ,1 8 h
el proceso?. (PA: Fe = 56: H = 1; O = 16; S = 32) A ) 392 g
B) 120 g
D) 6 2 7 ,2 g
E) 3 1 3 ,6 g
C ) 3 1 ,4 g
21. El s u p e rfo sfa to , un fe rtiliz a n te en agua, e s una m e zcla d e C a (H 2P 0 4)2 y C a S 0 4 en ba se m o la r 1/2, se fo rm a p o r la reacción: C a 3( P 0 4)2 + 2 H 2SO., —
C a (H 2P 0 4)2 + 2 C a S Q 4
254
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ía
S
a p ie n s
Al tratar 250 g de C3(P 0 4)2 con 150 g de H2S 0 4, ¿cuántos g de superfosfato se form an? A) 397 g D ) 182 g
B) 417 g E ) 402 g
C )2 1 9 g
22. Si 20 g de un compuesto A se combina con 30 g de un elemento químico B y 10 g de A reaccionan quí micamente con 18 g de un compuesto Z. determinar la masa de B que se combina con 72 g de Z. A) 15
B) 30
C) 25
D) 60
^2(9) + 0 2(gl —» N20 4(g) En el laboratorio se obtiene 460 g del producto, bajo el rendim iento del 70%. ¿Qué volumen de aire se utilizó? Dato: %Vol aire N2 — ► 80% seco 0 2 — ► 20%
A) 22.4 L D) 39.2 L
B )2 m L E) 3 mL
29. Para elim inar el CO , exhalado por los astronau tas en vuelos cortos puede utilizarse absorbentes químicos. El Li20 es uno de los más eficaces en función de su capacidad de absorción por unidad de peso. ¿Cuál es el rendim iento de absorción del L.LO en pies cúbicos de CO.. (CN) por libra? PA: Lí = 7
A) 4 L 31.
C ) 1 8 p ie 3/lb
32.
27. En la combustión completa de un hidrocarburo a 120 °C, según análisis el volumen de H20 es la mitad que el volumen del C 0 2; determ inar la fór mula m olecular del hidrocarburo si a condiciones normales su densidad aproxim ada es de 3,5 g/L.
D) 8 L
E) 9 L
C) 210
D ) 224
E ) 246
B) C5H6N30 2 E) CeH7NO
C) C 10H12N2O
33. Una muestra de arcilla se secó parcialm ente y se determ inó que contenía 50% de sílice y 7% de agua. Si la arcilla original contenía 12% de agua, ¿cuál es el porcentaje de sílice en la muestra original?
34.
B) 38%
C) 47%
D) 52%
E) 62%
El porcentaje de oxígeno en J 0 2L es 25% el por centaje de J en J 0 3 es 50%. Calcular el peso m ole cular en g/mol de JOL_
¿Qué volumen de oxígeno en L/min debe sum inis trarse m edido a 16 atm y 127 °C? E) 25
B ) 190
A) C5H6N20 D ) C 10H21NO
C3Ha + 0 2 — ► C 0 2 + H20
D) 45
C) 7 L
La serotonina (M = 176 g/mol) es un com puesto que conduce los im pulsos nerviosos en el cere bro y los músculos. Contiene 68.18% C; 6,82% H; 15,9% N y 9,1% O. ¿Cuál es la fórmula molecular? PA(C = 12; H = 1; N = 14; O = 16)
A) 26% 26. Si un quemador a gas consume propano a 12 L/min, m edido a 27 °C y 5 atm, según la reacción:
B) 6 L
En una muestra de 13,125 g de sulfato de m agne sio hidrato hay 5,625 de agua. Determ inar el peso molecular de la sal hidratada. A) 170
A) C6H14 + 8 0 2 — 3CO + 3 C 0 2 + 7H20 B) C6H14 + 7 0 2 — 5CO + C 0 2 + 7H20 C )2 C 6H14+ 1 7 0 2 —► 4CO + 8CO , + 14H20 D) 2C6H14 + 1 5 0 2 — 8CO + 4 C 0 2 + 14H20 E) C6H14 + 9 0 2 —► CO + 5 C 0 2 + 7H20
C) 10
B) 16 p¡e3/lb E) 20 pieVlb
30. Determ inar el volumen de oxígeno consum ido si la reacción se lleva a presión y temperatura constan te a partir de 12 L de oxígeno que se convierte en ozono, si el volumen resultante es de 10 L.
C) 10,4 mL
25. En un recipiente se tiene una mezcla de hexano (C6H 14) gaseoso y 0 2 a 120 °C, con una presión de 340 torr. Luego de una combustión incompleta estequiom étrica, la presión aumenta a 520 torr y la tem peratura perm anecía inalterable. ¿Cuál de las siguientes ecuaciones describe m ejor la reacción que tuvo lugar?
B) 40
C) 33.6 L
C ) 300 L
24. Se quema una m uestra de benceno líquido, C„H6. El C 0 2(gl se absorbe en una solución acuosa de Ca(OH)2 y el carbonato de calcio precipitado pesa 50 g. La densidad del benceno líquido es 0,9 g/mL. ¿Cuál era el volumen de la muestra líquida quemada?
A) 15
C) C2H3
B) 11.5 L E) 44,8 L
A) 14 pie3/lb D) 12 pieVlb B ) 1900 L E) 1600 L
A) 5 mL D) 7,2 mL
B) C2H4 E) C ,H u
28. La combustión teórica de un gas de la serie etilénica (CnH,„) necesita un volumen triple de oxígeno. ¿Cuántos litros de C 0 2 medidos a condiciones nor males producirá la combustión de 1 mol de este hidrocarburo?. Datos: PA (H = 1; C = 12: 9 = 16)
E) 9
23. Si se combina a condiciones normales
A ) 980 L D) 250 L
A) C2H2 D) C6H6
A ) 160 35.
B ) 180
C ) 525
D ) 260
E ) 324
El mentol (M = 156 g/mol),una sustancia con un fuerte olor, se usa en las pastillas contra la tos. Está compuesto de carbono, hidrógeno y oxígeno. Cuan do 0,1 595 g de mentol se someten al análisis de com bustión. se producen 0,449 g CO, y 0,184 g H20 . ¿Cuál es su fórmula molecular? PA (C 0 12: N 1)
Q
A) CH20
B) C 5H10O
D) C 10H20O
E) C 10H4O 2
C)
c
10h 20o 2
36. Un análisis típico de un vidrio p y r e x dio 12,9% de B20 3; 2,2% de A l20 3; 3,8% de Na20 ; 0,4% de k20 y el resto S i0 2. ¿Cuál es el cociente entre el número de átom os de silicio y el de boro en el vidrio? A) 1,2
B) 3,6
C) 4,3
D) 2,5
E) 1,8
I. Humedad: 69,3% III. Glicerol: 2,58 g V. Glicerol: 15,1% A) 1
B) 2
A) Cianuro m ercurioso C) Cloruro m ercúrico E) Carburo m ercúrico
B) Amoniacato mercurioso D) Amoniacato mercúrico
38. Una m uestra de 1,367 g de un com puesto orgánico se quemó en una corriente de aire y dio 3,002 g de C 0 2 y 1,64 g de agua. Si el com puesto original con tenia solo C; H y O, ¿Cuál es su fórm ula empírica? A) CH40 D) C3H80
B) c 2h 4o 3 E) C2H30 2
C) C3H60
39. Los porcentajes que se dan a continuación corres ponden al elem ento indicado en el óxido ácido que forman. I S:40%
II N: 25,96%
En I el óxido es S 0 2 II corresponde a N20 5 III corresponde a oxido carbonoso III presenta m ayor atomicidad que II I presenta m enor atomicidad que III
A) 1
B) 2
C) 3
B) C2S E) C2S6
D) 4
E) 5
C) CS2
B ) 200
C ) 300
C) 3
D) 4
E) 5
B) 8
C) 88
D) 43
E) 64
44. El porcentaje de J en peso, en el com puesto de JL2 es 20%. Calcular el porcentaje de J en peso en el com puesto J2L. A) 40%
B) 50%
C) 43%
D) 35%
E) 58%
45. Una aleación de cobre y hierro tiene una masa de 3,5 g habiendo en ella 0,05 a t-g de Fe. ¿Qué por centaje en peso de cobre contiene la aleación? A) 42%
B) 22%
C) 62%
D) 80%
E) 20%
46. El elem ento L forma con los elem entos J y Q los com puestos JL2 y L2Q en los cuales el % en peso de L son respectivam ente 53,8% y 82,3%. Si J y Q form an el com puesto Q 3J2 del cual un mol de m olé culas tiene una masa de 163 g, determ inar el peso atóm ico prom edio del elem ento Q. A) 12,01 D) 32,01
B) 14,82 E) 32,0
C) 13,2
47. Un com puesto tiene como composición centesi mal: C = 40% H = 6,7%. Si a 80 °C y 755 mmHg, un gram o del com puesto ocupa un volumen de 489 mL, ¿Cuál es su FM? B) c h 2o E) C2H40 4
C)
c 2h 4o
2
48. Un compuesto gaseoso J tiene partes en masa de C = 85,7 y H = 14,3. En una mezcla de masas igua les de J y CH4 la presión total es de 1450 mmHg y la presión parcial del metano es 1050 mmHg. Calcule la FM de J. A) C2H6 D) CH2
B) C3H6 E) C2H4
C) C4H8
49. Determ inar la composición centesim al del hidróxi
41. La composición centesim al de un sulfato de calcio hidratado indica un 55,81% de oxígeno. ¿Cuántos a t-g de hidrógeno habrá en 100 mol de dicha sal hidratada? A) 100
II. Aceite: 15,6% IV. Aceite: 1,31 g
cular de L 0 2
A) C2H40 D) CH30
40. En la combustión de un com puesto constituido por carbono y azufre, se obtuvieron 2,24 L de C 0 2 y 4,48 L de S 0 2 m edidos a condiciones normales. Calcular la fórm ula del compuesto. A) CS D) C2S3
255
III C: 27,27%
Determ ine cuantas proposiciones son correctas: • • • • •
■
43. El porcentaje de J en J2S 0 4 es 36%; el porcentaje de J en J (L C 0 3)2 es 13,5%. Calcular el peso m ole
A) 80 37. El fulm inato de mercurio se utiliza en la fabricación de fulm inante de bajo calibre. El análisis químico presenta que está form ado por 79,36% de mercu rio; 9,52% de C y 11,12% de N. Determ inar el nom bre quím ico del fulminato.
u ím ic a
D ) 400 E ) 500
42. Una m uestra de crema facial de masa igual a 8,41 g perdió 5,83 g de humedad al calentarla a 110 °C. Al extraer el residuo con agua y secarlo perdió 1,27 g de glicerol soluble en agua, el resto era aceite. Indi que cuantas proposiciones son correctas:
do de sodio. A) B) C) D) E)
Na Na Na Na Na
= 60%; O = 25%; H = 15% = 32%; O = 38%; H = 30% = 57,5% ; O = 40%; H = 2,5% = 55%; O = 37%; H = 8,0% =57,5% ; O = 38%; H = 4,5%
50. Determ inar el porcentaje en peso del calcio en el fosfato de calcio. A) 38,7% D) 62%
B) 20% E) 43,8%
C) 32%
256
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
51. Hallar la form ula empírica de un com puesto en cuya composición entran hidrógeno, carbono, oxí geno y nitrógeno relacionándose sus masas como 1:3:4:7 respectivam ente. A) CH4ON D) CH4O N2
B) CH40 2N E) C2H3ON2
C) C3H5ON2
52. Determinar la composición centesimal del Ca3(P 0 4)2 expresado como P4 potenclalmente contenido. PA(Ca = 40; P = 31) A) 79,94% D) 163.5%
B) 20,01% E) 56,7%
C) 63,16%
B) N20 3 E) N20
B) 17,28% H; 74,07% N: 8.65% C D) 8,65% H; 74,07% C; 17,28% N
PA(Na = 23: S = 32) C) 5,59%
56. Hallar la composición centesimal del cobre en la malaquita: C uC O , . Cu(OH )2. PA(Cu = 63,5) C) 34,3%
C) 63%
58. La composición centesimal de X en XY2 es 50%. ¿Cuál es la com posición centesimal de Y en el com puesto X Y 3? A) 30%
B) 40%
C) 50%
D) 60%
E) 75%
59. Dos elementos X e Y form an los com puestos X2 Y y X Y 2. Si la composición centesimal de X en el primer com puesto 20%, hallar la composición de Y en el segundo compuesto. A) 31,6% D) 29,2%
B) 52,61% E) 92,4%
B) Fe2CI E) Fe,CI
C) FeCI3
de carbono, un 6.66% de hidrógeno y un 53,33% de oxígeno. Si el peso m olecular del ácido acético es de 60, determ inar el número de átom os de car bono presente en 300 g de ácido. B )1 0 N a E) 4 N a
C) 2 N a
no y 85,1% de bromo? PA (C = 12; H = 1; Br = 80) A) CHBr D) CHBr2
B) CH2Br E) CH2Br2
C) CH3Br
64. Hallar el porcentaje del hidrógeno en el (NH4)2C 0 3 A) 4,2 D) 9,8
B) 4,9 E) 15,4
C) 8,3
65. La composición centesim al del agua en el Na2B40 7. x H20 es 47,12% . Hallar el valor de x. PA(Na = 23; B = 11)
57. Hallar ¡a com posición centesimal del C a C 0 3 exa gerado como CaO. PA(Ca = 40) B) 56% E) 50,1%
A) FeCI2 D) FeCI
que contiene 12,8% de carbono; 2,1% de hidróge
55. Determ inar la com posición centesimal del agua en el sulfato de sodio decahidratado: Na2S 0 4. 10H2O.
A) 44% D) 37%
prom edio del Fe y Cl. Los pesos atómicos prom e dio de Fe y Cl son 55,84 y 35,5 respectivam ente.
63. ¿Cuál será la form ula empírica de un com puesto
E) 8,65% C; 74,07% H; 17,28% N
B) 65,7% E) 57,5%
C) 20
61. Hallar la form ula empírica de un com puesto form a
A) 8 N a D) 6 Na
C) 17,28% H; 74,07% C: 8,65% N
A) 42,5% D) 28,7%
B ) 19 E) 22
62. El ácido acético (ácido del vinagre) tiene un 40%
A) 17,28% C; 74,07% N; 8,65% H
B) 44,1% E) 4,41%
A) 18 D ) 21
C) N20 4
54. Sabiendo que la form ula molecular de la nicotina es C k,H14N2. Calcular su composición centesimal.
A) 55.99% D) 94,41%
la form ula m olecular sabiendo que la densidad del vapor del hidrocarburo respecto del hidrógeno es igual a 43 en condiciones de Avogadro. Dar como respuesta a la atomicidad de la molécula del hi drocarburo.
do por 44% de Fe y 56% de Cl. Los pesos atómicos
53. Un óxido de nitrógeno contiene 30,43% de N. Calcular su fórmula molecular, sabiendo que 4.6 g de la sus tancia gaseosa ocupa un volumen de 1,12 litros a CN. A) N 0 2 D) NO
60. Durante la combustión de 4.3 gram os de un hi drógeno se formaron 13,2 g de C 0 2. Determ inar
C )9 4 ,1 %
A) 5 D )9
B) E)
6 10
C) 7
66. La composición centesimal del fósforo en el P40 * es 43,66% . Hallar el peso molecular del Na2, S 0 4. xH20 . PA(Na = 23;S = 32; P = 31) A ) 146 D ) 208
B ) 322 E) 268
C ) 156
67. Determ inar la fórm ula em pírica de un óxido de hie rro cuya composición centesim al reporta 70% de Fe. PA(Fe = 56) A) FeO D) Fe30 4
B) Fe20 E) F e 0 3
C) Fe20 3
68. Hallar la composición centesimal del carbonato de sodio respecto al oxido de sodio potencialm ente contenido. PA(Na = 23)
Q
A) 41,5% D) 21,7%
B) 43,4% E) 50%
C) 58,5%
69. Una muestra de un compuesto contiene 4,86 g de magnesio, 12,85 g de azufre y 9,7 g de oxígeno. ¿Cuál es la fórmula empírica? PA(Mg = 24; S = 32) A) M g S 0 4
B) M gS20 3
D) M gS40 6
E) M gS2O s
C) M g S 0 3
70. O btener la form ula empírica de un com puesto cuya composición centesim al reporta: Cr: 26,53%, S: 24,52% y O: 48,96% . PA(Cr = 52; S = 32) A) C rS 0 4
B) Cr2(S 0 4)3
D) C rS 0 3
E) C r(S 0 4)3
C) C r(S 0 3)3
71. Un com puesto tiene la siguiente composición cen tesim al H: 2,24% , C: 26,69% , O: 71, 07%. Sabien do que su peso m olecular está com prendida entre 150 y 190, determ inar la form ula molecular. Dar como respuesta la atomicidad de la molécula. A ) 20 D ) 47
B) 30 E) 16
C) 25
72. Un oxido de forofo contiene 56,36% de P. Determ i nar el peso m olecular del óxido de fósforo sabien do que se encuentra com prendida entre 217 y 225. PA(P = 31) A ) 218 D ) 222
B ) 219 E) 224
C) 220
73. M aggie Mitchel solicito 22 toneladas de guano fer tilizante. Al analizar este lote en particular se en contró que contenía 9% de N, 6% de P y 2% de K. Suponiendo que todo el fósforo está en forma de Ca3(P 0 4)2 [M = 310] y que no hay disponibles otras fuentes de calcio, ¿Cuál es el porcentaje de calcio en este lote de guano? PA(Ca = 40; P = 31) A) 6% D) 36%
B) 40% E) 11,6%
C) 18,3%
74. Un com puesto cuya masa m olecular es 177 contie ne C, H, O, Br. Un análisis cuantitativo m anifiesta que contiene una masa de carbono que es ocho veces la del hidrógeno. Calcular la form ula m olecu lar del compuesto. PA(Br = 80) A) C4H 0 3Br
B) C 3H13Br
D) C5G50 2Br
E) C6H24OBr
C) C6H9OBr
75. ¿Qué masa de zinc se puede obtener teóricam ente de 1,25 kg del mineral esfarelita que tiene 75% de ZnS? PA (Zn = 65; S = 32) A) 628,2 g D) 70,2 g
B) 56,6 g E) 702 g
C) 63,2 g
u ím ic a
■
25T7
76. El elem ento M forma el cloruro MCI4. Dicho cloruro contiene 75% de doro. Calcular el peso atómico prom edio de M. PA (Cl = 35,5) A) 47,3
B) 52,6
C) 63,2
D) 70,2
E) 56,7
77. Una tira de Cu electrolíticam ente puro pesa 3,178 gramos. Se calienta fuertem ente en corriente de oxigeno hasta su conversión en un oxido negro. Si el óxido resultante peso 3,978 gramos, ¿Cuál es la com posición en masa de este oxido?. PA (Cu = 63,5) A) 20,1% D) 70,39%
B) 79,9% E) 23,4%
C) 29,61%
78. La com posición centesimal de un com puesto for mado por carbono e hidrógeno es C = 92,3%; H = 7,7%. La masa de 1 litro de dicho gas, en CN es de 1,16 g. Hallar la form ula molecular. A) CH D) C2H6
B) C 2H2 E) C 3H4
C) C 3Ha
79. Se quema cierto hidrocarburo CXHY en presencia de oxígeno y se obtiene como únicos productos C 0 2 y H20 , en la proporción 1,955/1. Determ inar la form ula em pírica del hidrocarburo. A) C2H4 D) C2H6
B) CH4 E) C2H5
C) C3H8
80. El com puesto SFX contiene el 29,63% de azufre y su densidad relativa al aire es 3,72. Sabiendo que el peso m olecular del aire es 29 y el peso atómico prom edio de flúor es-19, ¿Cuál será el valor de X? A) 2
B) 3
C) 4
D) 5
E) 6
81. Determ inar el peso m olecular de un ácido carboxílico cuya sal de plata contiene 47,16% de Ag. PA(Ag = 108) R — COOH —» R — COOAg A) 60
B) 88
C) 122
D) 74
E) 112
82. El ferroceno es un com puesto que contiene hierro, carbono e hidrógeno. La m olécula tiene un átomo de hierro e igual al número de átomos de carbo no e hidrógeno. Se encontró que una m uestra de ferroceno contiene 7,4 x 1CT2 m oles de hierro y 7,4 x 1 0 "’ m oles de carbono. ¿Cuál es la fórm ula del ferroceno?. PA(Fe = 56) A) FeC5H5
B) FeC6H6
D) Fe10CH
E) FeC7H7
C) FeC10H10
83. Dos de los tres átomos en la molécula del agua son hidrógeno. ¿Qué porcentaje de la masa de una molécula del agua es la masa de los dos átomos de hidrógeno?. PA(Fe 0 56) A) 5,6% D) 33,3%
B) 11,1% E) 66,7%
C) 22,4%
258
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C
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a p ie n s
84. Una mezcla esta constituida por 30% de MnCI2. 4H 20 y por 70% de MgCI2. 6H20 . ¿Qué por centaje de agua contiene la mezcla? PA(Mg = 24,3; Mn = 54,9; Cl = 35,5) A) 97,2
B) 54
C) 58,4
D )48,1
B) NaN5 E) NaN2
C) NaN3
86. Los elem entos X e Y form an un com puesto que tiene 40% en peso de X y un 60% en peso de Y. La masa atóm ica prom edio de X es el doble de Y. ¿Cuál es la fórm ula empírica del com puesto? A) XY D) X2Y
B) X Y 2 E) X 2Y 3
C) X Y 3
87. Al calentar 1,25 g de un cloruro de platino, quedo un residuo de 0,72 g de platino. Hallar la fórm ula de este compuesto. PA(Pt = .195; Cl = 35,5) A) PtCI D) PtCI4
B) PtCI2 E) PtCI5
to de form ula M20 7 en el cual el oxigeno representa el 50,45% en masa del compuesto. ¿Qué masa del com puesto M20 7 en gram os equivale a 0,75 moles de átomos del elem ento M?
E) 58,1
85. Al com binarse 21 g de nitrógeno con sodio se for mó 32,5 g de azida. Calcular la form ula empírica de la azida. PA(Na = 23) A) Na2N3 D) Na2N6
88 . Un elemento M forma con el oxigeno un com pues
A) 33,33 D) 41,25
B) 18,25 E) 83,25
C) 50,45
89. Hallar la fórm ula m olecular de la sustancia que contiene 93,75% de carbono y 6,25 de hidrógeno. Si la densidad del vapor de esta sustancia respecto al aire es igual a 4,41 en condiciones de Avogadro. M. : 29 A) C 10H8
B) C6H6
D ) C 10H,0
E) C6H10
C) C6H8
90. Si un sulfato de magnesio pollhidratado, por un calentam iento energético experim enta una pérdida de peso del 51,22%. Determ inar la fórm ula de la sal hidratada. PA(Mg = 24; S = 32)
C) PtCI3
A) M g S 0 4 . H20
B) M g S 0 4. 5H20
C) M g S 0 4 . 7H20
D) M gSQ4 . 8H2Q
E) M gSQ 4 . 10H2Q
1. E 2. D 3. E
13. D 14. B 15. E
25. D 26. E 27. D
4. A 5. C
16. E 17. E
28. E 29. D
37. 38. 39. 40. 41.
A D B
6. D 7. C 8. C
18. C 19. C
30. B 31. C
42. D 43. B
32. C
44. B
9. E 10. A
20. E 21. A 22. D
33. C 34. A
11. C 12. B
23. E 24. D
35. D 36. B
45. E 46. D 47. C
C D
48. B
49. 50. 51. 52. 53. 54.
C A D B C D
55. A 56. E 57. B 58. D 59. C 60. C
61. A 62. B 63. B 64. C 65. C 66. B 67. C 68. C 69. B 70. B 71. E 72. C
73. 74. 75. 76. 77. 78.
E C A A A B
79. E 80. C 81. C 82. C 83. B 84. D
85. 86. 87. 88. 89. 90.
C C D E A C
Estado gaseoso
o .
o o
Louis Joseph o Joseph-Louis GayLussac (Saint-Léonard-de-Noblat, 6 de diciembre de 1778-París, 9 de mayo de 1850) fue un químico y físico francés. Es conocido en la actualidad por su contribución a las leyes de los gases. En 1802, Gay-Lussac fue el primero en for mular la ley según la cual un gas se expande proporcionalmente a su temperatura (absoluta) si se mantiene constante la presión (Ley de Charles) y que aumenta proporcionalmente su presión si el volumen se mantiene constante (Ley de Gay-Lussac). Con tan solo 23 años, presen ta al Instituto (la Académie des Sciences) su primera memoria. Recherches sur la dilatation des gaz. verificando descubrimientos realizados por Charles en 1787. En 1804 efectúa dos ascensos en globo aerostático, alcanzando una altura de 3800 metros. En 1805 presenta al Instituto una nueva memoria, en la que formula su primera ley sobre las combi naciones gaseosas (Primera ley de Gay-Lussac). En 1809 formula su ley estequiométrica «Sur la combinaison des substances gazeuses» y es designado profesor de Química Práctica en la Ecole Polytechnique, y titular de la cátedra de Física en la recién creada Facultad de Ciencias de París (en la Sorbona). El mismo año demuestra que el cloro es un elemento químico simple. En 1815 descubre el ácido cianhídrico (ácido prúsico). Fuente: Wifeipedia
260
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
> F„
F r y Fa nulas
T ,
Pa
1 v
PV
PaT
PiV, T,
En función de la densidad del gas:
\4 T,
Se com para a una temperatura, sabiendo que la V IP P: Mayor V 2 => Menor P2 =»
P, > P2
En general:
Proceso ¡somásico m = cte.
P2V2 t2
= k
V _ Y, T,
T2
PnVn Tn D = -
Proceso isocórico (isométrico) (V = cte.): ley de Gay-Lussac A volum en constante, la presión absoluta de una misma masa gaseosa es directam ente proporcional a la tem
D tT,
D 2T2
peratura absoluta.
ocupa menor volumen V2 V,
4.
V2
En general:
Se tiene NH3 en un balón esférico a la presión de 16 000 torr. Isotérmicamente todo el gas se traslada a otro balón esférico pero de radio el doble que el an terior. Hallar la presión en el segundo balón (en torr). Resolución:
ñ = Ez. T, ' T, E je m p lo s : 1.
¿Cuál es la velocidad prom edio (en m/s) de una molécula de oxígeno (O,) a 27 °C? Inicialmente P, = 16 000 torr
Resolución: M = 32: T = 300 K
V, = | ^ r ;
¡ 3 x 8 . 3 ■ 107> 300 32
Í 3RT 02
'
M
v = 48 315 cm/s
27 °C
P ,V , = P ,V , =+ P , = P , ( ^
v = 483,15 m/s
P, = 2000 torr
16 000
| 4 8 r 3) El pistón de un cilindro con el gas que contiene ocupa 700 cm 3, de igual tem peratura la presión se quintuplica. El volumen anterior se reduce en 200 cm 3. Hallar el volumen del pistón.
Resolución: T. = 27 °C = 300 K T; = 360 K
Resolución: P
Pman, = 3 a t m P = P — P 4 P r 1 'a b s 'a t m ’ 'ma ní
V, = | - t 2 r 3)
Por Boyle:
Se tiene en un cilindro de 50 L de capacidad oxíge no. si el term óm etro indica 27 °C y el manómetro 3 atm. Determ inar la presión que registran el ma nómetro cuando la tem peratura se increm enta en 60 °C.
T 2 = 27 °+ 60° = 87 ‘ C
Finalmente
5P
4 atm
Por Gay-Lussac: T, 4 300 3.
P, T,
T2 2 1
+
gas
P m ar P ,„a n ,
360
= 3 ,8 atm
V, = vp - V ,.
P2 = 5P - V. V . = VP ■+ . 1 92
V„. = 700 - V„
v n = 500 - Vn
P ,
Si se calienta cierta masa de gas desde 127 °C hasta 87 °C. ¿En cuánto por ciento debe increm en tarse su presión para que no varíe su volumen?
gas
=
P
Por Boyle: P,V, = P2V2 => P(700 - Vp) = 5P(500 - Vp)
Resolución:
Vp = 450 cm3
P. = P
6.
200 cm 3 de un gas m edido a - 7 3 °C y presión de 400 mmHg se calienta a 127 °C y la presión au menta al doble. Calcular la masa del gas si al final la densidad es de 2 g/L.
V =■ cte.
Resolución: T, = 27 °C (300 K)
T2 = 87 °C (360 K)
T,
f¿. = p = p j i ó t2 l t, / = p / 3 6 0 iS \
p
2
\ 300 K /
P2 =
% AP = ^ ( 1 0 0 ,
P, = 800 mmHg; T2 = 127 °C = 400 K D = 2 g/L Por la ley general:
Proceso isornétrico: V = cte. P,
V, = 200 cm 3: T, = 73 °C; P, = 400 mmHg
" D 20%
=* AP
f p- p= t
f W _ fV T, T
V,
''■ - “ " • " ■ ( w S D f f i - » » ' m m = DV =2 m = (2 g/L)(0,2 L) = 0,4 g V
Q
Cuántos globos de jebe de 2 L de capacidad a la presión de 800 mmHg y a 20 °C se podrán llenar con todo el aire alm acenado en un com presor de 2 n r de capacidad a 27 °C y 4 atm. Resolución: Inicialmente
Finalmente o°o OOCXXOO oooooooo ooooooooooo oooooooooooo
V, = 2 r r W ^ L ) ' 1m J I T, = 2 7 °C 300 K P, = 4 atm
a
263
10. Un Inflador para neumáticos de bicicletas está lle no con aire a la presión absoluta de 1 kg/cm2, la longitud de la carrera del Inflador es de 45 cm. A partir de qué recorrido com enzará a penetrar aire en un neumático en el cual la presión manom étrica es de 3.97 kg/cm 2. Suponer que baja de 0 cm y que la tem peratura perm anece constante. Resolución:
T 2 = 20 C = 293 K P2 = 800 mmHg py2 T2
Reemplazando: 4 x 760 mmHg x 2 300 K
■
V, = (2n) L
PM T,
Por la ley general
n globos
u ím ic a
10 ’ L
8 0 0 m m H g (2 n )L 293 K
3078
Estado 1: P, = 1 kg/cm 2 T = K V, = 45A
5 kg/cm
Por la ley de Boyle: =36 cm
1(45A) = 5 [A ( 4 5 - x ) l
P,V, La densidad de un gas a determ inadas condicio nes es a 0,1 g/L. Si la presión aumenta en un 50% y dism inuye su tem peratura en un 30%, ¿cuál será la nueva densidad del gas?
Estado 2: P2 = 3,97 + 1,033: V 2 = A(45 - x)
11. El volumen de una burbuja de aire aumenta 4 ve ces su tamaño al ascender desde el fondo de un lago hasta la superficie. Si la tem peratura del agua es uniforme, determ inar la profundidad del agua.
Resolución: Resolución:
|P Estado 2
Estado 1 P. = 100% P
P2 = 150% P
T, = 100% T
T2 = 70% T
D, = 0,1 g/L
D, = x
h 2o
y = 1 gr
Por la ley general: J L = J L ^ D,T, D2T2 ^
100 0,1(100)
150 D 2(7 0)
D2 = 0,2 g/L 9.
Se tiene 20 L de gas a la presión de 29.4 psl y a 140 °F. ¿En qué porcentaje varía el volumen si la presión absoluta se duplica y la temperatura dism i nuye en 40 °C? Resolución: Estado 1: P1(abs) = 29,4 + 14,7 = 44,1 lb/pulg2 V, = 20 L; T, = 140 °F = 600 R Estado 2: Ib v P2 = 2 44,1 ' p u lg 1 1,8 °F i T = 140 °F - 40 °C T 2 = 528 R re I Por la ley general: P,V,P2V2 44,1 x 2 0 2 (4 4 ,1)V2 V, = 8,8 L T, T2 ~ 600 528 % A V = ( 2 0 ~08 , 8 )1 0 0 = 5 6 %
Estado 1: P —p + y h ' 1 — r a tm ' * H20 ' 1 V, = V
Estado 2:
P=P
r 2
+4V
'
atm
V2 = 5V
Por la ley de Boyle: P.V, = P2V2 - (Patm + 7H2oh)V = Patm(5V) Reemplazando: yH2 0 h = 4P atm , 4 x 1 0 3 3 g/cm 2 h = ------------------1 g/cm
=
, .. 4132 cm h = 41,32 m
12. Del siguiente esquema, en el espacio de la rama corta se tiene una colum na de 18 cm de aire. ¿Qué cantidad (en cm) de mercurio se debe agregar en la rama larga para que el volumen de aire dism inu ya en un tercio de su valor?
T 76 cm
18 cm
-H g
264
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución:
£
Palm = 76 cmHg
- 76 cmHg
& 76 cm
9aó ,_ L ..................^
18 cm
A
,
64 cm
gas
r— P.crQ cm
12 cm Í 6 cm
X.
* * ..6
(érea) -Hg
Resolución:
Estado 1:
Estado 2:
P, = 76 + 76
P2 = 76 + 64 + x
P, = 152 cmHg
P2 = (140 +x) cmHg
V, = 18A
V 2 = 12A T3 > T 4
Por la ley de Boyle: P,V, = P2V2 Reemplazando: 152(18A) = (140 + x)(12A) 13.
x = 88 cmHg
Si en las abscisas se tiene la tem peratura en una escala arbitraria Z, determ inar el cero absoluto en dicha escala.
Paso 1 - 2: (V = cte.) calentam iento isom étrico (au mento de tem peratura con aumento de presión). Paso 2 - 3: T = cte. (expansión isotérm ica) aum en to de volumen dism inuye la presión. Paso 3 - 4: V = cte. (enfriamiento isom étrico) dis minución de la temperatura. Paso 4 - 1: T = cte. (com presión isotérm ica) au mento de la presión. .-. I; V; III; IV 15.
Del gráfico, hallar TA + T B en K.
Resolución:
Resolución: Del gráfico: Estado 2:
Estado 1:
P2 = 14 atm
P, = 6 atm T, = 12 + x
AP, = cte. (isoterm as 300 K - A)
v = K
300
T, = 48 + x
Como: V = cte. por la ley de Gay-Lussac: El - Ü => 6 atm _ 14 atm T , _ T2 ^ - 1 2 + x ~ 48 + x
Ta
=» I A = 900 K a
AP2 = cte. (isoterm as B - 300 K) 10 ^ =
57 °Z
30 -T A/-./-» 1/ 300 = > T b - 1° 0 K
.-. Ta + T b = 1000 K
Cero absoluto - 5 7 °Z 16. 14.
En el siguiente esquem a se m uestra el plano de Clapeyron y los estados de un gas. Señalar el pro ceso correcto que ha seguido el gas. I.
Calentam iento isométrico
II. Calentam iento isotérmico III. Enfriamiento isométrico IV. Com presión isotérmica V. Expansión isotérmica
Considere la siguiente fam ilia de isotermas para un gas ideal. Calcular la temperatura en el punto “x".
Q
u ím ic a
■
265
19. A partir de la siguiente gráfica, determ inar la rela ción P,/P3, si se sabe que V3 = 4V,
Resolución: T = cte. (500 K) Ley de Boyle: P,V, = P2V 2 =* 1 2 x 2 = (P,)(3) => P, = 8 atm Luego: Proceso isócoro (V = cte.), ley de G ay-Lussac 1 T,
1 => - 1 - = ^ T2 600 x
=• - 5 - = — 600 x
• x = 750 K
Determ inar la presión que se indica. Resolución: Del gráfico: P, = P2 = P , \ . .. p _ p _ p ^ Is ó b a r a s
T3 T4
cte.
Proceso: 1 -> 3 PiV, _ P3V3 T, T,
3
Resolución: Las 2 isócoras se intersecan en el cero absoluto.
p,
l T' \ p , " ( v j ( t 3)
p3
(a)
- AÍ Tl \ ~ A\ V
Proceso 2 a 4:V = cte. (isócoro) ñ = P2
3
^3
= 3 ^ 3 = 3 T3 P)
■(P)
t 4 t 3t ,
(p) reem plazando en (a): 3 = p3
4 ( ^ ) =* 3 isócoro: 25 50 T2 T3 ^ 300 T3 Proceso 1 3 T,
T , = 600 K; T 3 = T,
P 600
P a lm
P» =
Pgas +
Phg
=
Pgas =
P a tm
Reemplazando:
4 isócoro:
R, 15 _ T4 35 300
P* =
30 atm
PgaSi = 75 - 73,1 = 1,9 cmHg V, = A(L - 73,1)
~
P h9
266
■
C
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n ic ie n c ia
S
a p ie n s
PgaS2 = 74 - 72,2 = 1,8 cmHg
412,03 m/s
V2 = A(L - 72.2)
_ e
Proceso isotérm ico (ley de Boyle) P,V, = P2V2 =» 1,9A(L - 73,1) = 1,8A(L - 72,2)
2 átomos Por conversión:
Inicial
Final
m, = m
m2 = m + 10
P, = P
P, = 2P
12,046 x 1023 átom os/ 1 m ol6c\ 2 átomos = 6,023 x 1023 moléc. Por la ecuación universal:
De la ecuación universal: ...(a) inicial
M (2P)V = ( m .Í 1 0 > R T M « ' >•
1 o
2
PV =
/n.° molec. RT No
p - N
j, a s ^ a )
/ n.°m olec.\ i RT \ \ N» A V I . M «
...((5) final
m = ------- 777 => m = 10 g
m + 10
¿Qué volumen ocupa 12,046 x 1023 m oléculas de metano que se encuentra a 27 °C y 4,1 atm?
11. ¿A qué tem peratura deberá calentarse una vasija abierta que se encuentra a 300 R para que expul se 1/4 de la masa de aire que contenia inicial m ente? Resolución:
Resolución:
P atm.
P atm.
= 27 °C = 300 K P = 4,1 atm; R = 0,082
1
atmL m olK = nRT)
1 2 ,0 4 6 x 1023
-1 m 4
aire
V
c
^
T aire
m
1
p v = ( n ° m olé culas;)RT \ 6,023 x, 10 I 4,1V
1
T
V
i
T, = 300R m, = m
X 0,082 x 300
6 0 2 3 x 102 Por la ecuación universal:
V = 12 L Un gas se encuentra sometido a 1182 mmHg y contiene 10 mol-g de dicho gas?
mT = (E Y M ' R
M
127 °C siendo su densidad 2,3 g/L. ¿Cuánta masa
m ,!, = m2T2
mT = cte.
m T2 = ^ = (300) 2 m, 3m/4
Resolución: P = 1182 mmHg; D = 2,3 g/L; T = 127 °C = 400 K R = 62,4
atm L m olK
Resolución:
Masa = 10 mol-g __M masa = 10M
Dr .(a )
Por la ecuación universal (PM = DRT) n DRT 2 ,3 x 5 ,4 x 6 2 ,4 x 4 0 0 _ e M = — = ------------- Ü 8 2 ----------------- 4 8 '6 En (a): masa = 10(48,6) = 486 g 10.
12. La densidad relativa de cierto gas desconocido respecto al gas CH4 es 2,5. ¿Cuál será la masa m olecular de dicho gas?
¿Qué presión ejerce 12,046 x 1023 átomos de hi drógeno en un recipiente de 16,4 L a 273 K?
Mgorc Dri
Mr
Mgas = 2,5M CHj
= 2,5
.-. Mgas= 2 , 5 x 1 6 = 40
13. Un balón de 60 L de capacidad contiene gas propano (C3H8) a 27 °C y 1300 mmHg. Si se deja abierta la válvula del balón cuando un baróm etro registra 706 mmHg, ¿qué peso masa de gas propano esca pó del balón?
Q
u ím ic a
■
269
Resolución:
Resolución: = 44 g/mol Cond. (1)
Cond. (2) = 706 mmHg
P,
28 L
28 L CN © n: número de moles V V : CN n Vm 22,4 P, = 1330 mmHg
P2 = Patm = 706 mmHg
T, = 27 °C = 300 K
R = 62,4
Masa expulsada: m, - m,
mmHg L mol K ...(a)
En (a): Masa expulsada = - ^ ( P , - P2) KI
j(1330
706)
Masa expulsada = 88 g 14. En un recipiente rígido se coge 64 g de oxígeno a 8 atm de presión, posteriorm ente en dicho recipien te a la misma tem peratura se coge 1 g de H2. ¿Cuál será la presión del hidrógeno en este últim o caso?
m o 2 = 64 g
ít1h2 =
P q 2 = 8 atm
P h2 = x MH = 2 g/mol
M q 2 = 32 g/mol
Por la ecuación universal: PV =
19
RT
Para el 0 2: 8 V = E R T M
...(a)
Para el H2: PH2V = ^ R T
...(P)
1/2
16. Se tiene dos recipientes de igual capacidad a las m ismas condiciones de presión y temperatura. Si en uno de ellos se encuentra 0,3 x 10M m oléculas de gas “x” y en el otro oxígeno, calcular la masa de oxígeno en el recipiente. Resolución: N, = 0,3 x 1024 moléc. x;
m 0, = x
Na = 6,0 X 1023;
M O;
■32 g/mol
Por la hipótesis de Avogadro: nx = n 0¿ m 02 0,3 x 10 Na
6,0 x 102"
Mr
32
16 g
17. Se tienen dos recipientes de igual masa. Uno de ellos se llena con 70 L de un gas X a 3 atm y 127 °C y el otro con 1 pie de un gas Y a 12,25 psi y 106 °F. Al pasar por una balanza se constata que tienen la misma masa. Sabiendo que los 70 L de X tienen una masa igual a 70/8 L de 0 2 a las mismas condi ciones. Determ inar la masa m olecular de Y.
Resolución:
p /« :% = 8 64/32
°2(1,
Por la ecuación universal: PV = nRT / V + 28 \ (0,082)(420) = V = 196 L 1 2 ,3 x 2 8 = 22,4
Se observa: V, M, R y T perm anecen constantes, se puede factorizar.
60x44 1 6 2 ,4 x 3 0 0
T = 147 °C = 420 K; R = 0,082 n = n,„
Por la ecuación universal: PV = E r j M
Masa expulsada :
Caso (2): P = 12,3 atm; M = 32 g/mol
PH, = 2 atm
15. ¿Qué volumen de oxígeno a CN es necesario in troducir en un recipiente de 28 L que inicialm ente contiene oxígeno a CN para que alcance una pre sión de 12,3 atm a 147 °C?
Resolución: Los 70/8 L de 0 2 están a las m ism as condiciones que el gas X, 3 atm y 127 °C. C om parándolo con el gas Y. Gas Y Gas 0 2 P, = 12,25 psi = 0,83 atm P02 = 3 atm T = 127 °C = 400 K V = 70/8 L = 8,75 L M02 = 32 g/mol
T = 106 °F = 314,11 K V = 1 pie3 = 28,32 L
Ec. universal
Ec. universal PyVY = ( 5 4 RTV Mv
Dividiendo estas expresiones: Pq2Vq2 pvVY
M y T02 M0J
y
270
■
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n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Reemplazando: 3x875 0 ,8 3 x 2 8 ,3 2
M y (400) 3 2 x 314,11
n fl 2 mol-g fm , = — = - ----- - 2 = 0,4 5 mol-g
M, = 28,06 g/mol
nT nB_ 3 mol-g
fm,
18. En un balón hay PCi5 gaseoso y puro a la tem pera tura de 65 °C y a la presión de 400 torr. Si se eleva la tem peratura a 300 °C, el gas se descompone totalmente en Pc,2 y Cl2 gaseosos. ¿Cuál será en tonces la presión total de los gases form ados?
0,6
nT ~ 5 mol-g
^fm¡ = fmA + fm B = 0,4 4- 0,6 = 1
Resolución:
0,36 = fm NH3 Relacionando moles:
nNH3 _ 0,3 6 _ 9 nc.H,„ 0.64 16 •(«)
mNH3 = ( :í l ' nc4H’0) '17
Pc = 471 mmHg
nT - nNH3 + nc4Hlcl =» nT - J q nC4H10 mT = nTMT = ( | | n C4Hlo)43 ,4 4 % m NH3 = ( - ^ ) 1 0 0
Condición: 3x + x + 12x = 1 =* x = ...((3)
(X)
Reem plazando (a) y (p) en (y )
% m NH3 =
I 9 Í 6 nc4H,o 17
>, mNH, = 14%
( f ncjHl0)43,44 17. En un recipiente de 8,2 L se introducen masas iguales de nitrógeno y metano. Calcular la masa total a una presión de 6 atm y 27 °C.
fm,r
16
12
De: P¡ = fm,PT ^ p i = PT = | ^ =
628 mmHg
20. Una mezcla dada consiste solamente de una sus tancia X pura y la sustancia Y pura. La masa total de la mezcla es 3,72 g y el número total de moles es 0,060; si la masa de 1 mol de Y es 48 g y en la mezcla hay 0,020 moles de X, ¿cuál es la masa m olecular de X?
Q
u ím ic a
■
275
E je m p lo :
R e s o lu c ió n :
Obtención del gas 0 2 KCIO,,,,
De: nT = nx + nY => nY = 0,04 A M y = 48 mT = mx + mY mT = 3,72 g;
nT = 0,06;
nx = 0,02
3.72 = nxMx + nYMY = mT 3.72 = (0,02)MX + 0,04(48)
21
Mx = 90 g/mol
La masa de 3.3 L medidos a condiciones normales, de una mezcla de gases CO y C 0 2 es de 5 g. Hallar el volumen de cada gas en la mezcla (en litros). Ár: C = 12; O = 16
Mechero Bunsen O : m o lé c u la s
m = 5 g; V = 3,3 L:
T = 0 °C = 273 K P = 1 atm (CN)
0 2
9 : moléculas H20
.
Gas húmedo = gas seco + vapor (H20 ) ( 0 2)
R e s o lu c ió n : Para la mezcla:
Cubo h id ro n e u m á tic a
Se cumple: P, = P2
.(a)
^1 = ^ati
Aplicando la ecuación universal:
Por Daiton en (a):
PV = = R T =* RT M
Pg(h|: Presión del gas húmedo
M
mRT PV
P
g(h¡
=
p
'g (s)
=
p
r v
Pg(s|: Presión del gas seco
5(0 ,0 8 2 )(2 7 3 )
= 33,9 g/mol
1(3,3)
Pv: Presión del vapor del líquido
Mezcla
CO
M = 28
AD = 0,262 g/L Un gas ideal ocupa un volumen de 5 L. Si la pre sión se increm enta en 50% y su temperatura ab soluta dism inuye en 30%, ¿qué variación tiene el volum en? Considerar la misma masa de gas en el proceso.
Su presión se increm enta en 50% y su temperatura dism inuye en 30%. P2 = 1,5P; T2 = 0,7T Ley del proceso isomásico: P^ = ^ P(5) 1,5(P )(V 2) T, T2 T 0,7T V2 = 2,3 L Dism inuyó en 53% (AV = 2,7 L)
3.
= 54
Una habitación tiene 5 m x 4 m x 4 m . ¿Entra o sale aire de este recinto?, ¿cuánto?, si la tem pera tura en él varia de 27 °C a - 3 °C perm aneciendo constante la presión. Resolución: Una habitación con dimensiones 5 m x 4 m x 4 m contiene aire cuyo volumen es: V, = Vá 80 T, T2 35 300
V2 270
270
V, = 72 m
El hidrógeno que está alm acenado en un cilindro metálico tiene una presión de 252 atm a 25 °C. ¿Cuál será la presión en el cilindro (en atm) cuan do se sumerja en nitrógeno líquido a - 1 9 6 °C?
252 298 5.
—77
■ P ■'
^ 65,1 atm
Indicar cuál de las siguientes afirm aciones es inco rrecta, respecto a los gases ideales: I.
Son considerados de m asas puntuales porque su volumen es despreciable.
II. Según Charles, a presión constante el volumen aumenta cuando aumenta la temperatura. III. Según Boyle, PV = constante si la temperatura no varia.
Resolución: Cierto gas se encuentra a: P, = P; T, = T; V = 5 L
% V = ^L x1 0 0 5L
B H "
En un recipiente de volumen constante se tiene gas H2 donde: P = 252 atm; T = 25 °C = 298 K Este se sumerge en nitrógeno líquido, enfriándose hasta: T = 196 °C = 77 K Su nueva presión lo hallamos de: P P ^4 = Ley de Gay-Lussac T,
P = 1 atm; T = 273 K _
281
Resolución:
D = 0,976 g/L
Se le lleva a condiciones normales:
D, (cni
80 300
■
AV = 8 m !
Resolución:
D =
T2
u ím ic a
V = 5 x 4 x 4 = 80nf
Se encuentra a 27 °C (300 K), se enfría hasta - 3 °C (270 K) por lo que ingresa aire para m ante ner constante la presión.
IV. La presión y el volumen de los gases varían en forma directam ente proporcional. V. La presión varía de modo directam ente propor cional a la temperatura. Resolución: I.
Correcto Se consideran form ados por moléculas puntua les, es decir, poseen masa pero su volumen es despreciable. II. Correcto La ley de Charles (P = cte.). Establece que en un proceso ¡sobárico, el volumen y la tem pera tura son proporcionales. III Correcto La ley de Boyle (T = cte.) establece que en un proceso isotérm ico el producto PV = cte. IV. Incorrecto Gráfica: P vs. V, según la ley de Boyle:
282
■
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n ic ie n c ia
S
a p ie n s
V. Correcto En un proceso isocórico (V = cte.) la presión y la temperatura son proporcionales: Ley de GayLussac. Es incorrecto: IV 6.
Resolución: Respecto a los gases ideales: I. Verdadero De acuerdo a la relación m atem ática de la ley de Boyle: (PV), = (PV)2 = cte.
A 290 K y presión de 2,16 x 105 Pa, 3.00 g de gas cloro ocupan un volum en de 0,4723 d m 1. Calcular la masa m olar del cloro y su densidad. Dato: 1 atm = 101 325 Pa
A T = cte., la presión y el volumen son inversa mente proporcionales. Verdadero De acuerdo a la relación m atemática de la ley de Charles:
Resolución: Se dispone de una m uestra del gas cloro (Cl2) donde: M = 3 g y V = 0,4723 dm3 = 0,4723 L 1atm P = 2 .1 6 X 10s P a ( 101325 p a /
-
P = 2,13 atm A P = cte., el volumen y la temperatura son di rectam ente proporcionales.
T = 290 K Su masa m olar (M) lo hallamos de: M M =
Verdadero Proceso isobárico (P = cte.) V, = 3 L; T, = 263 K
mRT PV 3 x 0 ,0 8 2 x 2 9 0 2 ,1 3 x 0 ,4 7 2 3
V 2 = 4,5 L
M = 70,62 g 1 mol
V,
Su densidad (D) lo hallamos de: D =
PM RT
D :
2 ,1 3 x 7 0 ,6 2 0 ,0 8 2 x 2 9 0
D = 6,35 g/L 7.
Resolución: Cierto gas sufre los procesos siguientes: 1.“ P, = 740 mmHg; T, = T,; V , = V 2 7 P2 = 740 mmHg; T2 = T 2; V2 = 2V 37 P3 = P; T 3 = T2; V3 = V Primero se calienta a P = cte. duplicándole el vo lumen y luego se increm enta la presión a T = cte. Para reducir el volum en al valor inicial, se cumple: (PV)2 = (PV)3 : Ley de Boyle
8.
4 .5 L
.-. T 2 = 394,5 K
Suponiendo com portam iento de gas ideal, ¿cuáles de los siguientes enunciados son correctos? La presión que ejerce un gas a volumen cons tante es independiente de su temperatura. II. A tem peratura constante, al aum entar la pre sión ejercida sobre una m uestra de gas se provocará una dism inución del volum en de muestra. III. A presión constante, el volumen de un gas es inversam ente proporcional a la tem peratura ab soluta. Resolución: Sobre los gases ideales: I. Incorrecto En un proceso isocórico (V = cte.) se cum ple la relación: P Y = cte.
.-. P = 1480 mmHg
Respecto a los gases ideales indicar verdadero (V) o falso (F) a cada proposición: I.
9.
3L 263 K
I.
Una m uestra de gas a 22 °C y 740 mmHg de pre sión se calienta hasta que su volumen aum enta al doble. ¿Qué presión (en mmHg) regresará el volu men de la muestra a su valor original?
(740)2V = PV
T,
Según la ley de B o yle -M a rio tte : Una masa fija de un gas ocupa un volumen inversam ente pro porcional a la presión (absoluta) a la que está sometido. II. Según la ley de Charles: A una presión fija, el volumen ocupado por una cantidad determ ina da de un gas ideal es directam ente proporcio nal a su temperatura, expresado en Kelvin. III. Cuando el volumen de cierto gas ideal a 263 K aumenta desde 3,00 L, hasta 4,5 L, sin variar la presión, la temperatura final del gas será 394,5 K.
La presión y la tem peratura son proporcionales. Correcto En un proceso isotérm ico (T = cte.) se cumple la relación. PV = cte. El volumen es inverso a la presión. Incorrecto En un proceso isobárico (P = cte.) se cumple la relación: : cte. El volumen y la temperatura son proporcionales. Es correcto: solo II
Q
10. Indicar lo que corresponde al estado gaseoso. I. Los gases están form ados por moléculas que están separadas entre sí por distancias gran des, mucho m ayores que sus propias dim en siones; se les considera como masas puntuales (de volumen despreciable). II. Las moléculas gaseosas están en constante movimiento aleatorio, en todas direcciones, y frecuentem ente chocan unas con otras, siendo estas colisiones perfectam ente elásticas. III. La energía cinética prom edio de las m oléculas es inversam ente proporcional a la tem peratura absoluta del gas.
283
PA = Hy
III.
Incorrecto En los líquidos la presión que ejercen sus mo léculas se orientan por acción de la gravedad hacia la base del recipiente.
Por lotanto, es incorrecto solo III 12.
Hallar lapresión absoluta del gas mostrado en las figuras “a” y “b" respectivam ente (en atm). a)
Resolución: Estado gaseoso: I. Verdadero De acuerdo a la teoría cinética molecular, a las moléculas de los gases se les consideran puntuales, poseen masa característica pero su volumen es despreciable. II. Verdadero Los choques m oleculares son elásticos, esto significa que la energía cinética neta del siste ma se conserva. III. Falso La energía cinética m edia (Ec) es proporcional a la temperatura absoluta.
b)
T h = 76 cm
Pa = 760 mmHg
(c a s V — j V
T
y
h = 76 cm
i
1
Hg
'Hg
Resolución: En el problem a se indican los gráficos de dos ma nóm etros de m ercurio (Hg) con un gas atrapado. En su interior: a.
M anóm etro cerrado: la presión absoluta (Pabs) del gas es: = h
; kt
: 76 cmHg = 760 mmHg b.
11. Diga qué proposiciones son incorrectas: I. Cierto gas licuado, contenido en un tanque, soporta la presión de 8,6 atm; esto equivale a 871,4 kPa aprox. (1 atm = 101 325 Pa). II. La presión ejercida por líquidos en reposo de pende solo de la altura que alcancen en sus recipientes. III. Los líquidos transm iten en toda dirección y sen tido, pero con diferente intensidad, la presión que se aplica sobre ellos.
■
u ím ic a
■1 atm
Manómetro abierto: la presión absoluta del gas es: h + P„, Pabs = 76 cmHg + 76 cmHg Pabs = 1520 mmHg .-. Pabs = 2 atm
13.
Del siguiente gráfico, determ inar la presión absolu ta del gas A en atmósferas. Dato: Patm = 760 mmHg
Resolución: De acuerdo a las proposiciones: I. Correcto Conociendo la siguiente equivalencia de pre-
T 14 cm
1 >Hg
1 atm = 101 325 Pa =101,3 kPa Pa : Pascal Para una presión de 8,6 atmósferas, se tiene: /1 0 1 ,3 kPa \ P = 8,6 atm \ 1 atm
Resolución: En el m anóm etro siguiente:
p = 871,4 kPa Correcto La presión que ejercen los líquidos se denom i na hidrostática, se mide en relación a la altura (H) y el peso específico del liquido (y).
Para una presión atmosférica de 760 mmHg.
284
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
La presión absoluta del gas A es: P abs
=
Pm aa
+ Pa.m =>
Pabs = 900 mmHg(
P abs
Lo cual en número de m oléculas es:
= 140 mmHg + 760 mmHg
1 atm _\ 760 mmHg I
n.° m oléculas = 5,38 x 10~10 x 6,02 x 1023 n.° m oléculas = 3,23 x 1014
1,18 atm
14. Señalar como verdadero (V) o falso (F) a las pro posiciones. I. En una mezcla equim olar de CH4(9) y 0 2(g), sus fracciones m olares son iguales. II. El aire húmedo tiene mayor masa m olar apa rente que el aire seco. III. Según A m a g a t-L e d u c, a presión constante, el volumen del gas es directam ente proporcional a su número de moles.
16. En un m atraz de 10 L a 20 °C, en el que se ha rea lizado el vacío, se introducen 2 g de oxígeno, 2 g de nitrógeno y 2 g de dióxido de carbono. Calcular la presión parcial (atm) del oxígeno. Resolución: En un matraz de 10 L a 20 °C (293 K) se tienen los gases siguientes:
Resolución: De acuerdo a las proposiciones: I. Verdadero La fracción m olar de un gas se determina según:
•
0 2 (M = 32 )
m = 2g
•
N2 (M = 28)
m = 2g
•
C 0 2 (M = 44)
m = 2g
La presión parcial del gas 0 2 es: r o2 ■
X, =
2 x 0 ,0 8 2 x 2 9 3 Po2 = 32x10
mRT MV
P0? = 0 ,1 5 atm En una mezcla equim olar (igual n.° moles) de CH4 y 0 2 r'cH,,
n0, — n
x ch4 =
^
17.
.'. nT — 2n
= ° .5
A
X O2 = J l = 0,5
La densidad de un gas es 9,7 g/L a 10 atm de pre sión y 127 °C. Calcular la densidad del gas a con diciones normales. Resolución:
Falso
Por la ley general de los gases ideales:
En una mezcla gaseosa de dos componentes: A y B (M a > Mb), la masa m olecular de la m ez
D,T,
cla se encuentra en el intervalo. Entonces M. > M > M r
10 atm (9,7 g /L )(400 K)
1 atm D2(273 K)
1,421 g/L En eljsire húmedo: Aire: M = 29 (seco); H20 : M = 1 8 _ _ Masa m olecular (M) de la mezcla: M < Malre
18.
Un gas sigue el proceso (2) -> (1). Sí P2 = 3P, y T, = |
III Verdadero La ley de Am agat establece: en una mezcla ga seosa, el volumen total es igual a la suma de los volúm enes parciales de cada gas que a la vez la componen. 15. La tecnología al vacio ha adquirido cada vez más im portancia en diversas aplicaciones científicas e industriales. C alcular el número de m oléculas pre sentes a 298 K y a 1,00 x 10~5 mmHg (que suele ser el vacío más alto que se logra) en un balón de 1 L de capacidad.
Del gráfico, aplicando la ley general de los gases: PjV, = T,
En un recipiente de 1 L se tiene un gas a: T = 298 K P = 1 x 10~5 mmHg Que es la presión más baja conseguida. El número de m oles de gas contenido en este reci piente es: „
1 x 10~5x 1 6 2 ,4 x 2 9 8
- 5 ,3 8 x 10"
hallar: ^
Resolución:
Resolución:
„ _ PV RV
t 2,
Entonces:
P1V1
3P,V2 72
19.
T2 ^ - 3 V,
Se tiene un gas a 304 mmHg y - 2 3 °C, si su pre sión aumenta a 2,4 atm y su volumen se reduce hasta la tercera parte, determ ine la temperatura final del gas en Fahrenheit.
Q
Resolución: . P,V, Por la ley general de los gases: T Entonces: (304)V 250
(2 ,4 )(7 6 0 )(V /3 ) T¡
T2
F - 32
22.
La velocidad prom edio de una molécula es 3,42 x 104 cm/s. Halle su masa molecular aproxi mada, sabiendo que se encuentra a 27 °C (cons tante de Boltzmann = 1,38 x 10~16 erg/molK). Resolución: 3 1 Como: Ec = -^kT ; además: Ec = Entonces: 1/ M 2 \ N.
fkT
T
Por lo tanto, respuesta D
500 - 273
F = 440,6 °F 20.
285
T, = 500 K T„
K - 273 5
■
Para T = cte., a mayor P menor V Entonces: V. > V2
Pasando a F: F - 32 9
u ím ic a
En un recipiente de 32,8 L de capacidad se tiene gas oxígeno a 640 torr y 131 °F. Determ inar la masa del gas en el recipiente. Resolución: Pasando la tem peratura a grados Kelvin y aplican do la ecuación universal de los gases, tenemos: °F - 32 K - 273 5
7
3kTN .
K - 273
131 - 32
K = 328
Entonces: PV = RTn m = 32 g
(640)(32,8) = ( 6 2 ,4 ) (3 2 8 ) ^
- _ 3(1,38 x 10~16)(300)(6,023 x 1023) (3,4 2 x 104f M = 63,956 21. De acuerdo a los siguientes diagramas:
¿Qué conjunto de desigualdades es correcta?
23. Se tiene un balón con 123 L de oxigeno gaseoso a 27 °C y 10 atm de presión. Si dejamos escapar un kilogram o del gas, ¿cuánto m arcará el m anóm etro finalm ente? (Suponer T = cte.) Resolución: ...(1)
Caso inicial: P,V = R T ( ^ \ M mi (10)(123) = (0,082)(300) 32 m ,Caso final: P,V = RT M
1600 g = 1,6 kg ...(2)
Dlvidiendo (1) entre (2):
A) T,
> T2; P2 > P,; V 2 < V,
10 _
B) T,
< T 2; P2 > P,; V2 > V,
P,
C) T,
< T2; P, > P2; V, > V2
Entonces: Pm r abs r a tm 3,75 - 1 : 2,75 atm
D) T2 > T,; P, < P2; V, > V 2 E) T 2 > T,; P, < P2; V2 > V, Resolución: Analizando los gráficos:
1,6 1, 6
-
3,75 atm
1
24. Un tanque de 41 L contiene gas de cocina (C3H8) a 127 °C y 4 atm de presión, si luego del consumo diario el gas sobrante está a 27 °C y 1 atm de pre sión; calcular la masa del gas que se ha gastado.
V
Resolución:
T, T,
Para V = cte., a mayor P mayor T Entonces: T 2 > T,
v„
De los datos:
c 3h 8
p, p,
41 L
Para V = cte., a mayor T m ayor P Entonces: P, < P2
41 L
m;
T, = 127 °C = 400 K P, = 4 atm
T2 = 27 °C = 300 K P , = 1 atm
Entonces: m,
P,VM RT
RT,
V M /P , R \T
286
■
C
U
o l e c c ió n
= ¿4 1 x 4 4 \/ gastado
[
Q Q g j
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Por propiedad: fm A + fm B = 1
4_____ 1 _ \ 4 QQ
300 i
fm n = 1 - 0 , 2
m gas,ado = 1 4 6,66 g
- 4 = 0,2
Como: fm,
25. Un recipiente rígido tiene 8 L de un gas a 850 mmHg. Si se extrae 1.6 L de gas a 500 mmHg de presión, calcular su presión final si la tem pera tura se m antiene constante. Resolución:
Igualando: f e m. 0,2M a
: 0,8 ■= 0 ,8
nr
= fe
16 0,8M b
rnA
16 x 0 ,2 / Mp
0,8
mA = 4 x 8 = 32 g
De los datos:
mTolal = 32 + 16 = 48 g 1,6 L
28. Una mezcla contiene la siguiente composición en masa: H,. 16%: CO, 84%. Calcule el porcentaje volum étrico del monóxido de carbono en dicha mezcla.
P, = 50 mmHg GAS T = cte.
P1 = 850 mmHg
P, = ?
n?
ni
ñv
RT
RT
Resolución: Asum iendo 100 g: mH. = 16 g = n H ,
^ KI
(500)(1,6) = 8(850 - p2)
P2 = 750 mmHg
Entonces: %V,
26. Una válvula de volumen despreciable, inicialmente cerrada une a 2 recipientes. Uno contiene 20 L de H2 a 6 atm de presión y el otro contiene 40 L de C 0 2 a 1,5 atm. Calcular la presión total de la m ez cla si todo ocurre a tem peratura constante. Resolución: T = cte.
“
mco = 84 g nco ~ 8 Como: % nc0 = % VC0
11
3
^ ( 100%)
27,27%
29. En estudios clínicos referentes a mezclas de gases, su composición se expresa frecuentemente como el tanto por ciento en volumen de la contribución de cada gas componente (referido a gas seco). El aire alveolar del pulmón humano contiene en volumen: 80,5% de N2, 14% de 0 2 y 5,5% de C 0 2. Si la pre sión en el pulmón es de 106,25 kPa y la presión de vapor de H20 es 6.25 x 10’ Pa, calcular las pre siones parciales ejercidas por estos contribuyentes. Resolución: Como. PGS = PÜH — PVh o
: 6 atm
p
—
't o t a
— r P
P h2
i
P, „ = 1,5 atm
p c °2
+
r P
PGS = 106,25 kPa - 6,25 kPa = PGS = 100 kPa Además: % Pp = %n = % VP Entonces: %VN; = 80,5% > PPN = 80,5 kPa
Hallando Pp2 : (proceso isotérmico)
%V0; = 14% = PPOi = 14 kPa
(6)(20) = P” 2 (60) =» P^2 = 2 atm
%VC02 = 5,5% => PpC02 = 5,5 kPa
Hallando Pp°2 : (proceso isotérmico) (1 ,5)(40) = P“ 2 (60) =• P“ 2 = 1 atm
27. Se tiene una mezcla de dos gases A y B, siendo la fracción m olar de A igual a 0,2. Si la relación de los pesos m oleculares de A con respecto a B es 8 y la cantidad presente de B es 16 g, ¿cuál es la masa de la mezcla? Resolución: De los datos: fm A = 0,2; mB = 16 g M *.
mTl
30. Se tiene 70 L de aire húmedo a 27 °C con una HR de 60%. ¿Cuál es el volumen de aire seco a 600 mmHg y 37 "C. si la presión inicial del aire hú medo era 700 torr? Resolución: Hallando la presión del gas seco: VGS = 70 L VGH = 70 L T = 27 °C = 300 K T = 300 K P = 700 mmHg P= ? HR = 60% 60 700 = PGq + 28 > 5 Pos = 683,2 mmHg 100 Hallando el volumen a las nuevas condiciones: (683,2)(70) (600) V V = 82,36 L 300 310
Q
31. En dos recipientes hay N2 y 0 2 a 287 °C y 367 °C, res pectivamente. Calcule la relación de sus velocidades (k = 1,38 x 1CT16 erg/molK). Resolución: Hallando la V,n 2 -
lkT
_M_
NA
Hallando la Vr02'
3k( 560 )N a
u ím ic a
■
287
35. Un metro cúbico de aire saturado de humedad a 20 °C se hace pasar a través de un tubo con clo ruro de calcio seco, el cual aum enta su masa en 17,26 g. Calcular la presión de vapor del agua a dicha temperatura. Resolución:
28
_
3 k(6 4 0 )N A
V”
32
vN (560)(32) Entonces: —^ = J -— - = 1 v 0; \ (640)(28)
De los datos: PV = RTnT PGH = 1 m 3 = 1000 L T = 20 °C = 293 K (1)(1000) = (0,082)(293)nT => nT = 41,622 m h 2o — 17,26
32. A las mismas condiciones de presión y temperatura un gas A tiene una velocidad de difusión igual al doble de la del gas B, si 500 g de gas A ocupan 224 L a CN, determ inar el peso molecular del gas B.
% nH
> nH,,0
_ 17,26 18
: 0,959
0,959 100% = 2,3% ~ i 41,622
Como: %n = %P 2,30
Pv„,o = 100 x 760 = 17,48 mmHg
Resolución: De los datos: VA = 2VB M a - — 22,4 L 500 g
224 L => M A = 50
Por la ley de Graham: I
36. Se tienen 2 L de aire con vapor de agua a 20 °C y con una humedad relativa de 80%. Calcular la masa de agua que se obtendrá, si todo el vapor se condensa. (P V “ 0C = 2,30 kPa)
2v„
(Me 50
M r = 200
Resolución: Como: % PP = %n
33. Dos globos similares, se llenaron respectivam ente con 0 2 y un gas X, bajo las mismas condiciones. SI el 0 2 demora 8 h en escaparse y el gas X tar da 4 h más, ¿cuál será el peso molecular del gas desconocido?
Adem ás PV = RTnT nT = 0,083
(1 )(2) = (0,082)(293)nT
Resolución:
" h2o
Como:
1,816 100 x 0,083 = 0,00151 =■ 18
m H2o = 0 ,0 2 7 2 g
Volumen Tiem po
Vr02 ■Vv — V
80 100 100% = 1,816% 101,3
I 2,30 x %PvH,0 “ 0/,° nH2O - I
37. ¿Cuál es la relación de velocidades del CH4 y el S 0 2 a las m ismas condiciones?
Entonces: _V vo2 _ 8 h = = Vx _V_ 12 h
=> M x = 72
P A (H = 1; C = 6 : O = 16; S = 32) Resolución:
34. Se recolecta 640 g de argón sobre H20 a 60 °C. Calcular la presión barom étrica al m om ento de re coger el gas, si la mezcla form ada contiene 72 g de vapor de H20 .
De acuerdo a la ley de Graham, las velocidades de difusión dedos gases A y B a P y T constantes cumple: vA
Ma
1
Mb
4
A m m h Ig J
(peo c =
• Vso- = 2 v ch
Resolución: P Pgashúm 1 barométrica= 1 edo Hallando el VTnM usando la ecuación universal: (149,4)V t = (62,4)(333)
72 18
VT = 556,34 L
Entonces: p
Kgh
_
/ 62,4 x 333 w 640 \ , 1/|9 ^ \ 556,34 A 40 ) + 149,4
P gh = 746,9 mmHg
4
38. Con respecto al volumen molar, indique verdadero (V) o falso (F) a las siguientes proposiciones: I.
El valor del volumen m olar depende de las con diciones de presión y temperatura.
II. El valor del volumen m olar depende de la canti dad de sustancia del gas. III. El valor del volumen m olar de un gas ideal de pende de la sustancia.
288
■
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o l e c c ió n
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n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución:
Resolución:
I.
Se tiene una mezcla gaseosa de S 0 3 (M = 80) y 0 2 (M = 32) de masas iguales:
Verdadero Se determ ina según: Vm = ñ l P
S 0 3:
Depende de la presión y la temperatura. II. Falso Es el volumen que ocupa una mo! de gas (n = 1), por lo que la masa es constante.
n
Kll
n =
O,
n, = 0,044m
32
Luego, las fracciones molares: m 80 = 0,28 fms° 2 - 0,04 m
III. Falso Solo depende de P y T y para calcular su valor no es necesario conocer a la sustancia gaseosa. VFF
fm n
: 0,72
Luego, la masa m olecular (M ) de dicha mezcla es:
39. Halle la masa m olar aparente, en g/mol, de una mezcla gaseosa constituida por masas iguales de SO, y O,.
M = M fm SOj + Mfm0z M = 80 x 0,28 + 32 x 0,72 = 45,44
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISION UNI PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II)
PROBLEMA 2 (UNI 2 01 2 - 1)
Señale la alternativa que presenta la secuencia correc ta, después de determ inar si la proposición es verdade ra (V) o falsa (F): I. La ley de Graham está referida a la efusión de gases. II. La mezcla espontánea de gases ocurre debido a un fenóm eno de efusión. III. El gas nitrógeno efunde más rápido que el hidró geno a iguales condiciones de presión y tem pera tura.
Un recipiente de 10 L contiene una mezcla equim olar de gas nitrógeno (N2) y helio (He) a una presión de 15 atm. ¿Cuántos globos se pueden llenar con esta mezcla de gases a 1 atm de presión, si la capacidad de cada globo es de 1 L?
A) VVV
B) VFV
C) VFF
D) FVF
E) FVV
Resolución:
Considere que la tem peratura en ambos sistem as es la misma. A) 10 D) 125
B) 15 E) 150
C) 75
Resolución: Sean "x” globos llenados
De las proposiciones: I. Verdadero (V) La Ley de Thom as Graham indica que la velocidad para la efusión gaseosa es inversam ente propor cionada a la raíz cuadrada de la masa molecular. Esta Ley también es aplicable para la difusión ga seosa. II. Falso (F) En una mezcla gaseosa espontánea se realiza dispersión de moléculas, lo cual se conoce como difusión. III. Falso (F) A las m ismas condiciones de P y T, el gas de me nor masa m olecular (M) se difunde con m ayor ra pidez. Como: MN2( 2 8 ) : ■M „2(2) velocidad., - velocidad,. Clave: C
Inicio
n = cte
Final
T = cte V, = 10 L
V, = x(1 L)
P = 15 atm
P, = 1 atm
De: PiVi = P ,V ( « 1 5 x 1 0 = (x)(1) => x = 150 globos llenados Clave: E
PROBLEMA 3 (UNI 2 01 2 - II) En una estación m eteorológica, y durante los 365 días del año, se envía cada día a la atmósfera un globo que contiene 10 L de helio a 1,2 atm. Los globos se llenan utilizando el gas helio, que está alm acenado en tan ques de 20 L a 72 atm. C onsiderando una temperatura media de 23 °C a lo largo del año, ¿cuántos tanques de helio se consumirán anualm ente? A) 1 D) 4
B) 2 E) 5
C )3
Q
u ím ic a
■
Resolución:
Para determ inar la masa m olar del gas, se utiliza:
Considerando “x ” tanques En un año:
PV = RTn
Para el tanque
Para el globo
V = x(20 L) P = 72 atm
V = 365 días 10 M P = 1,2 atm
m
M =
M
289
RTm PV
Se necesita la masa del gas, la presión, volumen y tem peratura. Clave: C
En el CambíO. Ptanque^tanque —AgloboAglobo (20x)(72) = 1,2(365 X 10) = x = 3
PROBLEMA 5 (UNI 2015 - 1)
Por lo tanto, se consumen 3 tanques
Un cilindro de 50 L de gas nitrógeno a una presión ini cial de 21,5 atm se conecta a un tanque rígido y va cío. La presión final del sistema cilin d ro -ta n q u e es de 1,55 atm. ¿Cuál es el volumen del tanque (en L) si el proceso fue isotérm ico?
Clave: C
PROBLEMA 4 (UNI 2 0 1 3 - 1) Un ingeniero quím ico sintetiza un gas am arillo verdoso y lo captura en un bulbo de vidrio de volumen conocido; luego, determ ina la masa total del bulbo más la masa de la m uestra del gas. Se desea calcular la masa molar del gas, considerando los siguientes datos: I. La masa del bulbo vacío. II. Las condiciones de presión y tem peratura del gas. Para resolver el problema, ¿cuál de las afirm aciones es la correcta?
Masa atómica: N = 14 atm L R = 0,082 m olK
A) B) C) D)
La inform ación I es suficiente. La Información II es suficiente. Es necesario utilizar am bas Informaciones. Cada una de las inform aciones, por separado, es su ficiente. E) Las inform aciones dadas son Insuficientes. Resolución:
A partir del enunciado, se tiene lo siguiente:
50 L
Cilindro de N2(¡ 21,5 atm
A) D)
486 644
B) 532 E) 694
1,55 atm
C) 582
Resolución: En el proceso Isotérmico en estado gaseoso aplicamos, según los datos la ley de Boyle:
(21,5 atm )(50 L) = (1,55 atm)(50 L + V Tan„ue) VTanque = 644 Litros Se conoce ia masa total con el bulbo y el gas.
Clave: D
290
■
C
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S
a p ie n s
PROBLEMAS 1.
En un frasco están contenidos 80 g de helio a 2 atm y 37 °C, se escapa cierta cantidad de gas hasta que la presión baja a 1,8 atm a tem peratura constante. ¿Qué masa de 0 2 se tendrá que agre gar para retom ar las condiciones iniciales? Dato PA (He) = 4 u. A) 16 g D) 3 g
2.
B) 32 g E) 8 g
¿Cuál es la masa inicial del m etano CH4(g) que se encuentra en un m atraz a 700 mmHg, de presión y 27 °C, si al calentarse hasta 127 °C y adicionar 200 g más del gas, la presión alcanzó el valor de 1400 mmHg? A) 50 g D ) 200 g
3.
C) 64 g
B) 100 g E ) 400 g
C )1 5 0 g
En un recipiente de 10 L se tiene C 0 2 a 167 °C y una presión de 5 atm. ¿En qué tiem po la presión dism inuye hasta 2 atm si él gas empieza a escapar a razón de 5,6 m oles/m in? A) 5,5 s D) 9 s
B) 3,5 min E ) 1,8 s
C) 2,3 s
Se tiene 3,5 g de nitrógeno a 0 ’ C y 760 torr de presión. ¿Qué masa de propano gaseoso (C3H8) en condiciones de Avogadro, se requiere para que ocupe el m ismo volumen? PA (u): N = 14; C = 12 A) 1,1 g D) 4,4 g 5.
B) 32
D) 18
E) 16
B) 0,168 g/L E) 3,26 g/L
C) 1,6 g/L
A) 1,94 atm D) 9 atm 9.
B) 6 atm E) 3,86 atm
C) 8 atm
De las siguientes proposiciones, no corresponde a la teoría cinética m olecular de los gases Ideales. I. Las m oléculas se encuentran muy separadas, con volum en despreciable. II. Entre ellas las fuerzas de repulsión predom ina frente a la fuerza de atracción. III. La energía cinética m olecular prom edio depen de solo de la temperatura. A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) II y III
C) Solo III
10. De las siguientes proposiciones, ¿cuáles son ver daderas? I. La teoría cinética m olecular describe el com portam iento de un gas real a bajar presiones y altas temperaturas. II. A presión constante el volumen de un gas es Inversamente proporcional a la temperatura. III. A volum en constante, la presión y la densidad de un gas se relacionan en forma directa. A) Todas D) II y III
B) I y II E) solo I
C) I y III
11. Respecto a los gases reales es incorrecto. A) A presiones relativam ente altas Vreal < Videai. B) Se pueden licuar a altas presiones y bajas tem peraturas. C) La ecuación de Van der W alls tom a en cuen ta los térm inos a y b que resaltan las fuerzas atractivas entre las m oléculas y el volum en res pectivamente. D) El volumen que disponen las m oléculas para desplazarse es menor que un gas ideal. E) El factor de volumen b es mayor, a m enor peso molecular del gas. 12. En el gráfico, determ inar la presión 3 y la tem pe ratura en 1
La densidad relativa de un gas X es 2. A las mismas condiciones de presión y tem peratura ¿cuántos m3 de este gas se necesita para tener 500 g de gas? A) 0,2 D) 0,1
8.
C) 29
La densidad de un gas en condiciones norm ales es 1,5 g/L. ¿Cuál será su valor a 273 °C y una presión m anom étrica de 1,24 atm? A) 16,8 g/L D) 1,68 g/L
7.
C)3,3 g
Si la densidad del aire es 1,295 g/L a CN, deter m inar el peso m olecular aproxim ado de este gas. A) 22,4
6.
B) 2,2 g E) 5,5 g
PROPUESTOS
B) 0,25 E) 0,5
C )0 ,4
Si tenem os un cilindro con un pistón movible sin rozam iento a 37 °C conteniendo aire y presión ma nométrica igual a 2 atm se calienta hasta que su volumen se Incrementa con un 60%. ¿Cuál es la presión nueva si la tem peratura final es 47 °C?
A) 2 atm; 1800 K C) 4 atm; 600 K E) 4 atm; 1800 K
B) 2 atm; 3000 K D) 2 atm; 600 K
Q
13. De !a gráfica, para una m uestra de 1 g de cierto gas, determ inar la densidad del gas en (A).
u ím ic a
■
291
19. Un gas ocupa un volumen de 30 mL a 30 3C y 1990 torr. Calcular el volumen del gas a CN. A) 70,8 mL D) 44,8 mL
B) 84,2 mL E) 45,2 mL
C) 22,4 mL
20. Se tienen 116 g de gas butano (C4H10) a una at mósfera y 273 K. Hallar el volumen que ocupa. A) 11,2 L D) 24,2 L A) 2,00 D) 3,5
B) 0,75 E) 0,09
14. Calcular la presión a la cual 10 moles de metano ocupan un volumen de 1756 mL a 0 °C. Dar como respuesta el porcentaje de error con respecto a la ecuación universal de los gases ideales y la ecua ción de Van der Waals, si el valor experim ental de la presión es 100 atmósferas, adem ás según ta blas: a = 2,25 atm L2 m ol-2; b = 0,0428 L m ol-1 B) 27,5% y 10,3%
C) 10,3% y 36,4%
D) 12,3% y 9,3%
C) 44,8 L
21. Determ inar el volum en m olar de un gas Ideal a 91 °C y 84 cmHg.
C) 1,5
A) 27,5% y 4,4%
B) 22,4 L E) 48,4 L
A) 68 L D) 24 L
B) 30 L E) 27 L
C) 70 L
22. Sin que varié la temperatura, se agregan 10 gra mos más de aire a un frasco que contenía dicho gas y se observa que la presión se duplica. Calcu lar el peso inicial del aire. A) 20 g D) 10 g
B) 30 g E) 25 g
C )1 5 g
23. En un m atraz de 1 L se dispone de 2 x 102° m olé
E) 2,4% y 7,2%
culas de H2. SI la presión ejercida por estas mo 15. ¿Qué tem peratura tendrá que alcanzar una m ues tra de dióxido de azufre para que sus m oléculas al cancen una velocidad m edia igual a las moléculas de 0 2(g) a 27 °C? A) 300 K D ) 600 K 16.
B) 400 K E) 700 K
Con respecto al sición incorrecta.
C) 6 x 104 m/s; 300 °C estado gaseoso,
D) 19,34 x 10~4 cm/s; 300 K Indicar lapropo E) 2 x 108 cm/s; 127 PC
17. La densidad de un gas en condiciones norm ales es 1,5 g/L. ¿Cuál será su valor a 273 °C y una presión manom étrlca de 1,24 atm? B) 0,168 g/L E) 3,256 g/L
C) 1,6 g/L
18. Un globo soprta una presión máxima de 4,1 atm. Si se infla con aire hasta con un volumen de 5 L y a 37 °C, calcular la masa de aire en 20 globos. M la ¡re, =
29 g/mol.
A) 467,74 g C) 541,5 g E) 491,34 g
A) 25 x 106 m/s; 625 °C B) 8 ,4 6 X 106 m/s; 208 K
C) 500 K
A) Los gases se comprim en debido al espacio li bre entre las m oléculas en un sistema. B) Solo los gases gozan de la propiedad de difu sión molecular. C) Según la teoría cinética molecular, entre las m oléculas no existe fuerza de repulsión. D) Presión ideal es m ayor que la presión real a la misma temperatura. E) En un gas ideal los choques son elásticos.
A) 16,8 g/L D) 1,68 g/L
léculas es de 6,24 mmHg, ¿Cuál es la velocidad cuadrática m edia y la tem peratura del gas?
B)476,74 g D)507,74 g
24. ¿A qué tem peratura las m oléculas de UF6 tendrán la misma energía cinética media que las moléculas de F2 a O °C? Dato: PA (u):U = 298; F = 20. A) 0 °F D) 3,2 °F
B) 273 K E) 0 K
C) 27 °C
25. De las siguientes proposiciones, ¿cuáles son ver daderas? I.
La teoría cinética m olecular describe el com portam iento de un gas real a bajas presiones y altas temperaturas.
II. A presión constante, el volumen de un gas es inversam ente proporcional a la temperatura. III. A volumen constante, la presión y la densidad de un gas se relacionan en form a directa. A) Todas D) II y II!
B) I y II E) solo I
C) I y III
26. Se tiene 500 L de un gas ideal a 27 "C y 1 atm. SI se triplica su volumen al Igual que su presión, determ inar la nueva temperatura. A ) 2700 °C D ) 1200 K
B ) 2427 K E ) 900 K
C ) 2427 °C
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S a p ie n s
27. De ias siguientes, ¿qué gráficas no corresponde a un gas ideal? A) D(g/m L) I \
PA (C = 12; H = 1)
B) PV
J s o íe rm a r
31. S e tie n e n 116 g de ga s b u ta n o (C 4H 10) a una a t m ó sfe ra y 273 K. H a lla r el vo lu m e n que ocupa.
isoterma
A ) 4 4 ,8 L
B) 2 2 ,4 L
D) 4 8 ,4 L
E) 11,2 1
C ) 24 ,2 L
32. S e tie n e el g a s m e ta n o (C H J a 4,1 atm y 127 °C. D e te rm in e la de n sid a d de dich o gas.
D) Ec(kJ/moi)
A ) 1 g /L
B) 2 g/L
D) 4 g/L
E) 5 g/L
C ) 3 g/L
33. In d iq u e el vo lu m e n de ga s CL a C N q u e o cu pan 1,8 x 1024 m o lé cu la s de o xíg e n o P A ( 0 = 16). A ) 11,2 L
B) 22 ,4 L
D) 6 7 ,2 L
E) 91 ,6 L
C) 4 4 ,8 L
T(K) 34. Sin que varíe la tem peratura se agrega 10 gram os más
E) V(cm /s)
de aire a un frasco que contenía dicho gas, y se observa
isoterm a
que la presión se duplica. Calcular el peso iniciai del aire.
(1 /M )"2
A ) 20 g
B) 10 g
D) 15 g
E) 25 g
C ) 30 g
35. R e sp e cto a la te o ría c in é tica m o le c u la r de los g a
28. De las gráficas, no se puede afirmar:
ses Ideales, in d iq u e lo correcto : I.
P osee n fo rm a y v o lu m e n varia ble.
II. S on co n s id e ra d o s co m o fluido s. III. Las m o lé cu la s p o seen alta e n e rg ía c in é tica IV. S e p u e d e c o m p rim ir ha sta licuarlos a c u a lq u ie r pre sió n y te m p e ra tu ra .
A) En (I): T 2 > T
B) En (II): T2 > T,
C )E n (I): isotermas
D )E n (II): T, > T2
A) i
B) II
D) I; II; III
E) IV
C ) I; II
36. In d iq u e la p ro p o sició n correcta : A ) T odos los g a se s o b e d e c e n e x a c ta m e n te la ley d e B oyle.
E) En (lll)(a): proceso isócoro
B) Los g a se s en el ce ro a b so lu to y una a tm ó sfe ra
29. C alcular el peso de gas que se deberá extraer a los 20 g Iniciales presentes, que se encuentra en un recipiente rígido, si durante el proceso de extrac ción la presión dism inuye a la mitad y la tem peratu ra absoluta aum enta al 100% A) 5 g D) 8 g
B) 10 g E) 18 g
C) 15 g
D) La efu sió n no e s una p ro p ie d a d del esta d o g a seoso. E) La te o ría c in é tica m o le c u la r del ga s ideal Ignora las co lisio n e s in te rm o le cu la re s.
37. R e sp e cto a la ley de B oyle, se ñ a le la e xp re sió n
30. Se tiene una mezcla gaseoso de butano (C4H10) y neón, de composición molar 10% y 90% respec tivamente, para ellos se usa un cilindro vacio de 20 L donde se Introduce gas butano hasta llenarlo a la presión de 1 atm; luego se introduce neón a presión hasta conseguir la composición requerida; si la tem peratura perm aneció en 25 °C, determ inar la masa de butano necesaria y el número de moles de neón. A) 47,56 g: 25 moi C) 47,56 g; 7,38 mol E) 3.69 g; 23.78 mol
de p resión o b e d e c e n la ley de B oyle. C ) La d ifu sió n d e los g a se s no es e sp o n tá n e a .
B) 7,38 g; 47,56 mol D) 23,78 g; 3,69 mol
correcta : A ) El vo lu m e n es d ire c ta m e n te p ro p o rcio n a l a la te m p e ra tu ra del gas. B) La p resión es d ire c ta m e n te p ro p o rcio n a l a la te m p e ra tu ra del gas. C) El c o c ie n te del v o lu m e n e n tre la te m p e ra tu ra del ga s es con stante . D) El p ro d u cto del v o lu m e n y la pre sió n de un gas es con stante . E) B y D
38. D e te rm in e el v o lu m e n m o la r de un ga s ¡dea! a 91 °C y 84 cm H g.
Q
A ) 68 L D) 70 L
B ) 27 L E) 24 L
C ) 30 L
39. ¿Cuántos átomos hay en un litro de C 0 2 a 100 X y 2 atm de presión? A) 11,79 / 1022 B) 3.93 ' 1022 D) 0,01 E) 6.53 x 1022
C) 11,79 x 1023
40. Un recipiente de 10 L de capacidad está por ser llenado con C 0 2 a 300 X y 500 mmHg por intro ducción de un trozo de hielo seco (C 0 2(s)). ¿Qué masa de hielo seco se usará?
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2 93
37 X . calcular la masa de aire en 20 globos. MA,r„ = 29 g/mol A) 467,74 g D) 507,74 g
B) 476.74 g E) 591.34 g
C) 541.5 g
48. Un balón de acero de 32 L puede soportar una pre sión de 24.6 atm. Si en el balón se coloca 20 moles de 0 2(gl, ¿cuál es la m áxima tem peratura que so portaría el balón sin llegar a explosionar? A) 247 X D ) 227 X
B) 480 X E ) 237 X
C) 207 X
49. Un balón de acero de 3 L de capacidad tiene 0 2lg) a 27 X y 2,05 atm de presión. Por un agujero se escapa el gas a razón de 0.36 LVmin medidos a CN durante 2,5 41. Se tienen 500 L de un gas ideala 27 °Cy 1atm. minutos. Determinar la masa final del 0 2(g. en el balón. Si se triplica su volumen aligual que supresión. A) 0,25 moles B) 0,04 moles Determ inar la nueva temperatura. C) 0,21 moles D) 2.05 moles A ) 2700 X B) 2427 K C ) 2427 °C E) 2.8 moles D) 1200 K E ) 900 K 50. Un gas ideal se encuentra a 1.5 atm 27 X ocupan 42. Un gas ocupa un volumen de 30 mL a 30 °C y do un volumen de 10 L, si se somete a 0,25 atm y 1990 torr. Calcular el volumen del gas a CN. 127 X . ¿Qué volumen ocupará? A) 1 g D) 0,615 g
B) 0,1 g E) 0.7
C )6 ,1 5 g
A) 45,2 mL D) 44.8 mL
B) 84,2 mL E) 70,8 mL
C) 22,4 mL
43. En un balón de acero se tiene 340 g de Cl2(gi a 17 X Si al calentarse la presión aumenta en 100%, hallar la tem peratura final del gas en X . A) 340 D ) 370
B ) 330 E ) 307
C) 580
44. Se tiene un balón de acero de 10 L el cual contiene He a 14 atm de presión y 37 °C. ¿Cuántos globos de 700 mL se podrá llenar a 760 mmHg y a la mis ma temperatura? A) 200 D) 275
B ) 240 E ) 315
C ) 250
45. Se tienen 4 L d e gas oxigeno a 912 mmHg y 4 7 X : luego por un proceso ¡sobárico se increm enta la temperatura hasta 177 °C y por último m ediante un proceso isotérmico se aumenta la presión hasta 1140 mmHg, ¿Cuál es el volumen final que ocupa el gas? A) 3,9 L D) 4,5 L
B) 4,0 L E) 4.9 L
C) 4,2 L
46. ¿Cuántos globos esféricos de goma de 5 litros de capacidad pueden llenarse a condiciones norm a les, con el hidrógeno procedente de un tanque de 600 litros a 5 atm y 27 CC? A) 100 D ) 2730
B) 276 E ) 5460
C )5 4 6
47. Un globo soporta una presión máxima de 4,1 atm. Si se infla con aire hasta un volumen de 5 L y a
A) 150 L D) 80 L
B ) 160 L E) 277.7 L
C) 75 L
51. Se tienen 200 litros de un gas a 300 K, si la tem pe ratura en X se duplica, determ ine el nuevo volu men, si el proceso es isóbaro. A) 109 L D ) 218 L
B ) 200 L E ) 118 L
C) 300 L
52. Calcule el peso molecular de un gas, sabiendo que 0,8 g de! gas ocupa un volumen de 500 mL a 27 X y a 624 mmHg. A) 48 UMA D) 80 UMA
B) 84 UMA E) 38 UMA
C) 56 UMA
53. Se tiene un term o abierto sobre el nivel del mar a 27 X , si se calienta el termo a 227 X . ¿Qué por centaje en peso de aire se ha escapado? A) 20% D) 5%
B) 30% E) 40%
C) 10%
54. Determine la masa m olecular de un gas, sabiendo que 4 litros de este gas pesa igual que 7 litros de oxigeno en las mismas condiciones de presión y temperatura. A)
46 UMA
B) 56 UMA
D)
28 UMA
E) 60 UMA
C) 38 UMA
55. ¿Qué peso de oxigeno se encuentra en un reci piente de un litro que contiene anhídrido carbónico a 300 K y 2 atmósferas? A) 2,6 g D) 6,2 g
B) 1,6 g E) 6,1 g
C) 3,4 g
294
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56. Determine el volumen molar en CN de un gas de masa molecular 50 UMA y densidad 1,29 g/L. A) 47,1 L D) 41,7 L
B) 33,4 L E) 36.3 L
C) 40 L
57. Calcule el volumen ocupado por 6,02 4 10‘ ! áto mos de un elemento diatómico a 27 °C y 2 atm. A) 5,6 L D) 2,6 L
B) 3 L E) 6,2 L
C) 3.3 L
B ) 20 L E) 4 L
C ) 40 L
59. Determine la densidad del metano a 27 °C y 8,2 atm. A) 3,5 g/L D) 6,1 g/L
B) 1,6 g/L E) 2 g/L
C) 5,3 g/L
60. Una muestra de gas de 20 mL a 1 atm y 300 K, se comprim e a 2 atm y se calienta a 40 kg. ¿Cuál es su volumen final? A) 5 mL D) 27 mL
B) 80 mí. E) 33,3 mL
C )1 3 .3 m L
61. De las siguientes proposiciones ¿cuántas son correctas? I. Proceso isocórico es a volumen constante. II. Al nivel del m ar el volumen y la tem peratura son directam ente proporcionales. III. En PV = nRT: V y n son inversam ente propor cionales. IV. El volumen molar de O, a CN es igual a 22,4 L. A) 0 D) 3
B) 1 E) 4
C) 2
Aum enta ia energía cinética del gas. El gas ejerce más presión. El volumen se duplica. Es un proceso isobárico. El sistema absorbe energía.
63. Se infla un globo con 1,5 L de helio a 760 mmHg. Si el globo se eleva donde la presión es de 0,5 atm, ¿cuál es el nuevo volum en de helio? A) 3 atm D) 4 atm
B) 1,5 atm E) 2,5 atm
C) 2 atm
B) 600 °C E) 107 °C
C) 4,1 atm
66. Si el vo lu m e n de un g a s a u m e n ta en 40 % y su p re sión d ism in u ye en 10% , se ñ a le lo correcto . A ) La te m p e ra tu ra no cam bia. B) La te m p e ra tu ra a u m e n ta en 20% . C ) La te m p e ra tu ra d is m in u y e en 26% . D) La m a sa no va ria .
67. C ie rto g a s logra c u a d ru p lic a r su te m p e ra tu ra a b so lu ta y re d u c ir a 1/3 su pre sió n a b soluta. H a lla r la re la ció n de V, a V 2. A ) 1/6
B) 1/12
D) 3/5
E) 1/7
C )1 /8
68. ¿ Q ué gas tie n e m a y o r d e n sid a d a las m ism a s co n d icio n e s de p resión y te m p e ra tu ra ?
A) P ro p a n o D) B utan o
B) E tileno
C ) A ce tile n o
E) M e tano
69. ¿ C u á n ta s m o le s h a brá en un re cip ie n te de 2 L que c o n tie n e N H , a 27 °C y 2 atm de p re sión? A ) 6,2 m ol
B) 0.4 6 m ol
D) 4 ,6 m ol
E) 5,6 mol
C) 0.6 4 mol
70. Un g a s ideal está a una te m p e ra tu ra T, vo lu m e n V y pre sió n P. Si varía su p resión a 4P y su te m p e ra tura a 2T. ¿cuál es el n u e vo vo lu m e n ? A ) 4V
B) 2 V
D)
E) N. A.
8V
C ) V /2
71. ¿C u ál e s el v o lu m e n en litros que o cu p a n 64 g de o xíg e n o ( 0 2) a la te m p e ra tu ra de 77 °C y 8.2 atm
A) 7 D)
B) 5,3 3,5
C )4 ,2
E) 3
72. S e tie n e n 128 g de 0 2 a 2 atm y 27 °C. D e te rm in e el v o lu m e n en litro s del re c ip ie n te q u e lo con tiene. A ) 98 ,4
B) 12,3
D)
E) 36,3
4 9 ,2
C ) 24 ,6
73. ¿ C u á n to s g ra m o s de n itró g e n o (N 2) o c u p a n un v o lum e n de 5 L a 7 °C y 6 2 4 m m H g ?
A) 6,1 D) 3,2
B) 2,2
C ) 4 ,5
E) 5,0
74. D e te rm in e la de n sid a d , en g/L, del C O , a 57 °C y
64. En un proceso isócoro, un gas está a 2 kPa y 27 °C, halle la nueva tem peratura si la presión se duplica. A) 372 °C D ) 307 °C
E) 6,3 atm
de p resión?
62. Un gas se calienta de 22 °C a 44 °C, a presión normal. ¿Qué proposición no se cumple? A) B) C) D) E)
B) 2.8 atm
D) 6 atm
E) La te m p e ra tu ra a u m e n ta en 26% .
58. Determine el volumen que ocupan 10 moles de un gas a 82 atm y 27 °C. A) 10 L D) 2 L
A ) 8,2 atm
C) 327 °C
65. Si 20 L de oxigeno a 2 atm y 27 “C se lleva a un tanque de 5 L, calcule la presión del oxigeno si la temperatura cambia a 37 °C.
0,8 2 atm de presión.
A) 0.4 6 D) 1,33
B) 1,06
0 1 ,2 6
E) 1.56
75. S e re co le cta una m u e stra d e 2 L de a ire a 29 8 K y d e s p u é s se e n fría a 149 K (la p resión se m a n tie n e c o n s ta n te a 1 atm ). C a lc u le el nu evo v o lu m e n en litros.
Q
A) 1,2 D) 2,4
B) 1 E) 3
C )2
76. Cuando la temperatura de una m uestra de gas ideal aumenta a presión constante ... de la m ues tra tam bién aumenta. A) el volumen B) la densidad C) las moles D) la masa E) el número de Avogadro
u ím ic a
■
295
83. La teoría cinética m olecular de los gases propone que la presión observada en el gas se debe ... de sus m oléculas contra las paredes del recipiente. A) a la dispersión C) a la agresión E) a la transm isión
B) a las colisiones D) a la difracción
84. En un proceso isotérmico, ¿qué volumen ocuparán 2,5 L de un gas, si la presión cambia de 600 mmHg a 500 mmHg?
77. Un balón contiene nitrógeno a 27 °C y a una pre sión de 1800 mmHg. Si se requiere increm entar la presión en un 50%, determ inar la nueva tem pera tura del gas en grados Celsius. A) 177 D ) 450
B) 354 E) 225
C) 264
78. Un recipiente rígido contiene He a 107 "C y 760 mmHg de presión. ¿Cuál es la presión, en mmHg, si la tem peratura desciende hasta 7 °C? A) 5 x 102 C) 7 , 6 x 1 02
B) 5,6 >' 102 D) 8 , 2 x 1 02
E) 8,8 x 102 79. Se tienen 20 litros de amoniaco a 127 °C y 640 mmHg. C alcular el volumen que ocupa a 27 °C y 600 mmHg. A) 2 L D) 10 L
B) 5 L E ) 16 L
C) 8 L
80. Una muestra de NH3(gl ocupa 3 L a 300 K y 1,5 atm. ¿Qué volumen ocupará a CN? A) 0,2 L D )2 L
B) 4,1 L E) 8 L
C) 1 L
81. ¿Qué volumen, en mL. a condiciones normales, ocuparán 76 mL de un gas que se encuentra ini cialm ente a 23 °C y 296 mmHg? A) 20,3 D) 30,3
B) 22,4 E) 48,4
C) 27,3
82. Marque la secuencia correcta respecto a los gases: I.
Ocupan todo el volumen del recipiente que los contiene.
II. Sus m oléculas pueden ser m onoatómicas, dia tóm icas o poliatómicas. III. Son fluidos. IV. No son compresibles. A )V V V V D )F V F V
B )V V F F E) VVVF
C )V F V F
A) 1 L D) 4 L
B) 2 L E) 5 L
C) 3 L
85. Considérese una muestra de 1,5 L de freón 12, uti lizado en los sistemas de refrigeración, a presión de 50 mmHg. Si la presión aumenta a 150 mmHg m anteniendo la temperatura constante, ¿cuál será el nuevo volumen de gas? A) 0,5 D) 1
B) 5 E) 1,5
C) 0,6
86. Cuando la presión de una muestra de gas aumenta (a temperatura constante), el volumen del gas ... . A) aumenta. B) no se altera. C) aumenta el doble. D) disminuye. E) dism inuye a la mitad. 87. En un proceso isobárico, 2 g de oxígeno ocupan un volumen de 280 mL a 127 °C. ¿Cuál será el volumen, en mililitros, cuando la temperatura des ciende hasta 27 °C? A) 172 D ) 410
B) 32 E) 350
C )2 1 0
88. A temperatura y presión constantes el volumen de una muestra de gas ideal e s proporcional al número de moles presentes. A) inversam ente C) conjuntam ente E) directam ente
B) igualmente D) desigualm ente
89. ¿Qué volumen en litros ocupan 0,25 moles dióxido de carbono gaseoso a 27 °C y 380 torr? A) 12,3 D) 22,4
B) 20 E) 11,2
C) 15
90. ¿Qué presión, en atmósferas, ejercen 0,2 moles de un qas a 100 °C, si el volumen del recipiente es de 3,73 L? A) 3,73 D) 0,76
B) 1,82 E) 1,64
C) 0,82
296
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
1. C 2. E
13. B 14. E
3. D 4. E 5. C 6. 0 7. A
15. D 16. B 17. D 18. A 19. A
8. A 9. B
20. C 21. E
10. E 11. E 12. B
22. D 23. D 24. B
S
a p ie n s
25. E 26. C 27. E
37. D 38. B 39. A 40. C
49. C 50. B
31. A 32. B
41. C 42. E 43. E 44. A
53. E 54. B 55. A
33. B 34. B
45. E 46. C
56. A 57. E 58. E
35. D 36. C
47. A 48. C
60. C
28. D 29. C 30. C
51. D 52. A
59. C
61. 62. 63. 64. 65.
D C A C A
73. 74. 75. 76. 77.
E D B A A
66. E
78. B
67. B 68. D
79. E 80. B
69. C 70. C 71. A 72. D
81. 82. 83. 84.
C E B C
85. A 86. D 87. C 88. E 89. C 90. E
Líquidos y sólidos
Robert Boyle (Wateriord, 25 de enero de 1627-Londres. 31 de di ciembre de 1691) fue un filósofo natural, químico, físico e inven tor. También fue un prominente teólogo cristiano. Como científico es conocido principalmente por la formulación de la ley de Boyle, además de que es generalmente considerado como el primer quí mico moderno y, por lo tanto, uno de los fundadores de la química moderna. De 1656 a 1668 trabajó en la U n i versidad de Oxford como asis tente de Robert Hoofee. cuya co laboración le sirvió para realizar una serie de experimentos que establecieron las características físicas del aire, así como el papel que este desempeña en los proce“ /' sos de combustión, respiración y transmisión del sonido. Los resultados de estas aportaciones fueron recogidos en Nuevos expe rimentos físico-mecánicos acerca de la elasticidad del aire y sus efectos (1660). En 1661 publicó Thescepticalchemist, obra considerada como fundamental en la Química moderna, en la que ataca a la vieja teoría aristotélica de los cuatro elementos (tierra, agua, aire, fuego), así como a los tres principios defendidos por Paracelso (sal, azufre y mercurio); por el contrario. Boyle propuso el concepto de partículas fundamentales que, al combinarse entre sí en diversas proporciones, generan las distintas materias conocidas. Fuente: Wikipedia
298
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
M uchas de las sustancias que se consideran son mo leculares. Todas las sustancias líquidas a tem peratura ambiente son sustancias moleculares. Los enlaces covalentes que son fuerza dentro de las
moléculas, influyen en form a molecular, las energías de enlace y m uchos aspectos de com portam iento quí mico. Las propiedades físicas de los líquidos y sólidos m ole culares se deben a las fuerzas interm oleculares.
Propiedades: características de gases, líquidos y sólidos Volum en / form a
Compresibilidad
GAS
Asum e la form a y el volu men del recipiente que lo contiene.
Muy com presible
LÍQUIDO
Tiene volumen definido, pero asume la form a del recipiente que lo contie ne
Incompresible
Se desliza entre sí libremente (Isotrópicos)
SÓLIDO
Tiene volumen y forma definida.
Incompresible
Vibraciones alrededor de posi ciones fijas.
M ovim iento m olecular
M ovimiento muy libre.
V 2 Viscosidad: aceite > H20 => \x2 > Fi
Es una propiedad de los líquidos por la cual parecen estar rodeadas por una membrana en tensión. Es la me dida de la fuerza elástica por unidad de longitud, que actúa en la superficie del líquido. Esquema ilustrativo
Q
u ím ic a
■
299
yQH^O) p u e n te de H
III. Cuando el m ercurio se deja libre sobre una su perficie de vidrio, se form an pequeñas gotas esféricas, causadas por la tensión superficial.
P o r lo tan to, es c o rre c to solo III.
Resolución: 5.
R e s p e c to a la v is c o s id a d , in d ic a r lo incorrecto . I.
La v is c o s id a d d e p e n d e de la fo rta le z a de las fu e rz a s in te rm o le c u la re s .
Propiedades de los líquidos: I
La tensión superficial (y) es una propiedad ex clusiva de los líquidos como: • Agua: H20 • Alcohol etílico: C H 3 CH2 OH • Tetracloruro de C: CCI4 • Bencina: C6H¡¡
II. La v is c o s id a d de un líq u id o g e n e ra lm e n te d is m in u ye al a u m e n ta r la te m p e ra tu ra . III. La viscosidad se define com o la resistencia a fluir. IV. La v is c o s id a d d e p e n d e de la fo rm a y ta m a ñ o de las m o lé cu la s. V. E xiste una re la ció n d ire c ta e n tre la d e n s id a d de un líq u id o y su v iscosida d.
Resolución: V is c o s id a d (u):
I
Correcto Su Intensida d es p ro p o rc io n a l a las fu e rz a s m o le c u la re s , e s to e x p lic a el p o rq u é los líqu id os p o la re s son m á s v is c o s o s q u e los ap olare s.
II
Correcto El In c re m e n to de la te m p e ra tu ra d is m in u y e las fu e rz a s m o le c u la re s y la p.
Verdadero
II
Verdadero En los líquidos: Etilenglicol: CH 2 — CH, I I OH OH Gllcerina: CH. — CH — CH, i i r OH OH OH Ambos poseen enlace puente de hidrógeno, pero la glicerlna es más polar, por lo que es más viscosa.
III Verdadero Formas de las gotas en una superficie de vidrio:
Hn
H2°
Q
1.
RESUELTOS
PROBLEMAS
'Q
Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. La presión de vapor de un líquido es indepen diente de la cantidad de liquido. II. La presión de vapor saturado es la m áxima pre sión de vapor de un líquido a una tem peratura dada.
3.
III. Un ambiente está saturado de vapor cuando la humedad relativa en él es 100%.
■
Se hace burbujear aire seco a través de agua para obtener aíre húmedo con 75% de humedad rela tiva. ¿Cuál será la tem peratura del agua (en °C) si la presión parcial del vapor de agua en el aire húmedo es de 23,87 mmHg? T (°c )
20
25
30
35
40
Pv(m mHg)
17,5
23,7
31,8
42,1
55,3
Resolución:
De acuerdo a los enunciados: I. Verdadero La presión de vapor (Pv) es una propiedad in tensiva de la materia, por lo que su valor es in dependiente de la cantidad de líquido. II. Verdadero
Se tiene una muestra de aire húmedo, donde: HR = 75% P h 2 o = 23,87 mmHg
Pv = P h 2o
Esto indica que el ambiente está saturado de vapor de H20 (punto de rocío). Indicar la proposición correcta. I. Durante la evaporación, las moléculas superficia les de un líquido que tienen mayor energía cinética pueden superar las fuerzas intermoleculares de las moléculas vecinas y escapar al estado vapor. II. La evaporación es el escape de las m oléculas del estado líquido a estado de vapor. III. La ebullición es la vaporización en toda la masa líquida. Resolución: Sobre los enunciados: I. Verdadero Proceso de evaporación (ocurre en la superficie): Vapor •rí &
— Moléculas superficiales de m ayor energía cinética.
Liquido Verdadero La evaporación es un cam bio de estado solo a nivel de la superficie de los líquidos. Verdadero La ebullición es un cambio de estado de toda la masa del líquido, esto ocurre cuando: *P\/ = rPatm
305
Q i
Resolución:
Como la humedad relativa (HR) se determina según:
La presión de vapor se mide sobre ia base del equilibrio: Vapor = Líquido Por lo que su valor es máximo. III. Verdadero Para una humedad relativa del 100% se tiene:
2.
u ím ic a
HR =
Ph2, - ( 100) ~Pv
75
2 3 ,8 7 , - ( 100) Pv
=> Pv = 31,8 mmHg Lo cual de acuerdo a la tabla de datos de Pv: .-. T = 30 °C 4.
Señalar la proposición incorrecta acerca de los es tados de agregación de la materia. I. Los líquidos son fluidos incompresibles. II. Los gases son fluidos compresibles. III. Un sólido posee form a y volumen definidos. IV. En un gas las m oléculas tienen alta energía ci nética. V. En un sólido la energía de las moléculas es cero. Resolución: Estados de agregación de la materia: I. Correcto Los líquidos se consideran fluidos, ya que pue den desplazarse con relativa facilidad, no son comprim ibles. II. Correcto Los gases no poseen form a ni volumen defini do, adem ás por difundirse fácilm ente se deno m inan fluidos compresibles. III. Correcto En los sólidos predom ina las fuerzas de atrac ción sobre la repulsión, por lo que poseen for ma y volumen definidos. IV. Correcto El elevado desorden (entropía) en los gases se debe a la gran movilidad de sus m oléculas (alta energía cinética). V. Incorrecto Las partículas en el interior de los sólidos ocu pan posiciones fijas, su único m ovimiento es vibracionai (poseen energía vibracional). Por lo tanto, es incorrecto V.
306
5.
■
C
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U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
En relación con los tres estados de agregación, in dicar las proposiciones verdaderas (V) y falsas (F). I. Las partículas de un sólido, no poseen algún tipo de movimiento. II. Las m oléculas que posee un gas se hallan a distancias relativas entre sí muy grandes, lo cual hace que sus fuerzas interm oleculares sean despreciables. III. Los líquidos se caracterizan por ser más den
II. III. IV. V.
sos que los gases.
6.
Resolución:
Resolución:
Respecto a los estados de agregación: I. Falso Debido al predom inio de las fuerzas de atrac ción, las partículas de los sólidos se encuentran en posiciones fijas, solo presentan movimiento de vibración. II. Verdadero Relación de fuerzas m oleculares en los gases: repulsión > atracción Esto se debe a las grandes distancias intermoleculares. III. Verdadero Para una masa constante los sólidos y líquidos ocupan menor volumen que los gases, por lo que sus densidades: sólido > líquido > gas
Propiedades de los sólidos: I. Correcto Tipos de fuerzas: • Iónico: electrostático • Covalente: electrom agnética • Metálico: eléctrica. • M olecular: fuerzas de Van der Waals. II. Correcto Puntos de fusión: covalente > iónico > metálico > m olecular
Indicar verdadero (V) o falso (F) en cada una de las siguientes afirmaciones. I. La tem peratura de fusión es la tem peratura a la cual un sólido pasa al estado líquido. II. Los sólidos amorfos funden en un rango de temperaturas. III. Los sólidos cristalinos funden a una tem peratu ra definida. VI. El vidrio funde a una temperatura definida.
Para las afirm aciones: I. Verdadero La tem peratura a la cual se desarrolla el proce so de cambio de estado: sólido
m oderado y alto III. Correcto La T, de los sólidos covalentes son muy altos (mayores a 1000 °C) IV. Incorrecto Solo fundidos o en solución los com puestos ió nicos conducen la electricidad. V. Correcto Los sólidos, moleculares poseen la Tf más bajas. 8.
Indicar como verdadero (V) o falso (F) según co rresponda: I. Son ejemplos de sólidos amorfos, jebe, plásti co, vidrio. II. Los sólidos amorfos son anisotrópicos. III. Los sólidos amorfos poseen punto de fusión de finidos.
Resolución:
líquido
Se denom ina punto de fusión. II. Verdadero Los sólidos amorfos al no poseer una estructura interna regular funden a temperatura variable. III. Verdadero Los sólidos cristalinos funden a una tem peratu ra fija. IV. Falso El vidrio es un sólido amorfo por lo que no funde a una tem peratura fija, se ablanda primero. 7.
unidas a las partículas son de naturaleza elec trostática. Los sólidos m etálicos poseen punto de fusión variable de m oderado a alto. Los sólidos covalentes tienen punto de fusión elevados. Los sólidos iónicos son buenos conductores de la electricidad. Los sólidos m oleculares tienen punto de fu sión bajos.
Indicar la alternativa incorrecta: I. En el sólido iónico las fuerzas que m antienen
Resolución: De acuerdo a los enunciados: I. Verdadero De acuerdo al ordenam iento de sus partículas, se tiene dos tipos de sólidos: • Cristalinos • Amorfos; jebe, plástico, etc. II. Falso En los sólidos amorfos, el ordenam iento es irre gular, por esto se denom ina isotrópicos.
Sus propiedades son las mismas, independien tes de la dirección.
Q
III.
Falso
■
307
L u ego p o se e e n la ce p o r d ip o lo in sta n tá n e o el CF4
Al c a le n ta rs e los só lid o s a m o rfo s tie n d e n a a b la n d a rs e , p o r lo q u e se fu n d e n a te m p e ra tu ra va ria b le .
11. In d ica r la p ro p o sició n v e rd a d e ra (V) o fa lsa (F ) se gún co rre sp o n d a : I.
In d ic a r co m o v e rd a d e ro (V ) o fa ls o (F ) s e g ú n co
La p resión de v a p o r de un líq u id o es la p resión e je rcid a po r su v a p o r cu a n d o e stá en e q u ilib rio
rre sp o n d a : I.
u ím ic a
con el liquid o.
En los s ó lid o s las fu e rz a s de co h e sió n sup e ra n
II. La p resión d e v a p o r de un líq u id o a u m e n ta con
a las de re pulsión .
el in c re m e n to de la te m p e ra tu ra .
II. Los s ó lid o s y líq u id o s son e s ta d o s co n d e n s a -
III. C u a n to m a yo r sea la p resión de v a p o r de un
d o s de la m a teria.
líqu id o, m ás fá c ilm e n te se e va p o ra y el líq u id o
III. Las m o lé c u la s o iones en só lid o s está n d is
es m ás volátil.
pu e s to s en fo rm a irregular.
Resolución:
Resolución: I Verdadero
De a cu e rd o a las a firm acion es:
I. Verdadero
R e p re se n ta un e s ta d o c o n d e n s a d o ya que e n
D e te rm in a ció n de la p resión de v a p o r (P v) de
tre sus p a rtíc u la s e x is te la re la c ió n de fue rzas:
un líquido:
a tra c c ió n < re pulsión
j l U U U
II. Verdadero
e q u ilib rio (v a p o r - líqu id o)
D is ta n c ia s ¡n te rm o le c u la re s en tre los 3 e s ta d o s de a g rega ción. S ólido
L íq uido
G aseoso
1
1,5
10
En e ste e sta d o la pre sió n es m a siva (P v) II.
e s ta d o s c o n d e n s a d o s III.
10.
a u m e n ta r la te m p e ra tu ra .
Falso
III
Verdadero
S us p a rtíc u la s (á tom o s, ione s o m o lé cu la s), p o
Los líq u id o s de fu e rz a s in te rm o le c u la re s d é b i
see n un o rd e n a m ie n to regular.
les p o seen alto v a lo r de Pv y se e va p o ra n fá c il m e n te (vo lá til)
Identificar la m o lé cula que es ap olar y solo presenta interacciones: dipolo ¡nstantáneo-dipolo instantáneo. Dato: C = 6: N = 7; F = 9:O = 8: Cl =
I.
NF3
IV. C F 4
12.
In d ic a r si las sig u ie n te s p ro p o s ic io n e s son v e rd a d e ra s (V) o fa ls a s (F).
Z:
II. O ,
17
I.
III. N H 3
V. C H 2C I2
El pu nto de e b u llició n n o rm al es el m ism o para to d o s los líquidos.
D e s a rro lla m o s las e s tru c tu ra s de las m o lé c u la s de
III. En el pu nto de e b u llició n n o rm al la p resión de v a p o r de to d o s los líq u id o s es igual a 7 6 0 torr.
las a lte rnativa s: N F,
irre g u la r F
II. 0 3
El p u n to de e b u llició n n o rm al se e va lú a a la p re sión de 76 0 torr.
II.
Resolución
I.
Verdadero El pro ce so de v a p o riz a c ió n se in cre m e n ta al
I F
F
0 =
(p o la r)
0 ’^
Resolución: De a cu e rd o a las a firm a cio n e s:
I. Verdadero El p ro ce so de e b u llició n o cu rre cua ndo:
Irregular O
Pv = P atm = 760 m m H g
(p olar)
y la te m p e ra tu ra a la cual o c u rre se co n o ce III. NFH3
/ H
co m o pu nto de e b u llició n norm al.
irre g u la r ¿
H
H
(p o la r)
II.
Falso C a d a liq u id o p o se e su p ro p io v a lo r de Tcb. n o r m al. esto d e p e n d e de la n a tu ra le za del líquido:
IV. C F 4
I
re g u la r (a polar)
F
Cl V. C H 2C L
J, C '
r Cl
Irregu la r (p o la r) Teb(B ) > Teb(A)
308
■
III.
C
o le c o o n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
V e rd a d e ro
n(D P ) M
C om o la presión norm al es de 760 m m Hg = 1 atm
P o r lo tanto, son co rre cto s II y III.
(nivel del m ar) to d o líqu id o al e b u llir cum ple:
15.
P, - 760 mmHg.
Ind icar ve rd a d e ro (V) o falso (F) según corresponda: I.
El e n la ce m e tá lico se p ro d u c e solo e n tre m e ta
II.
D e b id o al e n la ce m e tá lico , los m e ta le s po seen
13. D e te rm in a r q u e p ro p o s ic ió n (e s ) e s (s o n ) in c o
les del g rupo IA y HA.
rre c ta s : I
Los a c e ite s lu b ric a n te s p re s e n ta n m a y o r te n sión
s u p e rfic ia l
qu e
los s o lv e n te s
co m o
alta c o n d u ctivid a d eléctrica.
¡a
III. Los m e ta le s p o seen brillo m etálico.
a c e to n a (C H 3C O C H 3), o d ic lo ru ro de m e tile n o
Resolución:
(C H 2C !2).
E n la ce m etálico:
II. S a b e m o s q u e los a ce ite s tie n e n m e n o r d e n s i
I. Falso
dad que el agua, por lo ta n to tie n e n m a y o r v is
E ste e n la ce está p re se n te en to d o s los m e tales
cosida d que este.
y su s ale a cio n e s.
III. A m a y o r inte n sid a d de las fu e rz a s in te rm o le II.
culares. es m a y o r la te n s ió n s u p e rfic ia l, la cual
Verdadero M o d e lo del m a r e le ctró n ico
d is m in u y e con el a u m e n to de la te m p e ra tu ra .
R e s o lu c ió n :
©
I.
- Q
O
O
- 0
- catión
- 0
In c o rre c to e le ctró n m óvil
Se d e n o m in a líq u id o lu b ric a n te a aq uel q u e flu
(co n d u cció n e lé ctrica y té rm ica )
ye fá c ilm e n te , para e sto d e b e p o s e e r ba ja v is
Verdadero
co sid a d y te n s ió n sup erficial. II. In c o rre c to No e x is te re la c ió n d ire c ta e n tre la d e n s id a d y la
La re flexión de los fo to n e s d e la luz s o b re los ele c tro n e s lib re s pro vo ca el brillo ca ra c te rís tic o
viscosida d:
de los m etales.
a c e it e
III.
G
©
R e sp e c to a las pro p o sicio n e s:
H ,0
u >
|U
D
O
, 25 0 2 —
8 C 0 2 m 9 H 20
...(a )
Com bustión incom pleta. Los productos de la reacción son CO + H20 , debido a la deficiencia de oxigeno. Si es muy deficiente: C + H20 . C,H„ + O, C,H„ + O,
C + H ,0 í Hollín
Ejem plos: 1C8H 18+ ^ 0 2 1C8H18 + —0 2 De a, p,
. 8 C 0 + 9HzO 8C
...(P)
+ 9 H ,0
Se observa que para una misma can
tidad de com bustible (C8H 18). Para las reacciones indicadas los volúm enes de 0 2, se encuentran en
Ejem plos: H
O
• C
• 31
4
*~*2;g) +
C 0 (g)
25. 17 9 2 • 2 y 2
324
■
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a p ie n s
Reacciones catalíticas. Son reacciones quím icas que se aceleran por medio de sustancias, las cuales per m anecen inalteradas al finalizar la reacción química. Reciben el nombre:
En general: Aum enta EO: oxidación - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 -1
0 +1 + 2 + 3 + 4 + 5
+6
Catalizador (+) Dism inuye EO: reducción
Acelera la reacción No reacciona Se recupera totalmente
E je m p lo : (0 ) - ( + 2 ) =
E je m p lo s :
----------H2S 0 4 Mn02 2 4
2KCI° 3 CO (NH2)2 +
t______________ í (+2) - (0) = +2 e~
2KCI + 3 0 2 h 2o
e-
I 1 0 +2 0 Fe + 2H + —► Fe + H2
x---------------catalizador VA* S 0 3 + H20 3 2
- 2
C 0 2 + 2N H 3
Fe : Pierde 2 e ' (aum enta EO) (0 a + 2) es oxidado por el H+ es el agente reductor (Reduce al H+ a H2)
Inhibidor: Catalizador negativo ( - ) H+ : Gana 2 e~ (uno por ión) dism inuye el EO (+1 a 0) Retarda la reacción. H20 2 Mn°2
es reducido por el Fe h 2o
+ |
o2
es el agente oxidante (oxida al Fe a Fe+2) A n á lis is re d o x : Fe + 0 2 —► FeO p ierde e _______ j
o xida ció n
0 0 Fe + 0 2 |
J
+2 - 2 —► Fe reducció n
O j
gana e~
Reacción: H N 0 3 + H2S —► NO + S + H20 pierde: |
Reacción redox Son aquellas reacciones donde se verifican sim ultánea mente una oxidación y una reducción (redox). Llamadas tam bién reacciones de transferencia de elec trones, existiendo cambios en los estados de oxidación (EO) entendiéndose: O xidación. Sustancia o especie que pierde electrones. Aum enta algebraicam ente su estado de oxidación lla mado: agente reductor o reductor.
2
e
o xida ció n
+5 -2 +2 H N 0 3 + H2S — NO + |
gana: 3 e
|
0 S + H20
j
reducció n
Oxidante: H N 0 3 Reductor: H2S Forma oxidada: S Forma reducida: NO
6b = e ...
P en y: 4(2) + e = 2c + 2 + 3 + 3(1) c = 3/2
E n 6 : b = 5/12 =» e = 5/2 Por 12: a = 24;
b = 5;
c=18;
24KM n04 + 5C16H120 6 —
d = 24;
e = 30;
f = 12
18C 02 + 24MnO + 30H2O + 12K2C 0 3
M étodo redox. Se basa en el cam bio del estado de oxidación (EO ) que experim entan algunos elementos dentro de una reacción química. Es decir consiste en determ inar los elem entos que se reducen y se oxidan.
326
■
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a p ie n s
Reglas para hallar EO
Pasos:
1.
1.
Asignar a todos los átom os su EO.
2.
Ver quienes ganan o pierden electrones y determ i
La carga negativa se le atribuye al átomo más elec tronegativo.
2.
Todo elem ento que se encuentre en su estado libre
ne cuantos electrones pierden o ganen.
o molecular, su EO es cero. 3.
E je m p lo :
Si hay más de un átomo que pierde o gane electro nes en una unidad fórmula, determ inar la pérdida o
0
0
H2 3.
02
0
0
0
Fe
Ca
ganancia total por unidad fórmula.
P4
El hidrógeno siem pre actúa con EO = +1, excepto
4.
ra que el número de electrones ganados sea igual
cuando se combina con los metales (hidruros) que
al número de electrones perdidos. Introduciendo el coeficiente apropiado delante de la fórm ula de
actúa con EO = - 1 . E je m p lo :
cada uno en la parte izquierda de la ecuación (ver +1 Na
4.
ejemplos).
-1=0 H
5.
Com pletar el balance de la ecuación por tanteos.
El oxígeno siem pre actúa con EO = - 2 excepto
Primero balanceam os los átomos que han ganado
en los peróxidos que actúa EO = - 1 y cuando se
o perdido electrones, segundo los átomos diferen
combina con el flúor actúa EO = +2
tes al O y al H. te rce ro los á tom os de H y fin a l
E je m p lo :
m ente los O.
Peróxido: H20 2
Aplicaciones:
+1 - 1 h2 o2
1.
2 (+ 1) + 2 (-1) = 0
Balancear: HNO , + H2S —+ NO + S + H20
Flúor: F20
Resolución: 1 +2 f2 o
5.
Se m ultiplican por factores adecuados de tal m ane
2( 1)
1(-2) = 0
Pasos: ■2e
Los metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) (Grupo IA) siem pre actúa EO = +1. H N 0 3 + H2S
6.
Los metales alcalinos tórreos (Be, Mg, Ca. Sr, Ba, Ra). Grupo IIA siem pre actúa EO = +2.
7.
—
NO + S + H20
- 5 ¡______ ¿3e_______ | -2 reduce
La suma algebraica de los EO de los elem entos en un com puesto neutro es Igual a cero y:
2e x 3
i 2H N O , + 3H2S —
I EO(com puesto) = 0
(neutro)
I EO(radical)
(n: carga radical)
= n
I
i 2NO + 3S - H20
-U -.U _____
í
n.° e transferidos = 6
Determ inar los EO del no metal en los siguientes compuestos:
- 6e
a. HNO, -1
x
2
+1
+ x + 3 ( —2 )
- 0
. x =
-5
5°
HNO,
I----------------------- 1 2HNO , + 3H2S — 2NO + 3S + 4 H 20
b. N a H B „0 ? •1
+ 1 x
-2
=» + 1
+1
i 4(x) + 7 ( - 2 ) = 0
x =
H: 2(1) + 3(2) = 8
l 3
Na H B4 0 7
O: 2(3) - 6
c. Ca(HS20 7) +2
i 1 x
- 2
2. ^
= 2 + 1 + 2íx)
• 7 ( —2 ) = 0
= x =
Balancear:
+6
KMn04 + FeSQ, + H,S04 — K.SO, + MnSO, +
Ca (H S2 0 7)
Fe2(S04), + H 20 d. (NH4) - ’ /x -n + 1
,
1(x) + 4 ( + 1 ) -
• 1
o
x = - 3
i
Indicar.
coef . oxidante ----- --------— -— coef. reductor
Q
Resolución:
( + 4) - ( + 6) = -2 e
u ím ic a
■
32
x 5
oxidación
K M n 0 4 + 2 F e S 0 4 + H2S 0 4 —
K2S 0 4 + M nSO „ + Fe2(S 0 4)3 + H20
| _________________(4-7) - ( + 2) = + 5e
■2 |
reducción
-10e" | reductor
J
2KM nO„ + 10FeSO4 + H2S 0 4 + 10e - » K2S 0 4 + 2 M n S 0 4 + 5Fe2(S 0 4)3 + H20 oxidante Por tanteo: 2 K M n 0 4 + 10FeSO4 + 8H2S 0 4 — Oxidante: KMnO„ Reductor: F e S 0 4
K2S 0 4 + 2 M n S 0 4 + 5Fe2( S 0 4i 3+ 8H20
. Coef. oxidante _ 2 „ 1 " Coef. reductor 10 5
t e l W i ...................... .................... ......... ..... i Regla práctica para determinar el número de electrones ganados o perdidos i Al estado de oxidación de los elementos de la sustancia reaccionante se le resta algebraicamente el estado de oxidaI ción del mismo elemento de la sustancia resultante. i Si la diferencia es positiva nos Indicará que el n.° de electrones ganados y si es negativa el n.° de electrones perdidos. 3.
Balancear K M n 0 4 + KCI + H2S 0 4 —* M n S 0 4 + K2S 0 4 + Fl20 + C l2 e indicar el coeficiente del reductor. Resolución:
-2
( - 2 ) - (0) = - 2 e “ x 5
O
oxidación
j
|
K M n 0 4 + 2 K C Í + H2S 0 4 —* M n S 0 4 + K2S 0 4 + H20 + C l2 j
(+ 7) - (+2) = + 5e > 2
í
reducción balance de ( S 0 4)
2KM nO„ + 10KCI + 8H2S 0 4 —►2 M N S 0 4 + 6K2S 0 4 + 8H20 + 5Cf
—
~~ balance de K
reductor: KCI
4.
coef.: 10
Balancear e Indicar el coeficiente del oxidante: K2Cr20 7 + H2S + H2S 0 4 —* Cr2( S 0 4)3 + S + K2S 0 4 + H20 Resolución: ( - 2 ) - (0) = - 2e >. 3
-2
oxidación
K2Cr20 7 + 3H 2S f H 2S 0 4 —.
12
( + 12 ) - (+ 6) = + 6e reducción
Oxidante: K2C r20 7; coef. = 1
x 1
Cr2( S 0 4)3 + 3°S + K2S 0 4 + H20 + 6
328
5.
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Balancear e indicar la suma de coeficiente de la forma oxidada y la form a reducida: Cl, + KOH
—*
KCIO, + KCI + H ,0
Resolución: (0) - (+5) = - 5e
< 1 Forma
oxidación
3CI, + KOH
—
I coef. = 1 + 5 = 6
I oxidada
KCIO,
+ 5KCI + H ,0
(0) - ( - 1 1 = + 1e
5
Forma reducida
reducción
6.
Indicar la suma de los coeficientes de los productos: H20 2 + K M n 0 4 —► M n 0 2 + KOH + 0 2 + H20 Resolución: ( - 2 ) - (0) = - 2 e“
X
3
¡0
_ 2[
3H 20 2 + 2 K M nO j
2 M n 0 2 + 2 K 0 H + 3 0 2 + 2H 20
( + 7 ) - ( + 4 )= + 3 e
7.
3 coefp —2 + 2 + 3 + 2 — 9
- 2
¿Cuál es la cantidad de electrones transferidos en: H N 0 2 + K M n 0 4 + H2S 0 4 —
H N 0 3 + M nS 0 4 + K2S 0 4 + H20
Resolución: (+ 3) - (+5) = - 2 e x 5
5 H N 0 2 + 2 K M n 0 4 + 3H 2S 0 4 —
5 H N O , + 2 M n S 0 4 + K2S 0 4 + 3 H 20
(+7) - (+2) = +5e x 2
n.° e transferidos = 10 Señalar la suma de coeficientes de los productos:
( + 3 ) - ( + 6) = - 3 e
-3
( - 3 ) — (+21) = -2 4 e 21
C r l3 + C l2 + KOH
—► 3 K I 0 4 + K2C r 0 4 + 2KCI + H20 ( 0) - ( - 2 ) = +2 e
-27 e x 2
Cr I, + C l, + KOH —
3 K I0 4 + K2C r0 4 + 2KCI + H ,0 +2 e
2Crl, + 27CI2 + 6 4 K 0 H —
X
27
6 K I0 4 + 2K2C r 0 4 + 54KCI + 32H20
S coefp = 6 + 2 + 54 + 32 = 94 9.
Balancear: A s2S3 + M n (N 0 3)2 + K2C 0 3 —► K3A s 0 4 + K2S 0 4 + K2M n 0 4 + NO + C 0 2 Hallar: Q = (3 coef. - 2 )12
Q
u ím ic a
■
329
Resolución: -4 e + 10
6 -2 4 e -
+
6
3- 2
+ 5
+ 2 +5
A s2S3 + M n (N 0 3)2 + K2C 0 3 —
+
+2
+6
2K3A s 0 4 + 3k2S 0 4 + K2M nO„ + 2 N 0 + C 0 2
__________________ -4e ____________________ j +4
+6 e '
+ 10
-2 8 e
X
1
I 1 2K3A s0 4 + 3k2S 0 4 + K2M n 0 4 + 2NO + C 0 2
r n A s2S3 + M n (N 0 3)2 + K2C 0 3
+ 2 e x 14 n.° e transferidos = 28 A s 2S3 + 1 4 M n (N 0 3)2 + 20K2CO 3 —
2K3A s 0 4 + 3K2S 0 4 + 14K2M n 0 4 + 28NO + 20CO 2
I coef. = 1 + 14 + 20 + 2 + 3 + 14 + 28 + 20 = 102
Q = (102 - 2)1'2 = 10 Sum ando 8 H ' al prim er m iem bro se igualan las cargas a ambos m iembros. 5Fe2' + M nO ¡ + 8H* —+ 5Fe3' + Mn2'
M étodo ión electrón. Es aplicable a la reacción redox donde el agente oxidante y reductor se encuentran en soluciones y la reacción se produce según el m edio en que se encuentran ya sea ácido, básico o neutro.
c.
Pasos: 1. 2.
3.
5Fe2+ + M n 0 4 + 8 H ' —
5Fe3+ + M n 2+ + 4H 20
Balancear en m edio ácido:
Se realizan los m ism os pasos que al anterior (re dox) hasta el paso 4. Se igualan las cargas en ambos lados de la ecuación.
H2S 0 3 + M n 0 4 —► S 0 4 + M n+2 Hallar la I
Medio ácido: se añaden iones H+ M edio alcalino: se añaden iones (OH) Medio neutro: se añaden iones H *o OH a formar H20 Se ¡guala el H agregando H20 . Si al llegar a este punto, las demás operaciones han sido efectuadas correctam ente al ajustar los átom os de H ajustam os tam bién los átomos de O y quedará igualada la ecuación final.
coeficientes de los productos.
Resolución: —2 e
r
X
5
“
i
5 H 2S 0 3 + 2 M n 0 4 —
5 S 0 4 + 2M N2+
| _______+5 e x 2_______ J
5 S O ; + 2Mn
5 H ,S 0 3 + 2 M n 0 4
+ 4H+
E je m p lo s : 1.
Balancear la ecuación en m edio ácido: Fe2' + M n 0 4 — Fe3' + Mn2,
r
-1 e x 5
3.
1
Balancear en m edio ácido: C r20 2" + NO ¡ — Cr+3 + N 0 3
—► Fe + M n2
Fe2+ + MnO
+5e~
L_
5Fe2* + M n O ;
+ 4H+ + 3H20
2 coeficientes,, = 5 + 2 + 4 + 3 = 14
Resolución: a.
5 S 0 4 + 2Mn
5 H ,S 0 3 + 2 M n 0 4
X
1
5Fe3' + M n2*
b. Carga neta del prim er miembro: (+10F e; - 1 M n 0 4) = + 9 Carga neta del segundo miembro: (+15Fe; + 2M n) = + 17
T
Hallar el coeficiente del H20 Resolución: -2 e' x 3 +6
I
+3
+3
Cr20 7
3N 02 —
+ [ 12
+6 e
X
1
+5
2C r + 3 N 0 3
+Í6
330
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
-5
Balancear en medio básico: |S n(O H )4] 2~ + (CIO .) 1 _ * [Sn(O H )6j2' 2Cr*
Cr20 2 + 3 N O ¡ + 8 H
4.
3 N 0 ; + 4H ,0
Coef. (H;,0 )
Coef.: (H20 ) = 4
e indicar:
Balancear en medio ácido e indicar la suma de coeficientes estequiom étricos.
Resolución:
SFe + N O ; —
Cl
Coef. oxidante -2 e x 3
NO + SO,. + Fe3' 3 Sn(OH)
Resolución:
+ |C I 0 3|
-*
3[S n(O H )6|
+CI
-1 e oxidante
-8 e I -2
+2
+6 e ' x 1
1
+5
S Fe + N O ;
NO +
so: +
Fe
3[S n(O H )4J2 + (CI03)' + 3H20 —►3 [S n (O H )6|2 + Cl
í +3e I Es igual a H agregando H20 Coef. H 20 _ 3 __ 3 Coef. oxidante ~ 1
r
£ S Fe + 3 N 0 3 —
3 N 0 + S O ; + Fe En una de las etapas de la extracción de cobalto a partir del mineral, se produce la siguiente reacción en medio básico: CoCI2 + OCI —► Co(OFI), + Cl . Balancear y determ inar la suma de los coeficientes estequiom étricos:
+3 e x 3
-3
+1
4 H ' + SFe + 3 N 0 3 — 3 N 0 + S 0 4 + Fe3^ * 2H20 X coef. = 4 + 1 + 3 + 3- f 1 + 1 + 2 = 1 5
Resolución:
- 1 e '2
B a la ncearen medio básico: N 0 2 + M n O ¡ —. M nO 2 + N 0 3
2Co C l2 + (OCI)
Resolución: -2 e
X
r
i
NO ¡ + 2 M n 0 4 —
j
2MnO¡
2CoCI2 + (OCI) no
Se ajusta el Cl. Se agrega 4 (0 H ) al 1 .er miembro, balanceando las cargas.
2M n04 + N 0 3
Carga neta primer miembro (—1N 0 2; - 2 M n 0 4) = - 3
2CoCI2 + (OCI) + 4(0H )“ —
Carga neta segundo miembro (~4M n04; - 1 N 0 3) = - 5 Sum ando 2( OFI) ~ en el primer m iembro se igualan las cargas de ambos m iembros N 0 2 + 2 M n O ¡ + 20 F T — 2M nO ¡ + N 0 ¡ + H20 Al balancear en medio básico: (C I0 3)~ + Cr 3 —
■2 Col O H ), + 5 C I"
;
+1e >2 |
N 0 2 + 2M nO ; —
2 C o (O H )3 + Cl f 2 e >1
1
Cl 1 + (Cr0 4r 2
Hallar el coeficiente del H ,0 . Resolución: -3 e x 2
2Co(OH)3 + 5CI
El H; con H20 2CoCI2 + (OCI) + 4(OH) + H20 —
2Co(OH )3 + 5CI
S coef. = 2 + 1 + 4 + 1 + 2 + 5 = 15 9.
Equilibrar la ecuación de la oxidación del cobre por el H N 0 3: aCu + bHNO, —► c C u (N 0 3)2 + d N 0 2 + eH20 Indicar el coeficiente incorrecto: a) a = 1
b) b = 4
d) d = 1
e) e = 2
c) c = 1
Resolución:
Icio,
2Cr
Cl + 2(C rO ,
-¡-6 e (C I0 3r + 2C r3~ — Cl + 2(CrO„)2~ +5 -5 (CIOJ- + 2CrJ- + 10(OH)“ — Cl + 2 [C r0 4]2' + 5H20 Coef. H ,0 = 5
(0) - ( + 2 ) = - 2 e
0
•
335
Determ ine los estados de oxidación del fósforo en: PH3; P20 3; KH2P 0 4; H3P 0 3 (en ese orden).
Entalpia de reacción: AH = EP - Er « lj kcal AH = 40 TnoT~~
■
u ím ic a
CaS + 2H20 N2 + 3Cu + 3 H .0
Na2C 0 3 + C 0 2 + H20
Sulfito: (S) ; EO = + 6 Fosfato: (P); EO = + 3 Cloruro: (Cl); EO = + 5 Biselenuro: (Se); EO = - 2 Nitrato: (N); EO = + 3
Resolución:
R e s o lu c ió n :
A) Incorrecta i * ~2 r 2 Sulfito: ( S O ) => x + 3 ( - 2 ) = - 2 =* x = + 4
Las reacciones de metátesis son de las de doble desplazam iento o doble sustitución:
B) Incorrecta H2S + Ca(O H )2 —
x
CaS + 2H20
Cloruro: ( c i)
20. A un estudiante se le encarga verificar experim entalm ente si una sustancia X y otra Y, ambas en solución acuosa, reaccionan o no químicamente. ¿Cuáles de las siguientes m anifestaciones produ cidas, al poner en contacto las dos soluciones, son prueba inequívoca que se produjo una reacción química? La densidad resultante es mayor que 1. El calor resultante es diferente alde la solu ción X. III. Se form a un precipitado. IV. Se desprende un gas. A) D)
Solo II III; IV
B) I; II E) I; II; III; IV
-3
=> x + 4 ( - 2 ) = - 3 => x = + 5
C) Incorrecta
Por lo tanto, la alternativa correcta es: C
I. II.
2
Fosfato: (p 0 4)
=> x = - 1
D) Correcta / -1
X \-1
Biselenuro: (H Se) E) Incorrecta i x ~2 Nitrato: (N 0 3)
=> +1 + x = - 1 => x = - 2
=>x + 3 ( - 2 ) = - 1
=> x = + 5
Por lo tanto, la relación correcta es: D 2 3 .
En la gráfica:
C) II; III
R e s o lu c ió n : Las evidentes 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 en dotérm ica o exotérmica. • Luego, solo corresponden III y IV, porque en algunas reacciones, no hay variación de tem peratura. Por lo tanto, la alternativa correcta es: D
Se cumple: A) B) C) D) E)
I: reacción endotérmica II: reacción exotérm ica I: AH = 30 kJ/mol II: AH = - 1 9 0 kJ/mol En la reacción:
A - D + E; la energía de activación es 310 kJ/mol
336
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución: I. II. I. II.
D) Agente oxidante: coeficiente 3 E) Agua: coeficiente 3
Reacción exotérm ica: AH = - 3 0 kj/m o l Reacción endotérmica: AH = + 1 9 0 kJ/mol AH = 10 kJ/mol - 40 k j/m o l = - 3 0 kJ/mol AH = 200 k j/m o l - 10 kJ/m ol = 190 k j/m o l
Resolución: A partir de la reacción redox: oxidación ( - 3 e ') x 2
En reacción: A — ►D + E, la energía de activación es: Ea = 350 kJ/m ol - 40 kj/m o l = 310 kJ/mol Por lo tanto, la alternativa correcta es: E
-
2
+ 7
3Pb(N03)2+ 2HMn04+ 2H20 24.
Dadas las reacciones químicas: I. H2S 0 4 + KOH —* K2S 0 4 + H20 II. Na + H ,0 — NaOH + H, III. AICI, AI,S , + HCI
J reducción (+ 2 e ) x 3 En la reacción se identifican: Coeficiente
Calcule: Q =
£C o e f.(l)
Resolución: Balanceando las ecuaciones por tanteo: I.
1H2SO„ + 2KOH — 1K2S 0 4 + 2H20 Scoef.(l) = 1 + 2 + 1 + 2 = 6 II. 2Na + 2H 20 — 2NaOH + 1H2 Ic o e f. (II) = 2 + 2 + 2 + 1 = 7 III. 2AICI3 + 3H2S — 1AJ2S3 + 6HCI Zcoef. (III) = 2 + 3 + 1 + 6 = 12
Luego: Q :
6 ( 7 ) + 12
27.
Agente oxidante
Pb02
3
Agente reductor
M n02
2
Forma oxidada
HM n04
2
Forma reducida
P b (N 0 3)2
3
Indicar el número de reacciones de metátesis. I.
C a C 0 3 —► CaO + C 0 2
II. H2 + N2 —. NH3 III. NaOH + HCI —
Q = 9
IV. c o 2 + H2 — 25.
Después de balancear la ecuación química: al2 + b H N 0 3 —+ c H I0 3 + d N 0 2 + eH20 ; es correcto: A) B) C) D) E)
a b a b a
= = = = =
Resolución: Las reacciones de metátesis son llam adas también de sustitución doble, entonces analizando:
2; b = 5; d = 4 12; c = 4; d = 6 1; b = 10; e = 6 10; c = 2; e = 4 2; d = 4; e = 3
I.
III. NaOH + HCI -
Balancee por el método de los coeficientes indeter minados: al2 + bH N O j — c H I0 3 + d N 0 2 + eH20
+ e = 2d
...(1) ...(2) ...(3) ...(4) ...(5)
Donde asum im os que: e = 2 y d = 5 =* b = 5; c = 1; a = 1/2 Luego, m ultiplicam os todos los valores por 2 y la ecuación balanceada será: 1I2 + 10HNO3 - * 2 H I0 3 + 10NO2 + 4 H 20 Por lo tanto, la alternativa correcta es: D 26.
C a C 0 3 —► CaO + C 0 2 (reacción de análisis)
II. H2 + N2 —► NH3 (reacción de síntesis)
Resolución:
I: 2a = c H :b = c + 2e N: b = d 0 : 3 b = 3c + 2d De (2) en (4): 5e
En la reacción química: M n0 2 + P b02 + H N O 3 — . Pb(N d3)2 + HMnO, + H20 No es correcto: A) Agente reductor: coeficiente 2 B) Forma oxidada: coeficiente 2 C) Forma reducida: coeficiente 3
NaCI + H20
CO + h 2o
NaCI + H20 (reacción de
sustitución doble) IV.
C 0 2 + H2 —► CO + H20 (reacción de sustitu ción simple)
Por lo tanto, existe una reacción de metátesis 28.
Indicar la proposición verdadera (V) o falsa (F) en: I.
La energía que se libera o absorbe en una reac ción química es calorífica o luminosa. II. En una reacción exotérm ica el AH es positivo. III. En una reacción endotérm ica el sistema absor be energía eléctrica. Resolución: I.
Verdadera M uchas reacciones se producen en presencia de luz o calor.
II. Falsa Una reacción exotérm ica libera calor debido a que los productos tienen menor energía que los reactantes, entonces la variación de entalpia (A H ) es negativa.
Q
III.
29 .
Falsa Una reacción endotérm ica absorbe energía ca lorífica. VFF
3 2.
337
Si en la siguiente reacción química después de ba lancear se observa que la suma de sus coeficien tes es igual a 6. ¿Cuál es el valor de X? Fe20 3 + H20 —* Fe(OH)x
De la ecuación, balanceando en función de “x” : Fe20 3 + x H 20 —* 2Fe(O H)x 1 + X + 2 — 6 => x — 3 3 3.
Balancear la siguiente reacción: Bi(OH)3 + K2SnO¿ —► Bi + K2S n 0 3 + H20 Dar como respuesta: form a reducida form a oxidada
agente oxidante agente reductor
Resolución:
La reacción es endotérm ica El calor de reacción es 8 kcal/mol El AH es - 1 2 kcal/mol La energía de activación es 240 kcal/mol Los reactantes tienen menos energía que los productos.
Balanceando por redox: +3
+2
0
2Bi(OH )3 + 3K Sn0 2
i
¡
| R e ducción
‘
(+ 3 e ) x
+4
2BÍ + 3K 2S n 0 3 + 3H20
—►
f
2
‘
O xid ació n ( - 2 e~)
x
3
2 + 2 = 4 3 3 3
Resolución: Analizando el gráfico, observam os que se trata de un esquem a que representa una reacción exotér mica, entonces: AH = A E Prod — A E React
■
Resolución:
Respecto al esquem a, indicar la proposición ver dadera:
A) B) C) D) E)
u ím ic a
3 4 .
En la ecuación: K2Cr20 7 + N 0 2 + H N 0 3 —► K N 0 3 + C r(N 03)3 + H20 Determ ine el agente oxidante.
AH = 220 kcal/mol - 232 kcal/mol = - 1 2 kcal/mol
Resolución:
Por lo tanto, la proposición verdadera es: C
Balanceando por el método redox: +
30. La ecuación: N2(gl + H2(g) — NH3(g) + 22 kcal/mol es:
+4
6
+ 5
+3
1K2Cr20 7 + 6NO. + 2HNO, - 2K N 0 3 + 2Cr(NQ 3)3 + H20
A,
| R e ducción
A) Endotérm ica B) Combustión C) Irreversible D)Term oquím lca E) Descomposición
k
A
(+6e ) ■ 1
A
“
O xid ació n ( - 1 e~) X
6
Por lo tanto, el agente oxidante es el K2Cr20 7
Resolución: De la reacción se observa que: AH = - 2 2 kcal/mol Entonces, podem os decir que es de combustión exotérmica.
3 5.
A) B) C) D) E)
31. ¿Cuál de las siguientes ecuaciones, después de balancear correctam ente presenta el mayor pro ducto de todos sus coeficientes? A) B) C) D) E)
En la ecuación: H N 0 2 —► NO + H N 0 3 + H20 El El El El El
agente oxidante es el NO agente reductor es el H N 0 3 agente reductor es el H20 agente reductor es el NO H N 0 2 es agente oxidante y reductor a la vez
Resolución:
Cl2 + 0 2 —*■ Cl20 3 CH4 + 0 2 — CO + H20 Fe + HCI — FeCI2 + H2 CO + H20 — ► C 0 2 + H2 Aí2 + H2S 0 4 — AI2(S04)3 + H2
Balanceando por redox: 3HN02 — (+ 3 )
/i
2NO + 1 H N 0 3 + H20 (+ 2 )
R edu cció n (+ 1 e )
Resolución: Balanceando todas las ecuaciones: A) 2CI2 + 3 0 2 — 2CI20 3; (Prod. de coef. = 12) B) 2CH4 + 3 0 2 — 2CO + 4H20 ; (Prod. de coef. = 48) C) Fe + 2HCI — ► FeCI2 + H2: (Prod. de coef. = 2) D) CO + H20 —* C 0 2 + H2; (Prod. de coef. = 1) E) 2AI + 3B.SQ, — AI¡,(S04)3 + 3H,;(Prod.decoef. = 18) Por lo tanto, alternativa correcta: B
( + 5)
A
O xid ació n (+ 2 e
.. x2 )x
1
De la ecuación balanceada observam os que es una reacción de autooxidación en donde el H N 0 2 se oxida y se reduce a la vez. 36 .
¿Cuál de las siguientes reacciones que se presentan a continuación es una reacción de oxidación-reducción?
338
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
A) NH3(g)- H20(|)
N H ¡(ac) + 0 H (ac)
B) Ag(+ac)
AgCI(SJ
Cl,(ac)
C) CH3OH(i) + Na(s) D) NaCI(s,
40. Balancear la ecuación de la oxidación de cobre por el H N 0 3.
1 Na (soi, + 2 H2(gl
CH30 , SO|,
aCu + b H N 0 3 —► cC u(N O ,)2 + d N 0 2 + eH20 Determine la suma de sus coeficientes.
Na(+ac, + C l(ac)
B) HCI(g) + H20,|, —► H3C(ac)+ H30(acU C l(ac)
R e so lu ció n : Balanceando por redox:
Resolución:
1Cu + 4 H N 0 3 —► 1C u ( N 0 3)2 + 2 N 0 2 + 2H 20
En toda reacción de oxidación-reducción, existe transferencia de electrones por io que las sustan cias participantes cambian su número de oxidación. Por lo tanto, la alternativa correcta es: C
(0)
( + 5)
(+ 2 )
(+ 4 )
A
^
A
A
| O xid ació n ( - 2 e )
x 1
|
x 2____
R e du cció n (+ 1 e~) 3 7 .
Sea: H N 0 3 + H2S — S + NO + H20 Hallar el coeficiente del agente oxidante.
Entonces: a = 1 ;b = 4 ; c = 1; d = 2; e = 2 .■. Suma de coeficientes: 1 + 4 + 1 + 2 + 2 = 10
Resolución: 41. Diga usted qué alternativa es correcta referente a la siguiente ecuación: 6 F e ‘ 2 + 3CI2 = 6CI + 6 F e r3
Haciendo el balance redox: A g e n te o xida n te
+1 - 2
+1
2H N 03
(0 )
-2
A) B) C) D) E)
(+ 2 )
1
(+ 3 e~)
R e ducción
+1
3S + 2NO + 4 H 20
( - 2)
( + 5)
t|
-2
3H2S —
x
2
t
1
O xid ació n ( - > e “ ) x 3
El El El El El
gas cloro pierde electrones F e 2 es el agente oxidante gas cloro es el agente reductor Fe-2 gana electrones gas cloro es el agente oxidante
R e so lu ció n :
.-. El coeficiente del agente oxidante es 2
Analizando la ecuación: 38 .
Hallar: agente oxidante agente reductor
6 F e ‘ 2 + 3CI2 =-forma oxidada form a reducida
(-2 ) A ¡O xidación
Luego de balancear: FeO + C — ► Fe + C 0 2
(+ 3 )
t 1
; í-
(+2
e )
x
e
1
x
form a
A I
re d ucto r
form a
reducida
oxidada
1C 02
t
2Fe (0) A
( + 2 e ")
x
M n O Í + N O 2 + H~ —► M n' 2 + N O 3 + H20 Se pide determ inar la suma de coeficientes de los productos.
-2 (+ 2 )
(0 )
t1 Reducción O xid ació n
agente oxidante agente reductor
( —4 e )
(+ 4 )
Resolución:
1
Balanceando por el m étodo del ión-electrón:
2 1
x
2MnC>4 + 5 N O 2 + 6 H + — 2 M n +2 + 5 N O 3 + 3 H 20
1
( + 7)
form a oxidada form a reducida
>— - — = 1 5 1
2
A
1,3
(+ 3 )
(-2 )
¡ k
¡
R e ducción
Balancear la siguiente reacción y determ inar la re lación: agente oxidante + agente reductor
O xid ació n
(+ 5 e ) ( - 2 e ")
x
Resolución:
Scargas prod. = (+ 4 ) + ( - 5 ) = - 1
(+ 5 )
Ik
t O xidación ( - 1 e )
x
(+2)
.-. 2 + 5 + 3 = 10
A
3
R e du cció n ( + 3 e ) x 1
.-. (agente oxidante) + (agente reductor) = 4 + 3 = 7
2
Com o el m edio es ácido se agregan en los reac tantes; hallando la suma de coeficientes de los pro ductos:
Balanceando por redox: 3AgN03 (+ 1)
A x
5
Ic a rg a s react. = ( - 2 ) + ( - 5 ) = - 7
3Ag + 4 H N 0 3 —
í+ 5 )
k
Ag + H N 0 3 —► A g N 0 3 + NO + H20
(0)
2
Balancear la siguiente ecuación:
4 2 .
agente
2FeO + 1C
39 .
1
1
Por lo tanto, agente oxidante: cloro gaseoso.
Balanceando por redox: o xid a n te
+ 6 F e "3
(-1 )
R e ducción
Resolución: age nte
6CI
(0}
4 3 .
En la siguiente reacción redox: aN H 3 + b 0 2 —
cNO + dH20
Indicar valores de a; b; c y d, respectivamente.
Q
Resolución:
4 7.
Balanceando la ecuación por simple inspección:
Resolución: Balanceando por el método del ión-electrón:
Indicar con (V) verdadero y (F) falso según corres ponda:
2C oCI2 + 1 0 C L —* 2C o (OH)3 + 5CL (+ 2 )
Una sustancia quím ica puede oxidarse y redu cirse sim ultáneam ente.
(+ 1 )
t
| O xidación
(-1
II. En una reacción quím ica ordinaria existe perdi da en la cantidad de materia.
Verdadero Esto ocurre en las reacciones de auto-oxidación.
n
|
(+2
e )
x
1
—
2Co(OH)3 + 5CL
Scoeficientes de productos = 2 + 5 = 7 48.
Señale los coeficientes correspondientes a los pro ductos HMnO„; K H S 0 4: H N 0 3 respectivam ente en la educación balanceada: M n(N 0 3)2 + K 2S 20 8 + H20 —* HMnO„ + KHSO„ + H N 0 3
.-. VFF
Resolución:
Indicar la suma de coeficientes en la reacción de saponificación: CH 3CH 2COOCH,
c h 2OH
!
I
CH 3CH2COOCH + NaOH _
Balanceando por redox: 2Mn(N0 3)2 + 5K2S2Oa + H20 — ►2HMnO„ + 10KHSO4 + 4H N 0 3 (+2)
I
(-1 )
O xid ació n
I
(-5 e )
c h 2o h
x
i
2 (+ 2 e )
x
5
Como el K2S20 8 es una sal que proviene de un pe róxido, se tom a la carga del oxígeno como - 1 . .-. 2; 10; 4
Expresando mediante sus fórm ulas globales y por sim ple inspección se tiene: 3CH3CH2COONa + C3H5(OH)3
(-2 )
i
Reducción
Resolución:
(CH3CH2COO)3C3H5 + 3NaOH —
¡-7 )
>k
A
CH 3CH2COONa + CHOH
c h 3c h 2c o o c h 2
49.
La siguiente reacción: Na2C 0 3 + C u S 0 4 —► Na2S 0 4 + C u C 0 3
.-. I coeficientes = 1 + 3 + 3 + 1 = 8 4 6 .
t
2
H20 + 4 0 H + 2CoCI2 + 10CI
III. Falso Pierde electrones.
4 5 .
x
(-1 )
Scargas reactantes = - 1 ; Scargas productos = - 5 Com o el medio es básico se agregan O H - en los reactantes, siendo la suma de coeficientes de pro ductos:
Resolución:
II. Falso Se conserva la cantidad de materia (Ley de La voisier).
e ")
(+ 3 )
Reducción
III. El agente reductor experim enta una ganancia de electrones en una oxidación.
I.
339
—* Co(OH )3 + c r
CoCI2 + OCI
a = 4; b = 5; c = 4; d = 6
I.
■
Determine la suma de coeficientes de los productos, al balancear la siguiente reacción en medio básico:
4N H 3 + 5 0 2 —* 4NO + 6H20
44 .
u ím ic a
Corresponde a una reacción: A) C) E)
En la reacción redox: H20 2 + Cr20 / 2 + PP —► Cr+3 + 0 2 + H20 Indicar los coeficientes de los reactantes que per miten el balance.
Redox B) Adición Metátesis D) Sim ple desplazam iento Doble descomposición
Resolución: De la reacción:
Resolución: Balanceando por el m étodo del ión-electrón:
Na2C 0 3 + C u S 0 4 —► Na2S 0 4 + C u C 0 3
3H20 2 + Cr2C>7 2 + 8H* —* 2 C r*3 + 3 0 2 + 7H20 (-1 )
(+ 6 )
t
4
(+ 3 )
(0)
k
| O xid ació n R e du cció n
( - 2 e ") (+6
e
)x
Se observa un doble desplazam iento (metátesis). Por lo tanto, la alternativa correcta es: C
A x
3 [
1
Scargas reactivos = - 2 ; Ic a rg a s productos = + 6 Como el medio es ácido se agregan FT en los reac tantes; entonces los coeficientes de los reactantes son 3; 1; 8.
50 .
¿Qué proposición es incorrecta? A) KO H(ac) + C 0 2lg) —► K2C 0 3(ac) + Reacción de metátesis. B) Cl2(g) + Kl(ac| —► KCI(ac) + l2(ac). Reacción de desplazam iento.
H jO ,,,.
340
■
C
o l e c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
C) A I(0 H )3(acl + HCI(ac) —
AICI3(ac) + H2O (0:
5 3 .
Reacción de neutralización. D) K H C 0 3(s) —► K2C 0 3(s! + C 0 2(gl + H20 (v).
En relación a la ecuación química, indique verda dero (V) o falso (F), según corresponda: HCI(ac) + NaOH(ao) —
Reacción de desproporción.
I.
E) Cd(s) + H2S 0 4iac) —► CdSO4(a0) + H2(g).
II. Es una reacción exotérmica.
Reacción de desplazam iento.
III. Es una reacción de simple desplazamiento.
Resolución:
Resolución:
•
I.
•
Metátesis: KOH f C 0 2 — K2C 0 3 + H20 AI(OH)3 + HCI — AICI3 + H20 Desplazamiento: Cl2 + Kl - * KCI + l2 Cd + H2S 0 4 C d S 0 4 + H2 Descomposición: K H C 0 3 - » K2C 0 3 + C 0 2 + h 2o
III. Falso Al ser de m etátesis, se desarrolla desplaza m iento doble.
51. Identifique a qué clase de reacción corresponde lo siguiente: 2H 2(g) + Ct2(g¡3 —*■ 2H20,|,
.-. W F
Resolución:
52. Para la ecuación química: Zn(s, + 2HCI(ac, —»■ ZnCI2(acl + ^2(g) Indique la proposición verdadera (V) o falsa (F) se gún corresponda: I. El metal Zn y el HCI son reactivos. II. Producto de la reacción quím ica se desprende el gas hidrógeno. III. La ecuación indica que el m etal Zn se disuelve en el ácido.
Resolución: I. Verdadero Los reactantes: Zn: metal activo j _ , ■ -j 4 r Reactivos HCI: acido fuerte j II. Verdadero Se obtienen como productos: • ZnCI2: cloruro de Cinc • H2: gas hidrógeno III. Verdadero El m etal Zn es insoluble en H20 , pero se disuel ve según se observa en el HCI(ac). .-. W V
Verdadero Posee la forma: AB + CD —►AC + BD Por lo que corresponde a una reacción de me tátesis.
II. Verdadero Se observa de la ecuación que ia formación de productos va acompañado de liberación de ener gía (calor), por lo que el proceso es exotérmico.
Por lo tanto, la alternativa correcta es: D
La reacción: 2H2(g) + 0 2(g; —►2H20,,) Posee la forma: A+ B + C + ... —► Z Por lo tanto, corresponde a una reacción de com posición o síntesis.
NaCI(acl + H A ,, + calor
Es una reacción de metátesis.
5 4 .
Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposicio nes que están referidas a las reacciones químicas: I.
Se produce ruptura de enlaces en los rea cti vos y se form an nuevos enlaces en los pro ductos.
II. Hay variación de energía. III. En algunas reacciones hay cambio de color. Resolución: I.
Verdadero Ocurre transform ación química de las sustan cias, esto por ruptura y form ación de enlaces: Reactantes Ruptura de enlaces
—► Productos Formación de enlaces
II. Verdadero Dichas transform aciones ocurren por acción de la energía (calor, luz, electricidad, etc.) por lo que hay cambios térmicos. III. Verdadero En algunos casos se observa cam bios en el co lor de los materiales. Ejemplo: Oxidación del hierro: Hierro + 0 2 —»• Óxido Gris .-. V W
Rojizo
Q
®
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II)
34-'
®
III. C u (0 H )2 a * C u O (s + h 2o [R eacción de descom posición]
Respecto a la reacción redox: M n 0 4(ac, + S O *, + H20 :l!
■
u ím ic a
* S 0 4iacl + M n4(hac) + H30 (acJ
Indique cuales de las siguientes proposiciones son conectas: I. El MnO,; actúa como agente oxidante, II. El número de oxidación del m anganeso cambia en 5 unidades. III. El agente reductor es el agua.
IV. C u0(s) + H2S 0 4(ac, * C u S 0 4iac; + H20 (l) I Reacción de m etátesis] Las reacciones de metátesis (doble desplazam iento) son aquellas en las que se produce un intercambio de iones en solución para dism inuir la cantidad de los m ismos en el sistema final. Se le reconoce de la forma global:
A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) II y III
C) Solo III
l-----------1 A B -l- C D —
AD 4 BC Clave: C
Resolución: En el proceso:
PROBLEMA 3 (UNI 2013 - 1)
M n 0 4 + S 0 2;ii + H20 3l
* S 0 4(aC| + M n (acj + H30 (ac|
I Verdadero 8 H 1' + M n O j + 5e —► Mn2^ + 4 H 20 El M n O jf se reduce, por lo tanto actúa como agente oxidante.
Determ ine el coeficiente del agente oxidante, luego de balancear la siguiente reacción: Cr2(S 0 4)3(ac| + H20 2(ac) + NaOH(acJ
EL0iu~ Na2S 0 4(acl A) D )8
II Verdadero De:
* Na2C r0 4(ao +
1 B) 2 E ) 10
C) 3
Resolución:
© M nO (
—
Mn2’
|
+5e
f
Usando el método redox: r
6
(-6
e~)
-1
-12
I 3+
III Falso El agente reductor es el S 0 2
l 1-
6
i
2
Cr2(S 0 4)3 + H20 2 + NaOH —1►2NaaC r0 4 + 2HaO + Na2S 0 4
Clave:
I___________________________ I
D
-2
( ‘ 2 e
) • 3
-4
PROBLEMA 2 (UNI 2012 - II)
1Cr2(S04)3 + 3H20 2 + NaOH — 2Na3C r04 + H20 + Na2S 0 4
Un trozo de cobre metálico empieza el siguiente proceso:
Terminando el balance por tanteo:
I. Es introducido en ácido nítrico (H N 0 3lac)) form ando una solución acuosa de C u (N 0 3)2.
1Cr,(S04)3 t 3H.O, + 10NaOH — 1►2Na;CrOa - 8H O - 3Na.S0 4
II. La solución de nitrato de cobre (II) se hace reaccio nar con NaOH(ac) produciendo Cu(OH )2(s) y nitrato de sodio (N a N 0 3iac)). III. El hidróxido de cobre (II) anteriormente formado, es sepa rado y calentado descomponiéndose en CuO(s,y agua. IV. El óxido de cobre (II) es tratado con FI2S 0 4(ac) para obtener sulfato de cobre (II), C u S 0 4lacl, y agua.
S e o xida
S e re d uce
F orm a
Form a
(ag en te
(ag en te
o xida d a
reducida
re d ucto r)
o xida n te )
Agente oxidante: H20 2; coeficiente: 3 Clave: C
PROBLEMA 4 (UNI 2 01 5 - I) El S 0 2 presente en el aire es el principal responsable del fenóm eno de la lluvia ácida. La concentración de
¿Cuáles de los procesos descritos involucran una reac ción de metátesis?
S 0 2 se puede determ inar m ediante análisis químico,
A) Solo I D) II y III
a la siguiente reacción:
B) III y IV E) I, II y IV
C ) ll y IV
valorándolo con perm anganato de potasio de acuerdo
S 0 2(g) + M n 0 4(ac) + H20 ,i,
S 0 4(ac) + M n |ac| + H(ac)
Resolución: I. Cu * H N 0 3 — C u (N0 3) + NO + H20 [R eacción redox] II. Cu(NO ; . + NaOFfac! — Cu(OH)2(5) + N a N 0 3lac) [R eacción de m etátesis]
Indique la suma de los coeficientes de la ecuación iónica neta obtenida después de haber realizado el balance. A ) 17
B ) 19
D ) 20
E ) 21
C) 19
342
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución:
A) K M n02(s) + HCI(ac) —
Desarrollam os las sem ireacciones (balance en medio ácido) (2H20 + S 0 2 —+ S O 2 + 4H r 2 e ) x 5
B) K M n02(s) + HCI(ac)
*■ MnCI2(ac) + Cl2(g) + H20 (l) + KCI(ac)
C) KM n04(s) + HCI(ac)
*■ MnCI(ac) + Cl2(g) + H20 2(ac) + KCI(ac)
(5 e + 8 H f + M n 0 4 — Mn2* + 4H zO) x 2 La reacción balanceada es: 2H20 + 5 S 0 2 + 2 M n 0 4 — 5 S O ^' + 2M n2' + 4H* Scoeficientes = 2 + 5 + 2 + 5 + 2 + 4 = 20 Clave: D
PROBLEMA 5
(U N I
2015 - 1)
El permanganato de potasio suele reaccionar con el ácido clorhidrico para producir cloruro de m anganeso (II), cloro gaseoso, cloruro de potasio y oxidano. Indique usted cual es la reacción química correspon diente (sin balancear)
D) K M n 0 4(s) + HCI^) E) KM n03(s) + HCIlac)
MnCI(ac) + ^2(g)
^2^(ac)
^^(ac)
*■ MnCI2(ac) + Cl2(g) 4- H20 2í3) MnCI2(ac) + ^2(g) + H20(|) + KCI(ac)
Resolución: Reacción: K M n 0 4(s| + HCI(ac)
* MnCI2(ac) + ^2(g) + H20 (|j + KCI(ac)
Observación: H20 2(ac) no es oxidano, por lo cual la ecuación debe con siderarse como se muestra. La clave que se aproxim a más es la D. .. No hay clave
Q
PROBLEMAS 1.
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor Zn + NaNO, + NaOH N a.ZnO . t- NH, + H ,0 A) 1/4
2.
3.
B) 3/2
D) 5/2
E) 1/8
C) 7/2
D) 2/7
E) 3/7
B)1/2
C )1 /3
D)3/2
E) 2/3
12.
B) 5/2
C) 3/4
D) 2/5
E) 8/5
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor C r 0 2 + Br, —*• C r 0 42 + Br i alcalino i B) 3/2
C )2 /5
D)5/2
Z = 2
B) 2
1 4
C )3
E) 6
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor NalO, + Na.SO, + NaHSO, — Na2S 0 4 + l2 + H ,0 A) D)
B) 5
1/5 5/2
C )2 /5
E) 2/3
13. Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor M n(CN)64 + 0 2 — A)
4/3
B) 3/4
M nM n(CN)e3 + (neutro) C )4
D) 1/4
E) 2/5
E) 3/8
Respecto a la siguiente reacción balanceada: XAg + 4 H N 0 3 — YAgNO, + ZNO + 2 H .0 Determ inar qué relación es correcta respecto a los coeficientes que balancean la ecuación.
14. El cambio siguiente ocurre cuando se trata Sb20 3 con permanganato de potasio en una solución bá sica caliente. Sb20 3is| + M n 0 4 — M nO ¡2 + S b(O H )6 Por cada mol de Sb(O H )¡ que se forma.
B)X + Y > 4 + Z D)X - Y = 1
Respecto a la siguiente reacción balanceada (no está completa). XCuS + YHNO, — ZCu(N03)2 - 2N0 - 3S + WHzO Determ inar qué relación es correcta.
A) B) C) D) E)
B) Z = W + Y + 2 D) Y Z
Se Se Se Se Se
forma también 3 moles de H20 . consumen 3 moles de ión hidróxido. reducen 3 moles de permanganato. oxidan 2 moles de Sb20 3. forman también 0.5 moles de M n 0 42.
15. ¿Qué reacción se clasifica como doble descom po sición? A) Na20 [s) + P4O 10,s, B) CaC03IS) + H3P04(acl C) C H 3CH2OH„, + O,,,,
Respecto a la ecuación incompleta y balanceada que se desarrolla en medio ácido (no está completa) XMn'2 + YNaBiOj + ZH,0 —* 2M n 0 4 f WBi 3 + 5 Na" Determ inar qué relación es correcta. A) X + 2 < Z C) Y = Z E) W = 6
z
El etanol, C H ,C H 2OH, se oxida a acetaldehído. C H 3CHO. mediante los iones dicrom ato, en medio ácido. Sabiendo que los iones dicrom ado reducen a iones cromo (III). Hallar el coeficiente del oxidan te una vez balanceada la ecuación. A) D)
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor Mn2‘ + S20 82 —*■ M n 0 4 + S 0 42 (básicoi
A )X + Y = Z + W B) Y Z C) Z = W D) Y • Z + W E) (X + Y) - (Z r W) = 5 9.
11.
B) X + Y > Z + W D) W - Z > X
X + Y < Z + W
C) w
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor C r 0 2 + H20 2 —*• C rO ¡2 + H2O ib á s ic o )
A) X + Y Y 8.
C )2 /5
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor C O + S 20 82 — ► Cr20 72 - S 0 42 (básicoi
A) 2/3 7 .
E) 1/7
E)
B) 16/5
34^
Respecto a la ecuación incompleta que se desarro lla en m edio ácido: XFe(OH)2 + Y C rO :2 a H3CT — WFe(OH)3 + ZCr(OH)3 Com pletada y balanceada la ecuación que relación es correcta respecto a los coeficientes que balan cean la ecuación:
A) 5/16
A) 5/8 6.
D) 7/4
10.
A)
A) 1/1 5.
C )4 /7
■
PROPUESTOS
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: oxidante / reductor C 20 42 + M n O : —*• Mn ' + C 0 2(ácido)
A) 2/3 4.
B) 4/1
u ím ic a
D) N a H C 0 31M
* Ca3(P04)2B) + C 0 2ig) + H20,|, * C 0 2(g) + H20 (ll
*■ Na2C 0 3lsl + C 0 2(g) + H20 ll}
E) CH 3O H(„ + Q2(1) 16.
* Na3 P 0 4(.,|
C 0 2(g) + H20 („
La siguiente ecuación química: Zn + 2HCI — ZnCI2 + H2 Representa a una reacción del tipo denominado:
344
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
A) Adición. B) Descomposición. C) Desplazamiento. D) Doble descomposición. E) Doble desplazam iento. 17. Marcar la reacción que se puede clasificar como una reacción de precipitación. A) B) C) D) E) 18 .
A) Ca; H2S y N2 C) Na2S 0 4; H20 y 0 2 E) C a S 0 4; H20 y C 0 2 24 .
El amoníaco se produce industrialm ente por medio de la reacción: A) N a N 0 2 + H20 B) Nitrógeno + hidrógeno C) Na2N 0 3 + H20 D) Na2N 0 2 + H20 E) NaNO, + H2
Mg + HCI — MgCf, + H2 P b (N 0 3)2 + HCI — PbCI2 + HNO, Na + Cl, — NaCI N a C I0 3 — NaCI + 0 2 C 3H8 + 0 2 —* C 0 2 + H20
2 5 .
Sea la siguiente reacción redox: CoCI2+ O C r —*■ Co(OH )3 + CP (básico) Marcar la relación correcta, una vez balanceada.
B) La suma total de coeficientes es 15. C) La relación molar: forma oxidada / forma reduci da es 3/7. D) El coeficiente del agua es 2. E) El coeficiente del ión cloruro es 5.
El óxido m anganoso reacciona con el óxido plúm bi co en presencia de ácido nítrico produciendo ácido perm angánico, nitrato plumboso y agua. Balancear la ecuación y hallar la relación correcta: A) B) C) D) E)
A) La relación molar: oxidante/ reductor es 2.
26 .
19. Una vez balanceada la reacción: CH 3CHO + Ag(N H 3) / —* C H 3COO
B) NaOH; HCI y He D) Ca(OH)2; H20 y H2
+ Ag +
La suma total de coeficientes es 27. El coeficiente del oxidante es 2. La suma total de coeficientes es 25. El coeficiente del reductor es 5. La relación molar oxidante / reductor es: 5/2
El etileno, CH2 = CH2, reacciona con el perm anga nato de potasio, ácido clorhídrico y agua para pro ducir: etiléglicol, CH2O HCH2OH, dióxido de m anga neso y cloruro de potasio. Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación molar: ° xic|ante reductor
NH3(básico) Marcar la proposición incorrecta.
A) 2/3
B) 3/2
C) 1/3
D) 3
E) 1
A) El oxidante es Ag(N H 3)J B) C) D) E) 20 .
La relación molar: oxidante / reductor es 2. El coeficiente de la forma oxidada es 4. El coeficiente del ión oxidrilo es 3. El coeficiente de la forma reducida es 2.
2 7 .
Una vez balanceada la ecuación: Cu2SnS2 + S20 8 2 —
A) B) C) D) E)
S 0 42 + S n (O H )62 + Cu(OH )2(alcalino)
Marcar la relación correcta: A) El coeficiente del oxidante es 8. B) La relación molar: oxidante / reductor es 1/10.
28 .
C) El coeficiente de la forma reducida es 22.
6+
B) 2 +
C )5 +
D) 4 +
E) 3 29 .
2 2 .
Cuando el sulfuro de cinc se quema en el aire se obtiene: A) D)
Zn y S ZnO y S 0 2
B) ZnO E) Zn metálico
Una vez balanceada la siguiente reacción: A s2S3 + H20 2—*■A s 0 4~3 -t S O / 2 (básico)
A) B) C) D) E)
El permanganato de potasio es un oxidante fuerte ¿Cuál es el estado de oxidación cuando se reduce en medio básico? A)
El reductor transfiere 2 electrones por molécula. La suma total de coeficientes es 39. La relación molar: oxidante/reductor es 3/2. El coeficiente de la forma oxidada es 1. El coeficiente del sulfato de sodio es 6.
Marcar la proposición correcta:
D) El coeficiente de la forma reducida es 2. E) Se transfieren 20 electrones. 2 1 .
El peroxodisulfato de sodio, Na2S20 8, reacciona con el cloruro cróm ico en presencia de hidróxido de sodio, produciendo sulfato de sodio, dicrom ato de sodio cloruro de sodio y agua. ¿Qué proposición es falsa respecto a esta ecuación?
C) Z n S 0 4
El coeficiente del oxidante es 1. El coeficiente del ión oxidrilo es 18. La suma total de coeficientes es 52. La relación molar: o xid a n te /re d ucto r es 1/14. El coeficiente del agua es 21.
¿Cuál es la ecuación quím ica correcta para la ob tención del bicarbonato de sodio? A) C 0 2 + N a C 0 3 + H20 —
2NaHC03
B) C 0 2 + N a C 0 3 + H20 —
NaHCO,
C) C 0 2 + Na2C 0 3 + H20 —
2N aHC 03
D) C 0 2 + Na2C 0 2 + H20 -— 2 N a H C 0 3 2 3 .
En la reacción de carbonato de calcio con ácido sulfúrico, se producen tres compuestos: uno sóli do, otro líquido y otro gaseoso. Respectivamente ellos son:
E) C 0 2 + Na2C 0 2 + H20 —
N aHC03
30. Equilibrar la ecuación de la oxidación del cobre con el H N 0 3
Q
3 1.
B) b = 4 E) e = 2
C) c = 1
A) 1
La siguiente ecuación química: Na2C 0 3 + C u S 0 4 —* Na2S 0 4 + C u C 0 3 Corresponde a una reacción de: A) Com bustión C) Descomposición
38 .
Cual(es) de las siguientes reacciones es(son) de sustitución.
C )3
D) 4
E) 5
M etátesis: H2S 0 4 + 2NaCI —* Na2S 0 4 + 2HCI Descomposición: 3H N 02 —* H N 03 + 2 N 0 + H20 Adición: C6H6+ 3H2 —* C6H12 Desplazamiento simple: Zn + 2HCI —* ZnCI2 + H2 Com bustión: CH4 + Cl2 —*■ CH3C! + HCI
Cu+ A g N 0 3 —► C u (N0 3)2 + Ag
Balancear la siguiente ecuación y señalar el coefi ciente del agua: C2H6 + 0 2 —* C 0 2 + H20
II.
Sb + Cl2 —*■ SbCI3
A) 6 Z n (N 0 3) + Pb
A) Solo I
B) Solo II
D) I y II
E) I y III
39 .
4 0 .
C) Solo III
A) 3/2
B) 1/3
forma oxidada forma reducida
C )3
D) 4/3
E) 1/2
4 1.
Al balancear por redox: H N 0 3 + H2S 0 3 - * H2S 0 4 + H20 + NO
B) 17
C )5
D) 7
E) 8
Identificar cuál de las siguientes reacciones es de adición: A) B) C) D) E)
Balancear por redox: Sn + H N 0 3 — S n 0 2 + NO + H20 agente reductor ' agente oxidante
34 .
B) 2
I.
III. Zn + P b (N 0 3)2 —
3 3 .
345
Sobre el tipo de reacciones señale la alternativa incorrecta: A) B) C) D) E)
B) Adición D) Doble descomposición
E) Desplazamiento 3 2 .
■
IV. Form ación de nuevas sustancias. V. Cam bio en la densidad. ¿Cuántas proposiciones son incorrectas?
aCuS + bH N 03 — cC u(N 03)2 + d N 0 2 + eH20 + fS Indicar el coeficiente incorrecto: A) a =1 D) d = 1
u ím ic a
NH3 — N2 + H2 H2 + 0 2 —«■ H20 C a C 0 3 — CaO + C 0 2 CH4 + 0 2 — C 0 2 + H20 Fe + HCI — FeCI2 + H2
Balancear y determ inar la relación entre el agente oxidante y el agente reductor. P + H N 0 3 + H20 — NO + H3P 0 4 A) 3/5
B) 5/3
C) 1
D) 3/2
E) 2/3
hallar: agente oxidante + agente reductor A) 3 5 .
6B) 5
C )1 6
D) 8
E) 12
4 2 .
¿Cuántas reacciones de sustitución o desplaza miento existe? I.
Fe + C u S 0 4 —*- F e S 0 4
II. Zn + H2S 0 4 —
ZnS04
A) 2 y 3 D) 3 y 2
+ Cu + H2
III. K + H20 — K(OH) + H2 IV. Cl2 + NaBr — NaCI + Br2 A)
OB) 1
C )2
4 3 .
D) 3
Balancear la siguiente ecuación: H N 0 3 + H3S — NO + S + H20 Indicar el coeficiente del agente reductor y oxidan te respectivam ente.
4 4 .
36. Relacionar correctamente:
A)
c. C 3H8 + 0 2 —*• CO + H20
3 7 .
D) 14
E) 15
Ag + H B r0 3 —► A g B r0 3 + BrO + H20
H3S b 0 4 + N 0 2 + H20
A) I - b; II - c; III - a C) I - a; II - b;III - c E) I - c; II - a; III - b
C )1 3
agente oxidante agente reductor
KCI + 0 2
b. Sb + H N 0 3 —
B) 8
Balancear la siguiente ecuación y hallar la relación:
I. Descomposición II. Redox III. Com bustión incompleta a. K C I0 3 —
C) 1 y 1
Balancear: Hg + H N 0 3 —* H g (N 0 3)2 + NO + H20 Señalar el coeficiente del agente oxidante. A) 10
E) 4
B) 1 y 3 E) 2 y 1
B) I - c; II D) I - a; II -
4 5 .
B) 2/3
C )1 /3
D) 4/3
E) 3/2
Indicar la relación que no corresponde: A) KC103 —► KCI + 0 2 (descom posición) B) 2Hg + Cl2 —► Hg2CI2 (com binación)
b; III - a c; III - b
C) NH3 + BF3 —► H3NBF3 (adición) D) H20 2 —► 0 2 + H20 (sustitución) E) C u S 0 4 + Zn —► Z n S 0 4 + C (desplazam iento)
Sobre las evidencias del desarrollo de una reac ción química: I. Las sustancias cambian de color. II. Formación de precipitados. III. Liberación de un gas.
3/4
46 .
La siguiente ecuación química: Fe30 4 + H2 —*■ 3 Fe + H20 Se puede tipificar como:
346
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
A) Doble desplazam iento C) Com binación E)Ay B 4 7 .
S
a p ie n s
B) Descomposición D) Redox
A) B) C) D) E)
Marque la reacción de descomposición: A) NaCI + A g N 0 3 — B) NH4N 0 2 — C) S
54 .
+ h 2s o 4 — so2+ H20 C 0 2 + 2H20
¿Qué tipo de reacción representa la siguiente ecuación? C a C 0 3 + C alor —► C 0 2+ CaO A) Com bustión C) Descomposición E) C y D
4 9 .
55.
B) Exotérmica D) Endotérm ica
Butano H20 02
B) Dióxido de carbono D) C ,H e
56 .
50. ¿A qué tipo pertenece la siguiente reacción? CO + 0 2 ► C 0 2 A) C) E)
-
d; III b; III c: III d; III c; III
-
c; IV c; IV a; IV a; IV d; IV
-
b d b b b
Metátesis B) Combustión completa Com bustión incompleta D) Exotérmica Adición
De acuerdo con las siguientes ecuaciones parciales: N 3 - 1 e ' — Na ; S + 1 e" — Sb Los estados de oxidación del nitrógeno (a) y del azufre (b), son:
5 7 .
B) - 4 y - 2 E) - 3 y +1
C)-2 y -2
El permanganato de potasio es un oxidante fuerte. ¿Cuál es el estado de oxidación final del Mn al reaccionar con una sustancia reductora? M n 0 41 - MnO¡, A) + 6
51. En la relación de óxido-reducción: FsS<s) + 4HN03(ac) * Fe(N03).:.í : + S(s) + 2H20 (|, + NOlg) Se cum ple que:
B) + 2
C) + 5
D) + 4
E) + 3
Cuando se quema madera, uno de los compuestos que intervienen en la combustión es la celulosa, cuya fórmula simple es: C6H10O 5. Escriba la ecua ción para la combustión completa de esta sustancia. A) C6H10O5 + 6 0 2 —
6 C 0 2 + 5H20
B) 2C6H10O5 + 6 0 2 — 12CO + 1 0 H 2O C) C6H10O5 + 3 0 2 6CO + 5H20 D) CgH10O5 + 2 0 2 —
A) Se produce dos oxidaciones y una reducción. B) El Fe no cam bia su estado de oxidación. C) El N gana dos electrones. D) Se produce una oxidación y una reducción.
El mercurio se oxida y el estaño se reduce. El mercurio se oxida: el cloro y el estaño se reducen. El estaño se reduce; el cloro y el mercurio se oxidan. El Mercurio se reduce; el cloro y el estaño se oxidan. El mercurio se reduce y el estaño se oxida.
A) - 4 y 0 D) - 2 y 0
Señale en la reacción , cuál es el comburente: ^3^8 ' O 2 —► C 0 2 + H20 A) C) E)
a;II a:II d;II c;II a;II
En la siguiente ecuación de óxido - reducción: 2HgCI2 + SnCI2 — SnCI4 + 2HgCI A) B) C) D) E)
D) Hg + 0 2 —► Hg20
4 8 .
-
AgCI + NaNO,
N2 + 2H 20
E) CH4 + 2 0 2 —
I I I I I
2 C 0 2 + 5H20 + 2C
E) 2C6H ,0O5 + 4 0 2 — 58 .
La siguiente ecuación química: ^ 3^ 8(9} -h ^ 2(g)
E) Solo el S se oxida perdiendo dos electrones.
2 C 0 2 + 4CO + 5H20
* QQgtg)
EI20 (ij + Energía
Representa a una reacción del tipo denominada: 52. Cuando el amoniaco reacción con el óxido de co
A) Descomposición B) Combustión completa C) Com bustión Incompleta D) M etátesis E) Composición
bre II caliente, se produce cobre metálico. Este fe nómeno indica que el amoniaco es un agente: A) C) E)
Catalizador Deshidratante Oxidante
B) Reductor D) Nitrante
59 .
I. S n ' — S n ' 4 + 2 e ” III. C u ’ 2 + 2 e — Cu
53. Señale la correspondencia: reacción (ecuación quí m ica)-clasificación de acuerdo al comportamiento de los reactivos. I.
2AIIS1 + 6HCI(ac) —
II. 2HBr(g)
IV. BaO(s| + H20 (l) — Doble sustitución Sustitución
II. 21 1 — l2 + 2 e ' IV. Au 3 + 3 e ' — Au
Indique las que son de reducción. A) I y II D) II y V
B) III y IV E) I; II; III; y IV
C) I y III
2AICI3(acl + 3H2(g) 60.
* H2(gl + Br2lgJ
III. A g N 0 3(ac) + KCI(ac) —
a. c.
En relación a las siguientes semirreacciones:
AgCI(s) + K N 0 3(ag)
Ba(OH)2(ac) b. Adición d. Descomposición
Dada la siguiente ecuación química de ó x id o -re ducción: Mg(s) + 0 2(g) —► M gO(s, De ella se deduce que el magnesio: A) Se oxida porque gana 2 electrones. B) Se reduce porque pierde 2 electrones. C) Es el agente reductor que se reduce.
Q
B) C) D) E)
D) Es el agente oxidante porque se oxida. E) Se oxida porque pierde 2 electrones. 6 1.
En la reacción de ó xid o -re d u cció n : M gIS) + N2(g) A) B) C) D) E)
6 2.
El El El El El
La reacción química: ^2^4igi 4 H2(gl *■ C2H6(g) + 137 kJ
6 3.
C) VFF
D) FFF
E) VFV
Para las siguientes reacciones: a. Producción de yodo a partir del agua de mar. + 2 llac) * l2(aig + 2C I(ac) b. Obtención de lejía. Cl2(g) + 2NaOH(ac) — ^
► N 0 2(gl + 0 2(g)
Marque la secuencia correcta de verdad (V) o fal sedad (F) en las siguientes proposiciones: I. Las tres son reacciones redox II. Las form as oxidadas de las sustancias en (a) y (b) son el l2 y el NaCIO, respectivam ente. III. La sustancia que reduce es el ozono. IV. El nitrógeno aumenta en 2 unidades su número de oxidación. A) VFVV D )V V V V
B) VVFF E )V F V F
C) F V W
I.
En las reacciones de m etátesis cambia el nú mero de oxidación de por lo menos un átomo. II. Las reacción de com bustión son exotérm icas y redox. III. Las reacciones de precipitación, form an sólidos insolubles. IV. En la reducción disminuye el número de oxidación.
6 5.
67. La siguiente ecuación química: Z n„, + 2HCI(ac) ► ZnCI2(ag)+ H2(g) Representa a una reacción del tipo denominada: A) Adición B) Descomposición C) Desplazam iento D) Doble descomposición E) Doble desplazam iento
A) Ionización C) Electrólisis E) Autólisis
B) Sublimación D) Pirólisis
69. La siguiente ecuación química: A g N 0 3(ac) + KCIlag) —* AgC lla) + K N 0 3(ac)
B )V V V F E) F V W
A) Síntesis B) Descomposición C) Pirólisis D) Electrólisis E) Doble desplazam iento 70. El am oniaco se produce industrialm ente por medio de la reacción: A) N a N 0 2 + H20 C) N a N 0 3 + H20 E) NaNO- + H2
C )V V F V
La semirreación de reducción balanceada es: A) S n ’ 2 — Sn~4 + 2 e B) 21 — l2 + 2 e~ C) C r26 + 3 e " - > 2 C r 3 D) M n*7 + 5 e~ —► M n '2 E) S8 + 2 e — 8S 2
I.
NaOH + HCI —
ii- s o 2Ig) + o 2(g)
A) B) C) D) E)
A) Se rompen los enlaces químicos en los reactivos y se forman nuevos enlaces en los productos.
NaCI + H20
* S 0 3íg)
(NHg)2Cr20 7 —► N2 + Cr20 3 + H20 I es de neutralización II es redox II es redox intram olecular III reacción de desproporción II es de catálisis heterogénea
72. Indicar lo que no ocurre durante un proceso redox: I. Se produce transferencia de electrones. II. Durante la reducción siempre se gana electrones. III. El agente reductor cede electrones al agente oxidante. IV. La sustancia que se reduce es el agente oxidante. V. El agente oxidante y el agente reductor siempre son sustancias distintas. A) I
B) II
C) III
D) IV
E) V
73. De las siguientes proporciones: I.
66. Indique lo incorrecto, en relación a los cambios que ocurre en una reacción química:
B) N2 + H2 D) N a N 0 2 + HCI
71. De las siguientes reacciones, lo incorrecto es:
III.
64. Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda:
A )V V V V D) FFVV
Se libera o absorbe energía. Se form an nuevos elem entos químicos. En algunas reacciones hay formación de precipitado. En algunas reacciones hay liberación de gas.
Representa a una reacción del tipo denominada: NaCI(sc) + NaCIO(acl + H2Ofll
c. Acción oxidante del ozono NO,g) + 0 3(g,
347
68. La descom posición de un com puesto químico en sus elementos, por acción del calor, se denomina:
I. Es una reacción de adición. II. Es una reacción endotérmica. III. Es una reacción redox. B) VVF
■
► M g,N 2!sl
Mg se reduce. N se oxida. Mg no cambia su número de oxidación. Mg es el agente oxidante. Mg es el agente reductor.
A) VV V
u ím ic a
H20 2(l) + M n 0 2is) —► H20 (I! + 0 2(gl: es una catá lisis heterogénea.
II. H2(g) + 0 2(s) —* H20 (g): reacción endotérmica III. La catálisis puede ser: homogénea, heterogé nea, enzimática.
348
■
C o le c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
Es (so n) no c o rre c ta (s): A ) S olo I
B ) S o lo II
D)
E ) I; II y III
I y II
C ) S olo III
74. In d ic a r c u a n ta s p ro p o s ic io n e s son no co rre c ta s I.
H2 + O
—* H O: e le c tró lis is
II.
H , 0 2 — » H O i CL: fo to lis is con d is m u ta c ió n
III. M g O — * Mg + CL: re d o x in tra m o le c u la r IV. B r2 + K O H ■— p ro p o rc ió n
V. I2 + Cl2 + H20 — ► HIO, + HCI: redox ¡ntermolecular A) 1
A) I y II D) I y IV
K B rO . t K B r l H ,0 : re dox d e s
B) 2
C )3
D) 4
E I5
I. II. III. IV. V.
d is im u la c ió n ? H2 + B r, —
2H Br
II. Zn + HCI —
Z n C I. t H
B) II
C) III
D) IV
Mg —
Mg 2
O. —
II. S 7 - *
O 2
A ) 1 y 2 B) 2 y 2
S8
IV. C F 7 — >• Cl ' C) 1 y 3
D) 2 y 1
A) O
E) 3 y 1
80.
77. P ara las s ig u ie n te s re accione s: J ^ L —* Q
Q —
J + L — ► Q; AH = t 30 kJ/'mol
III. La reacción total: J + L —* R + T, es exotérm ica IV. La e n e rg ía de a c tiv a c ió n de R ^ T — » Q es igual a la de J - L — ► Q.
6. B 7. E 8. D
C )2
D) 3
E) 4
En las reacciones quím icas cuantas de las siguien tes proposiciones se cumplen
A) O
11. A 12. B 13. D 14. B 15. B 16. C 17. B
21. D
18. B
28. C
19. C 20. C
29. C 30. D
22. D 23. E 24. B 25. E 26. A 27. A
31. B 32. E 33. A 34. B 35. E 36. C 37. A 38. E 39. A 40. B
41. 42. 43. 44. 45, 46.
B) 1
51. A 52. B
B D D D D D
53. D 54. E 55. C 56. D
47. B
57. A
48. E 49. E 50. D
58. B 59. B E
O CO
9. A 10. C
B) 1
En las reacciones químicas las estructuras in ternas de las sustancias cambian. II. Durante una reacción química hay ruptura y for mación de enlaces. III. En toda reacción química se formará siempre un gas. IV. Las reacciones quím icas deberán desarrollarse siem pre luego de un calentamiento.
II. Las e n e rg ía s de a c tiv a c ió n s u m a n 100 k j/m o l
1. A 2. C 3. B 4. D 5. B
E) 5
I.
R + T
¿ C u á le s son las co rre c ta s ? I.
D) 4
Los catalizadores positivos aceleran la veloci dad de reacción. II. La energía de activación de una reacción exo térm ica es mayor que en su reacción inversa. III. Los alcalinos reaccionan violentamente con el agua. IV. Cuanto más finam ente divididos están los reac tantes, más rápida es la reacción.
cu a n to s son de o x id a c ió n y re ducción :
III.
C )3
I.
E) V
76. B a la n c e a r las s ig u ie n te s s e m irre a c c io n e s e indiq ue
I.
B) 2
79. De las reacciones químicas cuantas proposiciones son no incorrectas:
H3P 0 4 - P H j
V. A u 20 , — » A u ■ 0 2 A) I
El H.O. es una sustancia que presenta dualidad es decir, actúa como oxidante y como reductor. Como oxidante se reduce a oxigeno. Como reductor se oxida a oxigeno. En medio alcalino se reduce. En medio ácido se oxida.
A) 1
III. Fe ^ S —* FeS IV. H .P O , - *
C) I: II; IV
78. Con respecto al peróxido de hidrógeno, ¿cuántas proposiciones son no incorrectas?
75. ¿C uál de las re a c c io n e s re dox c o rre s p o n d e a una
I.
B) I y III E) III y IV
C )2
D) 3
E) 4
61. E
71. E
62. E 63. D 64. E 65. D 66. C 67. C
72. 73. 74. 75.
68. D 69. E
78. D
70. B
E B A D
76. B 77. E 79. E 80. D
Estequiometría
_
Q. O o
Jóns Jacob von Berzelius (Óstergótland. 20 de agosto de 1779-EstocoImo. 17 de agosto de 1848) fue un químico sueco. Llevó a cabo la técnica moderna de la fórmula de notación química ¡unto con John Dalton. Antoine Lavoisier y Robert Boyle. Comen zó su carrera como medico, pero sus investigaciones en la Q uí mica y la Física eran de mayor importancia en el desarrollo de la asignatura. Logró mucho en la vida más tarde como secretario de la Academia Sueca y es cono cido como el padre de la Q uím i ca en ese país. Luego, codificó los elementos según la primera letra de su nombre latino, agregando una segunda letra cuando había necesidad de diferenciar dos ele mentos cuyo nombre comenzaba con la misma letra inicial. Por ejemplo, C para carbono. Ca para calcio. Cd para cadmio, etc. Berzelius desarrolló un sistema de notación química en el cual a los elementos se les denotaba con símbolos simples, tales como O para el oxígeno, o Fe de hierro, con las proporciones seña ladas por números. Este es. básicamente, el mismo sistema utilizado en la actualidad, en la fór mula molecular; la única diferencia es que en lugar de subíndices (utilizados en la actualidad, por ejemplo. FLO). Berzelius utiliza un superíndice (H'O). La obra que resume la actividad de Berzelius. redactada paralelamente al desarrollo de esta, es el Trámelo de química (1808-1818). Fuente: Wifeipedia
350
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
— ► 2NH3(g) Relación molar Relación en masa
3 mol
6
Por Lavoisier: 34 g = 34 g
1 mol 28
— —
2H2 + 0 2
2 mol
2
34 Proust
m ol
1
m ol
2H 20 2
m ol
~ 4g
327
177 1
2 g
16 g
18 g
I
Proporción constante
Q
0 2 reacciona completam ente: 16 g y requiere solo de H2: 2 g => El H2 está en exceso:
C + B
u ím ic a
AB
...(1)
CB
...(2)
■
351
exceso H2 = 1 6 - 2 = 1 4 g .. De H20 se produce 18 g
AC
E je m p lo : SI en
un proceso quím ico las sustancias no se
encuentran en proporción estequiom étrica, entonces una
de
ellas
se
halla
en
exceso
y
reacciona
2CaO
...(1)
2 H ,0
...(2)
2Ca + 10 2 80 g
32 g
parcialm ente. La otra sustancia se consum e totalm ente
2H2 + I O j ■
y se le denom ina reactivo lim itante, encontrándose en
4g
32 g
m enor cantidad.
De la reacción (1) y (2). como Ca y H2 reaccionan con la misma masa de 0 2, Ca y H2 reaccionan entre si; entonces:
Aplicación: Determ inar cuántos gram os de amoníaco se deben descom poner para obtener 360 g de hidrógeno.
2Ca + 2H 2 — 80 g
2CaH2
4g
PA (N = 14; H = 1)
Aplicación:
Resolución: Se resuelve aplicando la regla de 3 simples: 2NH3 —
3H2 + N2
2 mol
85 g de una sustancia B reacciona con 40 g de una sus tancia A y 12 g de una sustancia C con 20 g de A. Deter m inar cuántos gram os de B reaccionan con 84 g de C.
3 mol
Resolución:
2(171!)-------3( 2gj
Por Rither:
x -------360
B + A x =
O O O g J IT )
= 2o40 g (N H 3)
—► BA
...(a)
85 g 40 g
C + A
Ley de las proposiciones múltiples o ley de Dalton Siem pre que dos elem entos se combinen entre sí, para form ar varios compuestos, entonces se cum ple que la
CB ...(P)
24 g 40 g múltiplo
B_
-
C_ —
BC
85 g ------ 24 g
que la masa del otro varia en una relación de números Para:
E je m p lo s :
• C + B -
De a y p :
masa de uno de ellos perm anece constante, m ientras enteros sencillos.
-
12 g 2 0 g
x
= 84(85) 24
84g
: 297,5 g
Ley de Gay-Lussac g
Solam ente son aplicables a sustancias (gaseosas) a las m ismas condiciones de presión y temperatura.
l
constante
g
I
n ° enteros
En las reacciones gaseosas; los coeficientes m olares nos indican tam bién los coeficientes volumétricos.
Ley de los volúmenes constantes y definidos. Existe una relación constante y definida entre los volú menes de los gases que reaccionan y producidos, cual
Ley de las proporciones reciprocas o ley de Wenzell-Ritcher
quier exceso deja de combinarse.
Cuando dos sustancias diferentes se combinan sepa
E je m p lo :
radam ente con una masa fija de una tercera sustancia, entonces se cumple que las masas relativas de aque llos son los m ismos que se combinen entre sí, o bien son m últiplos o subm últiplos de estos.
2 H ,0
_aig) 2 mol 2 V
1 mol 1V
2 mol 2V
352
■
C
Vh.
r r
2
=
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
3.
,
4 . VH,o
= Cte.
1H2ígi + IC L ig i —► 2HCI, 1V
1V
2V
C = i t 2 = 0 =0
S = 2: V = 2
Se tiene la reacción de fase gaseosa:
No hay contracción N2(gl + 3H2(gl -> 2N H 3(gl
4.
Relación molar
1 mol
3 mol
—
2 mol
Relación volumen
1V
3V
-*
2V
i L
1L
3 L
—
2 L
a CN
CC
1 cm 3 3 cm 3 — ► 2 cm 3
CN
22,4 L 67,2 L —
Fe(s) + 4 H 20 (g) —
1Fe20 4(s) + 4H2lg)
4V
4V
S = 4 ; V = 4 => C = No hay contracción. 5.
44,8 L
1CHl(g) + 2 0 2lg
1 C 0 2(g) + 2H20,¡, = 3 "1 = 2 3 3
S = 3; V = 1
1 mol.q = 22,4 L
Ley de los volúmenes proporcionales Los volúm enes de dos o más gases que reaccionan con un m ismo volumen de un tercero son los mismos con que reaccionarán entre sí. 3H ag, +
N2|9) - >
3V
IV
3 C I 2 (g, +
3 \T
2N H 3
2NCI3
1v
l dos, solo se deben tomar en cuenta las especies en estado gaseoso, omitiéndose sólidos y líquidos.
...(a)
2V
N 2(g)
f En el conteo de los volúmenes reactantes y produci-
...0 )
359 pie3 a CN De la Rxn: Li20
+
1 m ol-lb
C 02
Li2C 0 3
1 m ol-lb
1m ol-lb
30 Ib 1 Ib 359 = 12 pie3 30
11. Una mezcla form ada por: CH4, C2H2 y 0 2 ocupa un volumen de 50 mL y se som ete a la combustión completa que deja un residuo de 25 mL que no contiene ninguno de los gases de la mezcla origi nal. El agua fue condensada. ¿Qué porcentaje en volumen había del oxígeno? Resolución:
Hallar el volum en de aire que se necesita para la com bustión de 3 litros de C2H2 (acetileno) y el volu men de dióxido de carbono (C 0 2),
x cm 3
Aire ( 0 2: 20%; N2: 80% en volum en)
Rxn
Resolución: De la Rxn: 1C2H2 + ^ 0 2
x
2x
x . 2C 02
C2H2:
C2H2
Jo ,
y cm
1V
f v
H ,Q „,
• 2 C 0 2 + H20 2 V
-2 V
Rxn
3 L-
- V co2 r
Dato: C 0 2 : x + 2y = 25
...(a)
Mezcla: x + y + 2x + |- y = 50
-O )
vo2
1V
7 ,5 L ; Vct
3 (2 )V 1V
Volumen del aire: Va: V02 = 20%Va Va
0 2: 50 mi
CH4 + 2 0 2 -► C 0 2 + 2H20,(i) 1V 2V V
1V-
3 (§ )V Vo2 =
Mezcla: CH4, CH4:
= ^ (1 0 0 ) =
7 ,5 L 20
(100) = 37, 5 L
2y
Y-
:6 L ~~o7" De a y (5: x = 5; y = 10
=» Q 2: 2x + | y = 35 mi => % 0 2 = | | ( 1 0 0 ) = 70%
Q
1 2 . Se hace pasar una mezcla de CH4 y C2H4 sobre
CuO al rojo y recogem os 0,6 g de H20 y 1,185 g de C 0 2. Determ inar la composición de la mezcla si la combustión fue completa.
Resolución: Aplicando ley de Proust o proporciones constantes. = 0,033 mol Se obtiene: nH¿0 : M 18 1,185 = 0,027 mol nCO , = 44 Rxn: CH4: CH4 + 2 0 2 - . 1 C 0 2 + 2 H ,0 2 mol 1 mol 1 mol x mol: -2 x x _ x ______ C2H4: y mol:
2y
2y
C 0 2:
x + 2y = 0.027
...(a)
H20 :
2x + 2y = 0,033
,.. (P)
_
y = 0.0105 _
II A
III A
IV A
VA
V IA
V IIA
|EO|
1
2
3
4
3
2
1
E je m p lo s : • meq(Ca) = 40/2 = 20
meq(H) = 1 / 1 = 1
• meq(AI) = 27/3 = 9
meq(N) = 14/3 = 4,66
• meq(CI) = 35,5/1 = 35,5
meq(S) = 32/2 = 16
• meq(0 ) = 16/2 = 8
meq(C) = 12/4 = 3
Compuestos: 0 M: Masa m olecular del com puesto 0: Parámetro del com puesto
Compuesto
36,3° CH„ 63.7°, C,H4
n.° de Hs sustituibles n.° de (OH)s Carga total del catión 0 anión
E je m p lo s :
Óxido 1.
S 0 3: M = 80
La cantidad en masa de una sustancia que se combina, libera o desplaza a 1 unidad en masa de hidrógeno u 8 unidades en masa de oxigeno o 35,5 unidades en masa de cloro.
Ácido
E je m p lo s :
2.
1.
Carga total del O
Ácido
Sal
C 0 2: (sin reaccionar) ^ nC02
impureza % m olar C 0 2 = ^ ( 1 0 0 ) sin reaccionar T
Fe
+ HCI
—* FeCI, + H,,„,
3 A
n c °2
% m olar C 0 2 = - |------- (100) sin reaccionar g nco2
m., = 500 g Pureza =
% m olar C 0 2 = 66,7% sin reaccionar 3.
suslanc!a pura ( 100 )
.(a )
Fe,sl + 3HCI(acl —> FeC lj + - H 2
Calcular la masa de cal viva al 80% de pureza que puede prepararse calentando 200 Ib de caliza con una pureza del 95% de C a C 0 3.
1 mol 56
- mol .
|( 2 )
R e s o lu c ió n : C aC 03
— ► CaO + C 0 2
1 m ol-lb
1 mol-lb
12 g mFe = 224 g, esto está contenido en la muestra
100 I b -------------56 Ib
En (a): Pureza: | | ^ ( 1 0 0 ) = 44,8% oUU
^ ( 2 0 0 ) I b -------- x Ib 6. x = 106,4 Ib (CaO) Por dato: cal viva contiene 80% CaO pura: 80 ^CaO ~ «j qq ^\al viva m
_ 100„ al ”
100 M nft
80
IK
Ca0 — "80"
Determ inar el porcentaje de impureza que contie nen 100 g de cloruro de bario si al reaccionar con H2S 0 4 produce 50 mL de HCI con 36% de pureza y una densidad de 1,18 g/mL. Ár: (Ba = 137, Cl = 35,5) R e so lu ció n :
m cal = 133,0 Ib
4.
Determ inar el volumen desprendido de H2 a 0 °C y 8 atm, que se obtiene al reaccionar 4 molátomos Zn con H2C 0 3.
H.SO,
50 mL
Zn(s) + H2C 0 3 —► Z n C 0 3 + H2:()l Á r : Zn = 65; C = 12; O = 16
100 g
D = 1,18 g/mL
R e s o lu c ió n : De la ecuación estequiom étrica, hallamos las mo les de H2; luego aplicam os la ecuación universal para determ inar el volumen. 1Zn + H2CO s —► Z n C 0 3 + H2 1 mol átom os
_____ __
1 mol
4 mol átom os
_______
nH,
4 ( 1) „ , nn2 = - j 1 = 4 mol => P = 8 atm; T = 273 K; R = 0,082 Por la ec. universal: PV = nRT _ nRT P
4 (0 ,0 8 2 )(2 7 3 ) _ 8
msol = 1,18(50) = 59 g m,
36
HCI
-(59) = 21,24 g
100'
Rxn: 1BaCI2 + 1H2S 0 4 1 mol
- 2HCI + 1BaSO, 2 mol
208 g
-----------
2 (3 6 ,5 )g
m
______
21,24 g
m = ^ g y (208) = 60,5 g
(BaC|2)
De la muestra:
100 - 60,5 = 39,5 g 39 5 im pureza = ^^(100) = 39,5%
im pureza: %
Q
Para preparar H2S 0 4 son necesarios las siguientes reacciones sim ultáneas, a partir de la pirita: FeS2 + 0 2 —»• Fe20 3 -i- S 0 2 S 0 2 + 0 2 —► S 0 3 s o 3 + h 2o — H2S 0 4
inicial V, = 240 L P, = 800 torr T, = 127 °C = 400 K
py _
2FeS2 + 4 ^ 0 2 —*
+S 0 2
359
final V, = V P, = 900 torr T, = 27 °C = 300 K
^ v = 800(24°)(300) 900(400)
V = 160 L (C3H8) 9.
Balanceando las Rxns y obtención de la reacción global:
■
Por la ley general de los gases ideales:
Calcular la masa de FI2S 0 4 al 60% de pureza que se obtendrá si se tratan 200 kg de pirita con 80% de pureza. La eficiencia del proceso es de 95% Ár: S = 32 ; Fe = 56; O = 16
Resolución:
u ím ic a
Calcular la pureza de una m uestra de carburo de calcio, sabiendo que al tratar 2,056 g de carburo son agua se obtienen 656 cm 3 de acetileno, recogi do sobre agua a 22 °C y 780 mmHg. Dato: p220c = 19,9 mmHg
4502+ 202
4SO 03 j
4 5 0 3 + 4H20 -
(+ ) Ar: C = 12; Ca = 40; H = 1; O = 16
4 H 2S 0 4
Resolución: 2FeS2 + f o
2
» Fe20 3 + 4H 2S 0 4 T = 22 °C (295 K)
2 mol
4 mol 4(98)
2 ( 120 ) W
~
(20 0 )k9
* l'l'lníirr,
CaC, I
h
O
cu , v = 6 5 6 cm 3!
m = 261,3 kg (H2S 0 4) puro Solución de hl2S 0 4: H2S 0 4: 60%: H20 : 40% mFI2S 0 4 msolución
60
m solución
100
100 . ‘
P 220 = 19,8 mmHg
^804 = ^ ( 2 6 1 , 3 ) kg 60
Resolución = 435,5 kg
Asum iendo: gas saturado Hr = 100%
Eficiencia 95%:
Ph2o = PH.o = 19.S mmHg
. m"so lu. c ió n — _ h 2s o 4
95 -^ ^ -(4
3 5 ,5 )
Por Dalton: PT = Pgas + PH,0
413.72 kg
1u u
Pgasseco = 780 - 19,8 = 760,2
real
8.
PT = 780 mmHg
mM = 2.056 g
Determ inar el volumen de gas propano (C3H8) a 27 °C y 900 torr se podrán com bustlonar a partir de 6000 L de aire que se encuentra al 127 °C y 800 torr. Dato: aire ( 0 2: 20%: N2: 80% en volumen).
Resolución: P = 900 torr
6000 L
7 6 0 ,2 (0 ,6 56 ) . . pv — — — - = 0,027 moles RT 62,4(295) De la reacción: C aC 2 + 2H20 C 2H2 + Ca(O H )2 1 mol 1 mol 64 — ' m CaC. ------------ 0,027 mol P H ■n -
m CaC2 = 1,73 g (puro)
20%
c 3h 8
Pureza :
m
CaC2(100) = 7 l7 L ( 100) m, 2 ,0 5 6 '
Pureza = 84,2% (CaC2)
27 °C
20
V02 = ^ v aire = ^ ( 6 0 0 0 ) =, V02 = 1200 L De la Rxn: 1C3H8
.,..(C2H2) . . ^ 2, ,2,
Hallando: n de la ec. universal: (PV = nRT)
502 -
1V _
5V
Vr’C j H j
1200 L
3CO-, + 4 H ,0
10. El fosfato trisódico se coloca en un cristaliza dor, obteniéndose una producción de 28 t cada 24 horas de la sal cristalizada. ¿Cuántas horas se denotará la cristalización en dicho equipo de una cantidad de fosfato trisódico que se obtiene de una reacción de neutralización com pleta entre
VC3hs = 12° 7 1V> = 240 L a 127 °C; 800 torr
9400 kg de ácido fosfórico y 6000 kg de hidróxido de sodio?
En las condiciones: para el gas propano (C3H8
Ár: H = 1; P = 31; O = 16; Na = 23
360
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución: N a 3P Q 4 + x H 20 20 mmHg p
=
28 _L
20
p«2 + K = 72 PH2 = 52m m H g ...(a)
24 h
íPc>4 ~ 9,4 t, mNaOH — 6,0 t Rxn de neutralización: 1H3P 0 4 + 3NaOH —► 1Na3P 0 4 + 3H20 1 m ol-t
3 mol-t
98 _______ 120: x ________ 6:
H3P 0 4: exceso NaOH: reactivo limitante
x = 4,9 t (H3P 0 4) => exceso: 9,4 - 4,9 = 4,5 t O btención de Na3P 0 4: 3 m ol(NaOH) _______ 1 m ol(Na3P 0 4) 120 6
164
Com o el V, T no varían las moles son proporciona les a la presión parcial. PV = nRT Proporción en m oles es igual a proporción de pre siones parciales. Del dato. nH2 > nC2h4 => PH2 > Pc2h4 Reacción reducción: PT = 54 mmHg C2H4 + H2 — c 2h 6 inicio 0 Pc2h4 Ph2 Rxn Pc2H4 Pc2h4 Pc2H4 final 0 Ph2 — Pc2h4 Pc2h4
x
H2 en exceso
x = 8,2 t (Na3P 0 4)
Al final queda: 0 2; H2; C2H4 ■•■ t^Cristal)
= — p “—
28
= 7’0 h
Pq2+ Ph2 + PC2h4 + Pc2h4 = 54 mmHg 20 mmHg
24 11. En un balón de 3 litros de capacidad se hallan hi drógeno y oxigeno a 314 torr, cada uno de ellos y a 27 °C. Una chispa provoca la reacción entre 0 2 y H2. Determ inar la presión total en torr. Después de la reacción suponiendo que la tem peratura no varía. PH 2J0C = 27 torr
Resolución: De la ecuación universal (PV = nRT) como V y T no varían, las m oles son directam ente proporcional a la presión parcial. Proporción de m oles es igual proporción en presio nes parciales. 2H2 2 P
+
102 —
_______ 1 p
314 to r r
2H20
(proporción constante)
157
0 2 (exceso): 314 - 157 = 157 torr H20 : a 27 °C se condensa Presión de vapor H20 = 27 torr
P h2 = 34 mmHg En (a):
PC2Hj = 18 mmHg
.-. Fracción:
^ 18 _ 9
P c 2h 4
PC2hj +PH2
52
26
13. Una mezcla de propano (C3H8) y butano (C4H10) ocupan un cierto volumen a la presión total de 16 cmHg. La mezcla se quem a con suficiente can tidad de oxígeno. El C 0 2 producido tiene presión de 60 cmHg a igual volumen. Hallar la fracción de propano en la mezcla.
Resolución: Com o el volumen y la tem peratura no varían; las moles de cada gas es proporcional a la presión parcial. PV = nRT La proporción constante de moles es igual que la de presiones parciales. c 3h 8
C3H8: p
+
502 5 P
1P
1 cmHg
►3 C 0 2 + 4H 20 3 p
PT = 157 + 27 = 184 torr c 4h 10
C4H10: 12. En un recipiente revestido de platino se tiene 0 2, C2H4, e H2 con una presión total de 72 mmHg, lue go de efectuado solo la reacción de reducción la presión total es 54 mmHg a tem peratura constante, la presión parcial de 0 2 inicial es de 20 mmHg. De term inar la fracción de las m oléculas de la mezcla C2H4 + H2 que era C2H4. Dato: nc, H4 < nh2
(1 6 -p )c m
+
f ° :
(16 - p)
4 (1 6 -p )
Dato C 0 2: 3p + 4(16 - P) = e _4_ 16
- * 4 C 0 2 + 5H20
=> p = 4 cmHg
1 4
14. A partir de la siguiente reacción de óxido-reducción en m edio ácido: S 0 2 + Cr20 7 —► S 0 4 + Cr 3
Q
¿Cuántas moles del agente oxidante reaccionarán para form ar 0,75 moles de ia form a oxidada?
meq(M) + meq(CI, = 2 ^
Balanceando: Por redox. m edio ácido: -2e > 3 oxidación
18 .
forma ¡oxidada
+6 +12 3 S O : + 2Cr3+ + H20
3 S 0 2 + Cr2C>7 + 2 H f -
mtq(M) = 20,5
n.° Eq(X) = n.° Eq(O)
Estequiometría: 1 m ol 3 mol x _______ 0, 75 mol 0 ,7 5(1 )
Al pasar oxígeno por 8 g de un m etal^sufre un au mento de masa en 16 g. Calcular la Ar exacta del metal, sabiendo que forma un com puesto cuya fór mula es X (N 0 3)3.
X = metal: m{X| = 8 g; m(0)= 1 6 g X (N 0 3)3 = |EO| = 3; meq = 8
- 6e x 1 reducción
m,: m ,,
m.
—
Ar,,
..■ A ™r (X) = - 1 12 2
■0,25 mol (ag. oxidante) Cr2o= 19 .
A partir de la siguiente reacción de óxido-reducción en medio ácido. NO,
ce(M) = 0,123
Calcular, ¿Cuántos litros de dióxido de nitrógeno gaseoso en CN se form arán al actuar 0,15 moles
Por Dulog y Petit: 6,3 0,123
Ar = 51,2
(a)
Form ación del óxido: M + 0 2 —► M2Ox (6 8% M; 32% O)
Resolución: age nte - 6e x 1 r e d u c t o r o x i d a c i ó n
+ 5 _______ - i
Asum iendo: 100 g del óxido => mM = 68 g; m0 = 32 g
O 4 + 6 N 0 2 + 2H 20
S° + 6 N 0 3 + 4H ‘ x 6
Condición Rxn: n.° Eq(M) = n.° Eq(O)
+4 I
1 mol (S)
6 mol (N 0 2)
0,15 mol (S)
x
i
6 ,3 c.e.
Ar
del agente reductor?
0,15 (6 )(2 2 ,4)
Calcular la A r exacta de un metal ce = 0,123. Se sabe que un óxido contiene 68 % de ese metal.
Resolución:
S + NO, ~ SO;
16
361
Resolución:
ag. oxidante
15.
■
35,5
Resolución:
x =
u ím ic a
68
32
= 17
Ar
...(P)
I EO | 20,16 L ( N 0 2;
Pero: |EO| =
Calcular la meq de cierta sustancia sabiendo que 60 g de ella se combinan con 1023 átomos de cierto
51,2 17
Ar m P„
=> |EO| = 3 valor entero
De (p): Ar (exacto) ■ meq |EO| =, 17(3)
elem ento divalente.
A r(exact0) = 51
Resolución: 20 .
Condición reacción: n ° Eq(X) = n° Eq(Y) =»
10 átomos 60
Ar,v 6 ,0 x 10 átomos Ar,(V)
meq(X) = 180 17.
La meq de un cloruro metálico es el doble de la me, del metal.
Resolución: Cloruro metálico: MCIx Condición: n U M C Ix ) = 2m (CaO)
El ce antim onio es 0,05 cal/g °C. Un compuesto contiene 97,6% Sb y 2,4% H. Calcular la masa ató mica exacta del metal y la fórm ula del compuesto.
Resolución: Por Dulong y Petit: A r =
u, Ub
126
Com puesto: Sb: 97,6%; H: 2,4% Condición: n.° Eq (Sb) = n.° Eq(H) 97,6 = 2,4 m PP,oh\ 1 Ar,c NO
m,eq,(Sb) = 40,66
= 40,66
„(P )
Reem plazando (a) en (P): EO o NO :
126 40,66
3 valor entero
...(a)
362
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
En (p): Ar(Sb) = 40,66(3)
S
a p ie n s
Ar(Sb) = 121,98
2 3 .
Fórmula: SbH, estibina 2 1.
Hallar la masa de F eS 0 4 que se combina con 15,! de K M n 0 4 en m edio ácido, según la reacción. M nO „ + Fe2' + H* —
Se tiene una mezcla de lim aduras de magnesio y otro m etal no atacable con el ácido clorhídrico; si al tratar 100 g de la mezcla con exceso de HCI se producen 56 L de hidrógeno, m edidos a 0 °C y 1 atm, calcular el % en masa de Mg en la mezcla. Ár: Mg = 24; Cl = 35,5; H = 1.
Resolución: Ár: Mn = 55; Fe = 56; O = 16; K = 39; S = 32 (+2 )-(+ 3 ) = -1 e * - o oxidación
í M n 0 4 4- Fe IA O
Resolución: m»
%Mg
F eS O „:A .R : M = 152; 0 = 1
+ H2(g)
n.° Eq (K M n 0 4) = n.° E q (F e S 0 4)
56T
100 g
(C N )
m .n m,eqA.O
Hallando mH : ^ M
F e 3' + M n2* 4- H ,0
K M n 0 4: A.O: M = 158: 0 = 5
CN: P = 1 atm, T : =0 °c Mezcla: Mg + M 4 HCI -
m
+ H
A .R
|_________ ( 47 ) - ( - 2 )= + 5e « reducción
.(«)
( 100 ) 100'
Fe3 + M n2 + H20
56 = ^_ (2 )= 5 g 22,4
m ad
15.8 15,8 158 5
m,eqA.R.
mFl 152
1
.-. m = 76 g (F e S 0 4)
Condición Rxn: 24 .
n - ^ó(Mg) ~ n- Eó(H2) m Mg mM Mg _ m H; m eq(Mg)
m„
n \,g = 6 0 g
24" 1 2
Un elemento de valencia única form a un óxido de m olécula pentatóm ica, si 15 g de este elem ento se combinan con 0,5 equivalente gram o de oxígeno. Calcular la masa atómica del elemento.
Resolución:
En a: % Mg = ^ ( 1 0 0 ) = 60%
X 20 3 |
22. Se hace 100 L de aire a 20°C, 740 Torr, a través de una disolución de hidróxido bárico se precipitan 0,296 g de carbonato bárico. Calcular el % en volu men del C 0 2 en el aire. Ár: Ba = 137; C = 12; O = 16
|EO|(x) = 3 molécula pentatómica
n.° Eq(X) = n.° Eq(O) ml Xl = 1 5 g ;
m„
n.° Eq(O) = 0,5 eq
_15 = 0 ,5 Ar,v,/3
Resolución:
m"(x„ ) M„,
Ar,,
90
Aire 2 5 .
+
100 L
Ba(O H)2
M = 197 BaC03
V rn . 0,296 g P = 740 torr T = 20 °C = 293 K % V
Vr C02 = ^ ( 1 0 c°2 - 100 '
0
Resolución: Ley de Dalton:
)
Para el aire: Aplicando ec. universal: PV = nRT PV _ 740(100) = 4,047 (aire) n RT 62,4(293) De la mezcla de gases: %V,
,..(P)
De la Rxn: n.° Eq(CQ2) = n.° E q (B a C 0 2)
n C 0 2 = 7,51 x 10‘ 4
4n co2
M
Cl
Cloruro 1
85,22
14,8
Cloruro 2
65,8
34,2
%n,
co2 %VCo 2 — 0/° n co 2 : : ^ n( 1 0 0 )
'co 29 = ■
Cierto metal forma dos cloruros que contienen res pectivam ente 85,2% y 65,8% del metal. ¿En estos com puestos qué ley se cumple? ¿Cuál es la fórm u la del segundo cloruro? ¿Cuál es la masa atómica del metal? ¿Es posible otra fórmula? Ár: Cl = 35,5
0,296 197 2
En (P): %VC02 = 7 ’ 541 q417° " (IDO) = 0,018%
Cloruro 2: 6 5 ,8 _______34,2 8 5 .2 _______x Los cloruros: Cloruro 1: MCI Cloruro 2: MCI3
8 5 ,2 (3 4 ,2 ) = 44,3 65,8
EO(M) = 1' EO(M ) = 3'
Hallando Ar,U): (1.° cloruro)
Q
29.
85,2(M)------------- 14,8 Cl m eq(Mi
------------ 35,5 Ar
I V , = 2 0 4 -36 -
= 204,36
- f
u ím ic a
■
363
Se hace reaccionar totalm ente 1,2 L de H2S 0 4 0,5 M con cobre metálico según la reacción (sin balancear): Cu(s, + H ac + S C 4 . — C u2ac La masa de cobre m etálico oxidado es: Ar: Cu = 63,5
26. Se disuelve una m uestra de plomo (2,07 g) en áci do nítrico y se obtiene una solución de nitrato de plomo. Se trata esta solución con ácido clorhídrico, cloro gaseoso y cloruro de amonio, el resultado es hexacloro plumbato amónico. ¿Cuál es la masa máxima de este com puesto obtenido? ¿Cuál es su fórm ula? Todas las reacciones tienen igual rendi miento del 90%. Ár: Pb = 207; Cl = 35,5; N = 14; O = 16
Resolución: V = 1,2 L M = 0, 5 => nH2so4 = 1.2(0,5) = 0,6 moles Balanceando la Rxn: - 2e
I
- 2e
Resolución: 1.° Rxn: Pb + HNO,
. Pb(NO ), + ...
2 .” Rxn: M = 456 P b (N 0 3)2 + HCI + ... — (NH4)2PbCI6 H e xaclo ro p lu m b a to de am o nio
0 ,6 (2 )
38,1 g
63,5
2
De la relación: 1 mol (hexacloro) — 456 __ ____ m _______ 2 07 m = | ^ ( 456)
Condición Rxn: n.° Eq(H2S 0 4) = n.° Eq (Cu) nv =
1 mol Pb 207 2,07
30. Para inflar un globo con hidrógeno a volumen de 1 L a 27 °C y 1,23 atm se trató con 2,4 g de una aleación de magnesio y cinc con ácido clorhídrico. Las ecuaciones no balanceadas para las reaccio nes producidas son:
4,56 g
Con un rendim iento del 90% 90 "L e a l =
^
2 m olal o 1 kg solvente
2
-
mol
kg 2 mol soluto.
soluto
Aplicación:
solvente
Hallar la m olalidad de una solución que contiene 36 g d e a gua disuelto en 250 g de alcohol etílico (C H , - C H jO H ). V „, = 1 L
Resolución:
S o lu to : H 2S 0 4
S o luto : H 20
m sto = 196 g | n _ 19 6 _ 2
m = 36 g | n = m = 36 = 2 M = 18 | M 18
M = 98
)
98
n = 2 mol
^stc
S o lve n te : (alcohol)
T = 2 ^2
Vfin
Ex p re s io n e s : M = 2: 2
mol
m a,cohoi = 250 g = 0 .2 5 kg 2 m olar (2M ) 2 0 .2 5
ri •
b.
Normalidad (N). N o s indica el núm ero de e quiva lentes de soluto por litro de solución.
m o l. o molal (8m ) kg '
m = 8; N =
n .s E q (i
d.
n .° E q (st0|: núm ero d e e quivalentes de soluto.
Fracción molar (fm). N o s e xp re sa la com posición de una solución, representa la proporción de par tículas de dim ensiones atóm icas o m oleculares de
Del problem a anterior, hallar N . So luto : H 2S 0 4 m = 19 6 g; V so, = 1 L
C ond ición:
M = 98
Aplicación:
0 = 2
n .° E q =
m „,
98
= 4
3 h"3
II
3
?\*
II
p
-Q
m
una soiucio n. fm
ste.
=
U s té . n " s o l.
frusto + fm s„. = 1
U n a solución d ad a contiene 80 g de sod a N a O H y 324 g de a gua . ¿ C u á le s son las concentraciones en fracciones m olares de los c o m po ne ntes de la solución?
Resolución: [C e q = 4 = 4
So lu to : N a O H
S o lve n te : H ,0
== 324
ms,0 = 80 g N = 4 ; 4 ^ ; 4 norm al (4 N )
M = 40
Relación entre N y M
n5lu :
rC Eq V „,
^ sb_q V„„,
N = 2 (2 ) = 4
_ nst0 ^50
fmst0 _ ^ste.
nsol.
^
II
fmsl0
Del problem a anterior:
c.
^ste.
2
tlsol ~=nsl0 + ^ste
N = M0
M = 2; 0 = 2
80 40
Msle == 18
18 20
324 18
18
=2 + 18
fmst0 = 0 ,1
=> fm5le = 0,9
Molalidad (m). N o s indica el núm ero de m oles de soluto por kilogram o de solvente.
m H20 = 10 0 0 g .-. m sol = 10 0 0 + 5 0 1 ,5 = 1 5 0 1 ,5 g P a ra la solución am oniacal:
Resolución:
m V
D
w _ m 1 5 0 1 ,5 D ” 0 ,8 8 2
V „ = 1 7 0 2 m L : 1 ,7 0 2 L n h 3 + h 2o NH. 0= 1
10 0 L
» + OH
H alla n d o : L a m olaridad (M ) y (N ) M = Ju g o gástrico 2 ,6 g [AI(OH)3] ------Á c id o (H C I) Va = 3 L M = 0,08
N = 10 0 m L m edicina Base A I(O H )3
6=3
c
E q base
mc
N ,V , =
m_n
0 ,0 8 (1 )(3) :
= 1 7 ,3 3 ( 1 ) = 1 7 ,3 3 normal
=» A u m e n to d e vo lu m e n . x = V 50l - V H 0 = 1 ,7 0 2 - 1 = 0 ,7 0 2 L
E n una neutralización á cid o-ba se 5 0,0 m L de so lución de N a 2C 0 3 son e quivalentes a 56 ,3 m L de H C I 0 ,1 0 2 N . ¿ C u á n to s gram o s de C a C 0 3 se pre cipitarán si se añ ad ie se en e xc eso de disolución de C a C I2 a 10 0 m L de N a 2C 0 3? Á r: N a = 23; C a = 4 0 ; C = 12
R x n . N eu tra lización : E q ác¡do
M 0
1 7 .3 3 molar
.-. x = 0 ,7 0 2 L = 7 0 2 m L
e= 1 i~i
c 5io _ 2 9 ,5 Vsd! 1 ,7 0 2
n\ 78 3
Resolución: V s = 50 ,0 m L
Va = 56 ,3 m L N a = 0 ,1 0 2
m base = 6 ,2 4 g [ A I ( O H ) ,] 2 ,6 g 6 ,2 4 g
* 10 0 m L * V med
Caso I: Neutralización n- EqNazCo3 = n. EqHCi
V med = 2 4 0 m L (m edicina)
5.
T
E n un litro de agua a 20° C se disuelven 7 2 5 L de N H 3 a 20 " C y 7 4 4 m m H g . L a solución tiene una d en sid ad d e 0 ,8 8 2 g/cm 3. C alc u la r la norm alidad y el a u m en to d e vo lu m e n q ue e xp e rim en ta .
t
N SV S = N s(50) =
N a(Va) 0 ,10 2 (5 6 ,3 )
N s = 0 ,1 1 5 ( N a 2C 0 3)
Caso II: C a C I2 + N a 2C 0 3
Resolución:
4
e xc eso
(2)
(1) N H 3(sto .)
/
~ ~i f .. H 20
I N H 3(sto .) v ,oi 1
^
H 20
Ste.
4
m
C o nd ic ió n: n .° E q Na2CC,3
Nv =
n .° E q c
m
0 ,1 1 5 ( 0 ,1 ) = am oniacal
CaCO„
10 0 m L (0 ,1 L )
*
~2T
m CaC03 = 0 ,5 7 5 g
Q
■
389
Resolución:
S e tiene 200 g de un m ineral q ue contiene carb o nato de m agnesio ( M g C O ,) . L a m uestra es a ta ca da con 50 L de H C I (acJ 0 ,1 M , luego calentada para quitar tod o el C 0 2 disuelto. E l ácido residual es titulado con 5 L d e sod a cáustica ( N a O H ) 0 ,2 M . ¿ C uá l es el porcentaje d e p u re za del carb onato de m agnesio? Á r: M g = 2 4 ; Cl = 12 ; O = 16
D e a cue rdo a las proposiciones: I. V e rd ad e ro E l calor de reacción (A H ) en toda reacción e n dotérm ica es positivo: A H > 0: E s to debido a q ue: H pl0d > H (aacl II. Fa ls o L a teoría d e las colisiones establece que para que se form en los productos las m oléculas no solo d e b e n chocar, a d e m á s d e b e n tener orien tación y e nerg ía a d e c u a d a , para pod e r pasa r la barrera del valor de activación.
Resolución:
III. V e rd ad e ro L a s especies iónicas pose en m ayo r velocidad de reacción que las e species covalen tes ya que los prim eros interaccionan con m ayo r facilidad por sus cargas eléctricas.
Muestra: 200 g
% p u re za = J g L ( 100)
u ím ic a
.. . ( a )
m : m asa de M g C 0 3: puro (I) Titulación con sod a ( N a O H )
L a e nerg ía de activación Iónicos < covalentes
HCI
N a O H ------------ ► Residual 5 L 0 ,2 M A p lic are m os: N = M0 => 0 = 1 ( N a O H ) ) 0 = 1 (H C I) 1 =5 N = M a
n .° E q u iv = n0 (co m pu e stos) 0 = 1 (H C I)
ü
Resolución:
= 1 mol (residual)
C a s o III: H allando las m oles totales de H C I lac, n, H C I = M V = 0 ,1 (5 0 ) = 5 mol nHCI; consum idos en la R x n . nHCI = 5 - 1 = 4 mol H C I (consum id os) R x n
En la reacción I: E q MgC03 — O- ^ Ó hci
m ec.
= nG =*
84
= 4 (1) -
II. E l com plejo activado antes del E s ta d o de tran sición tiene m ayo r e nerg ía que el producto de una reacción endotérm ica.
n0 — N NaOHV NaOH nHC,(1 ) = 0 ,2 (5 )
n
Indicar el valor de ve rd ad (V ) de las siguientes pro p osiciones: I. E l esta do d e transición es el com plejo activado d e m ayo r e nergía.
III. E l calor de reacción ( A H ) o entalpia d e reacción es independiente de la energía de activación.
C a s o II: R x n , neutralización n - E óhci = n. E q NaOH
nHCi
9.
m = 168 g ( M g C 0 3)
R e sp e c to a las proposiciones: I. V e rd ad e ro E l esta do de transición co rresponde a la e s p e cie interm edia (m ayo r e n erg ia ) en el curso de la reacción; ejem plo: H 2 + l2 ---------►2H I
1 H ... I H ... I II. Fa ls o E n una reacción endotérm ica:
2 R e e m p la za n d o en (a ): % p u re za = ^ § § ( 1 0 0 ) = 8 4 %
8.
Indicar el valor d e ve rd ad de las siguientes p rop o siciones: I. L a entalpia de una reacción endotérm ica siem pre es positiva. II. L a e nerg ía de activación d e p e n d e de la natu ra le za de los reactantes, entre otros factores, seg ún la teoria d e colisiones. III. G e n e ra lm e n te la e nerg ía de activación entre reactantes iónicos e s m e nor que la e nerg ía de activación entre reactantes co valen te s.
S e o b se rva que el com plejo a c tiva d o (C ). S e for m a al superar la energía de los reactantes. III. V e rd ad e ro Del gráfico anterior se o b se rva que AH (calor de reacción) es In dependiente del valor de la energía de activación (c).
390
10 .
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
¿ C u á n to s mililitros de a g u a h a y que añadir a 200 m L d e una solución al 3 0 % en m asa d e N a O H (densidad = 1 ,3 4 g /m L) para o bte ner una solución de 3 ,3 5 M d e N a O H ? Á r: N a = 23 ; H = 1; O = 16
P a ra o btener una solución, d on de : C = 20 m g C o T2/m L V = 1 ,5 L = 15 0 0 m L S e cum ple: ( C V ) , = ( C V )2 =» 1 0 0 % = 2 0 (15 0 0 ) V , = 300 m L
Resolución: P a ra una solución a cuo sa de N a O H , d o n d e : V = 200 m L % M st0 = 30 D sol = 1 ,3 4 g /m L S u m olaridad (M ) es: _ 1 0 P ^ .% M
10 ( 1 ,3 4 ) (30)
M
13. S e tiene una solución d e hidróxido de sodio ( N a O H ) cuyo volum en es de 200 m L y una den sid ad de 1 ,2 g /m L y 2 0 % en m asa de soluto. D e term inar la fracción m olar del solvente. Á r: N a = 23; O = 16 ; H = 1
Resolución:
40
M = 10 ,0 5 S e d e s e a diluir hasta una m olaridad de 3 ,3 5 M . L e y d e Dilución: (M V ), = ( M V )2 10 ,0 5 (2 0 0 ) = 3 ,3 5 V 2 =* V 2 = 600 m L V H20 = A V = 600 m L - 200 m L
E n una_solución a cuo sa de hidróxido d e sodio: N a O H (M = 4 0 ), se tiene: V = 200 m L D = 1 ,2 g m L M = D V = 1,2 (2 0 0 ) m = 240 g Adem ás: % M NaCH = 20 M NaOH = 2 4 0 ( ^ ) = 4 8 g
.-. V H20 = 4 0 0 m L 1 1 .
¿ Q u é m as a d e tiosuifato de sodio pentahidratado se necesita para preparar 500 m L de una disolu ción 0 ,2 0 0 N para el proceso. 2 S 20 f + l2 ^
S 40?
M H2o = 2 40 g - 48 g = 19 2 g n .° m oles = 2 = 4 n r = 1 0 ,7 M 18
=» nT = 1 ,2 + 1 0 ,7 = 1 1 ,9 Lu e g o la fracción m olar (x) del solvente (H 20 ) :
Resolución:
x =
El tiosuifato d e sodio penta hidratado. N a 2S 20 3 . S H 20 (M = 248)
= _ L 2 = o ,1 1 1 ,9
con un e xc e so de cinc, d esp re n dién do se 2430 m L de h idróg eno, recogido sobre a g u a a 2 1 ° C , cor una presión de 7 4 7 ,5 m m H g . ¿ C u á l es la norm al dad del ácido utilizado? ( P V2 1X = 1 8 ,6 m m H g )
(-2 .5 )
2 S 20 ¡ 2 + l2 - * S 40 62 + 2 I “ 1 (N a 2S 2Q 3) 0 = 0 ,5 (2 ) = 1 Adem ás: V = 500 m L = 0 ,5 L N = 0 ,2 =» M = 0 , 2 n.° m oles = M V = 0 ,2 (0 ,5 ) = 0 ,1
nT
14. S e hace reaccionar 40 m L de una solución ácida
Participa en el proceso:
Resolución: (0 = 1)
S e o btuvo g as hidrógeno (H 2) recogido sobre agua V = 243 0 m L = 2 ,4 3 L T = 2 1° C = 294 k
Lu e g o reaccionan 0 ,1 mol d e N a 2S 20 3 (M = 158 ) M = 0 ,1 ( 1 5 8 ) g = 1 5 ,8 g
P T = 7 4 7 ,5 m m H g
=> 15 8 g N a 2S 20 3 --------------- 2 4 8 g N a 2S 20 3 5 H ,0
PH2= Pt - P v = 747,5 - 18,6
1 5 ,8 g N a 2S 20 3 --------------- m .-. m = 2 4 ,8 g 12 .
•
+ 21“ ?
Á r: N a = 23 ; S = 32 ; O = 16 ; H = 1; I = 12 7
( + ?.)
n .° m oles = 2 = 4 1 = 1,2 M 40
¿ C u á n to s mililitros d e una solución d e concentra ción 10 0 m g C o 2+/m L se necesitan para preparar 1 ,5 L d e disolución conteniendo 20 m g C o 27 m L ?
Resolución: S e diluye una solución a cuo sa cu ya concentración (C ) es: C = 10 0 m g C o +2/m L
P v = 18 ,6 m m H g P H2 = 7 2 8 ,9 m m H g S u m asa la hallam os de: PVM 7 2 8 ,9 (2 ,4 3 ) (2) RT “ 6 2 ,4 (2 9 4 ) ^ M H2 ~ 0 ,1 9 3 g Es to se o btuvo por reacción de 40 0 m L de un ácic: sobre el C inc: n ° Eq-9ácMo = n .° E q - g H2 NV = ~
=> N (0 ,4 ) =
... N = 0 ,48 3
Q
u ím ic a
■
59'
Resolución:
15. S e tiene 500 m L d e una solución de nitrato d e pla ta ( A g N 0 3) con concentración 1 M que reacciona
D e acuerdo al gráfico de solubilidad de un soluto X .
con 300 m L de otra solución de cloruro de potasio (K C I), 1 .5 M . De term inar la m asa d e A g C I (e xp re sa do en g ram o s) que se obtiene, a d e m á s de o btener K N 0 3(ao). A r: A g = 10 8 : C l = 3 5 ,5 ; N = 14 : O = 16 : K = 39
Resolución: D is p o n e m o s d e las soluciones: A g N 0 3 V = 0 ,5 L : M = 1 n .° m oles = M V = 1(0 ,5 ) = 0,5
A 40 °C:
KCI V = 0 ,3 L ; M = 1 , 5 n .° m oles = M V = 1 ,5 (0 ,3 ) = 0 ,4 5
25 g . X -
L o s cuales se e m plea n en el proceso: A g N O j + K C I —> A g C I + K N O ,
luego para una solución de 250 g esta disuelto:
18 .
reactivo limitante
A partir de los d atos d e solubilidad del N a 2S 0 4 en función de la tem p eratura, indicar ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) seg ún co rre spo nd a:
S e form a 0 ,4 5 m o l d e A g C I ( M = 1 4 3 ,5 ) M = 0 ,4 5 (1 4 3 ,5 ) = 6 4 ,6 g
Tem p eratura N a 2S 0 4
16. U n a disolución contiene 10 g d e ácido acético ( C H 3C O O H ) en 12 5 g de H 20 , ¿cuál es la con centración de la disolución e xp re sa d a en fracción m olar del C H 3C O O H y en m olalidad?
Resolución: S e prepara una solución, d on de se e m plea: Á c id o acético: C H 3C O O H (M = 60) m = 10 g n .° m oles = E = ^ = 0 ,1 7 M 60 A g u a : H 20 (M = 18 )
40 °C
80 ° C
60
53
44
I.
L a disolución del N a 2S 0 4 en agua es un p roce so exotérm ico. II. A 2 0 ° C . una solución de m asa 200 g q ue contiene 25 g de N a 2S 0 4 e s no saturad a. III. A l calentar hasta 80 ° C , la solución anterior per mite precipitar cristales de N a 2S 0 4.
Resolución: D a to s d e solubilidad (s) del N a 2S Q 4 en a gua:
= 6 ,9 4
Tem peratura N a 2S 0 4
0 ,1 7 = 0 ,0 2 4 7 ,1 1
20 °C
40 °C
O O O CO
n arnT 1 'AC
20 °C
(S g /100 g H 20 )
Lu e g o la fracción m olar del ácido acético es: _
— 12 5 g sol. 250 g sol.
_ 2 5 (2 5 0 ), - X = 50 g X 12 5
1 mol — 1 mol — 1 mol (R x ). 0 ,5 mol — 0 ,4 5 mol — 0 ,4 5 mol ( dato)
m = 12 5 g n .° m oles = E = ^ a M 18 nT = 0 ,1 7 + 6 ,9 4 = 7 ,1 1
10 0 g H 20
m—
60
53
44
(g /100 g H 20 ) Verd ad e ro S e o b se rva que la solubilidad dism inuye con la tem peratura por lo que el proceso de disolución es exotérm ico.
A d e m á s su m olalidad (m ) lo hallam os de: n .s m o le s (s to .)
o, 1 7
m H2o (kg)
0 ,1 2 5
1 , 36
V e rd ad e ro D e acuerdo al cuadro a 20 °C 60 g N a 2S 0 4 — 1 0 0 g H 2O — 16 0 g sol
17. S e tiene el siguiente gráfico de solubilidad de un soluto X en a g u a a diferentes tem p eratura s. Si se tiene 250 g de una solución saturada a 40 ° C . ¿ C u á n to s gram o s de soluto X están disueltos en esta solución?
m -------------------------------------- 200 g sol
m
60(200)
N a ,S 0 4 16 0 m = 7 5 g (m áxim o ) Si solo se disuelve 25 g , la solución no está saturado. III.
V e rd ad e ro P o r ser el proceso de disolución exo térm ic o, un a u m en to en la tem peratura dism inuye la solu bilidad por lo que ocurre cristalización.
392
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a p ie n s
19. P a ra una solución d e H 2S 0 4 concentrad o de D = 1 ,8 4 g /m L y 36 N , determ inar el porcentaje en m asa del ácido.
Resolución: P o r reacción de 10 0 g d e C a C 0 3(M = 10 0 ) im puro, se produce C 0 2, d on de :
Resolución:
V = 20 L
S e tiene una solución a cuo sa d e H 2S 0 4 (M = 98), donde: D sol = 1 .8 4 g /m L N = 36 (6 = 2 = n.° H ) => M = 18
T = 20 ° C = 293 K
E l porcentaje en m asa d e soluto lo hallam os de: 1 0 D sn, % m„.„ M M
A partir del proceso: C a C 0 3 + 2 C I2 —x C l20
1 0 ( 1 ,8 4 ) ( % m „ Q ) 18 = 98
96
% M,
(1m o l) n
1 ,1 ( 2 0 ) 0 ,0 8 2 (2 9 3 )
---------------------------------------------------
n co2
~ 0 ,9 1 6
■ C a C I2 + C 0 2 (1 mol) 0 ,9 1 6 mol
P o r lo que reacciona d e C a C 0 3 puro:
20. L a alicina es el co m pu esto responsable del olor ca racterístico del ajo. U n análisis de dicho c o m p u e s to m uestra la siguiente com posición porcentual en m asa: C = 4 4 ,4 4 % ; H = 6 ,1 7 % S = 3 9 ,5 1 % ; O = 9 ,8 8 % ¿ C u á l e s su fórm ula m olecular, si 5 m oles de m olé culas del co m pu esto tienen una m asa de 8 10 g? D a to : Á r: C = 1 2 ; H = 1; S = 32; O = 16
Resolución: C om p osició n centesim al d e la alicina: C : 4 4 ,4 4 % S : 3 9 ,5 1 % H : 6 ,1 7 % O : 9 ,8 8 % P a ra hallar su fórm ula em pírica a su m im os 10 0 g y hallam os las m oles d e cada á to m o: 4 4 44 m c = 4 4 ,4 4 g n .° m oles = = 3 ,7 0 M h = 6 ,1 7 g
P = 1 .1 atm = PV ~ c° 2 RT
n .° m oles - M
I
= 6 ,1 7
3 9 61
M g = 3 9 ,5 1 g
n .° m oles =
M 0 = 9 ,8 8 g
9 ,8 8 n .° m oles = 16
32
= 123 : 0 ,62
n = 0 ,9 1 6 m = 0 ,9 1 6 (1 0 0 ) = 9 1.6 g L o cual de 10 0 g representa: .-. % C a C 0 3 = M ^ ( i o o ) = 9 1 ,6
22. E n el co m pu esto hidratado C a 3( P 0 4)2X H 20 existe 1 5 ,5 % en m asa de fó sforo. ¿ C u á n ta s m oléculas de a g u a h a y por m olécula de sal hidratada? D a to : A r: C a = 4 0 ; P = 3 1 ; 0 = 16 ; H = 1
Resolución: L a sal hidratada siguiente: C a 3( P 0 4)2X H 20 (M = 3 1 0 + 18 x) pose e 1 5 .5 % en m asa de fósforo ( P = 3 1 ) 2 (3 1 ) (10 0 ) = 1 5 ,5 ( 3 1 0 + 18 x)
2 3 . U n a solución de cierta sal al 6 % se requiere reducir al 5 % . ¿ Q u é cantidad de a g u a se d eb e añadir?
Resolución: G ra fica n d o : X g de agua
D ividim os a todos entre el m e nor (0 ,6 2 ) y tene m o s: C (6 ); H (10 ); S (2 ); 0 ( 1 ) _ => F E : (C 6H ,0S 2O )
(M = 16 2)
Adem ás: 5 mol -> 5(M) q = 8 10 g « M = 16 2 . (igual a la F E ) .-. F M : C 6H 10S 2O
21. E n una prueba d e laboratorio se hacen reaccionar 10 0 g de una m uestra im pura de carbonato d e cal cio ( C a C 0 3) con 15 0 g d e cloro (C l2) seg ún: C a C 0 3(s) + 2 C I2(g) —> C I2O lg) + C a C I2ls) + C 0 2(g) L o s g as e s se recogen en un recipiente d e 20 L a 20 ° C , d o n d e se determ ina que la presión parcial del C 0 2 es igual a 1 ,1 a tm . ¿ C u á l es el porcentaje d e p u re za de C a C 0 3 en la m uestra? D a to : R = 0 ,0 8 2 atm L/m o l.K Ár: Ca = 40; C = 12; Cl = 35,5; 0 = 16
C o m o la m Sal es constante: m Sal(1) =
r n Sal(2)
if o ( 100) = M (1oo + x) 600 = 500 + 5x 10 0 = 5x => x = 20 P o r lo tanto, se d eb e a gre ga r 20 g de a g u a .
24. ¿ C u á l es la m olaridad de una solución d e ácido sulfúrico cuyo volum en e s d e 500 mi y contiene 19 ,6 g de ácido? H = 1 ; S = 32; O = 16
Q
Resolución:
E n el ácido concentrado:
Com o: M =
98 g H 2S O .4 ( P j
98%
m'AcidolCl 1 9 ,6 m
M = -58_
M
0 ,5
L
■V ,Ácido (C)
M = 0 .4 m ol/L 25. T eniend o en cuenta las siguientes proposiciones: I. U n a m uestra d e una disolución 0 ,1 0M (m olar) qu e tiene un vo lu m e n de 0 ,5 litros contiene 0 ,2 m oles de soluto. II. U n co m p o n e n te de una disolución presente en m e nor cantidad que el m ayo r c o m po ne nte es llam ado un soluto. III. L a norm alidad es el núm ero de e quivalentes de soluto contenidos en 1 (un) litro de disolvente. ¿ Q u é proposiclón(es) correcta(s)?
Resolución:
100
m D
V
5 4 ,3 4 c m 3
1 ,8 4
28. U n a solución a cuo sa d e ácido sulfúrico de d en si d ad 1,0 6 6 g/cm 3, contiene 1 0 % en m asa de H 2S 0 4. C alc u la r la norm alidad d e dicha solución. M a s a s atóm icas: H = 1 ; O = 16 ; S = 32
Resolución: C o m o : M e q H2S04 = |
= ^
= 49
T o m a m o s 1 litro de solución: m So, = D So,Vso, = ( 1 .0 6 6 )(1000) => m So! = 106 6 g
m* = Í M (1066) = 1°6,69 C a lc u la n d o la norm alidad:
A n a liza n d o las proposiciones: I.
393
100 g
100%
C a lc u la n d o el V Ackl0(CI: ° iü . - o 4 0 ,5 '
■
u ím ic a
n sl0 = M V => n st0 = (0,1 )(0,5) = 0,05 m oles (F )
II. P o r convención el co m po ne nte en m e nor pro porción es el soluto (V ) III. L a normalidad se define com o el núm ero de E q - g de soluto presente en 1 litro de solución (F ) S o lo e s correcta la proposición II.
m sto .. N =
n °E q (s,0|
1 0 6 ,6 49 = 2 ,1 7 5 norm al
Meqsl
1
29. U n a dilución d e alcohol etílico en H 20 es 1 ,5 4 m olal, ¿ C u á n to s gram o s d e alcohol ( C 2H 5( O H ) ) están disueltos en 2 .5 litros de H 20 ? .
Resolución: 26. L a den sid ad de una solución d e N a O H . es 1 ,5 g/cm 3 y el porcentaje en m asa de hidróxido es del 6 0 % . C alcu la r la norm alidad de la solución.
C o m o : M olalidad (m) =
A d e m á s : 2 ,5 litros H 20 O
Resolución: A s u m ie n d o 1 L de solución: D s . = l^ soluc'án V¥ «n ncinn m Sol = ( 1 ,5 ) (1 000)
m„
60 H alla ndo la m stD: m st0 = — (15 0 0 ) = 900 C a lc u la n d o la norm alidad:
msi0 n .° E q (st0) _ M e q sl0 Vso, 900 . N = 40J2_ = 45 eq _ g/L
2 ,5 kg H 20
R e e m p la za n d o en la e xpresión : nsoluto = (1 .5 4 )(2 ,5 ) = 3,8 5 m„ P e ro : n4ln = m =,„ = n„ln M M
m So! = 15 0 0 g
N =
nso'u'° m " 's o lv e n te
v % . ut-, — (m )m solvente
(3 ,85 )(4 6 ) = 1 7 7 ,1 g
30. Indique con
ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) res pecto a los coloides: I. S o n m e zc la s he tero gé ne as. II. Pre s e n ta n el efecto Tynd a ll. III. L a s partículas constituyentes son retenidos por una m e m b ra n a .
Resolución: D e las afirm aciones:
27.
C alc u la r el volum en de H 2S 0 4 concentrado de d en sid ad 1 ,8 4 g/cm 3, contenien do 9 8 % en m asa d e H 2S 0 4, para preparar un litro d e ácido sulfúrico al 1 m olar.
Verdadero L o s coloides son sistem as im puros y a d e m á s sus partículas dispersas son visibles, por lo que son m e zc la s he tero gé ne os.
II.
Resolución: Com o: M =
I
Verdadero Visualiza ció n del "efecto Tyndall".
nsr Luz
ns,D = (1 m o l - g / L ) ( 1 L ) n„,„ = 1 =
Reflexión
msto = 98 g
Msi
Coloide
Linterna
394
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S
a p ie n s
Falso E l p eq u eñ o ta m a ñ o de las m icelas en un coloi d e perm ite que estos atraviesen m e m b ra n a s.
31. S e ñ a le la relación falsa, con respecto a los tipos de coloides. E s p u m a sólida II. Sol III. A e ro s o l IV. Em u ls ió n sólida V . A e ro s o l sólido
m alva visco s, pintura niebla m ayo n e sa hum o de tabaco
Resolución: T ip o s de coloides: Tip os
Eje m p lo s
E s p u m a sólida
M a lva visc o , m asm e lo , es ponja
Sol
Pintu ra, plasm a s a n g u ín e o , pastas
A e ro s o l
N ie b la , neblina, p ulve rizad o líquido.
Em u lsión Sólida
M antequilla, gelatina, clara de h ue vo .
A e ro s o l sólido
H u m o , polvo
L a m a y o n e sa corre spo nd e a una em ulsión liquida.
II. L a s partículas en un colide no precipitan debido al m ovim iento B ro w nia no . III. L o s aerosoles son coloides con m edio disper sante g a s e o so .
Resolución: I Verdadero E l efecto Tynd all es la reflexión de la lu z por las partículas coloidales, por esto p o d e m o s o bse r va r las partículas de polvo en el aire. II. Verdadero Ei p eq ueñ o ta m a ñ o y el m ovim iento continuo de las partículas coloidales (m ovim iento brow nlano) hace que no sedim ente. III. Verdadero L o s aerosoles son coloides d o n d e la fa se dis persante es g a se o s o . E jm : h u m o , niebla, etc. .-.
WV
34. A partir de la gráfica, indique cuales de las conclu siones son correctas: I. A l enfriar una solución saturada de la sal desde 50 ° C hasta 30 ° C se form an cristales. II. A 30 ° C se disuelven com pletam ente 45 g d e la sal en 200 m L de a gua . III. A l a gregar y agitar 65 g de sal en 12 5 m L de a gua a 50 ° C obte ndrem o s una solución satu rada.
32. Indique verdadero (V) o falso (F ) según corresponda:
, S (g Sal/100g H20 )
I.
L a s p rop ie d ad e s de un coloide son el efecto Tynd all y el m ovim iento Bro w niano . II. L a san gre , las cre m as, el hum o en el aire son ejem plos d e coloides. III. L o s coloides al igual que las soluciones p oseen las p rop ie d ad e s del efecto Tynd all y el m ovi m iento b row niano.
10
20
30
40
50
T (°C )
Resolución:
Resolución:
R e s p e c to a los coloides.
D e a cuerdo a la gráfica d e solubilidad (s):
I. Verdadero P re s e n ta n las caracteristicas: • Efecto Tyndall: reflexión de la luz en las micelas. • M o vim ien to brow niano: E n zig za g por colisión entre m icelas. II. Verdadero S o n ejem plos de coloides: • S a n g re (ag ua y plasm a) • C re m a (m a y o n e s a , e sp um a ) • Hum o III. Falso L a s soluciones por ser h o m o g é n e a s no p resen tan las características d e los coloides. .-. W F
33. Indique ve rd ad e ro (V) o falso ( F ) para cada una de las siguientes proposiciones: I.
E l efecto Tyndall es característico de los coloi des g a s e o s o s .
Correcto L a gráfica representa un proceso endotérm icc d e disolución, por lo que a um enta la solubilidac a um enta con la tem peratura y el enfriam ientc produce cristalización. Incorrecto A 30 ° C del gráfico: 2 0 g sto --------- 10 m L 40 g sto --------- 200 m L N o se p u e d e disolver 45 g de soluto ya que 40 g es el m áxim o .
Q
m
10 0 g H 20 -
m
395
III Verdadero E n a lgu nos coloides las m icelas están fo rm a d o s por una sola m olécula (M acro m olécu la) en cual p ued e reflejar la luz. .-. F V V
10 m L
------ 12 5 m L
60 g N a 2S 0 4
■
culas d e polvo en el aire en m ovim iento errático (B ro w n ia n o)
Incorrecto A 50 °C del gráfico 40 g s t o
u ím ic a
16 0 g sol
200 g sol 6 0 (20 0 ) g N a 2S 0 4 160
37.
m = 75 g (m áxim o ) Si solo se disuelve 25 g la solución no está s a turado. IV. V e rd ad e ro P o r ser el proceso de disolución exo térm ic o, un a u m ento en la tem peratura d ism inu ye la solubi lidad por lo que ocurre cristalización.
Resolución: R e s p e c to a los coloides: I. Incorrecto R e p re s e n ta n sistem as he te ro g é n e o s , ya que se pued e n distinguir a sus c o m p o n e n te s , p or lo q u e p resenta m ás d e una fase. II. Incorrecto E l diám etro de sus partículas se encuentra: 1n m < D 1000n m III. C orre cto D e a cuerdo al ta m a ñ o d e sus partículas (m ice las) p ueden ser:
35. Indique ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) a las siguientes proporciones: I. E n un aerosol la fase a paren te del coloide es gaseosa. II. A lg u n a s piedras preciosas com o el rubí y la e s m eralda son ejem plos de em ulsión sólida. III. El C 0 2 en el aire es un ejem plo d e un coloide g a s en g as.
Resolución: V e rd ad e ro L o s a ero soles com o el h u m o , niebla son coloi d e s de sólidos o líquidos dispersos en un g a s , por lo qu e su apariencia es g a s e o s a . II. Fa ls o L a s piedras preciosas com o: • Rubí • Es m e ra ld a S o n coloides del tipo sol sólido. III. Fals o Tod a m e zc la d e g a se s son soluciones, no coloi
¿ C u á le s d e las siguientes p rop ie d ad e s co rre spo n den a coloides y no a soluciones? I. Pre se n ta n una sola fa se . II. D iám e tro a pro xim ad o d e partículas dispersas 1 nm . III. S o n translúcidos u o p a co s.
• O p a c o s (Efe c to Tyndall)
I.
d es ya que el sistem a es h o m o g é n e o . .-. V F F
36. Indique ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las siguientes proposiciones: I. E l m ovim iento brow niano se d eb e al m o vim ie n to cinético d e las partículas de la fase disper sante. II. El m ovim iento errático de las partículas de polvo en el aire se d eb e n al m ovim iento brow niano. III. E n algu nos casos es posible que partículas co nform a da s por una sola m olécula presenten el efecto Tynd a ll.
Resolución: I Falso E l m ovim iento "B ro w n ia n o ” está aso ciad o al m ovim iento de las partículas coloidales (fase dispersa)
II. Verdadero P o r acción de lu z se puede o b se rva r las partí
• Translúcidos. P o r lo tanto, es correcto solo III. 38.
Indique com o ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) S e g ú n co rresponda: I. El l2 es parcialm ente soluble en a g u a , deb id o a las fu e rza s interm oleculares. II. P a ra solutos sólidos o líquidos, cuyo s procesos de disolución son e nd otérm icos, la solubilidad a u m en ta con el increm ento de la tem peratura. III. P a ra solucionarse de g ase s en líquidos, a m a yor presión, m ayo r solubilidad.
Resolución: I.
V e rd ad e ro E l l2 (Yo d o ) p ose e m oléculas apo la res, es par cialm ente soluble en a g u a , por las fu e rza s m o leculares: H 20 : : : : : : : : : : : : : : l2 (Dipolo (Dipolo permanente) inducido) II. V e rd ad e ro Pro c e so de disolución endotérm ico d e sólidos y líquidos: S* S (dp) T S . Solubilidad
III. V e rd ad e ro P a ra los g ase s la solubilidad(s) es m ayo r cua nd o:
3 9 6
■
C o l e c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
• A u m e n ta la presión • Dism in u ye la tem peratura, o VVV 3 9 .
1 8 V = 6 (2 ,5 ) -- V = 0 ,8 3 3 L = 833 m L V H)0 = 2500 - 833 V H,0 = 16 6 7 m L III.
Indique si las proposiciones son ve rd ad e ras (V ) o falsas (F ): I. L a s partículas coloidales son lo suficientem ente grand e s para reflejar la luz. II. L a s partículas coloidales p ueden sep a rarse por diálisis. III. L o s coloidales son sistem as h e tero gé n e os.
Verdadero Si la solución se calienta sobre los 32 ’ C , se fu nd e en su propia agua de cristalización for m a n d o una solución saturada y una fa se sólida d e sulfato de sodio.
.-. V V V
41 . Indique verdadero (V) o falso (F) a las proposiciones. I. L a s soluciones son dispersiones de una fa se. II. E l coloide es una m e zcla m icroh eterogénea. III. L a s partículas coloidales se pued e n separar con un papel filtro.
Resolución: I.
Verd ad e ro D e b id o al tam a ñ o d e las partículas coloidales (entre 1 y 1000 nm ) p ued e n reflejar la lu z, esto se conoce co m o el "efecto Tyndall" II. Fa ls o L a diálisis" perm ite purificar (no separar) los co loides de e species io n iza d a s, u s a nd o m e m b ra nas dia liza ntes. dichos iones lo a travie san pero no las partículas coloidales. III. Verd ad e ro Lo s coloides son sistem as m lcroh etero g éne o s, ya que sus co m p o n e n te s son o b s e rva bles con ciertos instrum entos. VFV
Resolución: I. Verdadero L a s soluciones son m e zcla s h o m o g é n e a s por lo que presentan una sola fa se , esto debido a q ue en el proceso de dispersión se llega al nivel a tóm ico y m olecular: II. Verdadero D e b id o al tam año de las partículas dispersas en los coloides, se consideran m ezclas heterogé neas a escala m icroscópica (m icroheterogénea). III. Falso La s partículas coloidales atraviesan el papel filtro. .-. W F
40.
A partir de los d atos de solubilidad del N a 2S 0 4 en función de la tem p eratu ra , indique ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) según co rre spo nd a:
I.
Tem peratura
20 ° C
40 °C
80 °C
N a 2S 0 4 S (g /100 g H 20 )
60
53
44
42. El e sta ñ o (S n ) y el o xíg e n o ( O ) se com binan para form a r dos ó xidos diferentes, uno contiene 7 8 ,9 % d e S n y el otro 8 8 ,1 % de S n , en p eso. C alc u la r el peso equivalente del S n en cada uno de los óxidos.
Resolución: •
(I)
L a disolución del N a 2S 0 4 en a g u a es un p roce
S n + 0 2 — S n .O , (II) d o n d e : 8 8 ,1 % de S n ==> 1 1 ,9 % de Cb
Resolución: D a to s de solubilidad (S ) del N a 2S 0 4 en agua 20 ° C
40 °C
80 ° C
N a 2S 0 4 (g/100 g H 20 )
60
53
44
Verdadero S e o b se rva que la solubilidad dism inuye con la tem peratura por lo que el proceso de disolución e s exotérm ico.
Verdadero D e a cuerdo al cuadro a 20 ° C la solución I. se prepara por dilución de la solución II: (M V ) = (M V ) II
I
21,2 % 0 2
E q -g r S n = E q -g r 0 2 T o m a n d o 10 0 gr de óxido 7 8 ,8g _ 2 1 , 29g P e q (S n )l = 2 9 ,7 P e q (S n )
so exotérm ico. II. A 2 0 ° C , una solución de m asa 200 g que contie ne 25 g de N a 2S 0 4 es no saturada. III. A l calentar hasta 80 ° C , la solución anterior per mite precipitar cristales de N a 2S 0 4
T em peratura
S n + 0 2 -> S n ^ O ,; d o n d e : 7 8 ,8 % Sn
88 ,1 g _ 1 1 ,9 g
Poq(S n ) 4 3.
P U S n ) ,, = 5 9 ,2
D e las siguientes soluciones, ¿ C u á n ta s son ióni cas y cua ntas son m oleculares? I. Solución acuosa de yo d u ro d e potasio. II. Solución de alcohol etílico en agua. III. Solución de tetracloruro de carbono en éter etílico. IV. Á c id o clorhídrico.
Resolución: Tip o s de soluciones: A ) Iónicas C u a n d o el soluto se disocia en especies ióni ca s , estas soluciones cond ucen la electricidad (electrolitos):
Q
I. Kl a cuo so : (K IV. B)
y I )
Á c id o clorhídrico: H C I a cu o so : ( H 1 y C l )
M oleculares C u a n d o el soluto se dispersa hasta el grado m olecular, no conduce a la electricidad II. Alcoh ol ( C 2H g O H ) en H ,0 III.Tetracloruro de carbono (C C I4) en éter etílico, se tiene dos soluciones iónicas y dos m oleculares.
44. ¿ Q u é m asa de tiosulfato de sodio pentahidratado se necesita para preparar 500 m L de una disolu ción 0 ,2 0 0 N para el proceso. ¿S O '
- I, — . S ; 0 .
• 2' ?
46 g etanol rn 4 6 (10 0 0 )
■
540 g b en cen o.
1 000 g b en cen o.
Q[. , n
m = - E * ó - ^ 85’i 9 g L a m olaridad (M ) la hallam os de: M =
n .° m olesi stoi
\L
C o m o el etanol es el soluto: n .° m oles =
E
M
-
46
1
V „ - 5 7 .5 m L + 600 m L = 6 5 7 ,5 m L V sol = 0 .6 5 7 5 L M
Á r: N a = 23: S - 32: O = 16 ; H = 1 ; I = 1 2 7
Resolución:
— —
u i m .c a
1 0 .6 5 7 5
= 1.5 2
46. ¿ C u á n to s mililitros de una solución de concentra
E i tiosulfato de sodio penhidratado: N a 2S 20 3 . S H .O (M = 248) Participa en el proceso: (+ 2 )
ción 10 0 m g C o 2 / m L se necesita para preparar 1 ,5 L de disolución contenien do 20 mg C o 2' / m L?
Resolución: ( + 2 .5 )
4o r + 2i
S e diluye una solución a cuo sa cu ya concentración (C ) es: C = 10 0 m g C o * 2/ m L
(N a 2S 20 3)
V = ? l) = 0,5(2) = 1
P a ra o bte n er una solución, d ón de : C = 20 m g C o " " / m L V = 1 ,5 L = 150 0 mL.
A d e m á s : V ¡ 500 m L = 0 ,5 L N = 0 .2 (0 = 1) = M = 0.2 n .° m oles = M V = 0 ,2 (0 ,5 ) = 0 ,1 Lu e g o reaccionan 0 ,1 mol d e N a 2S 20 3 (M = 158 ) m = 0 ,1 ( 1 5 8 ) = 1 5 ,8 g g N a 2S 20 . -------
m
■. m = 2 4 ,8 g
45.
.-. V , = 300 m L
47. U n a solución concentrada de ácido clorhídrico
15 8 g N a 2S 20 3 ---------- 248 g N a 2S 20 3 5 H 20 15 .8
S e cum ple: ( C V ) . = ( C V ) ¿ 1 0 0 V , = 2 0 (15 0 0 )
U n a disolución contiene 5 7 ,5 m L de etanol y 600 m L de b en cen o; ¿ C u á n to s g ram o s d e alcohol h a y en 1000 g de ben cen o? ¿ C u á l es la m olaridad de la disolución?
contiene 3 5 .2 % e n m as a del H C I y su d en sid ad es 1 .1 7 5 g /m L. C alcula r el vo lum e n en litros del ácido, necesario para preparar 3 litros de una solución 2 norm al. M a sa A tó m ic a : (Cl = 35 ,5 )
Resolución: M (H C I) = 36,5 H C I
\
D a to s : D c, Ha0H = 0 ,8 0 g/m L D c.H6 = 0 ,9 0 g/m L
Resolución: S e prepara una solución d e etanol (M = 46 ) en b en cen o, d ón de :
•
•
Etanol:
va = 1
C alc u le m o s la m asa del soluto (H C I) (E )
M =
n„
m
m a = D V = 0 .8 0 (5 7 ,5 ) m = 46 g
%m = 35,2%
Benceno:
N = M (1 )
E n to n c e s se tiene 3 L de H C I al 2 molar.
V = 5 7 ,5 m L D = 0 ,8 0 g/m L
V = 600 m L D = 0 ,9 0 g /m L
N - M va
M
Vn
2=
íw s)
= 219 g H C I
C alc u le m o s la m asa de la solución
m0 = 219 g
%m = Eli* (100)% mr 3 5 ,2
219
( 100 )
m , = 6 2 2 ,1 6 g
m = D V = 0,90(6 0 0 ) m t„„ = 540 g Lu e g o tene m o s de estas cantidades:
C alc u le m o s el vo lum e n de la solución D = 1 .1 7 5 g /m L m = 6 2 2 .1 6 g D
m/V
398
■
C
U
o l e c c ió n
1 ,1 7 5 = 6 2 2 U 6
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
v = 5 29 .5 m L
v = 0 ,5 3 L
Lu e g o serán necesarios 0 ,5 3 L d e ácido clorhídrico al 3 5 ,2 % en m asa .
II. U n a solución saturada de "x" a 7 0 CC contiene 18 g de soluto en 5 1.3 3 g d e solución. III. L a disolución a cuo sa d e "x" es exotérm ica.
48. S e d ese a preparar 15 0 mL de una solución 1/3M d e s a c aro sa, a partir de la m e zcla de otras d os so luciones de a zú c a r, una con 228 g de sacarosa por litro (I) y la otra con 5 7 g de sacarosa por litro (II). ¿ Q u é vo lum e n d e cada una d e las soluciones se d eb e rán tom ar para preparar la solución d e s e a d a ? D a to : m asa m olecular de la sac aro sa: 342
Resolución:
Resolución: D e a cuerdo al gráfico de solubilidad:
C álculo de la m olaridad de (I) m 228 n = n = = 0.6 mol-g 342 M M =
n_
M
M
V
= 0 6 m ol~9 ’ L
1
C álc u lo d e la m olaridad d e (II)
n m n = —
n =
M
M= n
M=
V
57
0 ,1 6 mol-g
342 0 ,16 1
■
0.16
"""
m ol-g L
A l m e zcla r las soluciones (i) y (II) los solutos se adicionan. nr M = —
n0 = M V n
n0(l) + n„ (II) = n0(T)
(M V „)I + (M V „) II = ( M V J T
V, + V„ = V ,
1' 0 .6 V , + 0 ,1 6 ( 0 ,1 5 - V ,) = ( -A J O ,15 V , = 15 0 m L
V T = 0 ,1 5 1 L
R e s o lvie n d o se tiene: V , = 0.050 L V „ = 0 ,1 0 0 L P o r lo tanto, se tiene 50 m L de (I) y 10 0 m L de (II).
49. ¿ C u á n to s g ram o s de a zú c a r d eberán disolverse en 60 g de a g u a para d ar una solución al 2 5 % ?
Resolución: E l a zú c a r es la sacaro sa ( C 12H 220 ,,) mn = m0+ me
m 0 = ¿?
m e = 60 g H 20
% m = 25% C alc u le m os la m asa de a zú c a r (soluto)
%m = — (100)% mn
2 5 % = — m-°. . U l0 0 )% m 0 + 60 m 0 + 60 = 4 m 0 m 0 = 20 g a zú c a r
%m = — ^ — (100)% m0+ me
1 = - J Ü £ — (4) m 0 + 60 60 = 3m 0
P o r lo tanto, se d e b e n disolver 20 g de a zúca r.
50. D e acue rdo al siguiente gráfico para la solubilidad d e la sustancia "x", señale las proposiciones que son correctas. 1. U n a solución a cu o sa de "x" a 20 ° C que contie ne 1 7 g de soluto en 50 g de b LO e s tá saturad a.
I.
Incorrecto A 20 °C : se tiene: 38 g x m
10 0 g H 20
-------- 50 g H 20
m = 19 g x C o m o la solución pose e solo 1 7 g, no está satu rada. II. C orre cto A 7 0 ° C : se tiene 54 g x ------ 10 0 g H ¿0 ------- 15 4 g sol m
------------------------------------ 5 1.3 3 g sol
m = 18 g x L a solución está saturad a. III. Incorrecto S e o b se rva del gráfico la proporcionalidad de la S y T: por lo que el proceso de disolución es endotérm ico. P o r lo tanto, es correcto solo II.
51. S e g ú n los datos d e solubilidad de K C I O , del gráfi co , indique la proposición incorrecta: I. C u a n d o se disuelve 50 d e K C I 0 3 en 300 g de a g u a a 50 ° C se obtiene una solución saturad a. II. E n 660 g d e solución saturada de K C I O , a 30 ° C , se hallan disueltas 60 g de K C I 0 3 III. Del gráfico m ostrado se d ed u ce que el proceso de disolución del K C I O , e s endotérm ico.
Q
Resolución:
Resolución:
P a ra el K C I 0 3 se tiene el gráfico de solubilidad:
Relación correcta:
u ím ic a
■
399
I. 1mg de NaCI en 100 mL de H20: L a cantidad de sal disuelta es m u y p e q u e ñ a , por lo que se produce una: "Soiución diluida"
I.
II. NaCI en agua E l N a C I es iónico, por io que al disolverse en el agua form a una "Solución iónica" III Azúcar en agua E n a zú c a r es una sustancia m olecular al disol verse en a g u a form a una: "Solución molecular" IV Hidrógeno el paladio E l paladio (m etal) poroso sirve co m o m edio de dispersión del g as H 2 , se form a una: "Solución sólida”
Incorrecto A 50 5C , se tiene: 18 g K C I 0 3 -------- 10 0 g H 20 -
m
300 g H 20
m = 54 g K C I 0 3 (m áxim o ) Si solo se disuelven 50 g de K C I 0 3 la soiución no se satura. II. C orre cto A 30 ° C ; se tiene: 10 g K C I 0 3 m
10 0 g H 20
660 g sol
P o r lo tanto, es incorrecto solo I. S e g ú n la clasificación d e las soluciones encontrar la relación a d e cu a d a. I. 1 ,0 m g de N a C I en 10 0 mi de agua. II. N a C I en a gu a . III. H id ro g e n o disuelta en a g u a . IV. H id ro g e n o disuelto en paladlo. V. A ire . a . Solución sólida b. Solución diluida c. Solución g ase osa d. Solución m olecular e . Solución iónica
®
53.
L a solubilidad del N a C I en a g u a a cierta tem p eratu ra tiene un valor de 39 g N a C I/ 10 0 g d e a g u a . C a l cule el porcentaje de N a C L en la m e zc la (en m asa)
Resolución: La solubilidad (s) del N a C I en agua a cierta tem p e ratura es: S : 39 Lu e g o se cum ple: 39 g N a C I
10 0 g H 20 ------ 13 9 g sol
N o s piden hallar el % en m asa de N a C I: % NaCI = ^ - ( 1 0 0 )
Msol
# 10 0
% N a C I = ^ ( 1 0 0 ) = 28
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II) B ) G a s o lin a E ) Pisco
®
por ei tipo de partícula dispersa en la fase en:
¿Cuáles de los siguientes casos es un ejemplo de coloide? A ) A g u a con g as D ) A c e ite ve getal
Aire: C o rre s p o n d e a una m e zcla h o m o g é n e a g a s e o sa. por lo que es una: "Solución g ase osa " .-. Ib, lie, llld. IVa y V e
11 0 g sol
---------------------------------
m = 60 g K C I 0 3 (sol saturad a). III. C orre cto El proceso de disolución es endotérm ico.
52.
V.
C ) M ayonesa
Resolución: Lo s coloides son sistem as micro heterogéneos form a m os por una fase dispersa y otra fase llam ada dispersan te. Lo s coloides tienen aspecto opaco o turbio a m enos q u e estén m uy diluidos. S e caracterizan por presentar el efecto Tyndall q u e es un fe n ó m e n o de dispersión de la luz provocado por el tam año de la partícula dispersa y por m ovim iento brow niano que es un m ovim iento aleato rio y estabiliza a la dispersión. Lo s coloides se clasifican
Fase dispersa
Fase dispersante
Coloide
Ejemplo Neblina
Líquido
Gas
Aerosol
Sólido
Gas
Aerosol sólido
Polvo
Gas
Líquido
Espuma
Espuma de afeitar
Líquido
Líquido
Emulsión
Mayonesa
Sólido
Líquido
Sol
Pinturas Piedra pómez
Gas
Sólido
Espuma sólida
Líquido
Sólido
Emulsión sólida Mantequilla
Sólido
Sólido
Sol sólido
Rubí
L a m a yo n e sa es una em ulsión Clave: C
400
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
PROBLEMA 2 (UNI 201 2 - 1) U n a fábrica d e reactivos quím icos ve n d e ácidos clorhí drico co n ce n trad o , H C I(a c ), con las siguientes especi ficaciones: m olalidad = 1 5 ,4 mol/kg d en sid ad = 1 ,1 8 g /m L Y a que es un producto controlado, la policía necesita sab e r cuál es su concentración, pero e xp re sa d o com o norm alidad (eq /L) ¿ Q u é valor de norm alidad le corres
B ) 1 1 ,6 3 E ) 2 3 ,2 6
Clave: B
PROBLEMA 4 (UNI 2 01 2 - II) ¿ C u á n to s gram o s de hidróxido de potasio K O H , se necesitan para preparar 10 0 m L d e una solución de K O H (ac)1,O M ? M a s a s atóm icas: H = 1 ; O = 16 ; K = 39
ponde a este ácido? M a s a m olar H C I = 3 6 ,5 g/mol A ) 5 ,8 2 D ) 1 7 ,4 5
U n o de los factores que afectan a la solubilidad para solutos sólidos o líquidos es la tem p eratura, siendo m uy com ún que para el N a C I en H 20 su solubilidad aum enta con la tem peratura.
A ) 0 ,5 6 D ) 1 1 ,2 0
C ) 15 ,6 2
B ) 1 ,1 2 E ) 2 2 .4 0
Resolución:
Resolución:
E n la solución: a partir de los datos se tiene:
S e g ú n el problem a:
C ) 5 ,6 0
S T O : K O H => M F : 56 V S0L = 10 0 m L = 0 ,1 L HCI
/ 36,5 \ 15,4 mol —► 15,4 mol( — J= 562,1 g
H ,0
1 kg = 1000 g
M olaridad (M ) = 1 ,0 m ol/L De: _
"" m sol = 10 0 0 g
5 6 2 .1 g = 1 5 6 2 ,1 g < > 13 2 3 ,8 m L
a
£ |s t o
M = T fS
L a concentración m olar:
/ WvSTO S1 -
\,SOL
w
„
_.
W STC,
y n ST0 - = —
M s tc
\
1= p y p
W ST0 = 5 ,6 g
Clave: C
PROBLEMA 5 (UNI 2012 - II)
N = 1 1 ,6 3 E q / L
Clave: B
PROBLEMA 3 (UNI 201 2 - 1) L a solubilidad de una sustancia en un líquido d ep e n d e de la na tu raleza del soluto, del solve n te , d e la tem p era tura y d e la presión, A l re specto, m arque la alternativa correcta. A ) L a solubilidad de los g ase s en los líquidos varía in versam en te con la presión parcial del g a s que se disuelve. B ) L a solubilidad d e N a C I en a g u a a u m e n ta conform e a u m e n ta la tem peratura. C ) L a solubilidad d e C 0 2 (g) dism inuye con el a u m e n to de su presión sobre el liquido en el cual se di suelve. D ) Lo s cuerp os que al disolverse desarrollan calor son m e nos solubles en frío que en caliente. E ) L a s variaciones de la presión atm osféricas p rod u cen g rand e s cam bios en la solubilidad d e los sóli d os en los líquidos.
S e m e zc la n vo lú m e n e s iguales N a C I(acl0 ,3 M y C a C I2(ac) 0 ,5 M
A) D)
0 ,3 3 1.0 0
B ) 0 ,5 0 E ) 1 ,5 0
K C I(ac)0 ,2 M ,
C ) 0 ,7 5
Resolución: De: • 1 mol de K C I
produce ► 1 mol C l'
=> 0 ,2 H32! K C I ........................* 0 ,2 ^ •
1 mol de N a C I =* 0 ,3
c i1
produce» 1 mol C l1“
NaCI
» 0 ,3 2 ° ! c i ’ ~
1 mol de C a C I 2 P roduce,. 2 mol C l1 ' = 0 ,5
C a C I2 -
1 ^
CL
A l m e zcla r vo lú m e n e s iguales, se tiene: 0 .2 -t-u, + 0 .3o-t+ 1i .0 _ 1i,,5 rr* i1~l u, o n c r««i/i ic i Ifna. = -------------------= — = 0 ,5 m ol/L 1 + 1 + 1 3
Resolución: Solubilidad (s):
Clave: B
E s la m áxim a cantidad d e soluto q ue logra disolverse en una cantidad d ad a d e disolvente (generalm en te en 10 0 g de H 20 ) a una tem peratura d ete rm inada. o t -c
de
¿ C u á l es ia concentración final (en m ol/L) d e los iones cloruro ( C l - ) ?
.
=11’635? ;COm° ° HCI=1
_ gram os de soluto 1 0 0 g d e H 2O
PROBLEMA 6 (UNI 2 01 3 - 1) N u m e ro s o s b la nqu ea do re s para la vand ería contiene hipoclorito de sodio com o Ingrediente activo. E l cloro x, por ejem plo, contiene a p ro xim a d a m e n te 5 ,2 g de N a C I O p or 10 0 m L de solución. ¿ E n tre que va lores está
Q
u ím ic a
■
401
co m prend id a la concentración m olar d e la solución? M a s a s atóm icas: N a = 23 ; C L , = 3 5 ,5 ; 0 = 1 6 A) B) C) D) E)
m e nos d e 0 ,6 M entre 0 ,6 y 0 ,8 M entre 0 ,7 5 y 0 .9 2 M entre 0 ,9 2 y 1M m ás d e 1 M
Resolución: Hipoclorito d e sodio: N a C IO M a s a m olar: 7 4 ,5 g/mol M a s a d e soluto: 5 ,2 g de N a C IO V o lu m e n de solución: 10 0 m L
0,1 L
Masa molar=74,5 g/mol
M =
n 5t0
5 ,2 / 7 4 ,5
Vso„L,
0 ,1
M = 0 ,7 0 m ol/L P o r lo tanto , la m olaridad d e la solución se encuentra entre 0 ,6 M y 0 ,8 M .
Clave: B
4 0 2
■
C O L E C C I O N U N I C I F N C iA S a P 'E N S
PROBLEMAS
•D 1.
D eterm inar cuántas de ias siguientes afirm aciones son no incorrectas: I. U n a dispersión es el o rdenam iento de las partí culas de un cuerpo en el seno de otro. II. La s partículas que se o rdenan en una disper sión se den om in a fase dispersa. III. L a s dispersiones se p ueden clasificar de acuerdo al tam a ñ o de las partículas dispersas en so luciones, coloides y susp ensiones IV. A las partículas dispersas por e je m p A en un co loide se den om in a micelas V . E n una em ulsión el disperso y el disoersante son líquidos. A) 1
2.
B) 2
B) 1 3E ) 4
La dispersión de un líquido en un g as recibe el nombre común de: A) Sol C) Espuma El Aerosol liquido. 7.
8.
C e ro
B) 3
1 E)4
I. II y III So lo I
B ) I! y III E ) II! y IV
A) Solo I Di I v il 9.
C) 2
Sólido en g as: aerosol Sólido en sólido: sol sólido Líqu ido en líquido: em ulsión G a s en liquido: gel G a s en sólido: e sp u m a sólida
B)Solo i! E)I. II y III
C) S o lo III
Indicar cuántas proposiciones son no incorrectas: I. Una espuma es un sistema coloidal de un gas disperso eri un liquido. II. El efecto Tyndall se presenta en una solución. III. Cuando un coloide fluye libremente se d en om i na sol. IV. La tinta, las pinturas, la mayonesa son disper siones coloidales. V. El m ovim iento en zig za g que p ose en las coloi des se denom ina m ovim iento brow niano y es debido a este m ovimiento que los coloides tie nen estabilidad. A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
C) 2 1 0 . La crem a de afeitar es un coloide que se conoce corno espuma, resulta una dispersión de: I Sólido en gas II. Liquido en gas III. Líquido en líquido IV. Gas en líquido V. Sólido en liquido C> II !i¡ y IV
A continuación se señalar la fase dispersa y d is persante respectivam en te ¿ Q u é den om in ación de coloides es incorrecta? A) B) C) D) E)
Determ inar cuántas de ias siguientes afirm aciones son no incorrectas: Tanto la solución como el coloide no sedim en tan por reposo. II. El coloide y la susoensicn dispersan la luz. ¡I!. La solución y la suspensión son sistemas ho mogéneos.
A) i 11.
5.
B) Una suspensión Di Una mezcla homogénea
I.
E) 5
Se ñ a ia r la relación correcta: I. N ie bla: gel II. H u m o : aerosol sólido III. M antequilla: em ulsión IV. C re m a batida: e spum a A) D)
B) Emulsión líquida Di Gel
Se denom ina solución a: A) Agua pura C) Un coloide E) Vapoi de agua
D e las proposiciones, señalar lo correcto I. A g u a con arcilla es un coloide. II. S e g ú n el tam a ño de las partículas dispersas suspensión coloide solución III. Lo s coloides se separan por filtración IV. La s soluciones no siem pre son m onofásicas es : A) D)
4 .
D) 4
Indicar cuántas de las proposiciones son no co rrectas: I. El m ovim iento brow niano es el causan te de la estabilidad de los coloides. II. U n a solución abso rb e y un coloide refieja a luz en el efecto Tyndall III. E n un coloide la fase d'spersa p uede ser solida líquida o g a s e o s a . IV. E n un coloide una partícula dispersa puede te ner com o diám etro 300 nm . A) O D)
3.
C )3
PROPUESTOS
En en I. II. III. IV. v.
B) II
C) ¡II
D) IV
E) V
qué tipo de coloides el solvente se encuentra estado sólido: Sol sólido Espuma sólida Emulsión solida Ge: Aerosol
A ) ! y II II y III
B ) II y III E) Todos
C) III y IV
D ) I;
Q
12. A la dispersión de un líquido en un g as recibe el nom bre com ún de: A ) Sol C ) Em u ls ió n E ) A e ro s o l líquido
B) Gel D ) E s p u m a líquida
u ím ic a
■
403
2 1 . ¿ C u á n to s gram o s de una solución al 5 0 % en m asa de H 2S se d eb e n unir a 800 g de una solución al 1 0 % en m asa de H ,S para obte ner una nue va so lución al 2 0 % en m asa de H ,S ? A ) 2 5 5 ,6 6 g D ) 2 8 8 ,6 6 g
B ) 26 6 ,6 6 g E ) 29 9 ,6 6 g
C ) 2 7 7 ,6 6 g
13. Indicar cuántos coloides existen: I. M antequilla II. Pintura III. Po tasio
IV .Q u e s o V. M a yo n e sa V I.H u m o s
A) 1 D) 4
B) 2
C) 3
22 . S e disuelven 14 g de N a C I en 86 g de H 20 . La con centración de la solución en porcentaje en m asa será: A ) 1 2 .3 % D ) 1 9 ,4 %
B) 14 % E ) 2 0 ,6 %
C ) 1 6 ,3 %
E) 5
23. ¿ C u á n to s g ram o s de ja b ó n se podrán disolver en 14. S e disuelven 7g de N a C I en 43 g de H 20 . L a con centración de la solución en porcentaje en m asa será: B) 14 % E ) 2 0 ,6 %
A ) 1 2 ,3 % D ) 1 9 ,4 %
C ) 1 6 .3 %
300 m L de agua para o bte ner una solución al 2 5 % en m asa? A ) 50 g D ) 200 g
B) 1 0 0 g E ) 250 g
C ) 15 0 g
24. Si 1 m L de una solución al 2 5 % en m asa contiene 15. C o n 20 ml_ de ácido nítrico a! 8 0 % ¿cuán to s m L d e ácido nítrico puro se prepararon? A ) 50 m L D ) 32 m L
B ) 15 m L E ) 12 m L
C )1 6 m L
0 ,4 5 8 g d e soluto. ¿ C u á l es la densidad de esta solución? A ) 1 ,7 6 g /m L D ) 1.8 3 g /m L
B) 1 ,4 3 g/m L E ) 2 .3 6 g/m L
C ) 2 .2 g/m L
16. U n a solución está co nform ada por 20 m L de alco
25. ¿ C o n qué cantidad de agua habrá que diluir 50 g
hol puro y 60 g de a g u a . C alcular el porcentaje en volum en de esta solución.
de ácido nítrico al 6 0 % para obte ner una disolución que co nteng a un 20 % de ácido en m asa?
A ) 15 % D ) 30%
A ) 1 4 6 ,2 g D ) 2 0 .3 m L
B) 20% E ) 35%
C) 25%
B) 8 3 ,3 m L E ) 6 0 .2 g
C )1 0 0 g
17. E n una solución a cu o sa se tienen 8 0 % en volum en
26. ¿ Q u é cantidad de dos soluciones al 2 5 % y 1 5 % de
d e a g u a , determ inar el vo lum e n del soluto, si se tiene 4 0 L de a gu a .
ácido nítrico se deben m e zcla r para obte ner 1 kg de solución de ácido nítrico al 20 % ?
A ) 50 L D ) 20 L
A) 400 g y 600 g C ) 500 g y 500 g E ) 300 g y 70 0 g
B ) 40 L E ) 10 L
C ) 30 L
B ) 320 g y 680 g D ) 40 0 g y 70 0 g
18. ¿ C u á n to s gram os de una sal d eberán disolverse en 3 1 5 m L de agua para darnos una solución al 2 5 % , en m asa? A ) 10 0 g D) 115 g
B) 96 g E ) 10 g
C ) 10 5 g
27. Indicar qué volum en de agua se debe añadir a 100 m L de solución al 2 0 % en m asa de H 2S 0 4 (D = 1,0 8 g/m L) para obtenerla al 5 % . A ) 300 m L D ) 356 m L
B ) 332 m L E ) 360 m L
C ) 324 m L
19. ¿ C u á n to s litros de a gua d e b e m o s agre ga r a 80 L de una solución al 2 0 % en volum en de K C I, para obte ner otra solución al 1 2 % en volum en d e K C I? A ) 13 3 ,3 3 D ) 5 6 ,3 3
B ) 11 3 .3 3 E ) 5 3,33
C ) 9 8 ,3 3
20. S e unen dos soluciones cuyas concentraciones son del 2 0 % en m asa de N a O H y 5 % en m asa de N a O H ,- s e obtiene 12 0 0 g y una nueva solución al 1 5 % en m asa de N a O H . D e term inar la m asa de cada una de las soluciones iniciales. A ) 600 g y 600 g C ) 800 g y 400 g E ) 900 g y 300 g
B) 400 g y 800 g D) 700 g y 500 g
28. S e a ñ a d e 12 g de brom uro d e potasio puro (K B r) a 18 0 g de solución que contiene K B r al 1 0 % en m a sa . Hallar el tanto por ciento en m asa de K B r de la solución final. A ) 9 ,8 9 1 D ) 15 ,6 2 5
B ) 7 ,1 4 3 E ) 9 .3 7 3
C ) 1 0 ,4 1 6
29. ¿ Q u é m asa de agua se debe a gregar a 10 litros de una solución acuosa de N a O H al 4 0 % en m asa y d ensidad 1 ,8 g /m L para o btener una nue va solu ción al 10% en m asa? A) 21 kg D ) 14 kg
B) 42 kg E) 128 kg
C) 54 kg
4 0 4
ü
C o le c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
30. ¿ Q u é vo lu m e n d e a g u a se d eb e agre ga r a 20 litros
38. U n tipo de sistem a coloidal se form a con partículas
d e una solución a cuo sa de H N 0 3 al 4 0 % en m asa
coloidales sólidas en un m edio de susp ensión liqui
y densidad 1 ,4 g /m L para o btener una nu e va solu
d a. ¿ Q u é ejem plo le corresponde?
ción ai 10% en m asa?
A ) Sa l com ún disuelta en agua
A ) 21 L D ) 14 L
B ) 4 2 L. E ) 12 8 L
C ) 84 L
3 1 . ¿ Q u é concentración d e p e n d e de la tem peratura
B ) C a rb ó n en hierro fundido C ) Le c h e D ) C lara de hue vo E) Pinturas
dei sistem a?
39. U n o de los siguientes co m pu estos no se com porta
A ) Frac ció n m olar
com o un electrolito:
B ) Po rce ntaje en m asa C ) M olaiidad D ) N orm alidad E ) T o d a s d ep e n d e n d e la tem peratura 3 2 . ¿ C ó m o se prepara uria solución d e N a O H con una concentración 5M ? A ) 4 0 gram o s de N a O H en 5 m L d e solución. B ) 4 0 g de N a O H en 1 L de solución C ) 80 g de N a O H en 4000 m L d e solución D ) 10 0 g de N a O H en 0 ,5 L d e solución E ) 4 0 gram o s en lO O O .m L de agua 33. S e tiene una solución de K O H a! 2 8 % en m asa ¿ C u á l será ia concentración de una alícuota de 1 4 m L de esta solución? A) 14 % D) 50%
B) 28% E ) Falta n datos
C )4 2 %
B )15 0 m L E ) 300m L
C) 175 m L
35. Calcular la m a s a , en gram o s d e cloruro de calcio que se necesita para preparar 200 m L d e una s o lución 2 N . m .A . (C a = 4 0 ; C l = 3 5,5). A ) 7 ,5 D ) 1 5 ,1
B ) 1 1 ,1 E ) 2 2 ,2
C ) 3 0 ,2
B ) Hierro y carbón D ) C o b re y cinc
3 7 . L a solución a cu o sa d e a zú c a r y glicerina no cond u ce la electricidad porque: A) B) C) D)
C ) H 2S 0 4
40. E n una em ulsión la fa se dispersa es un . . . y ¡a fase dispersante es u n ........... A ) líquido - líquido C ) sólido - liquido E ) g as - sólido
B ) sólido - gas D ) gas - liquido
41. 500 m L de a m o niaco m edidos a 76 5 m m H g y 2 0 °C fueron absorbidos en 76 0 m L de a g u a . A s u m ie n d o que el cam bio de vo lum e n es despreciable. ¿ C u á l es la norm alidad de la solución? M a sa m olecular: N H 3 = 1 7 A ) 0,0 0 9 D ) 0,0 5 6
B ) 0 ,0 1 4 E ) 0 ,0 8 4
C ) 0 ,0 2 8
soluciones: I.
4 g de a zú c a r con 10 0 m L de infusión de té.
II. 2 m L de H C I con 18 m L de H 20 III. 1 m Ld e aceite con 1 m L d e H 20 A ) I, II y III D ) II y MI
B ) I y III E ) I y I!
C ) III
43. Si se a ñ ad e 3 L de H C I 6 M a 2 L de H C I 1 ,5 M . H a llar la norm alidad resultante, considerando que el vo lum e n final es 5 L . A ) 1 ,8 D ) 4 ,2
B ) 3 ,9 E ) 5,0
C ) 3 ,7
44. ¿ C u á l de los siguientes pares de co m pu estos se
36. El latón es una aleación de los siguientes elem entos: A ) C o b re y e staño C ) C o b re y crom o E ) E s ta ñ o y cinc
B ) ( N H 2)2C O E) K N 0 3
42. Determ ine cuáles d e las m e zcla s siguientes son
3 4 . ¿ Q u é vo lu m e n de solución 0 ,2 N de álcali se nece sitará para sed im e ntar en form a de F e ( O H )3todo el hierro contenido en 10 0 m L d e F e C I 3 0 ,5 N ? F e C i 3 + N a O H =* F e ( O H )3 + N a C I A ) 12 5 m L D ) 250 m L
A) NaCI D) K O H
S o n insolubles N o se disocian en el a gua N o se producen electrones libre S e neutralizan.
E ) F o rm a n co m pu estos estables.
ase m e jan al a gua com o solvente? A)
C H j O H y C 6H 6
C ) C C I 4 y C H 3O H
B ) C 6H 6 y C C I 4 D ) C H 3O H y N H 3l, ,
E ) N H 3(Li y C C I 4
45. S e hace reaccionar totalm ente 1 .2 L de H 2S 0 4 0 ,5 M con cobre metálico según la reacción: C uisi T Ellacl + S 0 4jacl — ► C u íac( + S 0 2(gl^- H 20 L a m asa de cobre metálico o xid a d o es: M a sa atóm ica: (C u = 6 3 ,5 ) A ) 1 4 ,2 g D ) 3 8 ,1 g
B ) 19 ,0 5 g E ) 7 6 ,2 g
C ) 2 7 ,6 g
Q u ím ic a
46. S a b ie n d o que una solución acuosa de hidróxido de sodio N a O H es 0 ,1 en fracción m olar. ¿ C u á n tos gram o s de hidróxido de sodio hay en 50 ,5 g de dicha soiución? M a sa atóm ica: (N a = 23; 0 = 16 ; H = 1) A ) 5,0
B ) 4 ,0
C ) 1 0 ,0
D ) 1 ,0
K
4 0 5
D e term inar la m olaridad de la solución de A g N 0 3 , si la reacción se efectuó con un 8 5 % de eficiencia. M a sa atóm ica: (Ag = 108 ; O = 16 : N = 14 ; Z n = 65). A ) 0 ,1 8 5 M D ) 0 ,0 1 8 M
B) 0 ,1 7 4 M E ) 0,9 0 M
C ) 0 .0 1 7 M
E ) 4 0 ,0
52. C alcular el porcentaje en m asa de ácido fórm ico 47. L a ferm entación de m e zcla s naturales, com o el jugo de u va s , es un proceso relativam ente com ple jo; sin e m ba rgo es posible lograr una com prensión del fe n ó m e n o consid erand o la ferm entación de glucosa según la reacción. C 6H 12O e — ► 2 C 2H £O H + 2 C 0 2 ¿ C u á n to s gram os d e glucosa reaccionan para pro ducir 500 m L de solución de etanol 1 ,3 M ? A ) 5 8 ,5 D ) 3 2 ,5
B ) 14 ,9 5 E ) 4 6 ,0
C ) 3 0 ,0
48. D e las alternativas m encionadas a continuación, ¿ C u á l de ellas se p ued e clasificar com o coloide? A) B) C) D) E)
Soiución de sai com ún (N a C I) G a s o lin a Ge la tina Pisco Vidrio
( H C O O H ) en una solución 1 .1 m olar si la densidad de la solución es 1 ,0 1 2 g /m L. A) 3% D) 12 %
requiere a p ro xim ad a m en te 1 ,8 L d e ácido sulfúrico al 3 0 ,2 % en m asa (D = 1 .2 2 g /m L). ¿ C u á n ta s b ate rias podrá preparar con una d am a jua na de 60 L de ácido sulfúrico al 9 6 % en m asa (D = 1 ,8 4 g /m L)? A ) M e n o s de 7 0 C ) En tre 90 y 11 0
5 1.
D ) En tre 11 0 y 14 0
E ) m ás de 14 0
¿ C u á n to s g ram o s de ácidoclorhídrico al 1 0 % se requieren, para que todo ei pigm ento contenido en 10 g de pintura, reaccione totalm ente con el ácido, seg ún la reacción Indicada?
I es solución de gas en sólido II es solución de sólido en liquido III es solución del líquido en sólido IV es solución de sólido en líquido V es solución de sólido en sólido.
T eniend o en cuenta las siguientes proposiciones: I. U n a m uestra d e una disolución 0 ,1 M (m o la r), que tiene un vo lum e n d e 0 ,5 litros contiene 0 ,2 mol de soluto. II. El co m po ne nte de una solución p resente en m e nor cantidad respecto del otro com po ne nte es llam ado soluto. NI. L a norm alidad e s el núm ero de e quivalente de soluto contenido en un litro de disolvente. Precise cuál de las alternativas incluye la(s) Prop osición(es) correcta(s): A ) I y II B ) I y III D ) S o la m en te ¡I E ) II y III
B ) En tre 7 0 y 90
54. U n a pintura contiene 6 3 % d e óxido férrico ( F e 20 3).
ferentes tipos de soluciones m e ncio na da s a con tinuación: I. H id róg e no en paladio II. A g u a de m ar III. Mercurio m etálico en plata (am a lg am a ) IV. C loruro de m agnesio V. A le a ció n de plata y cobre
50 .
C ) 8%
53. U n fabricante de baterias encuentra que su diseño
F e 20 ;, - H C I — . F e C L = H 20
49. Precise la proposición Incorrecta acerca d e los di
A) B) C) D) E)
B) 5% E ) 15 %
C ) I, II y II
A l a gregar cinc a 250 m L de una solución de nitra to de plata A g N 0 3 , se sep a ró 4 ,0 g d e plata A g (s ) m etálica.
M a sa atóm ica: (F e = 56: O = 16 ; H = 1; Cl = 3 5,5). A ) 1 .4 4 D) 8 6 ,2
B) 1 4 ,4
C ) 8 ,6 2
E) 862
55. S e m e zcla n 500 m L de una solución de H 2S 0 4 al 1 5 ,9 % en m asa (D = 1 ,1 1 g /m L), con 500 m L d e otra solución de H 2S 0 4 (D = 1 ,8 2 g/m L) al 9 7 % en m asa. Calcular la m olaridad de la solución resultante. A ) 1 ,4 8 M D ) 9 ,9 0 M
B ) 4 ,9 5 M E ) 1 4 ,8M
C ) 7 .2 5 M
56. Indique cuál de las siguientes soluciones conduce m ejor la corriente eléctrica. A ) A g u a a zu c a ra d a . C ) K e ro s e n e E ) Ácidoacético
B ) Alcohol D ) Solución de N a C I
57. ¿ C u á l es el volum en d e hidróxido de calcio C a ( O H )2 0 .2 5 M , que se requiere para neutralizar una so lución de 50 m L de ácido nítrico H N 0 3 0 ,2 M ? L a ecuación de la reacción es: C a ( O H ) 2(ac, + H N 0 3(ac, — * A ) 0 ,0 4 L D ) 0 ,0 1 L
B ) 0 ,0 2 L E ) 0 ,0 3 L
C a í N O );
+ H 20 (l)
C ) 0,08 L
58. S e m e zcla una solución de ácido fosfórico al 1 0 % en a gua (D = 1 ,0 7 8 g /m L) con una solución 5 ,1 N del m ism o ácido, en la proporción de 1: 2 en vo lu m en. C alcule la m olaridad de la m e zcla resultante.
406
■
C
U
o l e c c ió n
A ) 1 ,7 M D ) 1 ,5M
n ic ie n c ia
S
B) 1 ,1 M E ) 4 ,4 M
a p ie n s
C ) 2 .8 M
62. S e a la curva de solubilidad de una sustancia X en función de la tem peratura.
59. S a b ie n d o que la solubilidad se define com o la m áxim a cantidad d e sustancia que se disuelve en cada 100 g ram o s d e agua a una determ inada tem peratura. De term ine la m áxim a m olaridad de una solución d e C u S 0 4 a 2 0 ° C , si a ñad im o s 18 2 gra m os de sulfato cúprico pentahidratado en 500 m L de a g u a , d o n d e el volum en de la solución resulta ser 600 m L . Solubilidad a 20 °C es de 2 9 ,8 8 g de sulfato cúprico pentahidratado por 100 gram os de a gua . A ) 0 .6 M D ) 0 ,7 M
B )1M E ) 0 .8 9 M
De term ine ¿ C u á n to s gram o s de X se disuelve com o m áxim o en 600 gram o s de agua a una tem peratura de 60 °C ?
A ) 2 1 0 ,8 g D ) 1 9 1 ,1 g
C ) 1 .2 1 6 M
60. S e tiene los siguientes datos sobre la solubilidad
B ) 5 16 g E ) 16 5 g
C ) 156 g
63. ¿ Q u é m olaridad d eb e ría tener un litro de solución de K M n O ., para que reaccione con 3 0 ,4 g de F e S 0 4 en solución: seg ún la ecuación
de cierta sustancia: T °C
20
30
40
70
80
5 F e 2’ + M n O ., + 8 F T — ► 5 F e 3 + M n 2' + 4 H 20
S g/100 m L a gua
10
20
30
60
65
m .A .fM n = 5 4 ,9 : F e H = 1 ; K = 3 9 ,1 )
Si se tiene g de esta y se disuelven en 100 g de agua a 60 “C y luego sq deja enfría hasta 35 °C . ¿ C u á n to s gram o s de esta sustancia cristalizaran? A ) 20 D) 8
B ) 18 C ) 15 E ) N o cristaliza nada
A ) 0 .0 2 M D ) 0 .2 0 M
55.8 : S = 3 2 ,1 ; O = 16;
B ) 0 .0 4 M E) 1M
C ) 0 .1 2 M
64. ¿ C u á n to s litros de dióxido d e carbono ( C 0 2) a
61. S e la curva d e solubilidad de una sustancia X . ¿ C u á n to s g ram o s co m o m áxim o se disolverán de la sustancia X para 600 m L de a g u a , a la tem p era tura de 60 °C ? D a to : D H2O ' : 0 ,9 g /m L (T = 60 °C )
condiciones norm ales de presión y tem peratura se producirán cua nd o se trata de un e xc eso de N a 2C 0 3(sl con 15 0 r n L d e ácido clorhidrico 2 N ? L a ecuación quím ica del proceso es: N a 2C O , (s) + H C I,ac¡ — ► N a C liac, i- C 0 2(g) + H 2O m m .A : N a = 23; C = 12 ; O = 16 ; H = 1; Cl = 35,5 A ) 0 ,3
(\ 1 009 g Xagua- )I
B) 1,6 8
C ) 2 ,2 4
D ) 3 ,3 6
E ) 6 ,7 2
39
65. D e term inar la m olaridad de una solución de cloru
28
ro de sodio N a C I, que se obtiene cua nd o se hace reaccionar 10 0 rn Ld e hidróxido de sodio N a O H lsc),
20
0 ,2 5 M con 15 0 m L d e ácido clorhídrico H C I(ac) 0 .5 M , asu m ien do que el volum en de m e zc la se 40
A ) 1 5 1 ,2 D ) 1 3 1 ,6
1. E 2. B 3. D 4. C 5. D 6. E 7. D
B ) 168 E ) 1 4 1 ,7
60
70
19 . E
11. D 12 . E
20 . C 21 . B 22 . B
E C C C E
8. D 9. C
18 . C
23. B 24. D 25. C 26 . C 27. C
m antiene a 250 m L. A ) 0 ,1 0M D ) 0 ,4 0 M
C ) 18 6 ,6
10. D
13 . 14 . 15 . 16 . 17,
T(“C)
28. C 29 . C 30. C 3 1. D 32. D 33. B 34. D 35. E 36. D
37. B 38. E 39. B 40. A 4 1. C 42. E 43. D 44. D 45. D
B) 0 .2 0 M E ) 0 .5 0 M
46. C
55. D 56. D 5 7. B
47. A 48. C 49. D 50. D 5 1. B
58. D 59. B 60. B
52. B 53. E 54. D
6 1. A 6 2. A 63. B
C ) 0 .3 0 M
64. D 65. A
Cinética química Equilibrio químico
Cl O
i
ü
Henry Louis Le Chátelier (París. 8 de octubre de 1850-MiribeIles-EchelIes, 17 de septiembre de 1936) fue un famoso químico francés. Es conocido por su prin cipio de los equilibrios químicos, también llamado «principio de Le CháteIier».A pesar cié su for mación como ingeniero pretirió seguir una carrera de profesor investigador en Química. En 1 9 0 8 fue profesor de Química en ía Universidad de París y desde 1914 hasta 1918 trabajo para el Ministe rio de Armamento. Realizo estu dios termodinámicos y observó el calor específico de los gases a altas temperaturas mediante el empleo de un pirómetro óptico. Además, fomentó la aplicación de la química en la industria y llegó a ser una eminencia en metalurgia, cementos, cerámica, cristales, combustibles y explosivos. En 1887 fue elegido como jefe del departamento de Química General en L'École de Mines de París, puesto que desempeñó hasta su retiro. Luego, en 1888 formuló un principio según el cual el equilibrio en una reacción química se encuentra condicionado por los factores externos que lo desplazan hasta contrarrestar los cambios producidos. Le Chátelier desconocía que estas con clusiones fueron anticipadas por el físico norteamericano 1. W Gibbs y las publicó en ía «Ley de estabilidad dei equilibrio químico», actualmente conocida con el nombre de principio de Le Chátelier. Fuente: Wifeipedia
408
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
+
Kc =
2
^
219)
—
H 20 (g)
[ H 20 ] [ h 2| [ o 2]1'
( 0 ,0 8 )
(0 ,0 4 ) lA A T ” —
0 ,1 6
A B (n), la constante de P a ra la reacción A ,gl + equilibrio es igual a 20 a 55 ° C . ¿ C u á l es el grado de conversión de A si se m e zcla n 3 m oles de A con 2 m oles de B en un recipiente de 1 litro?
Resolución: K c para el equilibrio siguiente es 20: A B lg; (2 - x ) (x) “E _ ......f""
A|g) + B |g n: (3 - x)
III Falso E s te e sta d o se a lc a n za a una tem peratura defi nida y co nstante , su m odificación alteró el siste m a.
[ N O 2]2
Kc =
II. S e establece en form a e sp o n tá n e a . III. E s independiente de la presión y tem peratura.
2 N 0 2igi
2 x 0 ,0 4
[ N 2C 4I = 0 ,0 4 M
17. Indicar ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) en relación con el I.
Je q (0 ,0 8 - 0 ,0 4 )
kc =
[A B ] [A ][B ]
(3 - x )(2 - x)
R e s o lvie n d o : x = 1 ,9 1 E l grado de conversión respecto al reactivo A es: x 1 .9 1 n „. a = 3 = — = 0 ,6 4
21. El equilibrio entre S 0 2(gl: 0 2(gl y S O , 3, es im portan te en la producción de ácido sulfúrico cu a n d o se introduce una m uestra d e 0 ,0 2 mol de S 0 3 en un recipiente de 52 L a 900 K en el que se ha hecho el va c ío , se encuentra que en el equilibrio h a y pre sen te s 0 ,0 1 4 2 mol de S O ,. ¿ C u á l es el valor del grad o de reacción?
Resolución: E n el equilibrio siguiente: 2 S O 218) 2 S O ,(g, — 0 2,
2x
]eq ( 0.02 - 2 x)
N o s piden determ inar el valor de K c para el sistem a: 2 H 20 (g) 2ig) 3) -— 2 H 2, s + C l ,,: Kc
[ H 2f | Q 2] [ H 2O f
S e o b s e rva qu e esta expresión es la inversa d e la anterior, a d e m á s d e estar e levad a al cua d rad o : Kc = - i = a 2 a
19.
Hallar la constante d e equilibrio de la reacción: N ,0 4lnl -= 2NO 2
C o m o en el equilibrio se tiene 0 ,0 1 4 2 mol d e S O , (0 ,0 2 - 2x) = 0 ,0 1 4 2 2 x =1 5.8 x 10 3 x = 2 ,9 x 1 0 ~3 E l grado de disociación (a ) o reacción es:
2x Ci 5 ,8 x 1 0 0 ,0 2
C i: concentración inicial del S O ,
0,29
Q
2 2 . C alcu la r el núm ero de g ram o s de Hl fo rm a d o s al m e zcla r 508 g de l2 y 6 g d e H 2 en un recipiente de 1 L y a una tem peratura de 4 4 3 ° C . E l K c a esta tem peratura es 50. M (l2) = 25 4 .
Resolución: H alla ndo las m oles Iniciales de l2 y H 2: _ 508 M 254
n“
A n a liza n d o en la reacción: H 2(g) + l2(g) — inicio: 3 mol 2 mol ava n c e : x x equilibrio: (3 - x) (2 - x) S e a el K c : K c =
(2 x f (3 - x ) (2 - x
[H l]2
[ H 2][l2]
N 20 4 y 0 ,1 m oles de N 0 2, a una determ inada te m peratura, e stableciéndose el siguiente equilibrio: N 2O j(
1.
2 2 H !(g) — — 2x
Resolución: S e g ú n los d a to s, a n a liza m o s en la reacción: ^ 2 ^ 4 (9 )
50(6 -- 5x +
=
2 N 0 2;g,
0,1 mol
X
—
0 ,5 - x
0,1 + 2x
a )
0,3 0 ,1 + 2 x = 0 ,3 « Kc
En to n c e s : nHlformad
W - [ N 20 4]
x = 0,1 ( 0 .3 )2
( 0 ,5 - 0 ,1 )
0 ,2 2 5
D e las afirm aciones: I. C orrecto II. C orrecto III. Fa ls o
250 + /73 0 0 92 3 15 7
_ 250 ± 8 5 ,4 4 X 92
(im posible)
1 ,7 8 8 m_Hi = 2x M
= 2 ( 1 ,7 8 8 ) =
4 5 7 ,7 2 8 g
D o s am igos que están prep a ránd o se para ingresar a la U N I , encuentran que para el sistem a g as e o so en equilibrio: H 2 + l2 — 2 H I, K p a um enta con un a um ento de tem peratura. E n to n c e s , ellos concluyen que: I1
0 ,5 mol
inicio: a va n c e : equilibrio:
2 (4 6 )
23.
E l valor de la constante d e equilibrio es 0 ,2 2 5
III. R e a ccio n a n 0 ,4 m oles de N 20 4 inicial.
__ - ( - 2 0 0 ) ± [ C ~ 2 5 0 f - 4 ( 4 6 K 3 0 Ó )
^
=* 2 N O ,,2(g)
II. L a concentración del N 20 4 en el equilibrio es 0 ,4 M .
=> 0 = 300 - 25 0 x + 4 6 x 2
.. „ X "
419
24. E n un recipiente de 1 litro se m e zcla n 0 ,5 m oles de
= 50
50 => 4 x :
■
Si la concentración final d e N 0 2 en el equilibrio es 0 .3 M , ¿cuál(es) de !a(s) siguiente(s) afirm ación(es) e s(so n ) correcta(s)?
Hjfg) + ^2lgl — 2 H I(IJ,
n -Ü lü i "2" M " 2 "
u ím ic a
25. C ó m o cam biaría la velocidad de la reacción 2 N 0 2!gi, si el vo lum e n del reci2 N O lg) + 0 2(g) píente en q ue se realiza la reacción dism inuye has ta la tercera parte.
Resolución: P a ra la reacción elem ental: O 2 ' ■2 N O 2(g) 2NO„ L e y de velocidad: V Rvn
= K [ N O ] 2[O j]
D a to s iniciales: [N O ] = x { . v Rxn - K (x ) 2(y)
f02] = y ] '
K K Pn “- p2P^ “ ET
H■ 12
II. L a reacción es exotérm ica III. L a reacción es endotérm ica IV. K p es adim ensional es(so n ) correcta(s):
Si el vo lum e n del recipiente se reduce a la tercera parte, las concentraciones se triplican: [ N O ] = 3x | V Rxn K (3 x ) 2(3y) [ 0 2] = 3y V Rsn = 2 7 K x 2y
Resolución: A n a liza n d o las proposiciones: I.
Incorrecto E l K p =
S e o b se rva que la velocidad a um enta hasta 2 7 v e ces su valor.
(Phi)2
II. Incorrecto. De! d ato se sab e que la constante de equilibrio a u m enta al au m en ta r la tem p era tura; esto se cum ple para una reacción en d otér m ica. III. Correcto. IV. Correcto.
26. Indique ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) a las proposicio nes siguientes: I.
El catalizador disminuye la entalpia de la reacción.
II. N o todos los ch oq ues interm oleculares d e los reactivos originan productos. III. L a s reacciones lentas tienen m ayo r e nerg ía de activación que las reacciones rápidas.
420
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
II. Correcto L a energía de activación ( E A ) es la energía a b sorbida d esd e los reactantes al punto del c o m plejo activado: E A = 3 1 2 ,4 - 10 5 ,2 = 2 0 7 ,2 kJ III. Correcto L a reacción directa e inversa p oseen igual calor de reacción pero d e signo o puesto: A H = - 1 7 5 kJ IV. Incorrecto S e o b se rva q ue la reacción directa es e nd otér mica por lo que abso rb e energ ía. V . Correcto E l proceso inverso pose e m enor e nerg ía de ac tivación ( E A ) , ya que los reactantes son: A y B . E A = 3 1 2 ,4 - 2 8 0 ,2 = 3 2 ,2 kJ E s incorrecto: D
Resolución: R e s p e c to a las reacciones quím icas:
I.
Falso Lo s ca ta lizad o res son sustancias quím icas que m odifican la e nerg ía de activación, pero no el calor de reacción, es decir: A H
II Verdadero L a form ación de productos implica la ruptura y form ación de e nla ce s, esto se logra m ediante los ch oq u es m oleculares, pero solo de aquellas m oléculas de energía y orientación a d e c u a d a . III Verdadero L a velocidad de ias reacciones con valor de la energía d e activación ( E A ) ; cum plen: V R,„ ( I P ) E A A m ayo r “ E A " la reacción es m ás lenta. FVV
27. D e acuerdo a la siguiente gráfica, para la reacción AB — * A + B E p = e nerg ia potencial (k J)
28.
A continuación se p roponen d atos cinéticos para la reacción: 2 H g C I 2 + C 20 42 — 2 C I“ + 2 C O , + H g 2C L E x p e ri m ento
[H g C I2]M
[ c 2o 42 ]m
Velocidad (M m in ’ )
1
0 ,1 0 4
0 .1 5
1,8 x 10 "5
2
0 ,1 0 4
0.30
7 ,2 x 10"®
3
0 ,0 5 2
0.30
3,6 x 10"®
De term ine la expresión d e la ley de velocidad.
Resolución: E l proceso siguiente:
Indique la proposición incorrecta: I. L a entalpia de la reacción es
2 H g C I 2 + C 20 ¡ 2 — 2 C F + 2 C O , + H g 2C I 2
A H ° = 1 7 5 kJ
P o s e e los d atos de velocidad de reacción:
II. L a e nerg ía d e activación d e la reacción es E , = 2 0 7 ,2 kJ O III. La entalpia de la reacción inversa es A H RI = - 1 7 5 k J
Exp.
[H g C IJ
[ C 20 42 ]
V Rxn
1
0 ,1 0 4
0 ,1 5
1,8 x 10"®
IV. E n la reacción directa se liberan 1 7 5 k J por
2
0 ,1 0 4
0,30
7 ,2 x 10"®
3
0,052
0,3 0
3 ,6 x 10 ®
1 mol de A B . V . L a e nerg ía d e activación de la reacción inversa es 3 2 ,2 k J.
v Rx„ = K [H g C I2]x [ C 20 42] '
Resolución: D e a cuerdo a la gráfica del proceso: A B — ►A A- B E(KJ) 312,4 ■-
Complejo activado \A + B
280,2
105,2
L e y d e velocidad:
E x p . 1 : 1 ,8 x 1 0 " ® = k ( 0 ,10 4 )* ( 0 ,1 5Y E x p . 2: 7 ,2 x 10"® = K (0 ,1 0 4 )* (0 ,3 0 )y E x p . 3: 3,6 x 10"® = K (0 .0 5 2 )*(0 ,3 0 )v Re la cio n a m o s las experiencias 1 y 2:
H í f - V =2 Re la cio n a m o s las experiencias 2 y 3:
1
AB / Rx Qm
K lH g C I2] [ C 20 ¡
I. Correcto El calor de reacción (entalpia) es: -XH — H prüd H react A H = 2 8 0 ,2 - 1 0 5 ,2 = 1 7 5 kJ
29. S e a la reacción:
20 3(91
■3 0 2(g) SI la velocidad de aparición del 0 2 es 6,0 x 10 ‘ M/s
Q
en un instante en particular, ¿cuál es el valor de desaparición del 0 3, a este m ism o m om ento?
Resolución: D e a cuerdo a la reacción: 2 0 3— 3 0 2 R elación estequiom étrica: v 0; _ v 02 ~2 ~ ~3~ C o m o la velocidad de aparición del 0 2es 6 x 1CT 5 M/s v o¡ 2
6 x 10^
u ím ic a
■
421
III. Correcto E l proceso Inverso p osee: E A = 300 - 80^ = 220 kJ/m ol (com plejo) (react) IV. Incorrecto L a reacción inversa es e nd otérm ico, por lo que: ,AH > 0 (positivo) V. Correcto L o s procesos directo e inverso p oseen el mis m o com plejo activado (E s ta d o de transición) .-. E s incorrecto IV
3
v 0 = 4 > :1 0 r’ M/s
31. Indique qué proposición es ve rd ad era (V) o falsa ( F ) , seg ún corresponda:
30.
¿ C u á l proposición es incorrecta, de acuerdo al grá fico siguiente? Pa ra la reacción: A t B — C + D
I.
E n una reacción q uím ica, si es la concentración el parám etro m edible, la velocidad de una reac ción es proporcional a esta.
II. Si en una reacción quím ica la velocidad de reacción está e xp re s a d a por: r = k l A L I B ] , e n tonces el orden de la reacción global es 3. III. L a presencia de un ca ta lizad o r positivo a u m e n ta la velocidad de un proceso d eterm inado, dism inu yend o el tiem po en la form ación d e los productos.
I. II. III. IV. V.
L a energía d e activación d e la reacción directa es 100 kj/m ol. L a reacción directa es exotérm ica. L a energía d e activación de la reacción inversa es 220 kJ/m ol. El cam bio de entalpia para la reacción inversa es - 1 2 0 kJ/m ol. El estado de transición de la reacción directa es igual a la reacción inversa.
Resolución: L a reacción siguiente pose e por gráfica: A + B — C + D
Resolución: I. Verdadero D e acuerdo a la ley de acción de m a sa s, la v e locidad de reacción es proporcional a la con centración de los reactantes. II
Verdadero D e acuerdo a la ley de velocidad: v R K c = 300 Com o K p = K c ( R T ) 'n K p = 3 0 0 (0 ,0 8 2 x 4 9 3 )“2 K p = 0 ,1 8 3
[H lf 0,0 2
C a O ls) + C 0 2(g)
Prediga el efecto q ue tendría sobre esta reacción, cuando alcance el equilibrio. I. U n au m en to de la tem peratura. II. U n au m en to de la presión.
Resolución: E n el equilibrio endotérm ico he tero gé ne o: C a C 0 3(s) + calor =
C a O ( sj + C 0 2c:
L o s efectos: I. El au m en to d e la tem peratura fa vo rec e el senti do d e absorción de calor, la reacción se d esp la z a hacia la d ere ch a. II. El aum ento de la presión solo afecta a los g a ses ( C 0 2), por lo q ue este se co n su m e , lareac ción se d e s p la za a la izquierd a.
43. A 500 K la constante de equilibrio K p para la reacción: P C I,5(g)
P C L g ) + C l2(g,
tiene el valor de 0 ,4 9 7 . E n una m e zcla en equilibrio a 500 K , la presión parcial d e P C I 5 es 0,86 atm y la del P C I 3es 0 ,3 5 atm . ¿ C u á l es la presión parcial C l 2 (en atm ) en la m e zcla en equilibrio?
( 0.1 + x ) ( x ) ( 0,1 - 2 x )2
Lu e g o : [l2] = ° ' ° q 83 = 0 ,0 0 18 3 M A d e m á s : An = 0 .-. K p = K c = 0 ,0 2
45. E n un recipiente d e 4 litros y a la tem peratura de 18 00 ° C , el C 0 2 se encuentra disociado en 2 ,2 % seg ú n la reacción: 2 C 0 2(g) — 2 C O (g O 2(g) S a b ie n d o que inicialmente se colocaron 8 m oles de C 0 2, se pide calcular K p y la presión total (atm ) a lc a n za d a en el equilibrio respectivam en te.
Resolución: E n un recipiente de 4 L , se tiene 8 m oles de C 0 2, el cual se disocia en 2 . 2 % : C 0 2 disociado: i 2,2) 8 m oles 0 ,1 7 6 m oles ( 100) D e a cuerdo al equilibrio: 2 C O Zlgl ,(n, — 2 C O (n, + O■/ ,,2(g) ~ n: (8 - 0 ,1 7 6 ) 7 ,8 2 4 4
[ C 0 2] [C O ] =
K p = 0 ,4 9 7 ; para el equilibrio g a s e o s o siguiente: P C I,!5(g) PC^(g) + ^ 2(g) 0 ,8 6 atm — 0 ,3 5 atm — P C I,
[ O ,] =
PpCL3R a 2 PpCLs
P C I,
0 ,4 9 7 =
( 0 ,3 5 ) P C I 2 (0, 86)
1,22 atm
44. C u a n d o el yod uro d e hidrógeno g a se o so incolo ro se calienta a 7 4 5 K aparece un he rm o so color púrpura, q u e indica la form ación de algo de yod o g ase oso por la descom posición parcial del co m puesto en sus elem entos: 2 H I(g) =
H 2(g) + l2(gl; K c = 0 ,0 2 (a 7 4 5 K )
S u p o n g a qu e 0 ,1 mol d e H llg, y 0 ,1 mol de H 2(gl se introducen en un m a tra z de 10 L y se sella, luego se calienta a 7 4 5 K . ¿ Q u é concentración (M ) ten
x = 0 ,0 18 3
=
Resolución:
KP :
(x)
[ H 2][j 2
Kc =
4 2 . E i calor necesario para la descom posición térm ica del C a C 0 3(s) e s de 4 2 ,5 kcal por mol de C a C 0 3. C a C 0 3(s) + calor =
( 0,1 + x)
I ________
Kc :
0 ,1 7 6 4 0 ,0 8 8 4
0 ,1 7 6
0 ,0 8 8
1,9 5 6 : 0 ,0 4 4 0,022
[CO]2[0 2
(0 ,0 4 4 )2(0 ,0 2 2 )
[ C 0 2f
(1,9 5 6 J2
= 1,11 x 1 0 “
C o m o : A n = 1 ; T = 18 0 0 ° C = 2 0 73 K K p = K c ( R T ) '" K p = 1 ,1 1 x 10 5 (0 ,0 8 2 x 2 0 7 3 )1 K p = 1 ,8 8 x 1 0 “ 3 A d e m á s , las m oles totales en equilibrio son : nT = (8 - 0 ,1 7 6 ) + 0 ,1 7 6 + 0,088 nT = 8 ,0 8 8 Pt =
nTR T V
PT = 343,71 atm
8 ,0 8 8 x 0 ,0 8 2 x 2 0 7 3
Q u ím ic a
46.
Indique qu é proposlción(es) e s(so n ) correcta(s): I.
425
S o lo cua nd o An = 0, se cum ple: K c = K p .
II. Incorrecto
E n el equilibrio siem pre se cum ple: K c = K p
P a ra la reacción reversible: 2 N H 3(g) - N 2(g, + 3 H * ,,
II. P a ra el proceso: 2 N H ,(ü¡ — N 2lgl + 3 H 2lgl L a ley de velocidad e s: r = K [ N 2l l H 2l3[ H N 3]2
sus exp re sion es de V Rxn son:
III. E n toda reacción en equilibrio se cum ple que la velocidad del proceso directo es Igual a la velocidad del proceso Inverso.
Directa: V Rxn = K ,[ N H 3]2 Inversa: V Rxn = K 2[ N 2] [ H 2]3
Resolución: I Incorrecto
III Correcto El equilibrio quím ico se a lc a n za cuando: V d ire c ta = V inversa
La s constantes de equilibrio K c y K p se relacionan: K p = K c ( R T ) '1’
®
.-. E s correcto solo III.
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
®
PROBLEMA 1 (LNI 2011 - II)
Resolución:
S e tienen las siguientes co njug ad a s y va lores d e Ka correspondientes: Ka
E n el sistem a en equilibrio: 2 S 0 2 + 1 0 2(g) — 2 S 0 3(gl + calor
HA
A
H2B
HB
1.0
h 3e
H2E
1,0 x 10 4
1.0 > 1 0 6 10 3
X
B ) S o lo II E ) I, II y III
3 mol gaseosas
2 mol gaseosas
P o r el principio de L e C hateller al increm entar la pre sión, el sistem a se d e s p la za hacia d o n d e hay m e nor núm ero de m oles g a s e o sa s . .-. t P favo rece la form ación del S O , igl
A l respecto, ¿ C u á le s de las siguientes proposiciones son correctas? I. H 2E~ es una b ase m ás débil q ue A II. H 2B es un ácido m ás fuerte que H A III. C onc entra cio ne s m olares ¡guales d e H A y H 3E . producirán va lores de p H idénticos. A ) S o lo I D ) I y II
■
C ) S o lo III
Resolución: C o n s id e ra n d o : A m ayo r K a => m ayo r fu e rza d e a cid e z O rd e n d e a cid e z: H 3E H 2B > H A R e s p e c to a las base s co njug ad as: H;E < H B ' •: A 1
Clave: B
PROBLEMA 3 (UNI 2012 - I) Pa ra la siguiente reacción en equilibrio: N O , , = N O ,, x 1 / 2 0 ,,,, Se ñ a le la alternativa correcta. A ) K p = K c, v R T
B ) K p = K c ( R T )32
C)
K p = Kc/ J(R T ) J
D )K p = K c (R T
E)
Kp = Kc/RT
Resolución: D e la reacción: N 0 2(gl = N 0 ,gl + ± 0 21gl D e la relación K p = K c ( R T ) '"
I. (V ) II. (V ) III. (F ) p H d e p e n d e de la constante de ionización (K a )
Clave: D
^productos
^reactantes
A n = (1 + 1/2) - 1 => A n = i
l R e e m p la za n d o : K p = K c ( R T )2 .-. K p = K c V r T
PROBLEMA 2 (UNI 2011 - II) P a ra la siguiente ecuación quím ica en equilibrio: 2 S 0 2lg! + ^ 2(g) — 2 S 0 3lgl - calor Indique la alternativa q ue favo rec erá la form ación de S 0 3(gl. A) B) C) D) E)
A u m e n ta r la tem peratura A u m e n ta r ia presión A ñ a d ir un catalizador A u m e n ta r el volu m en Retirar parte del 0 2(g)
Clave: D
PBOBLEMA 4 (UNI 2 01 2 - II) P a ra la reacción en equilibrio: N H 4CI,s, = N H 3(g) + H C Ilg¡ ¿ E n cuáles de los siguientes casos el equilibrio quím ico e s d e s p la za d o hacia la derech a? I. II. III.
SI dism inuye la presión parcial del N H 3gl A g re g a n d o N H 4C I,SJ al sistem a. Si se a g re ga una catalizador.
426
■
C
o l e c c ió n
A ) S o lo I D ) I y II
U
n ic ie n c ia
B ) S o lo II E ) 1, 11 y III
S
a p ie n s
C ) I y III
III.
A la m ism a tem p eratura, el K p es m ás p equeñ o q ue el K c .
Resolución:
A)
S o lo I
B ) S o lo II
E n el equilibrio quím ico: N H 4C I!s) -
D)
I y II
E ) I y III
I.
II.
III.
N H 3(!i + H C I(g)
C ) S o lo III
Resolución:
(V ) A l dism inuir la presión parcial de un producto, el equilibrio quím ico restablece dichos productos d e s p la za n d o el equilibrio hacia la d ere ch a. ( F ) A g re g a n d o un sólido: ( N H 4C I,S)) al sistem a en equilibrio, no se m odifica la producción d e N H 3(gJ y H C I (gl. es decir, no hay d e s p la za m ie n to del equili brio. ( F ) L o s ca ta lizad o res no afectan la condición de equilibrio, m odifican la velocidad del p roceso.
S e a el equilibrio h e terogéneo: 2 P b S w + 3 0 2lg) = 2 P b O (sl + 2 S 0 2(gl
I.
D a d o que la variación de num e ro de m oles g a s e o sas es diferente de cero (An ó 0). los cam bios de presión provocan d e sp la za m ie n to del equilibrio. II.
E n relación al sistem a en equilibrio: 2 P b S + 3 0 , , - 2 -3b O - 2 S 0 ,,„ ¿ C u á le s de las siguientes proposiciones son correctas? I. N o es a fectad o por variaciones de presión. II. L a adición de un ca ta lizad o r alterará el equilibrio.
Falso L a adición de un ca ta lizad o r no altera la posición del equilibrio, solo perm ite q ue el m ism o sea alcan za d o m ás rápidam ente.
Clave: A
PROBLEMA 5 (UNI 2013 - II)
Falso
III.
Verdadero P a ra la reacción An = 2 - 3 = - 1 K p = K c ( R T )-1 =
se ded uce K p < Kc K I
E s (s o n ) correcta(s): S o lo III
Clave: C
Q
PROBLEMAS
>□ 1.
PROPUESTOS
Del siguiente gráfico, concentración I l va tiem po no es correcto en: 2 N H 3(g) 1N : . 3H :
La reacción e s: P C I , A) D)
6.
85% 65%
u ím ic a
■
427
D 1 =
B) 70 % E ) 79 %
C ) 50%
E n un recipiente de 10 L se inyecta iniclalmente 2 atm de N ; 0 4 y 0 ,5 atm de NO ¿ N 20 4(acl = 2 N 0 2(a! , K p = 6 ,2 5 atm Si d e sp u é s de establecido el equilibrio se com pri m e hasta 5 L , hallar las presiones parciales (en atm ) en el equilibrio final. A ) 0 .5 2 - 3,9 6 D ) 2 .5 2 - 4 ,9 6
A) B) C) D)
H asta los 5 minutos la reacción está en equilibrio, A los 5 minutos aum enta la concentración de N H 3. D e 5 a 8 m inutos existe equilibrio quím ico, Lu e g o de 8 m inutos las p ropiedades fisicas son constantes. E ) El equilibrio quím ico sufrió perturbación con el increm ento de concentración del reactante.
2.
D e term inar el valor de la K e q para la reacción
7.
2 S + 3 0 , -= 2 S 0 si: 2 S O
3.
= 2
A) D)
B ) 1/2 E ) 0 ,7
0 ,2 0 ,4
B) E)
B ) 0 ,85 E ) 0 ,7 5
C ) 0 ,5 5
A 10 0 =C y 1 atm de N 20 ,. se halla disociado en un 8 0 % en N 0 2. De term inar la d en sid ad de la m e zcla g a se o s a resultante de la disociación, A ) 2 g /L D ) 3 g /L
B ) 1 ,6 7 g /L E ) 1 .2 g/L
C ) 1 ,5 g/L
C )1 / 2 9.
1,1 0.08
C ) 2 ,5
E n el equilibrio se tiene q ue 400 m L de cloroform o contiene 0 ,28 mol de N 20 4 y 6 .7 2 x 1 0 2° m oléculas de N 0 2 a 7 ° C . De term in ar K c para la reacción. 1 N 20 4lq
5.
.. K , = 10
E l fo s g e n o C O C I 2 se d e sc o m p o n e a tem peratura alta en C O y C l2. E n una experiencia se inyecta 2 9 7 g de C O C I , en un recipiente de 50 L a 1000 K C u a n d o se establece el equilibrio se observa que la presión total es 8.2 atm Calcular e! valor de Kc para la reacción
A ) 0 ,1 D ) 2,8 4.
= 2S0; + O ;
S • O , S O ; ... K
C ) 2 ,5 2 - 3 ,9 6
SI a 200 ° C , el grado d e disociación del P C I 8(gl es de 0 .4 8 5 a 1 atm de presión total en equilibrio, h a llar el g rad o d e disociación a 0,1 atm . A ) 0 ,3 5 D ) 0 ,6 5
8.
B ) 1 ,5 2 - 4 .9 6 E ) 0 .6 3 - 1 ,3 2
2NO
D a d a la siguiente reacción reversible en fase g a seosa C H „ + 2 H ; S I„ ¡ -- C s , ¡; + 4 H 21gl señalar la aseveración incorrecta, respecto a la variación necesaria para mejorar el rendimiento de la reacción. A) B) C) D) E)
Dism inuir la presión A u m e n ta r el vo lum e n total del recipiente. Increm entar la cantidad de H 2S ,g). E x tra e r H 2!g>para ser usa do com o com bustible. A ñ a d ir disulfuro de ca rb ono g a s e o so .
1 0 . R e s p e c to al siguiente sistem a en equilibrio, según el principio de L e C hatelier, Indicar las afirm aciones ve rd a d e ra s. 2 N O C I la, = 2 N O lgl + C l2(g, AH = + 7 5 kJ
I. Al adicionar C l2(g), la concentración del N O dis A ) 1 ,0 8 x 10 "1m ol/L B ) 5.6 x 1 0 fm ol/L m inuye, C ) 1 ,1 2 x 10 5 m ol/L D ) 1 1 .2 x 1 0 " m ol/L II. Al calentar, el porcentaje de disociación del E ) 0 ,1 2 x 1 0 5m ol/L N O C I (g, dism inuye. III. A! dism inuir el volum en del reactor, el sistem a Si se calientan 2 mol de P C L a 250 ° C y se deja se d e s p la za hacia la d ere ch a. qu e alcance el equilibrio a la presión atm osférica, IV. A l adicionar ca ta lizad o r las concentraciones de si se encuentra qu e la disociación es del 5 0 % . Si N O y C l 2 aum entan iniciam os a partir de un mol de P C I 5 d e tal m anera V . Si se dism inuye la concentración de N O C I , el qu e la m e zcla en el equilibrio ocupe finalm ente la Kc y K p d ism inuyen. m itad de su volu m en Inicial a tem peratura co nstan A) Solo II B) I, II y III C) Solo I te, ¿cuál será el porcentaje de disociación con el D) Solo III E) III, IV y V nu e vo dato?
4 2 8
■
C o l e c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
11. A 10 0 0 °C y a 5 atm de presión el va p o r d e H 20 se encuentra disociado en un 0 , 02 % , seg ún la e c u a ción H 20 se encuentra disociado en un 0 ,0 2 % s e gún la ecuación H 2O lg, = H 2(g) + 0 2(gl. ¿ C u á l es el valor ap ro xim ad o de K p ? A) 10 5 D ) 2 x 1 0 ~11
B ) 1 0 '8 E ) 2 x 10 ~7
c „ , + C 0 2lg) — 2 C O (gl si la fracción m olar del C O , en el equilibrio es 0,25 y la presión total es 1 a tm , ¿cuál es el valor d e K p ? B ) 1 ,2 8 E ) 5 ,7 6
C ) 4 ,9 2
B ) 2 ,0 atm E ) 1.0 3 atm
C ) 1 ,9 atm
14. E n un m a tra z de 1 L se introduce 0 ,1 m oles de P C I 5 y se calienta a 250 ° C . Si el grado de disociación es 0 ,8 4 , calcular K p para el equilibrio, seg ún: P C I5 =
P C I2 + C l2
A ) 2 ,8 5 D ) 13 .5
B ) 1 ,8 5 E ) 18 ,9 1
C ) 1 4 ,7 4
15. P a ra el sistem a en equilibrio: N H 4H S isJ =
N H „ g) + H ,S (0), a 25 ° C , la presión de
equilibrio es 0 ,5 a tm , cuál e s la fracción m olar de N H 3(g) en equilibrio. A ) 0 ,8 D ) 0 ,5
B ) 0 ,7 E ) 0 ,7 5
C ) 0 ,4
16. P a ra la siguiente reacción H 2S 0 3(ac) + S w =
H 2S 2O 3la0)
indicar la alternativa correcta. A ) E s una reacción h o m o g é n e a . B ) L a unidad d e K c es m ol/L. C ) E s una reacción elem ental. p
D ) L a e xp resión K p =
C ) 1 ,3 x 10~2; 0 ,2 mol D ) 1 ,4 x 10 3; 0 ,5 mol E ) 2 x 10 4; 0, 13 mol 1 8 . P a ra el sistem a en equilibrio, indicar qué proposi ciones son correctas: N 20 4,g, = 2 N 0 2(g); K c = 1 I. Si se aum enta la presión, el sistem a se d esp la z a a la izquierd a. II. Si se adiciona N 0 2, el valor de K c aum enta . III. Si partim os de 3 m oles de N 20 4 en el equilibrio habrá 1 ,5 m oies de N 0 2. A ) I y II D ) S o lo II
1 3 . E n un recipiente de 2 L se coloca una m e zc la de vo lú m e n e s iguales d e N 0 2 y 0 2 a 2 7 ° C y 1 atm , la m e zcla se calienta a 3 2 7 ° C prod ucién do se la reacción: 2 N 0 2 = 2 N O + 0 2 Si en el equilibrio se encuentra 0 ,0 0 3 mol de N O , ¿cuál será la presión total de la m e zc la en a tm ó s fera? A ) 1 ,5 atm D ) 2 ,5 atm
B ) 8 , 9 x 1 0 2: 0 ,1 3 mol
C ) 4 x' 10 ~5
12. E n la reacción en equilibrio a 600 °C
A ) 0 ,7 6 D ) 2 ,2 5
A ) 1 ,2 x 1 0 3; 0 ,1 5 mol
” -S:° 2 * h 2s o 2
E ) L a velocidad de la reacción directa es diferente a la velocidad inversa.
17. C u a n d o una m e zcla g as e o sa de 1 mol d e N 2 y 0,25 m oles d e O z, se le perm ite que alcance el equilibrio de 3000 ° C , se form an 0 ,1 2 5 mol d e N O . C alcula r K c y las m oles totales sin reaccionar cu a n d o se m e zcla n cantidades iguales de N 2 y 0 2 a la m ism a tem peratura.
B ) I y III E ) S o lo III
C ) I, II y III
1 9 . E l carb am ato de a m onio se disocia al calentarse produciendo N H 3 y C 0 2, N H .C O N H
-
2 N H :, ,g) - C 0 2!gi
si se coloca suficiente cantidad d e carb am ato de a m onio sólido en un recipiente cerrado y se perm i te que alcance el equilibrio a 35 ° C , se encuentra que la presión total es de 0,8 atm ó sfe ras. ¿ C u á l es el valor de K p a 35 °C ? A) D)
0 ,0 3 5 0 ,0 5 3
B ) 0,088 E ) 0 ,0 26
C ) 0 ,0 75
2 0 . S e ñ a la r el núm ero de ase ve rac io nes ve rd ad e ras y fa lsa s, respectivam en te. I. L a m olecularidad y el orden de una reacción es igual. II. E n la siguiente reacción el orden es 3 ( 3 “ or d en ) 2 A B + C — ►3 X + Y III. E n la siguiente reacción el orden es 4 (4 .° or den) 3 H ? + 1 N 2 = 2 N H , IV. E n la siguiente reacción en una sola e tapa el orden es 1 (1 ,er orde n) A + B — * C V . E n la siguiente reacción catalítica en 1 0 0 % el orden es 0 (orden cero). 2 N H 3J 5 L * 3 H 2 + N 2 A) D)
2 ;3 0 ;5
B) 1 ;4 E ) 5;0
C ) 3;2
2 1 . ¿ C u á n ta s proposiciones son correctas? I.
L a velocidad de reacción, respecto a un pro ducto, es la m ism a en cualquier intervalo de tiem po. II. Si con 10 g d e catalizador positivo, la velocidad de reacción es 30 n—j - L , entonces con 300 q de min dicho catalizador, la velocidad será 900 rno^ L min III. A l increm entar la velocidad de reacción a u m e n ta la frecuencia de ch oq u es en el sistem a. IV. S o lo con la variación de concentración una reacción variará la K e q de sistem a. A) 0 D) 3
B) 1 E )4
C)
2
Q
2 2.
u ím ic a
■
429
El o z o n o de la a tm ó s fe ra p ro te g e a la T ie rra de la
de p rim e r o rden general. A 25 °C la constante de v e
ra d ia c ió n u ltra v io le ta q u e po d ría s e r p e lig ro sa , a b
locidad esp ecífica para la reacción e s de 0,090 s \
s o rb ié n d o la y e m itie n d o de n u e vo la e n e rg ía con
¿Cuál es la vida m edia de A a 25 °C? A —* B a C
una lon g itu d de on da d ife re n te . E ste o z o n o vie n e d is m in u y e n d o a m e d id a q u e a u m e n ta el uso de a e ro so le s y ta m b ié n p o r la a cció n del NO, p ro d u c id o
A ) 30 .8 s
B ) 15,4 s
D)
E ) 5,6 s
12.2 s
C) 7.7 s
po r la em is ió n d e g a s e s de los avio n e s; según: NO t- 0 3 — » N O , + O , : N O , —
NO + 0 2
2 7 .
En el s iste m a C O + C l, — ►C O C I,, la c o n c e n tra ció n del C O a u m e n tó d e sd e 0 ,0 3 ha sta 0,12 m o l/L
en e s te e s q u e m a el N O es:
y la del cloro , d e sd e 0,02 ha sta 0 ,0 6 m ol/L. ¿ C u á n A) un p ro d u c to de la re a c c ió n total.
ta s v e c e s a u m e n tó la ve lo cid a d de la re a cció n d i
B) un Inhibidor.
re cta?
C ) un re a c tiv o de la re a c c ió n total. D) un c a ta liz a d o r positivo.
A) 4
E) un re a c ta n te inerte.
D)
23. Al re d u c ir el vo lu m e n de un re c ip ie n te tre s vece s, pa ra
2N O . • O
28 .
B) 6 10
C )8
E) 12
De ios d a to s de ve lo cid a d Iniciale s y c o n c e n tra cio n e s in iciales, ha lle la e x p re s ió n de ve lo cid a d
2N O
de re a cció n e ind iq u e el o rd e n de la re acción:
en to n c e s la velo cid a d :
3A + 2B — ►2C + D
A ) d is m in u y e 9 veces. B) a u m e n ta 9 veces. C) a u m e n ta 27 vece s.
v,( — ) ■m in i
[A l.M
IB l.M
D) d is m in u y e 27 vece s. E) no cam bia. 24 .
C o m p le ta r los e s p a c io s con la in fo rm a c ió n q u e se da a c o n tin u a c ió n
C o n s id e re la re a c c ió n qu ím ic a
de los c o m p u e s to s A y B qu e tie n e n p rim e r o rden para A y se g u n d o o rd e n pa ra B. H a lla r v , y v 3 re s
6 x 10 3
10 2
10 2
1.44 x 10“ '
2 x 10 “
3 x 10 2
1.2 .- 1 0 “ 2
10 ■
2 x 10“ 2
A) K ÍA ilB l: 2
B) K l A l I B l: 4
D)
E) KlA l: 1
K l A l IB ): 3
C ) K l A l l B ] 2. 3
pe c tiv a m e n te .
Experiem ento
Velocidad (m/s)
29.
In d ica r lo que no co rre sp o n d e . I.
[Bl
lAl
La m á xim a e n e rg ía n e ce sa ria pa ra in icia r una re a cció n se llam a e n e rg ía d e a ctiva ció n .
1
0.25
1.0 M
0.2 0 M
2
v
2.0 M
0.2 0 M
II.
La ve lo cid a d de ún a re a cció n es d ire c ta m e n te p ro p o rcio n a l a la co n c e n tra c ió n , a fe cta d a por su c o e fic ie n te e s te q u io m é trlc o en genera l.
3
2 5 .
2.0 M
v.
0 .4 0 M
A ) 0,5 M /s; 0,5 M /s
B) 2 M /s: 0,5 M /s
C)
0.5 0 M /s; 2,0 M /s
D) 1 M /s; 0,5 M /s
E)
2 M /s; 0,5 M /s
III. D e a c u e rd o con A rrh e n iu s . la d is p o s ic ió n e s p a cial d e las m o lé cu la s a fe cta la v e lo cid a d d e las re a ccio n e s. A) I D) I y II
B) II E) II y III
O III
En la re acción A + B - a C se tie n e los s ig u ie n te s d a to s e x p e rim e n ta le s
30.
P ara la s ig u ie n te re acción: A r 2 B —* C + D
Experie mento
[A! inicial
IB] inicial
Velocidad inicial de form ación de C
1
0 ,1 0 M
0,1 0 M
2 ,0 x 10 4 M /s
¿ C u ál es la ley d e la v e lo cid a d para la re a cció n ?
2
0 .2 0 M
0 ,1 0 M
8,0 x 10 4 M /s
A)
v = K ÍA B llB ]
B )v = K lA llB ]2
3
0,4 0 M
0 ,2 0 M
2 ,5 6 x 10 2 M /s
C)
v = K lA llB ]
D )v = K
El m e c a n is m o de la re a cció n es: A + B — ►A B (len ta) A B + B — ►C + D (rá p id a )
E) S e ne ce sita co n o c e r la te rce ra e ta p a de la re a c E s c rib ir la ley de velo cid a d .
26 .
A ) v = K lA l'lB P
B) v = K lA ]3(B ]2
C)
v = K lA ilB i
D ) v = K [A l2lB ]
E)
v = K l A llB ] 2
El com puesto A se d e scom po ne para fo rm a r B y C en una reacción de p rim e r orden con respecto a A y
ción. 3 1.
SI “v" es la v e lo cid a d de una re a cció n q u ím ica y K e s la co n s ta n te de ve lo cid a d d e esta re a cció n e le m e n ta l, ¿cuál es la e x p re s ió n para la ve lo cid a d de la s ig u ie n te re a cció n ? a x + |Sy — ►yz + 0w
430
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
A ) v = KlxJ [y ]
S
a p ie n s
B) v = K [x !" Iy !
[z fH íxl [y]"
B) 100 kPa
D) 2 4 0 kPa
E) 320 kPa
C ) 150 kPa
D) v = K tx l ly ] 1’ 36. A 184 °C y ba jo una p resión total de una a tm ósfera,
E) v = K l x ] ' [z ] 3 2.
A ) 22 0 kPa
el d ió x id o de n itró g e n o está d iso cia d o en un 5%
La re a cció n A ls( +
B,gl
se g ú n N O z ~
— 2 C (,.( . a lc a n z a el e s ta d o
NO + 0 2
D e te rm in a r Kp a d ic h a s co n d icio n e s.
de e q u ilib rio a 25 °C, en un fra s c o de 2 L. H allar el v a lo r d e la c o n s ta n te de e q u ilib rio (K c) para la
A ) 4 ,3 2 x 10 ' atm 1
B) 5,58 x 1 0 '6 atm
re a c c ió n m e n c io n a d a .
C ) 2.4 9 x 10 " atm
D) 6 .4 2 x 10'3 atm
E ) 4 , 8 9 > 1 0 " atm 37. Un re cip ie n te c o n tie n e PCI.,,,, a 1 atm y 27 °C. Si se calie n ta h a sta 127 "C . la pre sió n del siste m a a u m e nta
en 50%
y CL
¿Q ue p o rc e n ta je m o la r de P C I5lg, no se ha
po r la d iso cia ció n del P C I, en P C I,
d iso cia d o ? A ) 12,5%
B)
D) 75.2%
E)
87,5% 94.3%
C ) 6 3 ,2%
38. P a ra el sistema en equilibrio
C) 0.22
B) 0 11 E ) 0 ,4 2
A ) 0,04 D) 0.11
CaC03
33. En un re c ip ie n te de 2 L se c o lo c a una m e zcla equim o la r de PC I,„u), P C L y C L a 25 °C, e s ta b le c ié n d o se el s ig u ie n te eq uilib rio . P C I5(s; =
Kc -
.....
P C I,
1,8 m o lL
SI el P C I 5 se ha disociado en un 2 0 % , entonce s se p ued e afirmar que: I. La concentración de P C I , en el equilibrio es 2 ,4 M. II. Ex is ten 6,4 mol-g de m ezc la en el equilibrio. III. L a concentración en equilibrio de P C I , es 0,8 M . A) F F F D) F V F
B) F V V E) V F F
A ) So lo I D ) I y IV
+ 31
A ) 3 , 7 5 x 10 * D ) 2 .2 5 x 1 0 "6 40.
A ) Al elev ar la temperatura, favore ce la producción de C O . B) Al e m plear una sustancia higroscópica inerte se eleva la tem peratura dentro del reactor. C ) Al disminuir la presión, se produce m ás Hz. D ) Al elev ar la temperatura, se d e s c o m p o n e m ás C O , va riando K c.quillbI1 m o|
+ CO„
Indicar la proposición incorrecta. A) Al elevar la temperatura, favorece la producción de CO. B) Al em plear una sustancia higroscópica inerte se eleva la tem peratura dentro del reactor. C) Al dism inuir la presión se produce más H,. D) Al elevar la tem peratura se descom pone más CO, variando K,., ! r:.„ E) La adición de un catalizador, dism inuye la ener gía de activación aum entando la cantidad de productos. 35. En un recipiente cerrado se hace Ingresar 8 m L -g de S 0 2 y 4 mol de 0 3. Si la reacción se desarrolla a temperatura constante y para alcanzar el equili brio se ha convertido el 80% del S 0 2. determ inar la presión de la mezcla gaseosa en equilibrio, si inicialm ente la presión era 300 kPa. + 0 2(gl -
D ism in u ir la te m p e ra tu ra .
II. A u m e n ta r 1 presión. III. C a le n ta r el sistem a. IV. A g re g a r cata liza dor. A ) S o lo I
B) II y III
D) I y IV
E) Todos
C ) S o lo III
39. En un e xp e rim e n to a 25 °C pa ra la re acción N O ..
2 NO
Las co n c e n tra c io n e s en e q u ilib rio fu e ro n re s p e c ti v a m e n te 0.6 0 M y 1.5 - 10 3 M C a lc u la r la c o n s
34. En el siguiente sistema en equilibrio
2SO
I.
230
tan te de e q u ilib rio Kc A ) 3,7 5 > 10~6
R: 2.5
D) 2 .2 5 - 10'6
E) 2,2 5 •' 10'8
10
C ) 4 ,1 7 X 10*3
40. La v e lo cid a d de re a cció n va ría cori una se rie de factores. I.
A u m e n ta cu a n d o a u m e n ta ia te m p e ra tu ra .
II. A u m e n ta cu a n d o se a u m e n ta la c o n ce n tra ció n d e las s u sta n cia s re a ccio n a n te s. III. D ism in u ye si se a d icio n a un cata liza dor. In d ica r las p ro p o s ic io n e s co rre cta s, re sp e cto a la v e lo cid a d de re acción: A)
S olo I
B) II y III
D)
I y II
E) S olo II
4 1 . La
de sin tegración
e sp ontá nea
C ) l y III
de
un
núcleo
radioactivo es una reacción de prim er orden, si el u r a n io -2 3 8 se de sintegra con la em isión de una partícula alfa, con un tiem po de vida m edia de 4 ,5
x 109 años: si para un t = 0, se coloca 1 mol de
u ra n io -2 3 8 , de term in e la cantidad de m oles de áto m os qu e qu edaron d e spués de mil m illones de años.
Q
A) 0,86 mol D) 0,94 mol
B) 0,52 mol E) 0,78 mol
C) 0,15 mol
u ím ic a
■
431
D) La c o n s ta n te de ve lo cid a d e sp e cífica solo d e p e n d e de la te m p e ra tu ra . E) El tie m p o de re a cció n es m a y o r si se a d icio n a
42. En una reacción de orden cero, la velocidad de reacción no depende de
un c a ta liz a d o r ne gativo.
46. ¿ C u á n ta s p ro p o s ic io n e s son c o rre cta s? A) B) C) D) E)
la el la la la
temperatura catalizador superficie concentración naturaleza del reactante.
I.
La v e lo c id a d de re a cció n , re sp e cto a un p ro du cto. es la m ism a en c u a lq u ie r Intervalo de tiem po.
II. Si con 10 g de c a ta liz a d o r po sitivo , la ve lo cid a d de re a cció n es 3 0 rri0^ 1- . e n to n c e s con 30 0 g de
min
43. Para la siguiente reacción: en presencia del alcohol etílico, se han obtenido los siguientes datos:
l/l
d ich o cata liza dor, la ve lo cid a d será 9 0 0 ™ — . min
C H jl + C ,H 5ONa — CH3OC2H5 + Nal
III. A l In cre m e n ta r la ve lo cid a d de re a cció n a u m e n ta la fre c u e n c ia de ch o q u e s en el sistem a. IV. S olo con la v a ria c ió n de c o n c e n tra c ió n una
Tem peratura (°C)
re a cció n va ria rá la Keq de siste m a .
K (L m o r1s “1)10~5
0
5,6
6
11,8
12
24,5
18
48,8
24
100
A) 0
B) 1
C )2
D) 3
E) 4
47. ¿C uáles de las acciones enum erada s conducirán a la variación de la constante de velocidad de reacción? I.
V a riació n d e la presión.
II. V ariació n d e la te m p e ra tu ra . III. V ariació n del vo lu m e n del reactor. IV. In tro d u cció n de un c a ta liz a d o r en el sistem a.
44.
Determ ine la energía de activación para dicha reacción.
V. V a riació n de c o n c e n tra c ió n d e las s u s ta n c ia s
A) 49,2 k j D) 58,4 kJ
A) I, III y V
B) II y IV
D) I, V
E) S olo II
B) 96,4 k j E) 79,6 kJ
C) 118,2 kJ
Señale la(s) aseveración(es) verdadera(s). I.
C,g, + 0 2(g) — ►C 0 2(g) AH = - 9 4 kcal/mol la velo cidad de form ación de CO, a cierta temperatura es 20 mol/L/min, entonces, la velocidad sería 60 mol/L/min si la tem peratura se increm enta en 20 °C.
II. Para la reacción I, la energía liberada por el consumo de 2,4 kg de carbón sería 1480 kcal. III. Según Vant Hoff, la velocidad de una reacción varia con la temperatura, según:
A) Solo III D) I y II
B) Solo I E) II y III
C) Solo II
re a ccio n a rla s.
48. Al fro ta r un cu b o de a zú ca r con ce n iz a s de cig a rro se q u e m a a n te s de fu n d irse , Ind ique qué fa c to r ha in te rv e n id o para a c e le ra r la co m b u stió n . A ) S u p e rfic ie
B) T e m pe ratu ra
C ) C a ta liz a d o r
D) C o n c e n tra c ió n
E) N a tu ra le za de re a cta n te
49. U na g o ta de una s o lu ció n (d e vo lu m e n 0,0 5 m L) c o n tie n e 3 x 10 0 d e ione s H *; si la ra p id e z de d e s a p a ric ió n del H ' es d e 10 'M /s , d e te rm in e el tie m po q u e re q u ie re el H ', para d e s a p a re c e r en la gota. A ) 3 x 10~8 s
B) 6 x 1 0
9s
D) 2
E) 1 x 10
s
10~4 s
De acuerdo a la ecuación de Arrhenius de cinética química: K = Ae Ea/Ri (cte. de velocidad especial) se puede afirm ar que: A) A tem peraturas altas, la velocidad de reacción disminuye. B) A mayor frecuencia de choques m oleculares la velocidad de reacción disminuye. C) Al adicionar un catalizador la velocidad de reac ción se increm entará porque aumenta la ener gía de activación del proceso.
C ) 5 x 10 6 s
50. P ara la s ig u ie n te re a cció n N A , (JJ
45.
Qll.lVyV
* 2 N 0 2igl + t j O u'ij'
se observa la siguiente tabla de datos. Tiem po (h)
in
20 5] (M)
0
0,849
0,50
0,733
1
0.633
2
0,472
3
0.353
4
0.265
5
0,197
432
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Determ ine la velocidad prom edio de la reacción durante el intervalo de 1 a 2 h. A) D) 51.
0,242 M 0,051 M
B) 1.282 M E) 0,321 M
k 1Cr1 L/molmin 0,5 m ol/Lmin 0,05 L/molmin 5 x 10 1 L/molmin 10 L/molmin
orden 2 1 1 2 1
52. Marque verdadero (V) o falso (F). I. Una reacción autocatalítlca puede ser con or den positivo o negativo. II. Toda colisión m olecular Involucra una ruptura de enlaces y por consiguiente una reacción. III. La velocidad de una reacción solo depende de la temperatura. A) FVV D) W F
B) VVV E) VFF
C) FFF
53. Con respecto a las siguientes reacciones: 2 S 0 2(g, + 0 2(g, — ►2 S 0 3jgJ ...reacción lenta (1) 2 S 0 2(gl + 0 2(g)-^5iLV 2 S 0 3(g) ...reacción rápida (2) Indique qué alternativa es incorrecta. A) El V20 5(s) es un catalizador positivo. B) La reacción (2) es de catálisis heterogéneo. C) Si se cam bia V20 5(s, por NO,g¡ la reacción seria de catálisis homogénea. D) La energía de activación en la segunda reac ción es m ayor que en la primera. E) El com plejo activado en la segunda reacción es menor. 54. Indique si es verdadero (V) o falso (F). I. El estudio de la cinética química es muy im por tante para el ingeniero químico, pues permite hacer un buen diseño del reactor donde se efectúa la reacción. II. En la reacción Cl2(g! + CO (g) —* COCI2(gi el orden de la reacción es 2. III. El orden de reacción es siem pre un número en tero. A) VFV D) W F
B) VFF E) VVV
^act K = Ae RT
C )0,161 M
Calcule la constante de la velocidad y el orden de la reacción para: A + B — AB si el proceso corresponde a una reacción elem en tal en el instante que la velocidad es 5 < 10 5 mol/L. min, cuando [A] = 0,05 mol/L; fB] = 0,01 mol/L
A) B) C) D) E)
II. Ecuación de Arrhenius:
C) FFV
55. Indique el número de proposiciones incorrectas. I. Toda ecuación unim olecular es de prim er orden y viceversa.
III. Agitar la solución, acelera la reacción y cambia la velocidad. IV. Existen reacciones de autocatálisis. A) 0 D) 56.
B) 1 3E).4
C) 2
A partir de la siguiente reacción: 2H2(9) + 2NO (g) ►2H20 ,g, + N2(g) presenta los siguientes datos cinéticos:
Exp
INO1103 (mol/L)
i h 2] i o
3 (mol/L)
Velocidad inicial del cam bio de presión (torr/min)
1
6
1
20
2
6
2
40 60
3
6
3
4
1
6
3
5
2
6
12
6
3
6
27
Calcule la concentración del NO, si la velocidad es 24 torr/min, siendo la lH2] 36 x 104 M. A) 36 x 102 mol/L C) 20 m ol/L E) 200 mol/L
B) 0,02 mol/L D) 2 mol/L
57. Indicar el número de proposiciones correctas: I. La secuencia de pasos elementales que lleva a la form ación del producto se llama m ecanism o de reacción. II. Las especies interm ediarias aparecen en el m ecanism o de la reacción (esto es, en las eta pas) pero no en la ecuación global balanceada. III. El térm ino que describe el número de m olécu las reaccionantes en una etapa determ inada se llama la molecularidad de la reacción. IV. Las reacciones unim olecular y biomolecular son las más comunes. V. En un m ecanism o la etapa más rápida determ i na la ley de la velocidad de la reacción. A) 5 D) 2
B) 4 E) 1
C )3
58. Con respecto a los catalizadores, indicar cuántas proposiciones son correctas: I. Su composición no se altera en las reacciones en que intervienen. II. Pequeñas cantidades de catalizador no suelen ser suficientes para ejercer su acción. III. Los catalizadores no son capaces de provocar nin guna reacción que por sí misma no sea posible. IV. La presencia del catalizador no modifica el va lor de la constante de equilibrio en los sistemas reversibles.
Q
V.
M uchos catalizadores contienen m etales de transición.
A) 0 D )3
B) 1 E )4
C )2
59. Para la reacción de producción del amoniaco, H ,lg3 N2!g, — ►NH3(g, a determ inadas condiciones de presión y tem peratura, la velocidad respecto al nitrógeno es 5 m ol.L '. min . Determ inar la velocidad respecto al amoniaco. A) 8 D) 24
B) 10 E) 30
C ) 20
60. Considere la reacción química: xJ — ►yQ Se constató que la velocidad de la reacción se octuplicó cuando la concentración m olar de J se duplicó. ¿Cuál es el orden de la reacción? A)
3B)
D )4 6 1.
Determine el orden de la reacción para J + L -— Q a partir del siguiente cuadro de valores experim en tales
A) D) 62.
2 C) 1
E) 0
Experimento
[J]
[Ll
V
1
0,15
0,60
0,02
2
0.30
0,60
0,04
3
0.15
0,30
0,005
Orden 0 Orden 3
B) Orden 1 E) Orden 4
C) Orden 2
Experim ento
LJJo
[Ll„
Velocidad
1
0,100
0,050
1,34 x 10 3
2
0,100
0,100
2,68 x 10~3
3
0,200
0,100
2,68 x 10~3
63.
0 1 1 1 2
1 2 0 1 0
1 3 1 2 2
Cuál es la velocidad de la reacción: H2 + Cl2 = 2HCI al iniciarse con 2 m o l-g H2 y 3 m o l-g de l2 com pa rada con la que tiene cuando se haya consum ido la mitad del H2 A) 1 D) 6
B) 2 E) 8
ic a
■
433
A) 3,5 x 10 4 D) 1,25 > 10”
B) 2,1
10 '
C) 1,25 x 1 0 10
E) 2.15 x 10 2
65. Sobre cinética química marque lo incorrecto: A) A m ayor concentración de los reactantes la reacción aumenta su velocidad. B) Si la tem peratura aumenta en 10 X la reacción aproxim adam ente duplica su velocidad. C) Para que los metales pesados reaccionen ge neralm ente se requiere de caror. D) Catálisis homogénea implica una reacción equimolar. E) Una reacción será más rápida si hay presencia de sustancias muy activas como el flúor y los ácidos inorgánicos. 66. Respecto a la cinética química, indicar el número de proposiciones incorrectas: I.
La velocidad de reacción varia con la tem pe ratura; pero es Indiferente de la naturaleza de reactantes. II. En toda reacción química se requiere cataliza dor. III. Para las reacciones de varias etapas, la velo cidad de la reacción esta determ inada por la etapa de mayor rapidez. IV. El número de choques m oleculares aumenta si la energía de activación es menor. B) 3
C )2
D) 1
E) 0
67. ¿Cuántas proposiciones son incorrectas?
determ inar el orden parcial y total de la reacción Orden J Orden L Orden total A) B) C) D) E)
Im
64. En una reacción química de segundo orden la velo cidad Inicial del productoes 5 x 1CTJ m o l-g L ’ min siendo la concentración dei reactivo de 0,2 M. Calcular el valor de la constante de rapidez en L. m o l- g ’ min ’
A) 4
Para la siguiente reacción: J + L —* Q se obtuvieron los siguientes datos.
j
C) 3
I.
La reacción: 2NO,g) + 0 2(g, — 2 N 0 2; es trimolecular.
II. Si la velocidad depende de la primera potencia de la concentración de dos reaccionantes, la reacción es de segundo orden III. Con el orden de la reacción conocemos la forma de representarse m atem áticamente el proceso. IV. El número de colisiones m oleculares es el re sultado directo de las concentraciones. A) 4
B) 3
C )2
D) 1
E) 0
68. Sobre cinética química marque lo incorrecto: A) A m ayor concentración de lo reactantes la reac ción aumenta su velocidad. B) Si la temperatura en 10 X la reacción aproxi m adam ente duplica su velocidad. C) Para que los metales pesados reaccionen; ge neralm ente se requiere de calor. D) Catálisis homogénea implica una reacción equimolar.
434
■
E)
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Una reacción será más rápida si hay presencia de sustancias muy activas como el flúor y ios ácidos inorgánicos.
69. Indicar cuántas proposiciones son no Incorrectas: I. La velocidad de la reacción directa aumenta con el tiempo. II. La velocidad de una reacción química al inicio es mayor. III. El empleo de un catalizador altera la energía de activación. IV. M olecularldad es el orden de reacción. V. La cinética de una reacción es indiferente al grado de división de los reactantes. A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
III. La reacción es de orden cero. IV. En equilibrio químico: v, = v2 V. La reacción es birnolecular Señale lo correcto: A) 1
C )3
D) 4
E) cero
72. Señale lo no correcto: I.
En la reacción gaseosa: SO + 0 2 = S 0 3. SI el volumen ha disminuido a 25% del valor inicial, entonces la velocidad directa aumenta 32 veces.
I!. La reacción: J + 3L — ►productos; necesaria mente es de cuarto orden. III.
E) 5
70. Según la ley de acción de masas de Guldberg y Waage, marque la velocidad de reacción que es incorrecta. Con sidere el orden de reacción como suma de coeficientes:
B) 2
Si la velocidad de consumo de J es 6 m o/Lmin entonces Q se forma a razón de 1,5 mol/Lmin. 2Jg + L — ►1/2 Q
A) Solo I D) I y II
B) Solo II E) 1,11 y III
C) Solo III
73. Sobre la cinética de las reacciones: A)
N 2(g) +
3H2(gl —
►
2NH3(g)
I.
La Ley de acción de masas indica que la velocidad de una reacción es proporcional a la temperatura. II. La velocidad está influenciada por las orientaciones relativas de las moléculas a medida que se aproximan. III. Orden y molecularidad pueden ser num érica mente ¡guales. IV. Las reacciones de orden cero son hipotéticas, pues ninguna se aproxim a a dicha condición. V. La constante de velocidad es función de la tem peratura. Señale lo no correcto:
Vreacción = K [N 2J[H2] 3 B) C(s) + - ^ 0 2lgi — ►CO íg)
Vreacción=
K t O j 1'2
'
C) NH4HS(s)— ►NH3lg) + H2S(g) Vreacclón = K ÍN H .H S i D) H2(g, + l2(g) — ►2HI(g) Vreacclón = K [H 2][ I 2] E) 2 N 0 2(g) —*■ 2N O (g) + 0 2(g,
A) II y V D) I y IV
Vreacclón = K [N 0 2] 2 71. En la acción de brom o sobre la acetona en medio ácido. Por etapas: CH 3 - CO - C H3
CH3 - COH = CH2
CH j-COH = CH 2+ B r2
CH3-CO -CH2Br + HBr
CH3-C O -C H 3+ B r2 = CH 3-CO -CH2B r+ H B r Se cumple: I. La constante de equilibrio: v,/v2 II. La etapa lenta determ ina la velocidad de la reacción.
1. C
11. E
21. B
2. D 3. E 4. C 5. C 6. C 7. B
12. D 13. B 14. E 15. D 16. C 17. B
22. D 23. C 24. C 25. A 26. C 27 E
18. B 19. C 20. C
28. B 29. B 30. C
8. D 9. E 10. C
I. II. III. IV. V. VI.
Temperatura Concentración de sustancias. Tipo y material del reactor Orden de la reacción y catalizador Tamaño de partículas de reactantes. Naturaleza de sustancias.
A) I
36. D 37. B 38. C 39. A
48. C 49. B
40. D
50. C
33. A 34. C 35. A
C) I y II
74. Respecto a la ley de acción de masas y la cinética de una reacción, no es de im portancia:
41. A 42. D 43. E 44. A 45. E 46. B 47. E
31. D 32. E
B) I, IV y V E) II y V
B) II y III
51. A 52. D 53. D 54. B 55. B 56. E 57. C 58. E 59. B 60. A
C) III
61. D 62. A 63. C 64. D 65. D 66. B 67. E 68. D 69. B 70. C
D) IV y V E) V
71. c 72. O 73 D 74. C
i :
Ácidos y bases
Cl O O
Jo h a n n e s N ico la u s B ro n ste d , q u í m ic o y físic o d a n é s (22 d e feb rero d e 1879-17 d e d ic ie m b re de 1947). R e c ib ió el g rad o e n In g e n ie ría q u í m ic a en 1899 y el d o c to ra d o en F ís ic a el a ñ o 1908 p o r la U n iv e rs i d a d d e C o p e n h a g u e , d o n d e in m e d ia ta m e n te lo d e sig n a ro n pro feso r. E n 1906 p u b lic ó su p rim e r trab ajo so b re la a fin id a d d el e le c tró n y en 1925 in tro d u jo la te o ría p ro tó n i c a d e las re a c c io n e s á cid o -b a se , s im u ltá n e a m e n te c o n el q u ím ic o in g lé s T h o m a s L o w ry . L u e g o tra b a jó e n c o la b o ra c ió n c o n el su e c o G e o rg e H e v e sy en la se p a ra c ió n de lo s isó to p o s d el m e rc u rio . A s im is m o , e ra c o n o c id o , ju n to c o n L o w ry , p o r la te o ría d e l d o n a n te d e l p ro tó n y re c o n o c id o ' c o m o u n a a u to rid a d e n la c a tá lis is ■*> p o r á c id o s y b ases. S u p rin c ip a l o b je tiv o fu e c o m p la c e r las te o ría s ya c re a d a s de la c la s ific a c ió n de á c id o s y bases, e n c a m in a d a s a fa c ilita r la c o m p re n s ió n y d is c u s ió n de las re a c c io n e s b á sic a s o a c id a s . S u g irió el u so d e la fo rm a h id ra ta d a p o rq u e q u e ría in d ic a r q u e el ag u a a c e p ta lo s p ro to n e s, es d e cir, q u e se c o m b in a c o n e llo s. B ro n ste d d e se a b a a p lic a r los té rm in o s «ácido*- y «base» en u n se n tid o m á s a m p lio y e n u n c ió n u e v a s d e fin ic io n e s d e eso s c o n c e p to s. U n « ácid o B ro n sted » se rá to d a s u s ta n c ia q u e . e s p e c ia l m e n te e n s o lu c ió n a c u o s a , se a c a p a z de c e d e r u n p ro to n ; m ie n tra s q u e u n a «base Bro n sted » se rá c u a lq u ie r su s ta n c ia q u e p u e d a a c e p ta r u n p ro tó n . Fu ente* W ik ip e d ia
436
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Teoría de Bronsted-Lowry
CH3COOH 0.1(33) = N(5)
Com plete la tabla siguiente calculando las cantida des que faltan e indicando si la solución es ácida o básica.
6,9 x 10 8
N = 0,66 = M
3,2 15. Determ inar el pH resultante de adicionar 10 m L d e H N O 3 0,1M sobre 20 m L d e KOH 0,1M. (log3 = 0,48)
5,7 Resolución: De acuerdo a las relaciones:
Resolución: Se mezclan las m uestras siguientes: 1.
M = N = 0,1 V = 10“ 2 L n.° m olesH2 = NV = 0,1 x 10“ 2 = 10" 3
H N O 3
II. KOH M = N = 0,1 V = 2 x 10" 2 L n.° m olesOH- = NV = 0,1(2 x 10 2) n.° moleSoH = 2 x 10 3
u 7 l básica pOH < 7 J
Se observa que hay un exceso de iones O H " de 10 3 m oles en un volum en total de 3 x 10" 2 L
Datos del problema:
pOH = -lo g O ,033 = 1,48
[O H ]
[H *]
[O H "] = , 10~3 „ = 0.033M ( 3 x 10" )
PH
POH
Ácido 0 base
2,5 x 10” 4
pH = 12,52
16. Determ inar la concentración m olar de ción de Ba(O H)2 cuyo pH es 12,3.
6.9 x 10 8
una solu
3,2 5,7
Resolución: Com pletando valores
Se tiene una solución acuosa de Ba(CH)2 el cual es una base fuerte, ya que:
PH
POH
4 x 10" 11
3,6
10,4
ácido
7,2
ácido
Ba(O H)2(ac) —> 2C H (ac) + B a (ac) pH = 12,3 pOH = 1,7 [O H "] = 10" 1’7 M = 2 x 10" 2
1,4 x 10" 7
De la reacción se observa:
6,3 x 10" 4
1,6 x 1 0 "11
5 x 10" 9
2 x 10 6
[O H ]" = 2[B a(O H )2]
Ácido 0 base
[O H "!
[H *[
6,8
10,8 8,3
ácido ácido
.-. Ba(O H )2 = 10"2M = 0,01 M 19. 17. Determ inar la masa (en g) de hidróxido de sodio puro necesaria para neutralizar 400 mL de ácido perclórico 2N.
Calcule el pH de una solución 0,2M de HCN HCN(ac) -
Hracl + CN;ac, ;
PA (Cl = 35,5; Na = 23)
Ka = 4,9 x 10"'° Dato: log(9,9) = 0,99
Resolución:
Resolución:
Se desea neutralizar al ácido perclórico (HCIO J cuyo volumen es 400 mL (0,4 L)
y N = 2, con:
Una solución acuosa de HCI de concentración (Co) 0,2 se disocia parcialm ente según:
Q
CN;aci
[ H ‘ ] = 9,89 x 10-6
HCIO
HCN
CeH ,O H
4,5 x 1 o 4
3 ,5 x 1 0 8
4 ,0 x 1 0 “’ °
1 ,3 x 1 0 “ ’°
“El ácido de m ayor fuerza ácida produce la base conjugada más débil”:
¿Cuál es la base conjugada de cada uno de los
pectivamente? Resolución: Para identificar a las bases conjugadas, de ciertas especies como: H C I0 4, H2S, PH¡ y HCO , Estos deben actuar como ácidos según Bronsted y Lowry: A 4 H
Los ácidos Ka = 2,4 x 10 12 Ka = 4 , 5 x 1 0 4 Ka = 3,5 x 10~8
h 2o 2
2 HCIO HCN c 6h 5o h hno
O
pH = 5
ácidos siguientes: H C I0 4; H2S; PH4 ; H C 0 3 res
Ka = 1,3 x 10 10
Se observa que el H N 0 2 es el ácido más fuerte, el cual produce la base conjugada más débil. 23. Una m uestra de jugo de m anzana recién extraído tiene un pH = 3,76. Calcule | H3O h] Resolución:
(B a se co nju g ad a )
Una m uestra de jugo de naranja posee: pH = 3,76 ____
Luego: h c io 4
—
H”
4
C I0 4
H2S
=
H+
4
HS~
ph;
=
H"
4
X CL
= .
H”
4
hco
3
Sabemos:
pH = —log[ H ]
[H ” ] = 10 pH = 10 “ 3,76 .-. [H +] = 1,7 x 10~4
c o ;2
Bases conjugadas 2 1.
HON2
X
=> pH = - lo g (9,89 x 10“ 6)
HA -
Ka
449
Se sabe que de acuerdo a la teoría de Bronsted y Lowry:
[H +] = v 4 , 9 x 10_ 1 0 (0,2)
(Á cid o)
H20 2 2,4 x1 CT2
■
Resolución:
[He j = v'KaCo
20.
Á cid o
I1
4
A O
H” c)
Ka = 4,9 x 10 10 Sabemos:
7< Q)
H C IV ,
u ím ic a
24. Calcule el pH de una solución: I. II.
H C I0 4 Ca(OH )2
0,04M 0,01 M
¿En cuál o cuáles de las siguientes reacciones, el agua actúa como una base?
Datos: Log (4) = 0,60, considere que son electrolitos fuertes.
I.
Resolución:
H20
4
NH3 -
II. H ,0
4
H3P 0 4 =
NH4 4 O H H30 ”
III. H20 4 H S 0 4 =
4
H30 4 4
IV. H20
4
CN~ «
HCN
V. H20
4
CH3COO~ =
4
Para las soluciones dadas:
H2P 0 4
so;
I.
CH3COOH
H C I0 4
0.04M
h c i o 4 -------► h ” 4 c í o ;
OH~ 4
OH~
(0,04M)
(0.04M)
[H 4] = 0,04M
Resolución: De acuerdo a la Teoría de Bronsted-Lowry Ácido —»- Dona protón (H” ) Base —► Acepta protón (H” )
pH = —log(0,04) = 1,4 II. Ca(OH )2
0,01M
Ca(OH )2 -------- ► 20H ~ 4 C a” 2 (0.01M)
Adem ás, el agua actúa como base si acepta un ión hidrógeno (H+), luego se transform a en ión hidronlo (H30 +).
2(0,01M)
[O H “ ] = 0,02M pOH = —log(0,02) = 1,7 .-. pH = 12,3
H^
4
H20 =
H30 +
Esto ocurre en las reacciones II y III 2 2 .
Indique cuál de los ácidos siguientes presenta su base conjugada con la m enor fuerza relativa que los demás:
25. El hidróxido de calcio (cal apagada) es la base fuer te más barata y es la que se utiliza generalmente en las operaciones industriales en las que nece sitan concentraciones altas de 0 H 4 Además, el Ca(OH)2lsl es poco soluble en agua, solo 0,16 g de
450
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
C a (0 H )2 /1 0 0 m Ld e disolución a 25 °C. ¿Cuál es el pH de la disolución saturada de Ca(OH)2,,,,a 25 °C? log (4,4) = 0,64
R e so lu ció n : Para las especies: HNO
PO: , I :CC
Resolución: La solubilidad del Ca(OH)2 a 25 °C es: 0.16 g C a(OH )2
I.
100 mL H ,0 0,1 L
n.° moles = =■ = M >.
74
M = 2,16 x 10"2 Ca(OH )2
* 20H
2,16 x 10 2
pH = 12,64 26. Indique si cada proposición es verdadera (V) o fal sa (F) según corresponda: 1.
Los ácidos y bases cambian la coloración de los pétalos de flores coloreadas. II. La ecuación: NH3 + H20 — O H " + N H ] , fue utilizada por A rrehenius para explicar el carácter básico del amoniaco acuoso. III. Bronsted y Lowry explicaron la existencia del ion hidronio, H30 4, en las soluciones acuosas de ácidos. Resolución: Verdadero Estos com puestos actúan como decolorantes de los tintes naturales.
II. Falso De acuerdo al proceso:
I
=
nh
] + OH
T
H" El NH3 es aceptor del protón (H4), por lo que es una base, según Brónsted-Lowry. III. Verdadero El agua al actuar como base form a el ion hidro nio (H30 4) de acuerdo a la teoría de BronstedLowry: H20 4 + H4 =
H30 "
.-. VFV
I. Todas las especies son ácidos. II. Solo hay una base. III. Existe una sustancia anfiprótica.
H" + CO
HC O ] + H 4 = P 0 43-)- H" =
H2CO, HPO42
III. V e rd a de ro Se observa que la especie H C O ] actúa como ácido y como base es anfipróstico .-. FFV 28. Determine la proposición falsa (F) sobre las propie dades generales de los ácidos: I. Los ácidos son de sabor agrio, II. Los ácidos desplazan oxígeno de los metales activos. III. Los ácidos desplazan dióxido de carbono de los carbonatos. IV. Los ácidos presentan reacciones de neutraliza ción con las bases. V. Les aumentan el pOH del agua. R e s o lu c ió n : I.
C o rre cto Los ácidos débiles (que se pueden probar) po seen a sabor agrio; por ejemplo el ácido cítrico.
II. In c o rre c to Los ácidos desplazan a sus hidrógenos frente a los metales activos: CH!(gC) + Z n(s) ► ZnCI2(ac) + H2jgí III. C o rre cto Al reaccionar frente a los carbonatos o bicarbo natos Producen gas C 0 2(g!: HCI + C a C 0 3 —* CaCI2 + C 0 2 + H20 IV. C o rre cto Al contacto con las bases se neutralizan: HCI + NaOH —► NaCI + H20 V
27. De las siguientes especies: H N 0 3, P O Í f , H C O ], indique con verdadero (V) o falso (F) las siguientes proposiciones:
•
II. F also Son bases el H C O ] y el PO43 ya que pueden ser aceptores de protones (H 4):
+ C a42
POH = - log(4,32 x 10“ 2) = 1,36
n h 3 + h 2o
HCO
2(2,16 x 1 0 " 2)
[O H "] = 4,32 x 10"2
I.
HNO, —► H + N 0 3
= 2.16 x 10 3
n.“moles 2 , 1 6 x 1 0 " 3 Vsol 0,1
F also Solo son ácidos el H N 0 3 y el H C O ], ya que pueden donar protones (H 4):
C o rre cto Al agregarse al H20 increm enta su acidez, es tos dism inuye su “pH” y aumenta su “pO H”
Por lo tanto, es incorrecto la alternativa II. 29. Indique como verdadero (V) o falso (F) según co rresponda:
Q
I. Kw = 10 '4 a 25 °C II. KaKb = 10 ,J III. A 25 C si |O H i = 10 7M Entonces Kw - 10 14 R e s o lu c ió n : I
V erdadero La autolonlzaclón del H20 produce el siguiente equilibrio. H O • H ac - O H , [H ! = ¡OH | = 10 7M Kw ■= IH | i OH i = 10 ’4
II
V e rd a de ro Para un ácido o base y su respectivo conjugado se cumple a 25 °C Kb'Ka = Kw = 10~ 4
III V e rd a de ro Si a 25 °C, se tiene: I OH i - 10 7M
■
451
II. Arrhenius define a un ácido como todo com puesto que la disolverse en agua produce iones hldromo H ,0 III. Bronsted y Lowry define a uri ácido como toda una sustancia. Ion o molécula capaz de donar un protón a otra especie que generalm ente es el agua. Resolución: De acuerdo a las teorías de ácidos y bases. I.
Donde a 25 °C
u ím ic a
Falso Una base de acuerdo a la teoría de Bronsted y Lowry actúa como aceptor de protones (H ).
II. Falso La teoría de Arrhenius establece que todo {a c i do en solución acuosa produce iones (H +). III. V erdadero Un ácido de acuerdo a la teoría de Bronsted y Lowry actúa como donador de protones (H '): con el H O reacciona: HA + H O •• HjCT + A (Á cid o)
(H l = 10 7M
.-. FFV
y Kw = 10 14 32. El ácido nitroso es un ácido débil que en disolución acuosa presenta el equilibrio:
VW 30. Calcule los gramos de hidróxido de sodio necesa rios para obtener 250 mL de una disolución con pH igual a 10. NaOHlaa —
Na,ac, +- O H¡aCl
Dato: Á r: Na = 23: O
16 H = 1
H N 0 2(ac, + H2Oin =
H30 ,a{, ^ N 0 2,ac
Pruebas experim entales, a 25 °C, mostraron que en la solución 1,0 m olar ei H N 0 2 se disociaba en 2,12%. Determine el valor de la constante de aci dez, K a. de este acido. Resolución:
R e s o lu c ió n : Se desea preparar una solución acuosa de NaOH (M = 40). dónde: V = 250 mL = 0.25 L pH = 10 pOH = 4 ¡OH i = 10 4M
El ácido nitroso (H N 0 2; es un ácido débil monoprotico, para una solución acuosa 1 molar se tiene el equilibrio: HNO; - H ,0 = H , 0 ' - NO, Donde ei % de disociación (% «) es 2,12%. Sabemos: Para m olaridad 1 % a ~ v Ka (1 0 0 1
Disociación del NaOH en H20 NaOH ,,, ■ - Na .
+ OH.,
Se observa que: lN aO H ] = [OH ] = 10 4 n.° moles., . = MV = 10 “ (0,25) n.° moles = 2,5 • 10~~5 m = 2,5 ' 10 5(40) .-. m = 0.001 g 31. Señale verdadero (V) o falso (F). según correspon da acerca de las definiciones de ácidos y bases dadas por Bronsted y Arrhenius. I.
Bronsted y lowry. define una base como todo com puesto que al disolverse en agua, produce o forma Iones O H ó
Ka = Ka = ( i i í o - H
w
f
Ka = 4 6 ■ 10 4 33. Cierta amina se comporta en solución acuosa como una base débil m onohldroxllada. Una solu ción 0.04M de la amina tiene una concentración de iones OH igual a 10 4M. ¿Cual es el pH de la solución y cuál es el valor de la constante de diso ciación K b. respectivam ente? Resolución: Del dato: [OH ] = 10 4, se obtiene el pOH = 4 y pH = 10 para obtener K„ (Constante de disociación), reali zam os ia disociación de la base débil.
452
■
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o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
R - N H 2(ac) -
a p ie n s
Falso El ácido fosfórico es un ácido triprótico, ya que puede liberar 3 protones (H+):
R - NH 3 + O H “
Inicio
0,04M
Disocia
XM
XM
XM
Equilibrio
(0,04-X )M
XM
XM
-
-
0 1 •O
Del dato [ 0 H “ ] Eq = 10“ 4M = X La constante de disociación está relacionada por: K b
10
/ H r liberables
(10“4)(10“ 4) 0,04 - 10“ 4
II. Verdadero Los ácidos siguientes se disocian parcialm ente por lo que se consideran débiles:
despreciable ”
0,04 34.
[R -N H 3][O H ] [R -N H 2] 2,5
x 10“
Para cada una de las siguientes reacciones, identi fique a las sustancias denotadas como: X, Y, W, Z. I.
H C I0 2 + H20 - - C I0 2 + H30 + Z Y II. OCI“ + H20 - HOCI + O H“
X
O -P O -H
CH3COOH
Ka = 1,8 x 10“ 5
HCN
Ka = 6,2 x 1CT10
C6H6NH2
Ka = 7,4 x 10“ 1°
III. Falso La medida del "pH", no determina la fuerza ácida o básica, solo el grado de acidez de la solución.
w
.-. FVF Resolución: 36.
De acuerdo a las reacciones: I.
HCIO, + H20 =
(Z)
C I0 2
H30 +
(Y).
J
Resolución:
Á cido (D o n a d o r de H +)
B ase conju g ad o
(X)
- HOCI + O H“ (W)
Si pH = 2,88 =. LH+ LH+] = 10“ ' " ' Si log1,3 = 0,12 => 10o1
Para el equilibrio iónico HCO OH(ac) =
A cido C o njug a do
X : Base
Y : Base
W : Ácido
Z : Ácido
x = [H +1] = 1,3 x 10“
El ácido fosfórico, H3P 0 4, es uno de los ácidos más im portantes en la industria y se le puede considerar como un ácido diprótico.
II. Los siguientes electrolitos CH3COOH, HCN, C6H5NH2.
son
débiles:
III. Si el pH de una solución es 1,2, luego se le pue de considerar como un ácido débil. Datos: Ka(CH3COOH) = 1,8 x 10“ 5
[ h c o o “ ][ h ~1] [HCO O H]
K.
Indique con verdadero (V) o falso (F) las siguientes proposiciones: i.
HCOOLacl + HCOO+;cl
Equilibrio 1,08 x 10 4 - x
Por lo tanto, las especies pedidas son:
35.
10ü'14 x 10
1,3
=> [H +1] = 1,3 x 10“ 3M
L
Base (A ce p to r de hT
Calcule la constante de equilibrio K, del ácido fórm ico HCOOH, si una solución de dicho ácido 1,08 x 10“ 2M, tiene pH de 2,88. Dato: log1,3 = 0,12
K.
________< 1 , 3 X 1 Q " 3)2
1 ,8 X 1 0 “
( 1 , 0 8 X 10 “ 2 - 1 , 3 X 1 0 “ 3)
37.
Una disolución acuosa 0,01 N de ácido m onoprotónlco tiene pH = 4; si se diluye la disolución a la mi tad, ¿cuál serla la concentración de iones hldronio, H30 +, en mol/L? Resolución: Ácido m onoprótlco: HA pH = 4 => [H +] = 10“ 4 Determ inamos Ka
Ka(HCN) = 6,2 x 1CT10
HA
-
H+
+A“
Ka(C6H5NH2) = 7,4 x 1CT10 Resolución: Respecto a las proposiciones:
Inicial
: 0,01
Equilibrio : 0 , 0 1 - x
x
x
Q
Kg = f I I A I _ X2 HA 0 ,0 1 - X
Al dividirse a la mitad : l( A
form an un par con
= 0,005 mol/L
Analizando la reacción acido-base según Brons ted-Lowry tenem os
Resolución:
=
H ,E '
: 0,005
] Equilibrio : 0 ,0 0 5 -x
I _
+A
-
-
X
X
d on a 1 H '
C H 3N H 2 +
I C H 3C O O H
base
í ^
á cido
C H 3C O O
) + C H 3N H 3
base co n ju g a d a
p ar co n ju g ad o
X2 0 ,0 0 5 - X
X)
d on a 1 H
I
ácido conju g ad o
|
par conju g ad o
I. Ka = o ^ o s * 0 . 005 >
C H 3N H 3
453
IV. El CH 3NH2 dona el protón (H ‘ ) al CH 3COOH.
n m
[H 30 " ] [ a [H A]
y el
O O H
■
(0,01 » X )
H A + H ,0 I Inicial
III. El C H 3 C jugado.
_ ; 0,01
u ím íc a
Verdadero El CH3NH2 está actuando como una base por que acepta el protón ( H ) .
X = [H 3O r ] = 7,1 x 10 5 mol/L 38.
Según la teoría acido base Bronsted y Lowry, seña le verdadero (V) o falso (F) respecto a la siguiente reacción de protolisis.
I.
El CH3NH2 es un acceptor del proton (H*)
II. El ion acetato, CH,COO , es la base conjugada del CH-.COOH.
II. Verdadero El CH3COOH al donar un protón (H ) se trans form a en el ión acetato, CH,CO O III. Falso Los pares conjugados que se forman son C H3NH2/C H 3N H j y el CH3C O O H/CH3COO . IV. Falso El CH3NH2 acepta un protón del CH 3COOH.
PROBLEM AS DE EXAMEN DE ADMISION UNI
ío]
PR O BLEM A 1 (U N I 2 0 1 2 - 1) C alcule el pH después de la adición de 49 mL de solu ción de NaOH 0,10M a 50 mL de una solución de HCI 0 ,10M durante una titulación ácido-base.
“ -> _•
.
Exceso: 10
m ol HCL
NaOHlac¡ + HCI,ac) —► NaCI(ac) + H20 ((| A) 4 D) 1
B) 3 E )0
C) 2
10
[HCI]
=
10
, mol
9 9 x 10'
Resolución: Además: HCI,ac,
En el proceso:
1 m ol
C M = 0,1 m oí/L"\
M = 0,1 mol/L
X y
V = 50 mL
= 49 mL
/
NaHO(acl
\
O 1 mol \
\ +
10 “
HAc, + c iA m ol
[H 1+] = 10
-3 mol
pH = 3 Clave: B
HCI(ac) —► NaCI(ac)+ H20 (l)
PRO BLEM A 2 (U N I 2 0 1 2 - 1)
O 1 mol
Indique las bases conjugadas de las especies químicas H2S y H CO 3 en solución acuosa, respectivamente.
0,1(49 x 10 3) = 0,1(49 x 10 3)
A) S2' y CO 3 D) S2“ y H2C 0 3
B) HS y C O ¡“
C)
OH y H30 "
E) H3S ‘ y H2C 0 3
se consum e Al final
Resolución:
Exceso = 0.1(50 x 10 A - 0,1(49 x 10 3) = 10“ 4 mol
Nos piden las bases conjugadas de H2S y HCO 3 Por teoría de Bronsted y Lowry
454
■
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o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
III. H2S + H: 0 = ácido
base
H30 ' + HS
ácido base conju g ad o conjugada
Verdadero Para la solución final pH = 3 [ H ] = 1CrpH = 10 3 moi/L
Por lo tanto, son correctas I y III. Clave: E
H+
PROBLEMA 4 (UNI 2 0 1 3 - I)
h c o 3 + h 2o = ácido
base
H30 ácido base conju g ad o conju g ad a
Clave: B
PROBLEMA 3 (UNI 2 0 1 2 - II) Se tiene una muestra de agua destilada (pH = 7). Se alegra una pequeña cantidad de ácido acético puro (CHjCO O H). Luego de agitar la mezcla, se comprueba que el pH dism inuyó a 3. Al respecto, ¿Cuáles de las siguientes proposiciones son correctas?
Se dice que una persona tiene "Acidez estomacal" cuando tiene exceso de iones H en el estómago. Una forma de reducir tem poralm ente la concentración de estos iones es tom ando un “antiácido”. SI ninguna de las siguientes sustancias son dañinas para la salud, ¿Cuál podrían usarse como antiácido7 I.
C aC O j
A) D)
Solo I I y II
II. N aHCO j
III. Mg(OH)
B)Solo II E)I, II y III
C) Solo III
Resolución: I.
El cambio de pH se debe a la ocurrencia de un fenóm eno químico.
II.
Al dism inuir el pH, dism inuye la concentración de iones H '. Al final, en la mezcia la concentración de iones H T es 0,001 mol/L.
III.
A) Solo I D) II y III
B) Solo II E) I y III
El uso de antiácidos tiene como finalidad reducir el ex ceso de iones H ' y las sustancias propuestas realizan dicho objetivo de las siguientes maneras: •
C a C 0 3(s) + 2H Cliac
•
Na: ICC .
C) Solo III
• H Cl
CaCI2(ac) l C 0 2|gl + H20, — NaC .
M g(O H )2s¡ + H C I ,ac —►MgCI2; Por tanto, la respuesta es I, II y
Resolución:
Disolución Proceso físico
pH=3
Solución de Ácido acético pH=3 [ H ¡ = 10 ' M
I.
II.
H 2 °
i
III.
PROBLEMA 5 (UNI 2 0 1 3 - I)
CH COOH
r
Agua destilada pH =7 [ H ]=10 7 M
C 0 2 ig ) +
, + 2H-.0
Clave: E
Ácido y bases
pH=7
+
Verdadero Al añadirle el ácido puro y luego de agitarlo, la concentración de estos iones aumenta a 1(T 3M, es decir se vuelve ácida. Se trata de un fenóm eno quím ico reversible. Falso La dism inución del pH Implica al increm ento del grado de acidez de la solución. Incrementa [ H ' |
Si todas las ecuaciones están bien planteadas, ¿Cuál de los siguientes casos es una reacción ácido-base de acuerdo a la definición de Brónsted-Lowry? A)
Ca2” + 2 0 H
B)
C 0 2 + H20 —
—► C a(O H )2
C)
(CH3)3C + - H20 —
D)
C HjCO O H + CH,OH —* CH3C O O C H 3 + H20
E)
C HjCO O H + H2S 0 4 —* CH3C O O H , + H SO 4
H ‘ + HCO ¡ (CH3)3CO H2
Resolución: Reacción ácido base según Brónsted-Lowry (reaccio nes de protollsls) ácido dona
Base acepta
H
o
H
Base conjugada
ácido conjugado Clave: E
Q
PROBLEMAS 1.
¿Cuántos m ililitros de ácido perclorico (H C I0 4) 0,1 M se requieren para neutralizar 50 m Ld e NaOH 0.08M? A) 20 D) 50
2.
¿Qué volumen de un ácido fuerte diprótico 0,7M neutralizan a 350 mL de hidróxido de calcio: Ca(OH )2 0,5M? A) 125 mL D) 500 mL
B) 250 mL E) 625 mL
C) 375 mL
Se disuelve 1,96 g de ácido sulfúrico puro (H2S 0 4) en agua hasta com pletar volumen de 2000 mL. Determ inar el pH de la solución ácida. PA (S = 32): (log2 = 0.3) A) 1.0 D) 3,0 4.
B) 2.0 E) 2.7
C) 1.7
Se disuelve 0,8 g de hidróxido de sodio ( N aO H ) en agua hasta com pletar volumen de 5000 cm '. Deter m inar el pH de la solución resultante. PA (Na = 23): (log2 = 0.3) A) 2,4 D) 10.6
B) 11,6 E) 0.8
C )3 .4
6.
7.
C) 3 ■ 1 0 '3 M
B) FVV D )V F V
C) FFF
Determ inar el pH de una disolución formada al di solver 0,1 g de NaOH en suficiente agua para for mar un litro de solución, log" -- 0.3 . PA (Na = 23) A) 2.6 D) 12,4
8.
B ) 2 ■ 10 3 M E )5 - 10 'M
Señalar verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. A cualquier temperatura, la suma del pH y el pOH de una disolución acuosa es 14. II. En una disolución ácida el pH es mayor que 7. III. En una disolución básica el pH es menor que el pOH. A) FVF D )F F V
B) 11.4 E) 10.6
Determ inar la normalidad de una solución de H2S 0 4, si se requieren 27,80 mL de un álcali 0.482N para neutralizar 25 mL de este ácido.
9.
A) 1.442N D) 0.536N
10
.
B) 10.433N E) 0.419N
C) 0.475N
A 900 mL de agua destilada se agregan 50 mL de HCI 3.5M y 50 mL de NaOH 3,3M. Determ inar el pH de la solución resultante. A) 1.7 D) 2.48
B) 2 E) 2.52
C )2 ,3
11 . ¿Qué volumen de ácido sulfúrico (H2S 0 4) 0,1M
neutraliza completamente 800 mL de hidróxido de sodio (NaOH) al 5% en peso y densidad 1,02 g/mL? PA (Na = 23. S = 32) A) 1.275 L D) 3.825 L
C) 10.2 L
B) 2.55 L E) 5,1 L
1 2 . Una mezcla equim olar de hidróxido de sodio e hi
dróxido de potasio puro pesa 19,2 g. Se disuelve en cierta cantidad de agua y la solución form ada es neutralizada con 50 mL de una disolución ácida. Determ inar la normalidad de la solución ácida.
A) 2N D )8 N
B )4 N E) 10N
C )6 N
13. Si 200 mL de una disolución ácida. neutraliza exac tamente a un litro de una disolución de hidróxido de potasio 0.05M. Determ inar la normalidad de la solución ácida. A) 0.125N D) 0.3N
B) 0,2N E) 0,5N
C) 0.25N
14. Se mezclan 50 mL de H2S 0 40.6M con 200 mL de KOH 0.2M. Señalar verdadero (V) ofalso (F) según corresponda. I. La solución resultante es ácida. II. El pH de la solución resultante es mayor que 7. III. En la solución resultante [O H [ [H '[ A) VFV D) FVF
B) VFF E) FFV
C) W F
C )1 .6 15. Se mezclan 400 mL de HCI 0,7M con 600 mL de NaOH 0,3M. Hallar el pH de la solución resultante.
Determ inar [ H ] en una solución ácido benzoico (C6H5COOH) 2,64M cuya constante de disociación ácida es de 6,6 ■ 10 5 A) 3.92 x 10 3 M C) 3,92 - 1 0 '2 M E) 1.32 • 10 M
455
PA (Na = 23, K = 39)
Determ inar la concentración molar del ácido sulfú rico (H2S 0 4) en una solución de dicho ácido cuyo pH es 2,7.(log2 = 0,3) A )1 w 1 0 3M D ) 4 x 10 3 M
■
PROPUESTOS
C )4 0
B) 30 E) 60
u ím ic a
B) 6.6 1 0 '3 M D) 2,64 ■ 10'* M
A) 1 D )4
B) 2 E )5
C )3
16. Determ inar el pH de la solución preparada adicio nando 1.2 g de hidruro de sodio (NaH) en agua suficiente hasta com pletar 5 L de solución.
456
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
NaH + H20 -x NaOH + H2
23. La constante de ionización, Kb; del amoniaco [N H 3| en el agua es de 1,8 x 10 5. Calcular |OH~] de una solución de NH, 0.5M.
PA (Na = 23) (log2 = 0,3) A) 2 D) 13,38
B ) 0,62 E) 3,52
C )1 2 A) 1 x 10"3 D) 4 x 10-3
17. En un recipiente, se agregan 300 m L d e KOH 0,1 M y 200 mL de H2S 0 4 0.2M. Determ inar el pH de la solución resultante. A) 1 D) 11
B) 2 E) 13
18. Determ inar el volumen de HCI 2M necesario para neutralizar 600 mL de hidróxido de magnesio: M g(O H)2 3M. A) 1,5 L D) 1,9 L
B) 1,6 L E) 1,8 L
19. ¿Qué volumen de HCI 2.4M es neutralizado con 48 mL de una solución de hidróxido de calcio al 18,5% cuya densidad es de 1,05 g/mL? PA (Ca = 40) A) 210 mL D) 420 mL
B) 105 mL E) 52,5 mL
C )3 1 5 m L
20. Con respecto a la teoría de ácidos y bases de Bronsted-Lowry. I.
Un ácido es aquella sustancia que puede trans ferir un protón a otra sustancia. II. El concepto de ácidos y bases según esta teo ría solo es aplicable a reacciones que ocurren en solución acuosa. II.
Una sustancia puede actuar como un ácido so lam ente si una sustancia, sim ultáneam ente; se comporta como una base.
Es correcto afirmar: A) I y II D) Solo III 21.
B) I y III E) I, II y III
Señalar verdadero ponda:
C) II y III
(V) o falso
Según Arrhenius un ácido es aquella sustancia que libera iones hidrógeno (H 4) cuando se di suelve en agua. II. El Ca (O H )2(ao) es una base según la teoría de Arrhenius. III. Una base, según la teoría de Arrhenius, es aque lla sustancia capaz de aceptar un protón de obra. B) W F E) VFF
C) FVF
22. Una solución de ácido fornico (HCOOH) está ioni zada en 0,5%. Determ inar [H *] en la solución. (Ka = 2,1 x 10 4) A) 4,2 x 10 8 D) 1,05 x 10 4
B) 1,05 x 10 6 E) 2,1 x 10~8
C) 1,1 < 10 5
B) 2,22 E) 4,5
C) 3,5
26. El radio de ionización del ácido acético ( CH,COO H) en una solución 0.1N es igual a 1,32 > 10~2. Deter m inar a qué concentración de H N 0 2 su grado de disociación será el mismo. Ki(CH,CO O H) = 1,8 x 10 5; K i(H N 0 2> = 4 x 10"4 A) 1,8N D) 3.6N
B) 0.90N E) 2,7N
C) 2,3N
27. ¿Cuántas veces la concentración de los iones hi drógeno en una solución cuyo pH es 7,36, es ma yor que en una disolución cuyo pH es 8,14? A) 2
B) 3
C )4
D) 5
E) 6
28. Se disuelve 1 g de NaOH en agua hasta form ar 4 L de solución. De esta, se toman 30 mL y se le aña den 2 mL de HCI 0.02N. Determ inar el pH de la disolución resultante. A) 2,33 D) 9,34
B) 4.66 E) 11,66
C) 7
29. Determ inar el volumen de HCI 2,5M necesario para neutralizar medio litro de hidróxido de calcio: Ca(OH)2 el 2,0M. (F)según corres
I.
A) VFV D) FFV
B) 3 / 10 E) 1.1 x 10~4
25. La constante de ionización para el ácido acético es igual a 1,8 x 10 5. Determ inar el pH de una solu ción 0,02M de dicho ácido. A) 3,22 D) 2,5
C) 1,7 L
C) 3 x 10 3
24. Una solución de una base débil 0,1M; metilamína (CH3NH2) tiene un pH de 9,48. Calcular el valor de Kb. A) 3 x 10 ' D) 9 x 10~9
C )7
B) 2 x 10 3 E) 5 x 1 0 3
C ) 4 .2 x 1 0 " 2
A) 200 mL D) 800 mL
B) 400 mL E) 1000 mL
C) 600 mL
30. Determ inar el pH de una solución obtenida al m ez clar 50 mL de HCI 0,5M, 20 mL de NaOH 0,5M y 30 mL de agua. A) 13,18 D) 0,82
B) 1 E) 11,3
C )1 3
31. Calcule el pOH de una disolución de ZnCI2 0,001 M, sabiendo que la constante de hidrólisis del Z n 42 a Zn(O H )41 es 2,5 ■ 1 0 "1°. Dato: log5 = 0.7 A) 6,3 D) 12,1
B) 7.7 E) 1
C )3 ,3
32. Se mezcla 2 L de CH 3COOH 0,4M y 8 L de NaOH 0,1M según
Q
C H 3COOH + NaOH = CH 3COONa + H20 . Determ ine el pH de la solución resultante. Datos, KalCH3C00H) — 1,8 x 10 log2 = 0,3; log3 = 0,47 A) 2,3
B) 5,2
D) 8,8
E) 10,5
C )1 3 ,5
33. Calcule el pH de una solución buffer que contiene por litro de solución 0,025 m oles de CH3COOH y 0.075 moles de CH3COONa. Ka = 1,8 x 10~5. A) 4,5 D) 10,5
B) 7,6 E) 5,2
C )9 ,4
34. Marque verdadero (V) o falso (F). 1.
El indicar Hlnd tom a un color diferente respecto a su conjugado II. Un Indicador mide exactam ente el pH de la solución. III. Se escoge un indicador en neutralización se gún el rango de viraje de color. IV. La fenolftaleína es incolora si pOH = 10. A )V F V V D )V V F V
B )F F V V E )V V F F
C )V F V F
A) KHlnd = [H *j B) El indicador cam biara de color cuando pH = pKHlnd C) En solución alcalina será visible el color rojo. D) Solo para titular un ácido débil con una base fuerte. E) Cuando [ I n d i > 10í Hlnd] predom ina el color amarillo. 36. Una solución de HCI, tiene un pH = 2. ¿Qué vo lumen de H2 gaseoso seco, m edido a 27 °C y 936 mmHg, se obtendrá al tratar 800 mL de este ácido con un exceso de Mg, si el porcentaje de ren dim iento es del 75%? 50 mL 150 mL
B) 80 mL E) 250 mL
B) V V W E) VFFF
■
457
C) VFFV
38. Se va a titular 20 mL de una solución NH3 (Kb = 1,8 x 10~5)0,2 M . Indique la solución y el indi cador adecuado para esta titulación. (Se da el Intervalo de pH para el cam bio de color del Indicador) A) B) C) D) E)
NaOH 0,2M y fenolftaleína (8-10). NH4CI 1M y amarillo de alizarina (10,1-12) HCI 0,2 rojo de metilo (4,2-6,1) NaOH 0,2M naranjado de metilo (2,1-4,4) HCI 0,2M fenolftaleína (8-10).
39. ¿De que concentración debe ser una solución de acetato sódico para que el 0,015% del ion acetato este hidrolizado, si Kdls = 1,8 x 10~5? A) 5,6 x 10~’°m ol C) 4,3 x 10~3mol E) 2,5 x 10"2mol
B) 5,6 x 10~2mol D) 3,8 x 10~2mol
40. ¿Cuál es el pH de una disolución que contiene 0.2g/L de Na2C 0 3 y 0,2 g/L de N a H C 0 3? PKa = 10,25
35. En un proceso de titulación se dispone de un Indi cador Hlnd cuya KHlnd = 1 x 1 0 O Suponga que las moléculas Hlnd tienen color rojo y su conjugado tiene color amarillo Marque lo correcto.
A) D)
A) VFVF D) V F W
u ím ic a
C) 120 mL
37. Señale verdadero (V) o falso ( F )
A) 9,31 D) 10,15
B) 11,42 E) 8,52
C )5 ,6 0
41. ¿Cuántas veces dism inuye la concentración de (O H) 1 en la solución 0,1N de NH4OH al añadirse NH4CI sólido, si esta se obtiene a 1 mol/L? Kb = 2 x 10~5; 7 2 = 1,4 A) 700 D ) 7000
B) 7 E ) 70 000
C) 70
42. Determ ine la concentración de iones [H +] de una solución que se preparó al m ezclar volúmenes iguales de NH4CI 0,9M y de am oniaco NH3 0,5M, Kb,NH3> = 1,8 x 1 0 '5 A ) 1 0 '2M D ) 1 0 '9M
B ) 1 0 '5M E ) 1 0 '4M
C )1 0~ 6M
43. Halle el pH y [C H 3COO ], en una solución form ada por CH3COOH 0,1M y HCI 0,05M. A) 1,3 y 1,2 x 10~3 C) 1,3 y 3,6 x 10~9 E) 1,8 y 1,8 x 10~'°
B) 2,3 y 1,4 x 10 5 D) 2,5 y 1,8 x 1 0 '1°
44. El soluto que aum enta el pOH del H20 será: A) KCN D) N a N 0 3
B )N H 4CI E) HCOOK
C) Z n (O H ) 2
45. ¿Qué sal o sales aumenta el pH del agua? II. SI el pKa, pKa2, entonces el ácido (1) es más fuerte que el ácido (2). III. En toda solución, existe iones H ' y OHX IV. Si en una solución la [O H '] > [H +], entonces el pH > pOH.
1. N a H 0 O 3
II. N a H S 0 4
IV.AIC I3
V.K3P 0 4
A) Todas D) I, II, IV y V
B) I y V E) I, IV y V
III. NaCI
C) I, II y V
458
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
46. Calcule el índice de acidez pH del acetato de pota sio (CHjC O O K) en una disolución 2M de concen tración (log3 = 0,5). Dato KCH3C00H= 1 ,8 x 10 5; Kw = 10 4 A) 4,02 D) 5,63
B) 8,42 E) 9.53
cio41
¿Qué alternativa es falsa? A)
ElCIO,,1 es una base,
B)
ElHN O j es una base.
D)
ElHCIO, es un ácido.
E)
ElC IO ,1 es una base débil,
48. De acuerdo a la teoría de Bronsted y Lowry ¿Cuál de los siguientes equilibrios no involucra una reac ción ácido-base? H20 - NaNO;
rnh
D) HBr + A g N 0 3 = AgBr + HNO:i *■ B a S O „s,
49. En el siguiente esquem a, es correcto afirmar .
A) 12,0 D) 9,8
B) 9,9 E) 8,77
C) 5,23
A) 4 D) 0,25
B) 2 E) 5
C) 0,2
55. Una solución acuosa de ácido carbónico ( H2C 0 3) es 1,8N si se sabe K. = 4 x 10 7; K , = 6 > 10 11 Calcule las concentraciones de los iones H30
y
C 0 34 presentes en la solución
; - Cl 1
C) K H C 0 3 + H20 = H,CO + KOH E) Ba/,4, + SO i(ac,
C )0
54. Determine la relación del porcentaje de disociación del HCN para una solución 0.25M que se diluye hasta una concentración 0.01 M.
C) No es una reacción de protólisis.
B) RNH2 + HCI =
B) 10 E) 13,7
53. Si se mezclan 50 mL de NaOH 1M y 50 mL de CH-.COOH 1M. halle el pH de la solución resultante Ka = 1.8 x 10 \
H2N 0 3' +
A) H N 0 2 + NaOH —
A) 4 D) 1
C) 4,77
47. En la siguiente reacción H C I04 + H N 0 3 =
52. Se mezcla 1 L de HCI 2M y 1 L de Ca(OH)2 1,5M. ¿Cuál es el pH de la solución resultante?
r í" ^
A) 1,8 -. 10 4: 6 x 10 C) 5 x 10 4; 2 ■ 10 2 E) 6 x 10 4: 6 ■- 10 11
B) 4 x 10 4; 4 x 10 D) 4 v 10 2; 2 x 10
56. El ácido fórm ico HCOOH es monoprótico una so lución 0,8M de este ácido tiene un pH igual a 2,4. Calcule. El valor de Ka a 25 °C • El % de disociación. Dato: Tome log2 = 0,3
A) B) C) D) E)
I y III son especies próticas, I y II constituyen un par conjugado ácido-base. IV y I son especies básicas. II y IV no constituyen para conjugado. H jO 1 es un ácido más fuerte que I.
50. En la form ación del complejo Zn
El Z n 4 es ácido de Lewis. El NH3 es base de Lewis. El complejo posee 4 enlaces dativos. En el complejo, el Zn posee híbrido sp4. El producto se denom ina aducto.
51. Se prepara una solución tampón mezclando 0,2 mol de la sal CH 3COONa y 0.1 mol de CH.CO O H en 5 L de solución a 25 CC. Se añade 0,1 mol de HCI (ácido fuerte). ¿Cuál es el pH re sultante? Dato: Ka = 2 x 10“ 5; log2 = 0,30. A) 5,7 D) 4,6
B) 5,6 E) 4,4
B) 4 - 10 D ) 2 ' 10
5% 50%
57. Determine las concentraciones de los iones H S 0 4 en una solución 0,5 M de H.SO,. Dato: K2 = 10
• 4N H , —* Z n(N H :i!. :
Indique lo incorrecto A) B) C) D) E)
A) 2 x 10 “2; 5% 0,5% C) 8 < 10 E) 2 x 10 0,5%
C) 6,2
A) 0.60: 0,05 D) 0,04: 0,60
B) 0.57: 0,07 E) 0.06; 0,07
0 0.6: 0.07
58. Determine la concentración de los iones hidroge no, para 0,50 moles HC2H30 2, añadidos al agua, suficientes para form ar un litro de solución, si Ka = 1.8 > 10 5 A) 4 x 10“ D ) 2 > 10
B) 3 ■ 10“ E) 3 ' 10
C) 4 x 10 “3M
59. Señale verdadero (V) o falso (F). I. El NH, y BH3 son bases de Lewis. II. El C 0 2 es ácido de Lewis y el agua es base de Lewis. III. Según Arrhenius la neutralización se represen ta por H a OH —► H20
Q
IV.
L a siguiente reacción es ácid o-base d e Le w is Ag' - 2NH, —
A) D)
B) F F F F E)F V F V
Cl V V V V
S e tiene las siguientes b ases conjug adas.
60.
I.
F . . . K b = 1 , 4 - 10 11
II. Q H 5C O O ... K b = 1 , 5 < 10 III. C N
...K b = 2 - 1 0 5
IV. C h O
. Kb = 7 ,7
F '
B) C . . H . 0
C .H .C O O
- CN
C 6H 5C O O
D) F
C 6H 5C 0 0 "
E) C N
C 6H sO
C .H O
C .H .C O O
C) F
CN
AICL; SO,; PH, y Cu 2 son ácidos de Lewis.
III. Si Ka,,,,-,, —4 - 1 0 y Ka,CH.C00H, es 1.8 ■ 10 , entonces CH-COOH es menos básico que HCN. IV. Si a una solución cristalina se le adiciona gotas de fenolftaleína, la solución es incolora y si se pone el papel del tornasol, este sale azul enton ces el pOH aproxim ado es 8,1. Rango papel tornasol: 5 - 8 pH . Rango fenolftaleína: 8.3 - 10 pH.
CN‘
x C ,,H .,C O O
A) VFVFV D )F V V F F
B) F F W F E )F V V V F
C) VVFFF
66. Calcule el pH de la mezcla producida al añadir 100 mL de Ba(OH), 0,2M a 25 mL de Ca(O H )2 0.4M; log2 = 0,3
F
x C H O
C. H . O
459
V. En toda solución acuosa | H “ ] > | OH | entonces el pH 7.
10 5
O r d e n e en forma decreciente a su fu erza básica A) C N
■
II. El pH de una solución puede ser negativo.
A g ( N H 3!,
VFFV FVW
I.
u ím ic a
A) 5.60 D) 13,68
F
B) 6.52 E) 7,42
C) 1,36
6 1 . ¿ C u á n t a s proposiciones son ve rdaderas? I. II. III. IV.
El El El El
C ,; H 6 es aprótico. H F es un anfótero. N a O H 10 ; M es básico. H C I 0 4 es m á s ácido que el H 2S 0 4
A) F F F V D )V V FF
B) V V V V E)V V FV
C) F F V V
62. ¿C uá l de las siguientes disoluciones 0 . 1 M prese n ta mejor conductividad eléctrica? A) B) C) D) E)
H C N , K a = 4 . 1 0 13 H C I O , io nizado en un 0 . 2 % Á cido arsenioso, cu yo p H = 5. A y B ¡guales B y C iguales
A) 5,2
B) 2.2
D) 7,3
E) 8.3
C )2 .5
68. Determ ine el pH de una solución de K2S 0 4; 0.25M disociado en un 100% si se sabe que K2 = 1 \ 10 2 para el ácido sulfúrico. A) 5,8 D) 7,70
B) 1,29 E) 9,75
0 3,45
69. Se combina 2 L d e HCI 0.15M y 3 L d e NaOH 0.15M a 25 °C. ¿Cuál es el pH resultante, si los volúm e nes son aditivos? !og3 = 0,48
63. Re s p e c to a las propiedades co m une s de los áci dos, indique cuál no corre spond e A ) Modifican el color de los indicadores, así el tor nasol azul se vuelve rojo. B) Re a ccio na n con todos los metales liberando H .. C ) Re a ccio na n con una bas e para fo rm ar sal y H , 0 D) L a presencia de iones hidronios en la solución a cuo sa explica su acidez . E ) E n la electrólisis de la solución a cuo sa , se libera g as H , en el cátodo. 64. S e g ú n Arrhenius, Bronsted y Low ry , indique un áci d o trlprótico y la base m á s débil.
6 5.
67. Determine el pH de una solución diluida NaOH cuya concentración es de 10 'M.
I. H C O IV. Br 1
II H N O , V I ’
III H , P 0 4 VI. C P ’
A ) II y V D ) II y IV
B) III y VI E ) III y V
C ) III y IV
R e s p o n s a verd adero (V) o falso ( F ) de acuerd o a la teoría de los ácidos y bases
A) 1,30 D) 4.70
B) 12,48 E) 5,70
0 3,70
70. ¿En cuánto dism inuye el pH de una solución de KOH 0,01 M cuando se alegra un volumen igual de HBr 0.05M? A) 10,3 D) 4,2
B) 8,3 E) 2,4
0 6,3
71. Dado el valor de la constante Keq = 5 - 10 " p a r a el equilibrio H C 0 3 =
H
+ C O ,2; determ ine el
pH para una solución 0.20M de Na2CO, log2 = 0,3. A) 13,81 D) 2.22
B) 9,6 E) 11,8
0 7,59
72. ¿Qué sales disueltas en agua, hacen que su pH sea menor que 7? 1. N a H C 0 3
II. NH„NO :i
III. NaBr
A) I y II D) Solo I
B) I y III E) II
C) II y III
460
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n ic ie n c ia
a p ie n s
73. De las siguientes proposiciones, indique si es ver dadero (V) o falso (F). I. Son ácidos m onopróticos HCI, H3P 0 2, HBr. II. A menor pH m ayor [ H 1]. III. A m ayor tem peratura, el pH del agua destilada disminuye. IV. El agua pura es buen conductor eléctrico. A )F V V F D) W F F
B )F F V V E) VFVF
III. CH4 > NH > H O IV. H C I0 4
hno
V. H C I0 3
HCIO, > HCIO
A) I y III D) IV y V
I. Br > I
74. Para la m edición exacta del pH se utiliza
I.
III. C !0 ¡
B) titulación D) fenolftaleína
cio4 CH3CN > CH 3C 0 N H 2 C I0 2
A) I D) I y
Para HCI 0.01M; pH = 2
C) II
79. En cuanto a la fuerza básica, ¿Cuál es correcto?
C )V V V F
75. Indique verdadero (V )o falso (F)según corresponda:
h 3p o 4
B) III E) I y IV
II. CH3NH2 A) papel tornasol C) potencióm etro E) anaranjado de metilo.
3
CIO
B) II II
C) III
E) I y III
80. Sobre la teoría de los electrólitos, ¿Cuántos son verdaderos?
II. pH + pOH = 14; s iT = 50 °C
I.
III. Para NaOH 0.01M; pH = 12
II. Según Arrehnlus, el grado de disociación de pende de la concentración del electrolito.
IV. A m ayor tem peratura m ayor Kw A) F V W D) VFFV
B) W W E) VFVV
III. El HCI(acl es m ejor conductor que el C H 3CO O H(ac)
C) VFFF
IV. Al m ezclar C S 2 con conductora.
76. Se preparó una solución diluyendo 100 mL de la base NaOH 0,9M y 500 mL con H20 . Calcule el pH de la solución resultante. A) 6,41 D) 12,82
B) 7,24 E) 11,26
A) 0 D) 4
B) 1,7 E) 5,7
A) 2 0 % D) 5 %
H2S 0 3 > H2S e 0 3 x H2T e 0 3
1. c
12. D 13. C 14. B
5. 6. 7. 8.
B C B E
9. D 10. B 11. E
15. A 16. C 17. A 18. E 19. B 20. B 21. B 22. C
23. C 24. D
34. C 35. E
25. 26. 27. 28. 29. 30. 31.
36. C 37. B
A C E E D D B
32. D 33. E
es
C) 2
B) 10 % E) 1 %
A) 50 mL D) 70 mL
II. Hl > HBr > HCI > HF
2. A 3. B 4. B
m ezcla
C )4 0 %
82. ¿Qué cantidad de agua se debe añadir a 30 mL de una disolución 0,2M de ácido acético í CH 3COOH) para que el grado de disociación del ácido se dupli que? Ka = 1,8 v 10 5
C )3 ,7
78. Según su fuerza ácida,¿Cuál es incorrecta? I.
B) 1 E) 3
C6HB, la
81. El ácido m onobásico HA 0,01 M se disocia en un 2% a 25 °C. ¿Cuál es el porcentaje de disociación de dicha solución ácida 0,04M?
C) 13,18
77. Se mezcla 8,1 g de HBr y 6,3 g de H N 0 3 en un litro de solución total. ¿Cuál es el pH resultante? P.A. (urna): Br = 80; H = 1; N = 14; O = 16; log2 = 0,3 A) 2,7 D) 0,7
La solución de NaCI conduce electricidad.
38. 39. 40. 41. 42. 43.
E E D C B C
44. E
45. 46. 47. 48. 49.
B E C B E
B) 60 mL E) 90 mL
56. E
67. D
57. 58. 59. 60.
68. D 69. B
B E D B
50. D 51. E
61. B 62, B
52. E 53. E 54. C
63. B 64, E 65. E
55. E
66. D
70. A 71. E 72. 73. 74. 75.
C C C E
76. C 77. D
C) 120 mL
78. B 79. D 80. E 81. E 82. B
Electroquímica
Svante August Arrhenius (Vil?, 19 de febrero de 1859-EstocoImo, 2 de octubre de 1927) fue un cien tífico (originalmente físico y más tarde químico) y profesor sueco galardonado con el Premio Nobel de Química de 1903 por su contri bución con sus experimentos en el campo de la disociación electrolí tica. En 1884, Arrhenius desarrolló la teoría de la existencia del ion, ya predicho por Michael Faraday en 1830, a través de la electrólisis.
S ie n d o e s tu d ia n te , m ie n tra s p re p a ra b a e l d o c to ra d o e n la U n i v e rs id a d d e U p p sa la , in v e stig ó las p ro p ie d a d e s c o n d u c to ra s d e las d is o lu c io n e s e le c tro lític a s , q u e fo rm u ló e n su te sis d o c to ra l. S u te o ría a firm a q u e e n las d is o lu c io n es e le c tro lític a s lo s c o m p u e sto s q u ím ic o s d isu e lto s se d is o c ia n en io n e s , m a n te n ie n d o la h ip ó te s is d e q u e el g ra d o d e d is o c ia c ió n a u m e n ta c o n e l g ra d o d e d ilu c ió n d e la d is o lu c ió n , q u e re su ltó se r c ie rta so lo p a ra lo s e le c tro lito s d é b ile s. E sta te o ría fu e o b je to de m u c h o s a ta q u e s, e s p e c ia lm e n te p o r lo rd K e lv in . A p a rte d e la c ita d a te o ría tra b a jó e n d iv e rs o s a sp e c to s de la fis ic o q u ím ic a , c o m o las v e lo c id a d e s d e re a c c ió n so b re la p rá c tic a d e la in m u n iz a c ió n . A sí, en 1889 d e s c u b rió q u e la v e lo c id a d d e las re a c c io n e s q u ím ic a s a u m e n ta c o n la te m p e r a tu ra , e n u n a re la c ió n p ro p o rc io n a l a la c o n c e n tr a c ió n d e m o lé c u la s e xiste n te s. F u e n te : W ife ip ed ia
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DEFINICIÓN
Reacción neta: 2Na: , + 2Ci, ¡ —. 2Na + Cl2 1
Es la ciencia que se encarga de estudiar las transfor maciones de la energía eléctrica en energia química o viceversa en dispositivos conocidos como celdas elec troquím icas, las que a su vez pueden ser de 2 clases: celdas electrolíticas y celdas galvánicas.
.-. 2NaClll, —
2Na„, + Cl2(g,
Electrólisis en solución acuosa Cuando el electrolito no está puro, sino eri solución acuosa concentrada, entonces hay que tom ar en cuen ta algunas observaciones: !.
Si el catión es un metal muy activo (los del grupo IA). estos no se pegan en el cátodo más bien pro vocan la disociación del agua tal que en dicho elec trodo se libera gas hidrógeno (H2) en m edio básico, luego el catión formara ei hidróxido respectivo. Na + H;,0 —* ... 2H 20 + 2 e - * H J + 2 (OH)' Na' - OH
2.
Algunos metales, generalm ente de la fam ilia B como el cobre, plata, oro, etc. poseen mayor po tencial de reducción que el agua, por ello se pegan de frente al cátodo. => Cu2' + 2 e C ur;
3.
Los aniones oxigenados (oxianiones) como el sul fato, nitrato, carbonato, etc. tienen fuerte atracción sobre los electrones ganados y menor potencial de oxidación que el agua; entonces, cuando se van al ánodo descomponen al agua en medio ácido libe rando gas oxigeno, para poder neutralizarse con los protones.
« CELD A ELECTROLÍTICA Llamada también cuba electrolítica o voltámetro, es el recipiente o dispositivo donde la energia eléctrica se transform a en energía química. Posee 5 componentes. La cubeta que está hecha de un material aislante o iner te a la electricidad; los electrodos que son m ateriales a donde llega la corriente eléctrica desde fuera y que internam ente atraen a los iones que están sumergidos en la solución; el electrolito es la sustancia que está en solución y que por efecto de la corriente eléctrica sus iones se dirigen a los electrodos, estos son las barras m etálicas que se conectan m ediante un conductor me tálico a los bornes de una fuente externa llam ada fuente electrom otriz o celda galvánica. Que a su vez es la que hace transportar los electrones hacia la celda electrolí tica, para generar un fenóm eno químico. El conductor metálico que es el medio por donde circula los electro nes, este es un conductor de prim er orden, en cambio el electrolito es un conductor de segundo orden. Si en el proceso la masa de los electrodos no varia, estos son inertes, pero si la masa de los electrodos varía, estos son activos. Por ejemplo:
Electrólisis del NaCI fundido
NaOH
SO.;
4.
+ H O —
...
2 H .0 - 4 e
—
0 ,t + 4H '
SO/
—
H2S 0 4
+ 2H
Los aniones provenientes de hidruros como el clo ruro, yoduro, sulfuro, etc. no tienen fuerte atracción sobre sus electrones ganados y poseen m ayor po tencial de oxidación que el agua, por lo que ellos pueden pegarse fácilm ente al ánodo, cediendo los electrones requeridos, y liberándose como gas. E je m p lo : 2CI
- 2 e
_ * Cl2t
Electrólisis de la solución concentrada de NaCI (Salmuera)
e le c t o m o t r iz
Veamos: Cátodo: Narh + 1 e
—► Na(ll
Ánodo: 2CI,j, - 2 e
—» Cl2(g)
En el cátodo: ( -) 2H; 0 + 2 e — H2t + 2(OH) N a ’ + OH —► NaOH En el ánodo: ( + ) 2CI - 2 e —
CL
Q
Electrólisis de la solución de H2S0,
■
u ím ic a
463
V :
10
x 22,4 = 112 L
A través de una solución de carbonato de calcio circula 965 coulombs. ¿Cuántos gram os de calcio se deposita en el electrodo'?
En lugares fríos hay problem as para encender el auto por falta de corriente ya que a m enor tem pe ratura el electrolito es más viscoso, y los iones se mueven más lentamente si una batería muerta se calienta a temperatura ambiente recobra su capa cidad normal.
Ár: Ca = 40 Resolución: Electrolito: CaCO-„ar —* Ca'
x SO ;
c a tió n
2.
Baterías de litio (estado sólido) El litio m etálico es el ánodo y el TiS2 es el cáto do. Durante la operación, los iones Li migran del ánodo al cátodo a través del electrólito (polím ero sólido), en tanto que los electrones fluyen exter nam ente del ánodo al cátodo para com pletar el circuito. Ánodo Cátodo /T iS ,
Li Li
Cátodo Ca2'
„
4.
Electrólito sólido
2 > 96 500 C_
40 g
965 C
nv»
_
_
965 x 4 0 g = 0 ,2 g 2 x 96 500
A través de una solución de sulfato de aluminio cir cula una corriente de 9,65 amperios durante una hora. ¿Cuántos gram os de aluminio depositan en el electrodo?
Resolución:
Hay muchas ventajas en la selección del litio, por que tiene el valor más negativo para ;;°, además, solo se necesitan de 6.94 g de litio para producir 1 mol e Su voltaje alcanza hasta 3 V y se recarga, se usan en los celulares, etc.
Dato: i = 9,65 A; t = 1 h = 3600 s =» Q = it = 9,65 x 3600 = 34 740 C Electrolito: A I,(S 0 4), — A l3'
E je m p lo s : 1.
Ca(sl 1 mol Ca
Ár: Al = 27
• TiS,
TiS-
Li —►Li ■+■ e
+ 2e2 mol e '
+ 3 e' 3 mol e '
Cuando se electroliza una disolución de cloruro de sodio, ¿cuántos faradays hacen falta en el ánodo para producir 0.025 mol de cloro gaseoso?
—
3 x 96 500 C 34 740 C „
Ár: Cl - 35.5: Na --= 23
_
.
A l3'S O 2' A l|s) 1 mol 27 g . mAI
34 740 x 27 = 3,24 g 3 < 96 500
Resolución: Electrolito: NaCI, ,
Na
+ CT a n ió n
Ánodo 2Cr —
Cl,(g) + 2 e 1 mol Cl2 1 0,025 mol Cl, 0.025
5.
Una corriente de 25 m iliamperios circula 60 segun dos en una solución de de Ca se depositarán? Ár: Ca = 40; Cl = 35.5
2 mol e 2 F x
Resolución: i = 25 mA = 25 x 10 3A; t = 60 s Q = it = 25 x 1 0 '3 x 60 = 1,5 C
0.05 F
Electrolito: C aC L
Ca2 CI
468
a
C
U
o l e c c ió n
Cátodo: Ca + 2 e
n ic ie n c ía
S
a p ie n s
x: NO(E) •
Ca(s, 1 mol
2 moi e
Ee Fe
=
56 - = 1,93 x 10 4 g 3 > 96 500
Ee Ca2
40__ 2 > 96 500
1,5 > n.;'á to m o s = 2 A W 5 0 0 X 6 .0 2 3 - 102
Ee Cu2' =
63,5 - 3,3 x 10 4 g 2 / 96 500
, n.° átomos = 4.68 x 1 0 " átomos.
Ee Ag
2 < 96 500 C 1.5 C
_ 6.023 •' 102< átomos Ca _ n.” átomos
¿Cuántos electrones ganarán 5 g de ión cálcico al depositarse en el cátodo en un proceso electrolítico? Resolución: 5 g Ca2' —* n.° e. Ca2' 1 mol Ca2
2e —► 2 mol e
Ca,sl
- 2.1 -. 10 2 g
108 r = 1.12 x 10 3 g 1 > 96 500
, 10. Se electroliza durante un cierto tiempo una diso lución de sulfato del meíai M designado M S 0 4. En el cátodo se depositan 2.088 gramos de metal y en el ánodo se desprenden 0.422 litros de oxígeno m edidos sobre H-O a 14 C y 765 mmHg. Calcular la masa atómica de M. (P h .o 22 12 rnmHg)
40 g _ 5g X
7.
2 x 6,023 x 10 3 o x
-
= -4- - 2 > 6.023 40
10 "
= 1,5 • 1023 e s
¿Cuántas ho^as debe circular una corriente de 96,5 amperios para depositar en el cátodo todo el ion calcio que se encuentra disuelto en 10 litros de una solución 0,2 M de sulfato de calcio (C a S 0 4)? Resolución:
Resolución: Electrolito: M S O .,,,
M"
SO.:
Cátodo V' • 2 e — M . mM,,„ = 2,088 g Ánodo 2H20 —
0 2+ 4 H ' + 4e
Po2 = 766 - -1 2 = 754 mmHg V = 0,422 L
i - 96.5 A: M = 0.2: V = 10 L CuSO. 4. , —* Cu2' + SO A nC uSO j = nCu2' = 0,2 x 10 = 2 mol
T = 14 °C = 287 K Aplicando ecuación universa! (O.,) PV = n RT
El ión cátodo' C u "
_ PV n°- “ RT
+ 2e 2mol e~
—► Cu . »1 mol Cu„ÍS) 2 > 96 500 C >1 mol Cu,ls| 96,5(t) - 2 mol Cu
t = | ( Í L > | § |Q Q ) = 4000 s 1 1 96,5 /
754 ■ 0.422 62.4 ■ 2.87'
‘ n-
"
0.018 mol
Por la 2 .' ley de Faraday: n.° Eq(M) = n.° E q (C ;) J L L = nc () ^ m„,,.
2,088
0.018 ■ 4
a
58
t = 4000 s = 1.1 h 11 . Se utiliza una corriente de 10 amperios durante
¿Cuantos electrones deben circular a través de una celda electrolítica de H20 acidulada para libe rar en el cátodo 2,8 L de H2 a CN? Resolución: n.° es 2.8 IH2 (CN) Electrólisis H¿0 2 H -0 + 2e — 2 mol e 2 x 6,023 x, 1023 e x
H2!gj + 2 0 H 1 mol
---------______
2, x 2 x 6,023 x 10 22,4
22,4 L 2.8 L 1.5 x 10“
Hallar los equivalentes electroquim icos de las es pecies' Fe ; Ca2 ; Cu2 ; A g' Ár: Fe = 56: Ca = 40; Cu = 63,5: Ag = 108
4865 s para realizar un niquelado, utilizando una so lución de sulfato de níquel (N iS 0 4), debido a que en el cátodo además de depositarse níquel se forma hidrógeno. El rendimiento de la corriente con rela ción a la formación del Ni es del 60%. Determinar cuántos gramos de Ni se depositan en el cátodo. Ár: Ni = 58.7 Resolución: i = 10 A =» i,., = t = 4865 s Q = ¡t = 6 • 4865 = 29 190 C N ¡S 04)M — N i''
Ár ' „ x(96 5 0 0 1
+
Ni-
2 e 2 moi e
2 > 96 500 C -
Resolución: Ee
60 - 10 = 6 A 100
29 190 C m
= SO: Ni.., i> 1 mol Ni -58.7 g -
m.
29190 ■ 58. i = 8.88 g 2 x 96 500
Q
12
Se tienen 2 ceidas conectadas en serie, una de ellas contiene nitrato de plata acuoso y la otra H20 acidu lada SI en esta se obtiene 10 litros de 0 2 a 2 atm y 27 C, ¿cuál es el peso de Ag en la otra celda?
Ag
+ 1e
108 g
I x 96,5 C
1,2 x 10 3 g
1 , 2 x 1 0 - ; y 9 6 500 „ 96,5 108
R e s o lu c ió n :
¡ = Üi 01 i a
Aplicando ecuación universal: PV - nRT PV 2 ■ 10 : 0,81 mol c- ~ RT 0,082 ■ 300 1 .’ Celda
Ar: Ag = 108; Cu = 63,5; Fe = 55.8
2.a Celda 2H20 — ► 0 2+ 4 H ' + 4 e 0=1 0=4 27 ley: n? Eq(Ag) = n.° E q (0 2) A g ' l 1 e" — ► Ag(sl
= n,
Resolución: mAg = 0,054 g 1.a Cuba
tí
108 1
mA2 = 351 g
2.a Cuba
0 81 • 4 Ag'
13. ¿Cuál es la intensidad de la corriente que en 96.5 segundos deposita 1,20 mg de Ag? A r : Ag = 108; 1 faraday = 96 500 coulomb
- i-
1e
1,20 mg = 1.2 x 10 3 g
Cu-
Ag,
2.a ley: n .= Eq(Ag) = n m'AAgn __ _ m,-,, m, m ., ~ m eqCu
0,054 108 " 1
Resolución: t = 96.5 s: m . ,
Cu,„
2e
Eq(Cu) m Cll 63,5 2
mCü = 0,0159 g
PROBLEMAS 1.
Se electroliza una mezcla de ion cobre (II) e ión
RESUELTOS
H " " '
Resolución:
cinc (II). ¿Cuál será la razón de la concentración
Oxidación: H2(t
del Ion cobre (II) y cinc (II) cuando los metales se
!■:, = 0,127 V
...1
están depositando con potenciales de semiceldas
e2 = 0,328 V
...2 a solución
iguales7 3Zn2 = -0 .7 6 V; ' Zn
C u3' Cu
í : Zn
s =
= 1'Cu
Para el Cu: e°Cu = 0.34 -
|Z n 2'
o 0 ,0 59 . [H f - —------ lo g 1- ^ - 1o n PH,
0,059
log;
0,059
log-
-37
0,34
...(a) Para 1: 0,127 = 0,059 pH, =* pH, = 2,15 Para 2: 0,328 = 0.059pH2 => pH2 = 5,55
1
Suma: 2,15 + 5.55 = 7.7
Cu*
Zn'
|C u 2 |Z n 2
0.059
log
lo g [H +[)
0 = 0,059 pH
Por dato en (a):
|C u 2~
solución
e
Para el (H): t: - ( ° ’ ° 5 9 |(2)(
1 0,059 log 2 [Z n 2
o°7 n = = - n0.76 7fi Para el Zn: e°Zn
log
=> c Ll = 0,00 V
...(a)
Aplicando la ecuación de Nernst:
-0 .7 6
2H 2 e
PH = 755 mm = 1 atm 2 Aplicando: ecuación Nernst:
0,34 V
Resolución:
[Cu2
Hallar el potencial estándar >:3 De la reacción: A + ne —► C Para un proceso de 2 etapas: A + x e —► B
10
■■e3 V ,.e° V ..e2 V
B + ye
—* C
A + xe
—» B
e°
B + ye
—► C
..s i
Resolución: 2.
469
Se disponen tres cubas electrolíticas en serie, cu yos respectivos electrolitos son: AgNCri. C u S 0 4 y FeCI,. Cuando en la primera cuba se depositan 0.054 g de plata, ¿cuántos gramos de cobre se de positan en la segunda?
O .: V = 10 L; P = 2 atm: T = 27 °C = 300 K
14.
■
Ag,s,
96 500 C
Ar: Ag = 108: 0 - 1 6
u ím ic a
Se tiene 2 soluciones en las que los potenciales de oxidación del hidrógeno es 0.127 V y 0.328 V res pectivamente. La presión del gas H, que burbujea es 755 mmHg. Hallar la suma de los pH de dichas soluciones
Rxn global: A + (x + y)e —► C x + y
470
■
C
U
o l e c c ió n
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
Hallando los valores de AG° para cada etapa:
Resolución:
AG? = -XAS?
Respecto a las afirmaciones: I. Verdadero
AG? = —yAs?
El NaCI fundido produce por electrólisis. Ánodo: Cl2 gaseoso. Cátodo: Na líquido. II. Falso Todo proceso electrolítico es no espontáneo, ya que es forzado por el paso de electrones. III. Verdadero La electrólisis del NaCI acuoso y diluido produce. Ánodo: 0 2 gaseoso. Cátodo: H2gaseoso.
AG? = - ( x + y) As? Sabemos: AG? + AG? = AG? Reemplazando: -x A s ? + ( -y A s ? ) = - ( x + y) As? „ 0 _ x e? + y s?
4.
. Fe3 Calcular el potencial del par: Fe,, A partir de: „U„
Fe3 Fe
=
+Q 77 v
go. Fe2 Fe(s
-0,4 4 V
7.
+1e" =
Fe2
s? = 4 0,77 V
2e
F e„
e? = - 0 ,4 4 V
¿Qué carga eléctrica (C) circuló a través de una celda electrolítica en la que se depositó 0,635 g de cobre? A r : Cu = 63,5 Reacción en el cátodo: Cufac, 4 2e~ —* Cu(s)
s? =
Resolución:
Resolución: Fe Fe2 Rxn global:
Fe3L4 3 e
— Fe(s|
En el cátodo de una celda electrolítica se produce la reacción:
Aplicando la ecuación: x = 1; y = 2 E? = 1 (0 '7 7 ) + 2 (~ 0,44) _ _ Q Q37 v 5.
Indicar si las siguientes proposiciones son verda deras (V) o falsas (F) según corresponda: I. El agua pura H20 , se electroliza produciendo H2 y 0 2 con facilidad. II. La electrólisis de agua ligeram ente acidificada produce 0 2(g) en el cátodo. III. La electrólisis del agua ligeram ente acidificada produce H2!g) en el cátodo.
C u2i 4 2e~ PA eq(Cu) n. e
2
= 31,75
Esto hace que se deposite 0,635 g de cobre, por lo cual la carga eléctrica usada es: m _ ( Pe,)Q 96 500
0,635 g
(31.75)Q 96 500
Q = 1930 C 8.
Respecto a las proposiciones:
Indicar si las siguientes proposiciones son verda deras (V) o falsas (F) con respecto a la electrólisis de una solución concentrada de NaCI.
I.
I.
Resolución: Falso
En el ánodo se obtiene Cl2(g,
La electrólisis del H20 se desarrolla de forma di ficultosa en estado puro, ya que se requiere un sobrevoltaje para rom per los enlaces covalen tes internos, el proceso se cataliza al agregar gotas de ácido. II. Falso La electrólisis del agua acidulada produce en el ánodo al gas 0 2 del proceso.
II. En el cátodo se lleva a cabo la siguiente reac ción: Na(h ac) 4 e Na,(s)
2H 20 —► 0 2 4 4 H + 4 4e III. Verdadero En la electrólisis del agua acidulada se produce en el cátodo gas H2 del proceso:
2C L — Cl2 4 2 e II. Falso El Na+ perm anece en solución, se obtiene en su lugar H2 en el cátodo:
2H20 4 2e~ — 6.
Cu 63,5
III. Alrededor del cátodo la solución es básica. Resolución: Electrólisis del NaCI acuoso y concentrado. I. Verdadero Se obtiene Cl2 gaseoso en el ánodo, según:
2H20 4 2 e —► H2 4 2 0 H III. Verdadero En el cátodo se tiene iones OH por lo que la solución es básica. .-. VFV
H2 4 20H~
Indicar como verdadero (V) o falso (F) a las propo siciones siguientes: I. La electrólisis del NaCI(l) produce sodio en el cátodo y Cl2 en el ánodo. II. La electrólisis del NaCI(l) es un proceso espon táneo. III. La electrólisis del NaCI(ac) diluido genera 0 2(g) en el ánodo y H2(g) en el cátodo.
9.
Indicar cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) incorrectas con respecto a la electrólisis del agua. I. En el ánodo se lleva a cabo la siguiente reac ción: H20,„ 2 e~ ® 2(y! T 2H (ac)
Q
II. La reacción del cátodo es: 2H20 + 2 e - —
H21gl + 2 0 H iac)
III. El proceso se realiza por el paso de la corriente eléctrica a una masa de agua pura. Resolución: Sobre la electrólisis del agua: I. Correcto En el ánodo ocurre la oxidación del agua y se libera gas 0 2: 2H20 — 0 2 + 2H* + 4 e II Correcto En el cátodo se produce la reducción del agua y se libera gas H2: 2H20 + 2 e — H2 + 2 0 H III Incorrecto Se lleva a cabo agregando gotas de ácido al agua pura. Por lo tanto, incorrecto: solo III. 10. C alcular la masa de aluminio, en gramos, que se produce en una hora por electrólisis de A IC I, fundi do, si \a corriente eléctrica es de 10,0 A. Dato: Ar: Al = 27
u ím ic a
■
471
III Correcto En la electrólisis de toda sal haloidea fundida, el metal se recoge en el cátodo. IV. Incorrecto Polaridad de los electrodos en una celda elec trolítica. Ánodo ( + ); cátodo ( - ) V. Correcto Productos de la electrólisis de sales haloideas fundidas. Ánodo: halógeno Cátodo: metal Por lo tanto, es incorrecto IV. 12. Respecto a la electrólisis de las soluciones acuo sas de sales haloideas concentradas, indicar como verdadera (V) o falsa (F) a las proposiciones si guientes: I.
En el cátodo se produce H,.g cuando se electro liza N a C lac).
II. La electrólisis de Kl genera Hl J: III. La reacción neta en la electrólisis del NaCllac)es: 2NaCliac, + 2H20 (I) — 2NaOHia¿, + Cl2|gl + H2(gl
Resolución:
Resolución:
Se lleva a cabo la electrólisis del: AlC Iji Val(AI) = 3 Fundido, donde: I = 10 A: t = 1 hora = 3600 s
Electrólisis de soluciones acuosas de sales haloi deas concentradas:
p
I
= P A _ 2 7 =9 eq(A" Val 3
Luego su masa la hallamos de: (Peq)1* 96 500 ^
= 9 v 10 > 3600 ' 96 500
m = 3 ,36 g Al 11. Indicar cuál de las siguientes proposiciones es in correcta: I. M ediante la electrólisis de sales haloideas fun didas se obtiene el halógeno respectivo. II. Uno de los m étodos de obtención de los m eta les alcalinos es mediante la electrólisis de su respectiva sal haloidea fundida. III. En la electrólisis de sales haloideas fundidas el m etal se obtiene en el cátodo. IV. El ánodo de una celda electrolítica es el electro do negativo. V. En el ánodo de una celda electrolítica se obtie ne el halógeno respectivo de la sal haloidea. Resolución: De las alternativas: I. Correcto En toda electrólisis de las sales haloideas fundi das el halógeno se recoge en el ánodo. II
Correcto Debido a su alta reactividad los metales alcali nos solo se pueden obtener de sus sales haloi deas fundidas.
Verdadero En la electrólisis de la salm uera NaCI(ac|, se produce: Cátodo: 2 H ,0 + 2 e ' —* H2 + 2 0 H Ánodo: 2CI —► Cl2 + 2 e
II.
Falso En la electrólisis del Kl acuoso se producen: H2 • en el cátodo y l2 en el ánodo.
III Verdadero El proceso redox neto en la electrólisis del NaCI(ac ) es: 2NaCI + H20 —
2NaOH + Cl2 + H2
.-. VFV 13. Respecto a las siguientes alternativas. Indicar cuáles corresponden a aplicaciones de la electroquímica. I.
Fabricación de celdas voltaicas: pilas secas y baterías.
II. Refinación electrolítica del cobre metálico. III. Electrodeposición de un metal. IV. Producción industrial del NaOH. Resolución: Aplicaciones de los procesos electroquímicos: I.
Producción electricidad: Pilas secas. Pilas de Ag-Zn Acum uladores de plomo Acum uladores Edison
472
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
II. Refinación de metales: Cobre Blisster Sb; Cd; Au; Pb; Zn, etc.
Resolución: En relación a las afirmaciones: I Correcto Todo proceso redox implica por lo menos una oxidación y una reducción, si esto ocurre en una celda galvánica se cumple: r ~ y' , y' ° — °oxi ~ °red II Correcto No se puede m edir de forma aislada el poten cia! estándar de un solo electrodo, su valor se determ ina en relación con el electrodo normal de hidrógeno (ENH).
III. Recubrim ientos metálicos: Cromado Dorado Niquelado, etc. IV. Producción de lejía: Solución acuosa de NaOH a partir de la electró lisis de la salmuera. Por lo tanto, todos son correctos. 14 .
¿Cuántos litros de Cl2(g) (medidos a TPN) se ge neran en la electrólisis del NaCI acuoso por una corriente de 5,5 A, durante un periodo de 100 minu tos? ¿Cuántas moles de NaOH(ac) se han formado en la solución durante ese periodo?
2 H .0
Resolución: En la electrólisis de la salmuera se produce gas Cl2, con: I = 5,5 A; t = 100 m inutos = 6000 s
H
(Peq)l{ . D - 35 5 9 6 5 0 0 ’ ' et,(CI1 _ '
1'Cl, -
n.° moles = S = M
12,14
g
= OV
Por lo tanto, es incorrecto solo III 16 .
3 5 ,5 x 5 ,5 x 6 0 0 0 96 500
H2lgl + 2H20
M = 1
4, = 4
Su masa la hallamos de la primera Ley de Faraday: m _
• 2 e
(1 M) (l atm) III. Incorrecto Condiciones estándar del electrodo normal de hidrógeno: P = 1 atm H’2lg) „
Prediga el resultado de pasar una corriente eléc trica continua por una solución acuosa, diluida, de NaOH. Los potenciales de cada posible reacción, se dan a continuación:
1- = 0,17 71
N a,j ,;
VCN= 0,17 x 22,4 = 3,83 Además, se produce sim ultáneam ente NaOH (M = 40) cuya masa la hallamos de la segunda ley de Faraday:
2. 211 O
• 2e
3. 4C H . p 1eq 40 = 40 1
n.^OH
— 0 2(,,, 4 2H O
4. 6H 20 {I) —* 0 2lgl • 4H O .
f 4e :
Resolución:
— 13,68 g
m .-. n.° moles = = M
13,68 40
0,342
Indicar qué proposición(es) es(son) incorrecta(s): I. Toda reacción redox puede verse como la suma de dos semirreacciones, cada una con un volta je propio, siendo el potencial neto de la celda. p°
° n e to
-
p°
ox
'
+
E°
& red
II. Para poder m edir los potenciales de las semi rreacciones, se escoge como semirreacción estándar al electrodo normal o estándar de hi drógeno (ENH): 2H30 (ac, + 2 e —► H2(gl + 2H20 ,ij III. El ENH consta de hidrógeno gaseoso a una presión menor a 1 atm, y se burbujea sobre un electrodo de platino sumergido en ácido acuoso 1,1 M a 25 °C.
+4e
4 , = -1 ,2 2 9 V
12,14 g _ mN 35,5 40
15 .
:
4 , = -0 .4 0 V
__
m NaOH
H ; • 20H
4 d = -0 .8 3 V
En la electrólisis de una solución acuosa de NaOH se desea conocer los productos, para lo cual se indican los procesos: Na,ac, + e
—
2H20 + 2 e ' — 40H
Naig)
4 d = -'2,71 V
H2(q) + 2 0 H
4 d = -0 ,8 3 V
—► 0 2(g! + 2H20 + 4 e
4 , = -0 ,4 0 V
6H20 —
0 2(gl + 4 H ,0
+ 4e
4
= -1 ,2 2 9 V
Ánodo: OH y H20 ; oxidación Se oxida el OH ya que posee mayor 4 , que el H20 , se obtiene: 0 2(q, Cátodo: N a ' y H20 ; reducción Se reduce el H20 , ya que este posee mayor t:)j.a que el N a ', se obtiene: H2(g) Se produce H2y 0 2 a partir de HqO.
Q
17. Indicar si las siguientes proposiciones son verda deras (V) o falsas (F) según correspondan: I.
La fuerza electrom otriz (fem) de una celda m úl tiple es la suma de la fem de cada una de las celdas simples que la conforman.
II
La batería de les autos es un ejemplo de celdas múltiples.
III. Se usa una celda múltiple para obtener un dis
Resolución: Respecto a las proposiciones:
II
473
19. Una celda galvánica, emplea la siguiente reacción: 2 Al,;,,, t 3Zn(s) -------- + 2 A l(s) 3 Z n (ac| y tiene un potencial estándar de celda de 0,90 V. i.
Escriba las reacciones de media celda.
II. Si el potencial estándar de reducción del Zn2' a Zn es - 0 ,7 6 voltios. ¿Cuál es el potencial es tándar de reducción del A l3 al Al?
Verdadero Las celdas múltiples están form adas por 2 o más celdas simples, su fem depende del núm e ro de celdas conectadas y el potencial de cada una de ellas. Verdadero Las baterías de autos o acumuladores de plo mo están constituidos por 6 celdas en serie de 2 V cada uno: por tanto, fem total es 12 V.
Resolución: Según la reacción global las reacciones de media celda son: ánodo: Al —►Alfa'c) + 3 e cátodo: Zn,2,;, + 2 e*
—►Zn
y la reacción global balanceada de celda es: 2AI,a> + 3 Z n ; l —
2AI,VC) + 3 Zn,.,
A E cel°da= 0,90 V
Com o A E cel°da = Ea° + Ec°
III. Verdadero Las celdas múltiples se emplean para producir un mayor voltaje que las celdas simples.
0.90 = E„ - 0,76, entonces EA = 1,66 V
.-. V W
estándar es - 1 .6 6 voltios.
18. Indicar si las siguientes proposiciones son verda deras (V) o falsas (F) según correspondan: I.
■
III. Dibuje un esquem a de la celda voltaica, rotule el ánodo y el cátodo e indique el sentido del flujo de los electrones.
positivo de mayor fem
I.
u ím ic a
Com o E a = 1,66 es para reacción de ánodo (de oxi dación): para la reacción de reducción el potencial El sentido de los electrones es del ánodo de alum i nio al cátodo de Cinc.
En las celdas en serie, los ánodos se unen con los cátodos mediante alambre conductor.
II. La intensidad de corriente eléctrica es la misma en las celdas en serie. III. En las celdas en serie, los números de equiva lentes depositados o liberados son iguales. Resolución: Celda galvánica Al / A L 3 // Zn2' / Zn
De acuerdo a las proposiciones: I
Verdadero En las celdas en serie se observan las co nexiones:
I (-)
■t___ JE A
MI u
J (-I
i )
i ■I
i-)
C átod o á no d o
II. Falso En las conexiones en serie, la cantidad de car ga eléctrica (faraday) que circula en cada celda es la misma. III Verdadero En las conexiones en serie se cumple la segun da ley de Faraday, es decir en todas las celdas se obtienen el mismo n.c Eq-g de productos. VFV
20. Se electrolizan 120 g de una disolución de K2S 0 4 al 13% en peso durante 2 horas, con una intensi dad de corriente de 8 A, descom poniéndose parte del agua presente en H2 y 0 2. ¿Qué porcentaje en peso de K2S 0 4 tendrá la solución al final de la elec trólisis? PA (urna): H = 1; O = 16 1 faraday = 96 500 coulomb Resolución: Para la celda electrolítica FUENTE
474
■
C
o l e c c ió n
U
Datos m sol = 120 g % msl0 = 1 3 % t = 2 h = 7200 s I = 8A
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Incógnita % m sto (después 2 h)
(ÁflCr) = 52,0)
Com o el K* y S 0 4 no se electroliza, el H ,0 se diso
Resolución:
cia. (Reacción neta) 2H20 — 2H2 + 0 2
La reacción de reducción en el cátodo es:
Por la Primera Ley de Faraday
Se ha transferido 3 e , entonces 9 = 3 eq/mol
m (H 2 0 )
C r3;, + 3 e
PE 96 500'(l)(t)
u lH 2 0 )
■
9 x 8 x 7200 96 500
Cr"
Á.C r
1E d e C r = ^ = 1 7 ,3 3 -2 3 eq
0
Aplicando la ecuación:
5,37 g
mCr = Kit; siendo K = l = 13,5 A
.13
x 12 0 \ 100__ 1 1 0 0 = 1 3 ,6 % 114,63
% m s,
—
1 E ,d e Cr =
La masa de solución que queda m' m' = 120 - 55,37 = 114,63 g
m cr =
Cr
A
t
Eq 96 500 ’
5 días = 432 000 s.
96 500 C/eq
x 13.5 ^
s
X 432 000 s
mCr = 1047.544 g de Cr.
(a l f in a l)
21.
23. Se electroliza una solución de C r3;,. empleando una corriente de 13.5 A. ¿Qué masa de C r s) se ha brá depositado después de 5 dias en electrólisis?
¿Cuántas horas se requieren para depositar 50 gram os de Mg a partir de MgCI2 fundido, em pleando una corriente de 2 amperios. (ArUg = 24,0) Resolución: En el cátodo ocurre la reacción: Mg,2,' + 2 e " —► Mg(ll = Q = 2 eq/mol " V , = 50 g =* 1 Eq de Mg
mC[ = K(lt); siendo K, M9
A r Mg 9
96 500
24. Determine los gram os de plata que se depositan, durante la electrólisis de una solución de nitrato de plata, A g N 0 3, con una corriente de 0,25 amperios, durante 24 horas. P A um a (Ag = 107,8) Resolución: G raflcando la celda electrolítica.
: I = 2 A = 2 C/s,
“ * E
n _ (24 g /m o l)/(2 mol/eq) 5U 9 96 500 C/eq (¿ U S )W
NO.
Ag;
=> t = 201 041,66 s t = 201 041,67 s (
Ag-
H£u H ,0
) = 55,84 h
22. Calcule los kilogram os de cinc puro que se pueden obtener, si se cuenta con 30 celdas electrolíticas dispuestas en paralelo, por las que pasan 1000 amperios durante 24 horas de electrólisis. PA(Zn) = 65,4 urna
i
En la electrólisis del A gN O ;,iac, En el cátodo se reducen los iones plata (Ag ) y en el ánodo se oxida el agua produciéndose oxígeno gaseoso ( 0 2) con iones H . Com o se tiene: i = 0,25 Am perios t = 24 h = 24 x 3600 = 8600 s
Resolución:
1 e q -g (A g )= Peq(Ag) = 107,8 g
Datos:
Según la primera Ley de Faraday 1 F = 96 500 C —► 107,8 g(Ag) t = 24(3600) s
Q = it
Reacción en el cátodo: Z n(ac + 2e~ W = 7,46 g
27. El equivalente electroquímico del oro es 0.68 mg. ¿Qué peso de oro se recubrirá sobre una joya al pa sar una corriente de 10 amperios durante una hora? Resolución:
Aplicando leyes de gases: PV = nRT W RT PM
V =
Aplicando la 1 .1Ley de Faraday: W = (Eq. Elect.) (I)(t) W = 0,68 x 10 2 x 10 x 3600 =, W = 20.9 g 28. ¿Qué peso de aluminio se separa por electrólisis de una sal de aluminio adecuada al pasar un fara day por la celda electrolítica? PA: Al = 27 Resolución:
7,46 g( 0 , 0 8 2 - 1 ^ 7 |(300 ° K ) \ mol K I (2g /m o l)(1 a tm )
Al"
.-.
Resolución:
A l'3 + 3 e
Peso equivalente:
PEqAI = ~
z |valencia|
PEqA, = 9 —
1 Eq-gAI _ 9g
27
PEq1Znl =
[M I =
V
=> 4M =
=
OL
n = 20 moles soluto
De la fórm ula Z n (N 0 3)2: 1 mol Z n (N 0 3)2 ______65 g Zn 20 m oles (N 0 3)2
x Zn
>x = 1300 g Zn
Calcule el tiempo en horas necesario para deposi tar 7 gram os de cinc en la electrólisis de ZnC L con 0.7 amperios de corriente eléctrica. PA (Zn = 65)
Aplicando la 1 ,a Ley de Faraday: W (96 500) , _ / PEq ( 0(0 I 96 500 I (PEq) (I)
Resolución: Aplicando la 1.a Ley de Faraday: PEq
t =
It 96 500
7 32,5
65
0 ,7 (0 96 500
t = 29 692 s = t = 29 692 s
= 32,5
Peso de sal en solución:
W = (9 g )(1 ) = W = 9 g
W PEq
65
= 3
Para el aluminio:
0
V = 1,76 I
32. A través de 5 litros de solución de nitrato de cinc. Z n (N 0 3)2 4 M, se pasa una corriente de 50 am pe rios. Calcule el tiem po necesario para depositar en el cátodo todo el cinc de la solución.
Determ inando paso a paso:
1 ,a Ley de Faraday W = (Eq-g)Q
29.
2
31. ¿Qué volum en de hidrógeno m edido a 27 °C y pre sión atm osférica se desprenderá en la electrólisis de agua acidulada em pleando una corriente de
PA,,
63.5
,pb
=
134 2
PEq
.-. I = 6,4 amperios
Resolución:
Eq-q
Para el cobre al disociarse: CuCI, —►Cu~2 + 2 C U 1
Aplicando la 1 'L e y de Faraday: M . =
26. Calcule el equivalente electroquím ico del Cu 2 y del P tT 2 (PA: Cu = 63,5: Pb = 207)
I-
475
Resolución:
0
Luego, la alternativa correcta es III
■
30. Calcule la intensidad de la corriente que se nece sita para descom poner 13,5 g de cloruro cúprico en disolución acuosa en un tiem po de 50 minutos. (PA(Cu) = 64)
PM = 134
O,
u ím ic a
1h 3600 s I
t = 8,25 h
1 3 0 0 x 9 6 500 3 2 ,5 x 5 0
t
77 200 s =? t = 21,4 h
33. A través de tres celdas electrolíticas en serie cir culan 0,2 faraday. Una corriente A g +, otra Z n t2 y la otra parte F e '3. ¿Cuál de los m etales se deposita en m ayor peso? PA(Ag = 108; Zn = 65; Fe = 56).
476
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución:
Resolución:
Cálculo de PEq PEqA9 = M
PEqZn = M
REqFe = M
El ión clorato (C I0 4 ) no sufre electrólisis, luego se observa:
Cálculo de pesos 1.a Ley de Faraday: W = (Peq)Q
34.
WAg = (108)(0,2)
W2n = (32,5)(0,2) WFe = (18,6)(0,2)
WAg = 21,6 g
WZn = 6,5 g
WF. = 3.7 g
Determine el potencial de la celda galvánica nor mal (pila); cuya reacción es: 2 A g 4 + Zn(s)Z n +2 + 2 A g “ ) Dato: Z n '2 + 2 e" —► Z n(s); E° = - 0 ,7 6 V Ag* + 1 e—
Ag,„; E°
= +0,80 V
•
Resolución: Según los datos (potenciales norm ales de reduc ción) el m enor valor le corresponda al cinc; por lo tanto, el cinc se oxida. Luego, invertim os la semirreacción; y la plata se reduce: Z n(s)
2 e — Z n '2
E L a có n
2Ag- 2 e — 2Ag(sl 2Ag
En el cátodo se deposita la Ag Ag
E °
+ Z n(s) —►Z n '2 + 2 Ag°(s) + E°
•
+ 1e
—
Ag
...(1)
En el ánodo se libera el 0 2 (oxidación del agua) 2H 20 —
0 2 + 4H
+ 4e"
...(2 )
M ultiplicando a (1) por 4. igualando ¡a cantidad de electrones ganados y perdidos, la reacción total es:
= + 0 ,7 6 V 4Ag
n = + 0,80V
+ 2H20 —►4Ag + 0 2 + 4H
E°
=, E l = 0 ,7 6 V + 0,80 V
35. Se hace pasar una corriente de 5 A durante 2 horas a través de una celda electrolítica que contiene CaCI2 (fundido). Calcule las cantidades en gramos de los productos que se depositan o desprenden en los electrodos.
La solución que rodea el ánodo tiene carácter ácido.
Si en el cátodo se deposita 5.4 g Ag, entonces el n.° Eq-g de oxígeno es: = n.° Eq-g¡02, =* n.° E q -g 0. = 0.05
Resolución:
2.a Ley de Faraday: n.° E q -g ,4g, = n.° E q —g (0z,
Se lleva a cabo la electrólisis del CaCI2 fundido, donde: I = 5 A; t = 2 horas = 7200 s
Luego, como en el cátodo se deposita 5.4 g de pla ta. entonces: = n.° Eq-gf02l => n.° Eq-g(02, = 0,05
Se obtienen como productos: Cl2: PE = Ca: PE =
Analizando las respuestas: I V; II V; III V
= 35,5 g
37. Indique verdadero (V) o falso (F) a cada una de las proposiciones siguientes:
= 20 g
. . . _ „ Cuyas m asas lo obtenem os de: M 7
(PEg)(l)(t) = .. ... 96 500
M(CI2) = 35,59X655Q0720g = 13.2 g M (C a ) = 2 0 x 5 ^ 0 0
=7^
g
36. Respecto a la electrólisis del A g C I0 4(ac), indicar ver dadero (V) o falso (F): I.
En el ánodo se oxida el agua.
I.
Existen varios tipos o clases de celdas ga lvá nicas; según los diferentes tipos de electrodos.
II. El puente salino evita la acumulación de cargas positivas en ei cátodo y la acumulación de carga negativa en el ánodo de una celda galvánica. III. El platino (Pt) y el grafito (C ,J son com ponen tes inertes de cierto tipo de electrodo, pues no sufren cambios de masa durante un proceso redox espontáneo.
II. La solución electrolítica que rodea al electrodo positivo tiene carácter ácido.
Resolución:
III. Si en el cátodo se deposita 5,4 g de Ag, en tonces teóricam ente por el ánodo se estarían liberando 0,05 E q - g de oxígeno gaseoso. PA (Ag = 108 urna)
I.
De acuerdo a las proposiciones: Verdadero La variedad de las celdas galvánicas depende no solo de los tipos de electrodos, sino también de los electrolitos, tenemos:
Q
Falso El puente salino evita la polarización de las semiceldas en el orden:
477
II. El potencial de celda es 0,659 V. III. El flujo de electrones va desde el estaño hacia la plata por el circuito externo.
9 -------------
Datos:
KCI
Snfaj-, + 2 e
Cl
Agrac¡ + e
J
■
Indique verdadero (V) o falso (F) respecto a las si guientes proposiciones: I. La reacción es: Sn + 2 A g (; c) 2Ag + Sn2a+C)
• Pilas secas • Acum uladores de Pb • Celdas de combustión, etc.
Anodo (po larización ( + ) por o xida ció n )
u ím ic a
C átodo (po larización ( - ) p o r reducció n )
— Sn; E° = -0 ,1 4 0 V — Ag; E° = 0,799 V
Resolución: De acuerdo al diagram a de la celda:
P uente salino
III Verdadero Los materiales como: grafito (C); platino (Pt) Se usan como electrodos inertes, ya que no su fren transformaciones durante el proceso redox. 38.
I.
Una corriente de 5 amperios fluye exactam ente 30 minutos y deposita 3,05 g de Zn en el cátodo. Halle el peso Eq-g del cinc. Dato: 1 faraday = 996 500 coulomb.
Verdadero Del gráfico se observa que el Sn es el ánodo por lo que se oxida: Sn + 2Ag" —►Sn~2 + 2Ag ® tr a n s f
Resolución:
-
^
II. Falso C onsiderando los datos siguientes: S n "2 + 2 e
—* Sn; -0 ,1 4 0 V
AgT + 1 e
—►Ag; +0,799 V
El potencial estándar de la celda es: F° o
=
oF 0° X ¡
+T
° oF recj
£° = + 0,140 V + 0 ,79 9 V = +0,929 V
Zn,"2, + 2 e
—
III. Verdadero En toda celda galvánica el flujo de electrones es desde el ánodo (Sn) hacia el cátodo (Ag).
Z n(s,
Aplicando la 1.a Ley de Faraday 1 E q -g ( I ) ( t ) 96 500 PE
peso equivalente Intensidad de corriente (A = C/s) tiempo (s) masa (g)
Reemplazando valores: 3,05 = 39.
1 E q - g (5 x 30 x 60) 96 500
1 E q - g = 32,7 g
En la celda galvánica representada en la figura:
40.
Indique verdadero (V) o falso (F) en las proposicio nes siguientes: I. La electrólisis es un proceso redox no espontá neo que se desarrolla con una fuerza electro motriz externa de corriente eléctrica alterna. II. En la celda electrolítica los electrodos pueden ser inertes o activos. III. El cátodo tiene signo positivo y el ánodo tiene signo negativo en las celdas electrolíticas. Resolución: Sobre la electrólisis: I. Falso Corresponde a un proceso redox no espontá neo generado por el paso de corriente eléctrica del tipo continua. II. Verdadero La corriente eléctrica llega al electrolito por los electrodos, que pueden ser: • Inertes: no se consumen. • Activos: se consumen.
478
■
III.
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Falso Polaridades de los electrodos en una celda electrolítica: • Ánodo (+ ): atrae aniones • Cátodo
41.
atrae cationes.
En la electrólisis del C u S 0 4. usando electroli tos Inertes, indique qué procesos(s) no es(son) correcto(s): I.
2H20 (I)
II.
C u 4 ,+ 2 e
2A gC lis, + Z nisl —
CuK,
Para la electrólisis del C u S 0 4 acuoso se tiene los productos: Cátodo: Reducción del C u '2:
0 2 + 4H ' + 4 e '
El ión S 0 42 no se oxida ya que posee menor
42.
Ag
Ár
65,3
108
(0) ( '2 ) 2AgCI + Zn —►ZnCI, - Ag I______I 0
DC
PA Zn =
Ánodo: O xidación del H ,0 :
4
Zn
A partir del proceso redox
C u '2 + 2 e ' —► Cu 2H20 —
Elemento
Resolución:
Resolución:
•
que el H20
—
2
=
65,3 =
~
(PEg)(l)(t) 96 500
En la electrólisis del C u S 0 4 5H20 (acj:
t = 3,86 x 107 s
II. Si el volum en de la solución es 1 L, ¿cuál será el pH al final del proceso? A.: Cu = 63,5 Resolución:
=
3 2 6 5
El tiempo de consum o lo hallamos de: M
¿Qué masa de cobre se deposita en el cátodo al paso de 0,75 A, durante 10 m inutos?
2~
Si se dispone de 6,53 g de Zn para producir una corriente de: I = 0,5 m A = 5 x 10 " A
Por lo tanto, son correctos I y II.
I.
ZnC I2(sl + A g (s)
Si esta pila proporciona una corriente de 0,5 mA, ¿durante cuánto tiempo podrá hacerlo si partimos de 6,53 g de Zn y se espera que se consum a total mente al reaccionar con ligero exceso de AgCI (dar respuesta en dias)?
0 2(g, + 4 H ('ac) + 4e
S 0 2l3l + 0 2igl
•
43. En una pila de uso en equipos electrónicos se hace utilidad de la reacción química:
^ _ (32 ,6 5 )(5 x 1 0 4 ( t ) => 6,53 g = 96 500 t = 446,1 días
44. Un pequeño m otor requiere para su funcionam ien to una corriente constante de 1 amperio. Si una pila galvánica, tal como se m uestra en la figura, funcio na durante una hora, ¿qué cantidad de cobre, en gramos, se reducirá en el cátodo?
De la e le ctró lisis del C u S 0 4 5H 20 acuoso, nos piden: I.
Masa de cobre (PA = 63,5) depositado si: I = 0,75 A t = 10 min -- 600 s PECu= ^
=
= 31,75
(PEg)(l)(t) 96 500 m II.
3 1 ,7 5 x 0 ,7 5 x 6 0 0 96 500
0,148 g
Para un volum en de 1 L el pH de la solución: Ánodo: oxidación del H20 2H20 —
0 2r4 H ' + 4e
Se cumple: n.° Eq-g(Cu) = n? E q -g (H ') 0,148 = n.° Eq-g(H ) ^ = n.“ Eq-g(H 31,75 .-. n.° Eq-ghT = 0,0047 = n.° moles H* [H *] = - :..00.1 I = 0.0047 1
pH = -lo g (0 ,0 0 4 7 ) = 2,33
Según el esquem a de la pila y el sentido del flujo electrónico debe ocurrir la reducción del C u 'z Como: Q = It (I = 1 A; t = 3600 s) Cu 2 + 2 e —* Culs) 2 mol (e ) —► 1mol Cu 2(96 500 C) — 63,5 g 3600 C —► mc Entonces: 3 6 0 0 x 6 3 ,5 mCu = 1.18 g ~ 1,2 g mc“ 2 x 96 500 9
Q
u ím ic a
■
479
45. A través de 3 celdas electrolíticas se deja circular 1 F de corriente.
Escogemos:
Celda A: N a N 0 3,acl
Ánodo: Mayor
Celda B: C u S 0 4(acl
Zn/Zn 2; + 0,76 V (I)
Celda C: CuCI2lac) Luego de determ inar las reacciones en cada celda calcule:
Cátodo: mayor c°ea
I.
=> 4 , da = + 0 ,76 V + 0,64 V
H g O /H g ; + 0.64 V (III)
Volumen de 0 2 (L) total en CN.
II. Numero de moles de Cu total depositado. 47.
Resolución: Los productos electrolíticos de 3 celdas conecta das en serie son: Ánodo
Cátodo
NaNO .
o2
h2
+2
o2
Cu
CL
Cu
Electrolito
C u S 0 4(acl
+2
Durante la electrólisis de una solución concentrada de NaCI sucede la reacción química:
NaOH,.,
— O Cl °L¡g)
liberándose H2(l)l en el cátodo y C l2lgl en el ánodo. Si circuló 10 amperios a través de la celda electrolíti ca durante 1,5 horas, ¿cuántos gram os de H20 se descom ponen en la reacción de electrólisis? Resolución:
C u C I2(aal
Se hace circular 1 faraday de carga por lo que se obtiene 1 Eq-g en cada electrodo O,: n.° Eq-gT = 2 m = 2 x 8 = 16 g
Durante la electrólisis de la salm uera (NaCI acuo so). se produce la reacción. (-1 )
(0)
NaCI + H O —
n.° moles = =■ "M " I b 0 '5 .-. V,CN1 = 0,5 > 22,4 L = 11,2 L
0 = 2
h2° “ t í ' T
Cu: n.° Eq-gT = 2 rPE l= icU) -m = 2 >
^0 ■ 63,5
t = 1,5 horas = 5400 s Luego, la masa de agua que se descom pone es:
: 63,5 g
m _ (P E )(l)(t) _ 9 / 1 0 x 5 4 0 0 96 500 96 500
Z nza;,/Z n is
O Q.
O Q_
46. La pila de Cd/Zn y la pila seca son dos ejemplos de celdas galvánicas de amplio uso a nivel comercial. La primera genera un voltaje de 1,4 V, mientras que la segunda genera 0,62 V. A continuación se dan los E)ed de algunas semiceldas: encuentre us ted una alternativa que supere el voltaje de la pila seca, en el orden: oxid a ció n -re du cció n .
4 d (V)
9
Adem ás: I = 10 A
63,5 2 a
63,5 n.° moles = -¿2- = = 1 PA 63,5
Semicelda
NaOH + H2 + CL
-0.76(1)
-0.4 0 (II)
HgO,s/Hg,„ + 0,64(111)
5 g H 20
48. Las magnitudes (pero no los signos) de los potencia les estándar del electrodo de dos metales X e Y son: X 2+ 2 e
•X
| e°| = 0,25 V
Y 2+ 2 e
•Y
|g°| = 0,84 V
Donde la notación |¡;°| corresponde al valor abso luto de c°. Cuando se conectan las semiceldas X e Y, los electrones fluyen de X hacia Y. Cuando se conecta X a un electrodo estándar de hidrógeno, los electrones fluyen de X hacia el electrodo de hi drógeno. ¿Cuál es la fuerza electrom otriz estándar (V) de una celda form ada por X e Y?
Resolución:
Resolución:
Datos de potenciales, estándar de reducción:
Se tiene los valores absolutos de los potenciales estándar de reducción (E):
Semicelda
X;
| s°| = 0,25 V
Zn 2/Zn
4d
-0,7 6
(V)
Y '2 + 2 e —► Y:
| E°| = 0,34 V
Cd+2/Cd
-0,4 0
HgO/Hg
= 0.64
Cuando se conectan las sem iceldas que contienen a los m etales X y Y. los electrones fluyen de X a Y X es el ánodo Cuando se conecta X al electrodo normal de hidró geno los electrones fluyen de X al hidrógeno
Nos piden averiguar qué semiceldas se deben co nectar para producir mayor voltaje que la pila seca:
X 2+ 2e —
480
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
mo (pila secundaria) son el dióxido de piorno. (PbO ,) que actúa como cátodo y el plomo, (Pb), que actúa como ánodo.
(c ü = O) =* s L (X ) > 0 = c°xl = + 0.25 V Luego, el potencial de la celda X/Y es: ,.0
_
IV. (V) Porque las reacciones químicas que ocu rren en el interior de una batería son de natura leza reversible, observándose que:
..0 " í : re d
c° = + 0,25 V + 0,84 V = - 1,09 V 49. Señale verdadero (V) o falso (F) en las siguientes proposiciones: I. En la pila primaria de Le-Clartché, ocurre la oxi dación del cinc en el descargado. II. Las pilas alcalinas poseen mayor duración de bido al electrolito básico de NaOH; luego son recargables después de su primer uso. III. En un acum ulador de plomo (batería), los elec trodos anódlco y catódico son plomo esponjoso (Pb) y PbO, respectivamente. IV. El acum ulador de plomo, en el mom ento de descarga se comporta como una celda galvá nica y luego al cargársele (recarga) actúa como una celda electrolítica.
•
Cuando se descarga, se comporta como una celda galvánica.
•
Cuando se recarga, se comporta como una cel da electrolítica Al llegar al equilibrio, el voltaje se hace cero.
.-. VFVV 50. Calcular la intensidad de la corriente que se nece sita para descom poner 13,45 g de cloruro cúprico en disolución acuosa en un tiempo de 50 minutos. Masa atómica: (Cu - 63.5) Resolución: El cloruro cúprico es: CuCL M (CuCL) = 1(63,5) + 2(35.5; = 134,5
Resolución:
Cu Cl, ~T~ valencia = 2 t = 50 min = 300 s; m = 13,45 g
I.
Apliquem os la ley de Faraday
(V) La pila de Le-Clanche (pila seca) tiene como electrodos al grafito (cátodo) y al Zn (ánodo). Es una pila primaria porque es no recargable.
96 500
1 Eq
II. (F) Las pilas alcalinas poseen como electrolito sustancias básicas, (KOH) se caracterizan por no ser recargables y son menos durables que una batería (pila secundarla).
It
III. (V) Los electrodos de un acum ulador de plo
Luego la intensidad que se necesita es de 6,4 A.
®
I
—►m (96 500)(m ) (t) (Eq)
I=
96 500 >: 13,45 3000 -
PROBLEM AS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
13 4,5
- 6.4 A
®
PROBLEMA 1 (UNII 2011 - II)
PROBLEMA 2 (UNI 2 0 1 3 - I)
Cuando se pasan 0,5 amperios durante 20 m inutos, por una celda electrolítica que contiene una solución de sul fato de un metal divalente, se deposita 0,198 gramos de masa en el cátodo. ¿Cuál es la masa atómica del metal? Dato; 1 faraday = 96 500 coulomb
Se electroliza una disolución acuosa que contiene K2S 0 4 al 10% en masa, empleando una corriente de 8 amperios y durante 6 horas. Calcule la cantidad de agua descompuesta, en gramos.
A) 31,9
B) 63,8
C) 95,6
D) 127,4
E) 159,3
Resolución:
96 500
B) 96,68 E) 124,34
C) 99,34
Resolución:
Metal divalente: M2' Por la 1 .a ley de Faraday masa “
Constante de Faraday = 96 500 Coulomb A) 48,34 D) 108,42
Datos; I = 0,5 A; t = 20 min = 1200 s mmetai = 0,198 g
m r n - M eqO W
Masa atómica: H = 1; O = 16
En la electrólisis de la solución de K ,S 0 4 , , la sustancia que se descom pone es el agua, se cumple:
Mcn - "IA
1F
y Meq - I T
-
w
-i EqH 0
Reemplazando: 96 500 C
^ (0 ,5 )(1 2 0 0 ) 0,198 :
96~500
= m Ameta, = 63,8
(8 A )(6 h )( C lave: B
9 g H20 3600 s \
m H ,0 = 16,11 g
. m H.O
_ Q
II.
iS m m m Considerando que ei tiempo es de 36 h la respuesta es: 96,68 g de agua y la respuesta sería la opción B.
III.
C lave: B
PROBLEMA 3 (UNI 201 2 de reducción a 25 °C:
0,52 V
Cu2*(acl + 2 e —► C u's.
0.34 V
tadas en serie.
I.
El Cu" se oxida con mayor facilidad que ei Cu2".
II.
L a reacción: 2 cu,:., nea a 25 °C.
III.
El potencial estándar de la reacción 2Cu+ao) + 2 e" — 2Cu.s, es 0,52 V.
—► Cu:ac + Cu(s,es espontá
C) II y II!
D) Solo II E) Solo III
Resolución: Respecto a los datos de los potenciales. I.
II.
Falso El ion C u1" posee mayor podet oxidante que el ión Cu2", por lo que el ión C u ’ " tiene menor capacidad para la oxidación. Verdadero Cu2‘ + 1 e
—
Cu — s° = 0,15 V
Para la reacción 2 C u 2:, —► Cufac)+ C u (s, s°xn = s°(C u ’ " / Cu2") -r e°(C u1" / Cu) = - 0 ,1 6 V + (+0 ,5 2 V) = + 0,36 V Por lo tanto, la reacción es espontánea II!.
Verdadero Los potenciales estándar no son afectados al m ulti plicar por otros coeficientes a las semirreacciones. Clave: C
PROBLEMA 4 (UNI 2 0 1 2 - II)
rrectas: I. El agua cumple la función de electrolito. II. La diferencia de potencial que se ha generado es negativa. III. El foco enciende porque se forma una celda galvánica. I y II
B) I y III
C) II y III
D) Solo II E) Solo III
Resolución: Según lo descrito en la experiencia: I. (V) Considerando que el agua del caño, por con tener iones disueltos, es un conductor eléctrico de segunda especie, es decir, actúa como el electrolito.
1
2
3
HX(ac)
H2Y ;ac,
^3^(ac)
Celda Electrolito
4 h 4w
(3C)
C u a n d o se produce la electrólisis simultánea en las cuatro celdas, se gen era H 2lg, en cada una d e ellas. L a cantidad de H 2:g¡ gene ra da en las ce ldas es: A) B) C) D) E)
Igual en todas las celdas. E n la celda 2 es el doble de la celda 1. E n la celda 4 es el doble de la celda 2. E n la celda 3 es el triple d e la celda 1. E n la celda 2 es 3/2 de la celda 3.
Resolución: C o n s ide ra ndo la electrólisis del agua acidulada en cada una de las celdas electrolíticas. C á to d o : 2 H ; ac)+ 2 e
—► H 2(g)
D e acu erd o a la ley de Fa ra d a y , la mis m a cantidad de electricidad gen era ¡a mis m a cantidad d e Fl2(g) en cada una de las celdas si están cone ctad as en serie. Clave: A PRO BLEM A 6 (U N I 2 0 1 3 - 1) D a d a s las siguientes proposiciones referidas a celdas galvánicas en condiciones estándar, ¿cuáles son co rrectas? I.
El S n 2ac; puede reducir el ¡ón Cu,2,2 , a C u !s)
II.
El ¡ón A g 2 CJ p ued e oxidar al Z n (sl
III.
Un estudiante sumerge 2 electrodos, uno de Cu y otro de Zn en un vaso con agua de caño; los conecta a un pequeño foco LED y observa que este se enciende. Indique cuáles de las siguientes proposiciones son co
A)
(F) Al observar que el pequeño foco LED enciende, se puede concluir que el sistem a produce voltaje, es decir, su diferencia de potencial es positiva. (V) En el sistema form ado ocurre la conversión de energia química en energia eléctrica, por lo que se estarla constituyendo una celda galvánica. Clave: B
Las siguientes cuatro celdas electrolíticas que operan
Indique cuáles de las siguientes proposiciones son ver daderas:
B) I y III
481
con ácidos y electrodos inertes, se encuentran conec
—► C u(s¡
A) I y II
■
PROBLEMA 5 (UNI 2012 - II)
I)
Dados los siguientes valores de potenciales estándares Cu+(ac) + e"
u ím ic a
E l potencial d e la celda C u (s) / C u 2a2, (1 M ) / /A g 2 ,, (1 M ) / Ag(a) es 1 ,14 V.
Potencial estándar de reducción: S n 4+ / S n 2" = 0 , 1 5 V; C u 2' / C u = 0 ,3 4 V A g " / A g = 0,80 V: Z n 2" / Z n = - 0 , 7 6 V A) D)
S o lo I I y II
B)So lo II E ) I, II y III
C ) So lo III
Resolución: O r d e n a n d o los potencíales estándar de reducción: A lc a n o s
E n condiciones am bientales los alcanos son inertes y solo reaccionan con tem peratura alta com o en el caso de la com bustión y la halogenación.
1Ciclo alcanos ■Ciclo alquenos ■Ciclo alquinos ■etc.
Fórmula global
C „H „
Estructura
ALCANOS (R - H) S o n hidrocarburos alifáticos q u e p ose en solam e nte e n laces sim ples (parafinas).
Propiedades físicas a.
Los alcanos son insolubles en H 20 , deb id o a su baja polaridad. L o s alcanos líquidos son m iscibles
N o m e n c la tu ra :........................................ ano prefijo terminación
Nombres
F. global
F. sem idesarrollada
F. desarrollada
Metano
ch4
H — CH 3
H I H - C - H I H
Etano
C2H6
Propano
c 3h 8
Hexano
C6H 14
C H3 — (CH2)4 —
ch3
Nonano
C9H20
c h 3—
ch
Pentadecano
Cl5H32
C H3 — (CH2)13 — CH3
Trieicosano
^23^48
C H3 — (CH2)21 —
Tetratetracontano
C44H90
c h 3—
(CH2)42 — CH3
Hectano
Q 00^202
c h 3—
(CH2)98 — CH3
c h 3— c h
H H I I H - C - C - H I I H H
3
I ch
3—
ch
2—
ch3
I
3
ch3
l
i
l
i
l
í
l
i
l
i
l
í
- c - c - c - c - c - c I
(CH2)7 —
I
- c - c - c -
I
I
I
l
I
I
I
l
- c - c - c - c - c - c - c - c - c I
I
I
I
I
I
I
I
I
498
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Serie hom ologa S o n co m pu estos que tienen p ropiedades quím icas a n álo g as , q u e en su estructura m olecular se dife rencian en el g rupo metilénico ( — C H 2 - ).
C — C — C — C — C I C
Ejem plos:
C — C — C — C — C
1 . C 3H 6: C H 3 — C H 2 — C H 3
) -
C 4H 10: C H 3 — ( C H 2)2 — C H ( C H 2)3
CH3 ! C — C — C — C CH3
C
CH,
(n e o h e xa n o ) - C H 2-
C 5H 12: C H 3
iso he xa no
C — C — C — C I I C C
•C H
2. C H 3O H (m etanol) )
-
c h
2-
Nota:
)
-
c h
2-
(«)•■
C 2H 5O H (etanol) C 3H 7O H (propanol)
n.° isóm eros d e ca d en a = 2 " 4 + 1 4 < n < 7
Isom eria de alcanos (isóm eros de cadena). Lo s al éanos son isóm eros que aun teniendo la m ism a fó rm u la m olecular (m ism a cantidad de á to m o s), presentan estructuras diferentes (en el orden y form a com o los átom os se encuentran unidos entre sí). P o r lo cual, las prop ie d ad e s tam bién serán diferentes.
(P )...
n .° isóm eros de c a d ena = 2" 4 + 1 + ( n - 7 ) 7 < n < 10
Ejem plos: Hexanos:
Ejem plos:
n = 6
Hallar los isóm eros d e los butanos: Butanos:
C 4H 1(
(similar al caso anterior)
n: normal
C H 3— C H , — C H , — C H 3 CH,
... (se encuentra en la ecuación (a )).
n.° isómeros = 2 6"4 + 1 = 5
•C H ■ ■ CH, I CH,
CoH„
n -b u t a n o p. ej.: ° C : - 0 ,5 ¡sobutano. p. ej.: ° C : - 1 2
n = 8
... (pertenece a la ecuación (p))
n .° isóm eros = 2 8 4 + 1 + (8 - 7 ) n .° isóm eros = 18
Pre sen ta solo 2 isóm eros
«ALQUILO ( R)
Pentanos: CH, — CH, — CH,
-C H ,
C H 3— C H — C H 2— C H , I CH3
- C H 3 n -p e n t a n o (p. e j.: ° C : 36). isopentano (p. ej.: °C : 2 7 ,9 )
ch3 I c h 3— c — c h 3 I ch3
S e obtiene al elim inar un átom o de hidrógeno de un alcano. FG :
S e cam bian la term inación a n o por ilo o ¡I.
n e o -p e n ta n o (p. e j.: ° C : 9 ,5)
Pre s e n ta : 3 isóm eros Hexanos:
c bh
C „H ,
Alcano:
Alquilo (R - )
C H 4,
metano
CH3
metilo
C 2H 6,
etano
C 2H 5
etilo
C 3H 6,
propano
C 3H 7 - ,
propilo
C 10H 21
decilo
C 10H 22, decano
C u a n d o se consideran g rupos alquilo m ás d e dos
,.
á to m os de ca rb on o , h a y que tener en cuenta la iso n -h e x a n o
C — C — C — C — C-
m ería.
Ejem plos: Grupos alquilo del propano (C3H7- ) . eliminación de un H
CH3 n-propano
- C H 3— C H , — C H 2
(n-propilo)
- C H 2— c h 3 I eliminación de un H
C H , — CH — C H 3 ‘ I
(isopropllo)
Q
u ím ic a
■
499
G rupos alquilo: (C4H9- ) que deriva el butano. eliminación de un H
C H , — C H 2— C H 2— C H 2
(n-butilo)
CH, — CH, — CH, — CH, n-butano
eliminación de un 1 H
CH, I CH, — C - H
C H , — C H , — CH — C H,
(sec-butilo)
CH, I CH, — C —
(tert—butilo)
eliminación de un 1H
CH,
CH, isobutano
CH, I CH, — C — H I
eliminación de 1 H
c h
2—
(isobutilo) o CH, CH
/
OH — CH,
Etil
Radicales importantes:
CH, — CH,
CH, isopropilo
CH —
=>
CH, — CH,
(etano)
CH
Si el co m pu esto q ue reacciona con el alqu eno c o n tiene hidrógeno se cum ple la regla de M a rko vniko v, seg ún la cual el hidrógeno se adiciona al carbono del doble enlace q ue pose en m ás á to m os de hidró g en o . •
Adición M arkovnikov
a. Adición de haluros de hidrógeno: H C I, H B r. Hl
Halogenación: C H , = C H , + B r,
C C I4
C H ,B r — C H .B r
C H 2— C H — C H , + H Cl — ►C H , — CHCI — C H , t_________________I
508
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
\
H — Br
c h
cic lo h e xa n o
CH,
CH,
Br
3/
C = t
CH2 +
H -1
2 - m etilpropeno
b ro m u ro d e cic lo h e xa n o
CH, — C — CH,
_______ I 2 - y o d o - 2 - m etilpropano
(isobutileno)
CH,
(yoduro d e terbutilo)
CH, I -*• C H 3 — C — C H — C H 3 + C H 3 — I I C H 3 Cl
C H 3— C — C H = C H 2 + H + C l I CH,
3 - cloro - 2 ,2 - dim etilbutano
ch3 I C — CH — CH, I I Cl ch3
2 - cloro - 2 ,3 - dim etilbutano
b. Adición de H20 a alquenos: catalizada por ácidos M é to d o para la preparación d e alcoholes s ecund arios y terciarios. CH3
r
i
H 25°
CH, — C = CH2 + HOH t______________ u r
l
C H 3— C = C H — C H 3 +
1
H — OH
IV
C H 3— C O H — C H , — C H , I CH,
T
c h , ---------------------------------------- 1
f----------------HC = C — C H 3 n !
c. Adición de H2S 0 4
ch3 I c h 3— c — C H 3 I CH, (alcohol - ter - butílico)
HF
CH, = CF — CH,
__T
O II H — O — S — OH ■
o
C H 3— C H — C H , / 0 S 0 3H (sulfato d e hidrógeno e isopropilo) i--------------------------- 1 C H = C — C H 3 + H 2S 0 4 t____________ u r
C H 2= C — C H 3 / O S O ,H
Hidrogenación de hidrocarburos L o s hidrocarburos alifáticos reaccionan con H 2(g) en presencia d e ca ta lizad o res m etálicos co m o el níquel, platino y paladio. CH, = C — CH, + H,
CH, — CH = CH — C H, + H,
c id o b u ta d ie n o
Ni
Pt
C H 2= C H — C H ,
C H , — C H ?— C H , — C H ,
ciclobuteno
Q
+
u ím ic a
■
509
C H 3— C H 2 — C H 3
H„
p rop a no
ciclopropano
Adición anti M arkovnikov S e da cua nd o el alqueno reacciona con (H B r) en presencia de H 20 2 (p eró xid o d e hidróg eno). E s lo contrario a la regla de M arko vniko v.
r
H ,0 ,
C H, — CH — CH2 I I H Br
C H , — CH = C H , + H — Br _ T
Obtención de alquenos. Lo s alquenos d e interés industrial se obtienen p or cracking d e fracciones d e petróleo:
Ejem plo: , c h 4 + c h 2= c h — c h 3 CH, — CH, — CH, — CH, 3\
alqu eno s CH, — CH, + CH, =
CH,
P a ra la obtención sintética d e alqu eno s existen va rio s m é to do s para introducir un d ob le en la m olécula, pero la m ayo ría de ellas implica la elim inación d e g rupos a d e c u a d o s d e ca rb ono s vecinales. Deshidratación de alcoholes C H , — CH — C H , — C H ,
H ,S O ,
C H , — C H = C H — C H , + H ,0
OH Deshldrahalogenaclón del alqullhalogenuros C H 3— C H — C H — C H , + K O H I I © @
* C H 3— C H =
H
■
517
P a ra determ inar el octanaje de una g aso lin a, se prueba en un m otor d e e n s a yo y se m iden sus propiedades d eto n an te s, esta prueba se fu n d am e n ta en la c o m p a
3%
C4H,„
=,
1%
Nitrógeno
=>
3%
Escala de octanaje (S e g ú n A P I )
S e obtiene del petróleo, al m om ento d e la extrac
Com ponente
Fórmula
Octanaje
n-h ep tano
c h 3 — ( C H 2)5 “ c h 3
0
Isoctano
CHj CH3 I I C H 3 - C - C H 2- C H - C H 3 I ch3
100
ción o por destilación fraccionada a bajas tem p era turas (m en os d e 30 °C ). C.
S e usa com o com bustible, en calefacción, com o m ateria prim a en la síntesis de m uchos productos (petroquím ica).
D.
C o m b u s tio n a co m pletam e nte sin producir hollín, los g a s e s p ropano ( C 3H 8) y butano (C 4H 10) se c o m prim en y se ve n d e n com o g as licuado, c o m ú n m e n
D o n d e el porcentaje de isoctano determ ina el octanaje,
te se le conoce com o g as propano.
para lo cual ilustram os con d os ejem plos:
habrá 2 deshidrataciones I y II (de los hidrógenos respectivam en te). Deshidratación I: C H ,— C H ,— C H = C H ,
Hx c h
, —
c h
El producto principal siempre es el más estable (ver estabilidad de alquenos).
x CH3
/ C = C \ ;
h
Alc o h o le s que sufren rearreglo en el e squeleto de carb ono s:
Deshidratación II: C H , — CH = CH — C H ,
o
Hx
x CH3
CH,
CH 2 — C =
c h 3- c - c h - c h ,
/ c = c \ ch3 h
h
10).
La inversión es catalizada por el enzim a de invertasa a sacarosa. N o tiene poder reductor; por lo tanto no reduce el licor de Fehling.
Ejemplo: ( C 6H i 0O 5)n "r n H ¿ 0 —► n C 6H 120 6 polisacárldo
La disolución es levógira: glucosa (+ 5 3 °) y fruc tuosa ( -9 2 ,0 ° ) se invierte.
E n ácido diluido (H CI o H 2S 0 4) se descompone en glucosa y fructuosa.
monosacárido
El azúcar se usa como alimento diario.
Disacáridos (C^H^O ,,) S o n a zú c a re s m ás com plejos fo rm a do s por unión de dos m oléculas de m o nosa cá rid os; elim inando una m o lécula de a g u a entre a m b a s:
E n la fabricación de dulces, confiles, caramelos, bebidas alcohólicas, jarabes, etc.
Maltosa (C^H^O ,,) (azúcar de malta)
Hidrólisis. Pro d u ce 2 m oléculas de m o nosacárid os.
E s dextrógira y se hidroliza fo rm a nd o 2 m oléculas de g lucosa.
Lo s disacáridos m ás im portantes son 3: unidos por el enlace glucosídico. S a c a ro s a = glucosa + fructuosa
R e d u c e al licor de Feh lin g (es reductor) C , 2H 22O ii + h 2o
maltosa
m altosa
M a ltosa = glucosa + glucosa
uj s~\
glucosa
E s un sólido cristalizado soluble en H 20 . S e e m plea en las leches m altosas. Fab ricación de la c e rve za com o m ateria prim a por o btenerse de la ce b ad a.
La c to s a = glucosa + galactosa L o s 3 están form a do s por he xo s a s.
Sacarosa (0,211220,,)
Lactosa (azúcar de leche) (C,2H220 ,,)
P o r hidrólisis:
P o r hidrólisis se d esdobla:
C , 2H 220 „ + H 20
invertasa . C 6H 120 6 + C 6H , 20 6
sacarosa
glucosa
lactosa
fructosa
glucosa
m altosa Fo rm a c ió n d e la sacarosa: c h 2o h
CH 2O H / o
0
:h
:O H :
- H 20 " + h 2o
^
galactosa
S e encuentra en la leche, en una proporción del 3 % . C u a n d o se d e sco m p o n e por la ferm entación for m an ácido acético y ácido láctico (avina gra d o d e la leche). E s un sólido cristalino de color blanco y sabor dulce. E s dextrógira y reduce el licor de Feh lin g.
Polisacáridos S o n polím eros naturales q ue se encuentran unidos por m uchas unidades de m onosa cá rid os (glucosa, m o nóm ero) y a lc a n za n altas m a sa s m oleculares. c h 2o h
Fó rm u la global:
( C 6H 10O 5)n n: elevado
538
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
L o s m ás im portantes son : celulosa; alm idón y glucóg e no , cuya hidrólisis dan m oléculas d e a gua:
SI el algod ón pólvora e s soluble en la m e zc la de alcohol - éter d an soluciones d e colodión.
(C 6H , 0O 5)n + n H 20 —> n C 6H 120 6
E l colodión alcanfor recibe el nom bre d e celuloide (inflam able).
polisacárldo
glucosa
E l algod ón tratado con una m e zcla de anhídrido acético, ácido acético y ácido sulfúrico form a el a cetato d e celulosa; usa do en la fabricación d e te las, e n v a s e s , ... etc.
Difieren de los a zú c a re s sencillos en sus p rop ied ad es. N o tiene sab o r dulce y no son solubles al a g u a , es decir, dan soluciones colldales.
L a celulosa tratada con s o d a caústica y sulfuro de ca rb ono , form a d e viscosa (ra yó n ), utilizada en la fabricación d e telas.
Celulosa (C 6H 10O5)„ n: m ínim o = 200
o
300 < n < 500
E n form a de láminas o de hojas constituye un celofán. P o r hidrólisis: ( C 6H 120 6)„ -> n C 6H , 20 6 C o m o m ínim o, la celulosa se halla fo rm ada por 200 m o léculas de glucosa. L a celulosa es el polisacárido q ue constituye d os m e m b ran as celulares de los ve g e tale s, com o la m a d e ra , el alg o d ón , de la m édula del sau ce. E l algodón presenta 1 0 0 % de celulosa, m ateria prima para su e m pleo en la industria textil, la celulosa de la m ad e ra sirve para la obtención del papel. Tien e estructura fibrosa, cristalina.
N o es reductora.
Almidón (C6H10O5)„ E l alm idón es un polím ero de la glucosa. Hidrólisis:
( C 6H 10O 5)n + n H 20 -> n C 6H 120 6 alm idón
glucosa
C on stitu ye la reserva m ás im portante en las plantas, enco ntránd o se tanto en las raíces com o en los tubér culos, frutos y sem illas, com o en la p ap a, el c a m o te , el m a íz, el trigo y el gran núm ero d e g ram ínea s legum ino sas com o producto d e la fotosíntesis. Trigo 5 5 % , m a íz (6 5 % ), a rro z ( 7 5 % ) , p ap as ( 1 5 % ) Estructura:
CELULOSA
E s un sólido d e color blanco insoluble en el a gua . S e hincha cu a nd o se sum e rge en ella (absorción). L a hidrólisis d e la celulosa e s m uch o m ás difícil qu e la del alm idón. E l hom bre y otros m am íferos no pued e n hldrolizarla en la digestión para transform arla en glucosa, por carecer d e las e n zim a s necesarias para catali z a r la hidrólisis. L a hidrólisis com pleta solo se logra tratándola con ácidos co ncentrados (sulfúrico o clorhídrico).
Derivados de la celulosa 1. 2.
So m e tid o a la acción d e ácido sulfúrico concentra d o , se obtiene papel pergam ino. T ra ta n d o el a lgodón con una m e zc la de ácido nítri co y ácido sulfúrico p ueden llegar a d ar nitrato de celulosa o algod ón pólvora.
A L M ID Ó N H a y dos tipos de polím eros d e alm idón: (cua nd o se tra ta en a g u a caliente). •
Am ilosa: 2 0 % alm idón soluble en a g u a .
•
Am ilopectina: 8 0 % alm idón es insoluble al a g u a . alm idón
amilasa. m altasa
L a e n zim a am ilasa, q u e es seg re ga d o por el páncreas y tam bién se halla en la saliva, d eg ra da al alm idón a m altosa. E l alm idón no reduce el licor d e Feh lin g y por ello se adm ite q ue los g rupos a ld eh id os d e la glucosa no se hallan libres. Su aplicación
[C6H70 2(0H )3Jn + 3nHN03
algodón
[C6H70 2(N 0 3)3]n + 3nH20
trinitrocelulosa
Material inflam able y se usa co m o explosivo Si el grado de nitración es m e n o r que en el caso anterior, el producto se llama piroxíllina.
1. 2.
C o m o alim ento entra en el p an , fideos, harinas, etc. E n las pastas a d h e siva s: co las, g o m a s , etc.
3.
E n la industria textil para el e nco la do y alm id on ad o d e la ropa. E n la preparación de b eb id as fe rm e n tad as: chicha, m a sa to , etc.
4.
Q
G lucógeno (C6H,0O5)n. C o n s titu ye la sustancia de re s erva alm ac en a d a en el hígad o d e los m am ífe ros. P ro c e d e de la co nd en sación d e las m oléculas d e gluco sa proced en te s de la digestión de los hidratos d e car b on o. E l e xc e s o de a zú c a r se alm acena en form a de g lu có g eno tam bién llam ado alm idón anim al.
1.
m o e xp erim en ta la hidrólisis y se transform a en glucosa q ue se d eg ra da hasta anhídrido carbónico. ( C 6H i 0O 5)„
—»
glucógeno
n C 6H 120 6 glucosa
RESUELTOS
PROBLEMAS
Identificar com o ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) según c orresponda:
539
C u a n d o dism inuye la aportación d e a zú c a r el o rganis
. . ■ ■
ESI
■
u ím ic a
2.
O ""
¿ C u á le s son co m pu estos alifáticos? II. r
I.
L a fórm ula co n d e n sa d a C H 3C ( C H 3)3 contiene 4 carb ono s prim arlos. II. E l carbono terciario es aquel que está e n la za d o a 3 hidrógenos. III. S e clasifica a los hidrógenos de una cad ena carb onad a en prim arlos, secundarios y tercia rlos porque ellos tienen diferente reactividad.
Resolución: C lasificación d e los hidrocarburos: • Alifáticos: llam ados así por su aspecto g raso , agrupa a los hidrocarburos lineales, ram ifica d os y cíclicos (alicíclicos) ya sean saturados o insaturados:
Resolución: D e acuerdo con las proposiciones: I. V e rd ad e ro
ciclohexeno
ciclohexano
D e acuerdo a su reactividad, los carb ono s sp 3 se pu ed e n ca te g orizar seg ún: Tipos Prim ario ( 1 o)
Notación
n.° H
-c h 3
3
Aro m á tic o s : llam ados tam bién frag ante s, agru pa a los co m pu estos de la serie del b enceno ( C 6FI6) y sus d erivad o s.
O S e cu n d a rio (2o)
—
c h
2—
b en cen o
2 S o n alifáticos: I y II
Terciario (3o)
C u aternario (4o)
— CH — I
1
I —c — I
0
3.
C H 3-
E l hidrocarburo C H 3C ( C H 3)3 p ose e 4 c a rb ono s ter ciarios: C H 3 -
II. V e rd ad e ro Re a ctivid a d d e los c a rb ono s y sus hidrógenos. C (3 °) > C (2 °) > C ( 1 ° )
CH3
E n el hidrocarburo:
C H 3-
II. Fa ls o O b s e rv a n d o el cuadro anterior, se tiene que el carbono terciario (3o) solo pose e un H . i -CH-
CH I ch3
CH3 I CH, — CH, — C — CH, I ch3
Resolución:
CH3 I c h 3— c — c h 3 I ch3
I -C I H
E n la siguiente estructura, indicar la cantidad de carbonos primarios y secundarios respectivam ente.
CH I ch3
CH3 I CH, — CH, — C — CH, i ch3
CH3
S e o b s e rva : C (1 ° ) : C H 3 - : 5 C (2 °): C H 2 - : 3 4.
Indicar ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) se g ú n co rre s ponda: C H 3C H 3, c h 2 = c h - c h 3 II. S e trata d e hidrocarburos arom áticos:
540
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
CH2 / \
III. Lo s hidrocarburos alifáticos son sustancias de ca d ena s abiertas, lineales o ram ificadas y ta m bién cíclicas com o por ejem plo: C H 3— C H = C H — C H 3 Resolución:
II. C nH 2nl2: alcanos
R e s p e c to a las proposiciones: I.
C H 3 — C H 2 — C H 3 ~ C 3H 8
Verd ad e ro Lo s hidrocarburos: C H 3— C H 3: etano C H 3 = C H — C H 3: propeno son alifáticos.
III. C nH 2n 2: alqu inos-cicloalquenos. C H s C - C H 3 ;
HC = CH
.-. L a relación correcta es: I. b, d II. a
ciclohexano (alifático)
í f i l b enceno l\_,(aromático)
7.
III. V e rd ad e ro E l siguiente hidrocarburo insaturado de cad ena abierta es: C H 3— C H = C H — c h 3
I. S o n co m pu estos orgánicos binarios. II. S o n fu entes de e nerg ía . III. Lo s alqu eno s y alquinos son hidrocarburos acíclicos insaturados. Resolución: H idrocarburos: V e rd ad e ro S o n co m pu estos orgánicos binarios del carbo no e hidrógeno ( C x H y) cuya principal fuente de obtención es el petróleo y el g as natural.
II. V e rd ad e ro L a m ayo ría de ellos se em plean com o co m bu s tibles por su alto pod e r calórico: C 3H 8: prop a no (gas dom éstico)
c
Indicar con ve rd ad ero (V ) o falso (F ) I. U n a clasificación de los hidrocarburos sería com o alifáticos y arom áticos. II. O tra clasificación sería com o acíclicos y cíclicos. III. L o s alcanos se consideran hidrocarburos insa turados.
R e sp e c to a los hidrocarburos: I. V e rd ad e ro S e p ueden clasificar com o: • Alifáticos (grasos). • Aro m átic os (fragantes) II. V e rd ad e ro O tra form a d e clasificación es: • Acíclicos: c a d ena carb onad a abierta. • Cíclicos: c a d ena carb onad a cerrada. III. Fa ls o Lo s hidrocarburos alcanos se consideran satu rados ya que cada carbono (sp ) form a 4 e nla ces sim ples.
E n relación con los hidrocarburos, indicar ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) , seg ún corresponda:
I.
III.
R e s o lu c ió n :
2 - bu teno (alifático) 5.
CH2
/ \
c 3h ,
II. Fa ls o Lo s hidrocarburos:
O
: C H 2= C H - C H 3
8.
S e ñ a la r la relación incorrecta: I.
C H , — C H 2 — C H 3 : alcano
II. C H 2 = C H — C H 3 : alqu eno
III. V e rd ad e ro S o b re la base del tipo de hibridización del car • •
6.
bono se p ueden clasificar: S a tu ra d o s : alcanos (C : sp 3) Insaturados: alqu eno s (C : s p 2) alquinos (C : sp)
C orrelacionar las colum nas ade cu a d am e n te : I.
C nH 2n
II. C nH 2nt2 III. C „ H 2n ,
a. A lc a n o s
R e s o lu c ió n : L o s hidrocarburos saturad os e insaturados se re co no cen por el tipo de unión ca rb ono , carbono:
b. A lq u e n o s c. Alq uin os d.
Cicloalcanos
Alc a n o s
So lo enlaces sim ples
C H 3 — C H 2 — C H 3: propano
Resolución: Fó rm u la s generales d e hidrocarburos: I.
C „ + H 2n: cicloalcan os-alquenos.
ciclopropano
Q
A lq u e n o s
A l m e n o s un enlace d oble. |
■
u ím ic a
541
Resolución: P a ra el hidrocarburo:
I
X
o
*L
nf
o
i CIH -
, : ciclo
1 ,3 -h e x a d ie n o .
c h 37
Alq u in os
CH3 I ' c h - c h 3
1
C H 3: p rop e no.
A l m e nos un enlace triple.
C H = C — C H 3: propino.
c h 2-
c h 25
6
c h 24
CH3
3
Ra d ica le s: 2 ,3 - dimetil C a d e n a principal: heptano .-. N o m b re : 2 ,3 - dim etilheptano.
E s incorrecto V 9.
Indicar el grupo alquilo que está escrito en form a errada: I.
Isopropil
C H 3— C H — C H ¡
II. Propil
12. ¿ C u á n to s g rupos alquilo diferente pueden derivar se del iso he xa no ? Resolución: El iso h e xa n o p ose e por estructura:
:
C H 3— C H 2— C H 2—
IV. Ter-butil
:
I ( C H 3)3 C -
V . n-pentil
:
( C H 3)3 C H 2 -
C H 3 — C H — C H 2 — C H 2— C H 3
III. Sec-butil *c h 3 P u e d e form ar radicales (s) al perder un H en las posiciones: * 13. D a r el no m bre IU P A C para el siguiente alcano:
R e s o lu c ió n : Lo s radicales alquilo se producen cua nd o un hidro carburo alifático pierde un átom o de H , q u ed a n d o
C H 3-
I
I7c h x
c 2h 5
dicho co m pu esto con una valencia libre (R ):
ch3 I.
C H 3— C H 2 — C H 3 —
C H 3- C H - C H 3 2 - propil sec - propil (isopropil)
C H 3- C H 21
I IC H - C. H 2- CIH -
2
C H 2-
C H 3 ( C H ,) . C H 2 -
C H 3- C H - C H 3 I ch3
E s incorrecto: V
C H 2-
5
C H 27
6
C H 3( C H 2)„ C H 2CI
H I H —C - N H I H
10. E l nom bre del g rupo alquilo: C H 3 —C H 2 - C H — C H 3 R e s o lu c ió n :
C H ,( C H 2)4C H 3
E l siguiente radical tiene su origen de: C H , - C H , - C H 2- C H , -a C H 3- C H 2- C H - C H 3 C(2” ) n-butano
4
CH3 8*
14. T eniend o en cuenta el tipo d e fórm ula utilizada para la representación de los siguientes co m p u e s tos o rgánicos, indicar la(s) pareja(s) incorrecta(s).
V . E l n-pentil pose e por fórm ulas:
I
3
CH — CH3
Ra d ica le s : 5 - isopropil A 3 - metil C a d e n a principal: octano .-. N o m b re : 5 - isopropil - 3 - m etiloctano
CH3 I IV. C H 3— C — : ter - butilo ' I CH3
C H 2-
ch3
CH3
CH3
2 - Butil sec - butil
CH, -
ch3
A d e c u a m o s la estructura del hidrocarburo d ad o y ten e m o s:
Hl C H 3 — C H — C H 2 — C H 3
C H 2-
C H 2— C H 2
Resolución:
II. C H 3 — C H 2 — C H 2 — : propil.
C H 3-
'I
C H — C H 2— C H -
H - C I H
I
2 - butilo sec - butilo
I I I I II HI H
h - c - c - c - h
I.
H
M etilpropano: fórm ula sem idesarrollada.
II. N e o p e n ta n o : fórm ula desarrollada. 11. N o m b ra r el siguiente alcano: C H ,( C H ; ) C H ( C H ( C H 3) ) C H ,
III. C loruro de n-hexilo: fórm ula co n d e n sa d a. IV. n -h e x a n o : fórm ula sem idesarrollada.
542
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
R e s o lu c ió n : I.
C H 3— C H — C H 3 | ch
- c h 2c h .
C H ,C H ,
P a ra las estructuras siguientes: metilpropano (fórmula semidesarrollada)
C H 3C H 2
3 H
I
H - C H I
H H neopentano (fórmula desarrollada)
ii I I I "■ H — C - C - C - H I I I H I H
I.
H - C - H
I H
III. C H 3(C H 2)4 c h 2c i
cloruro de n-hexllo (fórmula condensada)
IV. C H 3( C H 2)4C H 3
n-hexano (fórmula condensada)
II. C orre cto E l ciclo de 4 c a rb ono s con 2 radicales se llama 1 ,3 - dietilciclobutano. III. C orre cto Y a que todos son isóm eros, p ose en igual fór m ula global: C 8H 16.
E s incorrecto: solo IV. 1 5 . D a r el no m bre oficial del siguiente alcano:
IV. Incorrecto D e n tro de los cicloalcanos son m á s estables los de 5 C , 6 C .
(C H 3)2C H C H 2C H (C H 3)C H (C H 2C H 2C H 3)2
R e s o lu c ió n : L a fórmula semidesarrollada del hidrocarburo dado es: CH3 I ch2 ch3
ch3
I c h 3“1
ch
-
2
c h 23
I
CH -
ch
4
.-. S o n correctos: I, II, III 1 7 . S e ñ a la r el hidrocarburo alicíclico cuyo no m bre es incorrecto. ..
ch2
I
C orre cto To d o s son satu ra d os, en total p ose en 8 ca rb o n os, son Isóm eros.
- c h 2-
~
c h 2-
6
7
ch3 8 *
\ ciclopropeno
1 - metilciclobuteno
Ra d ica le s: 2 ,4 - dimetil A 5 - propil C a d e n a principal: octano N o m b re : 2 ,4 - dimetil - 5 - propiloctano 16. ¿ Q u é proposiciones correspond en a los cicloalcanos m ostrados?
H ,C
IV.
C-'22,15 H5 3 - etilciclopenteno
ciclobutadieno
1,1 - dimetilciclopentano R e s o lu c ió n : D e la lista de hidrocarburos alicíclicos del problem a p o se e nom bre incorrecto: H 3C , I.
To d o s son isóm eros.
J \ 3 ___
II. E l n o m b re d e uno d e ellos es: 1 ,3 - dietilciclobutano. III. L a fórm ula global d e todos ellos es C 8H 16. IV. E l anillo de cuatro carb ono s es m ás estable que el de cinco y este es m ás estable que el de seis carb ono s, y este último m ás que el ciclooctano. R e s o lu c ió n : R e s p e c to a los siguientes cicloalcanos:
4
1
S u no m bre correcto e s: 3 - m etilciclobuteno. 1 8 . Indicar la proposición incorrecta respecto al b e n ceno. I. S u fórm ula es C 6H 6. II. P re sen ta resonancia.
Q
III. Ex is te n 3 enlaces t i y 1 2 enlaces tipo sigm a. IV. E l tipo d e hibridación en el átom o d e carbono es sp2. V . E l enlace C - C es d e m a y o r longitud que el e nlace C = C .
IV.
C H 3
,Q
cr
CH,
u ím ic a
■
543
lOJ Cl
m - clorobenceno
o - xileno NO,
Resolución: R e s p e c to al b en cen o. I. C orre cto. Q u ím ic a m e n te co rresponde al ciclo: 1 ,3 ,5 - hexatrieno.
0 ,N
„oj
p - dinitrobenceno
Resolución:
H
E n la lista siguiente d e hidrocarburos arom áticos d e riva d o s del b e n c e n o , p o s e e n o m bre incorrecto:
A
: C BH fi
cr
isóm ero m eta (m)
'Cl
S u nom bre correcto e s: m -dicloro b en cen o. II.
C orre cto D e b id o a la deslocalización d e sus electrones k presenta resonancia y se representa seg ún:
21. Indicar verdadero (V ) o falso ( F ) según corresponda. I.
D o s co m pu estos arom áticos son m u y e stables, debido a los electrones que p ose e el anillo ben cénico.
e 7t d eslocalizados
II. L a s reacciones que sufren los co m pu estos aro m áticas d e sp.
III. C orre cto E n la estructura inicial se cuentan 3 enlaces n y
CH,
III. E l co m pu esto
12 enlaces cr
Jo f
se den om in a
Br
IV. C orre cto C a d a uno de los 6 á to m o s de carbono está h¡b rid izad o sp2. V . Incorrecto L a resonancia explica la equivalencia en longi
p - b rom o m etilb enceno , seg ún la nom enclatura IU P A C . Resolución: R e s p e c to a los hidrocarburos arom áticos I.
tud d e los 6 enlaces C - C . E s incorrecto: V .
V e rd ad e ro A pesa r d e su alto g rad o de insaturación, los hi drocarburos arom áticos son b astan te estables
1 9 . Identificar un probable co m pu esto arom ático: I.
C 6H 12
II.
III.
C 6H , 2C I 12
V.
C 6H 6CI
C 6H 10
esto es debido al fe n ó m e n o de resonancia. II. V e rd ad e ro
IV. C 6H 4C I 2
P o s e e n un com portam iento quím ico m u y conúm a los a lcanos, siendo un tipo d e reaccióncaracterístico el de sustitución.
Resolución: L o s hidrocarburos arom áticos son derivad o s del ben cen o C B H 6 que resultan de sustituir uno o m ás H del ben cen o por un radical. El n.° H asociados al benceno en el derivado es < 6 . E s arom ático: C 6H 4C I 2
IV. Fa lso E l co m pu esto:
Cl
P o s e e nom bre ( IU P A C ) 1 - brom o - 4 - m etilbenceno
20. Indicar cuál de los siguientes co m pu estos arom áti cos e stá incorrectam ente no m brad o: I.
CH,
Cl
fo clorobenceno
tolueno
22. L o s isóm eros o rto-, m e ta -, y para- se p ueden iden tificar determ inando el núm ero de co m pu estos que p ued e n form arse de cada uno d e ellos, cua nd o se introduce un tercer grupo en el anillo bencénico. ¿ C u á n to s productos isom éricos en total se prod u cen cua nd o se introduce un tercer g ru p o, cloro, en el o - d ibrom oben cen o?
544
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Resolución: A l a gre ga r un radical cloro al o - dibrom o b enceno se tienen los Isóm eros:
III. Verd ad e ro E l petróleo es una m e zcla com pleta de hidro carburos sólidos, líquidos y g a se s a d e m á s de otros co m po ne ntes en m e nor cantidad. 25. Indicar si las proposiciones siguientes son ve rd a deras (V ) o falsas ( F ) , seg ún co rresponda: I.
II .
2 ¡som éros trisustituidos. 23. L a reacción característica de los hidrocarburos arom áticos es: I. L a sustitución sin uso de ca ta lizad o res. II. L a adición para obte ner co m pu estos saturados. III. L a elim inación con la cual se obtienen co m puestos de m e nor m asa m olecular. IV. L a sustitución de hidrógeno usando catalizadores. V . L a hidrogenación.
S e trata del ciclopropeno:
E l nom bre del co m pu esto p - clorotolueno
III.
S e trata del 3-m etil-2-penteno: CH3-
CH2-
C = CH -
CH3
ch3 R e s o lu c ió n : R e s p e c to a los enunciad o s: I. V e rd ad e ro E l co m pu esto siguiente es el:
R e s o lu c ió n : Lo s hidrocarburos arom áticos, pese a su alto grado de insaturación, presentan co m o reacción caracte rística la sustitución de sus hidrógenos e m pleand o ca ta lizad o res com o: • H 2S 0 4
• A IC I 3
• Fe
• S03
E n procesos com o: • Nitración • Alquilación
• Brom ación • Sulfonación
ciclopropeno
II.
III.
P o r lo tanto, es correcto IV
Fa ls o El co m pu esto siguiente
R e s o lu c ió n : Petróleo: I. Fa ls o E l octanaje de la gasolina m ide su p od e r antide tonante respecto a una m e zc la patrón de isooctano y n - he p ta no ; la gasolina de 84 o ctanos no p ose e 84 partes de octa no , pero sí la eficiencia de una m e zcla de 84 partes de isooctano y 16 partes de n - hep tano. II. Fa ls o L a gasolina es un corte o fracción m edia del petróleo ya q ue está co nform ado por hidrocar buros q ue va n d e C 8 - C 10
es el
ci
1 - cloro - 2 - m etllbenceno (o - clorom etilbenceno)
Verd ad e ro E l co m pu esto siguiente: CH3-
24. Indicar verdadero (V ) o falso (F ), según corresponda: I. L a gasolina qu e se ve n d e en los giros rotulada com o de 84 o cta no s; nos indica q ue está co m puesta por 84 partes de octano y el resto, heptano. II. L a gasolina es una fracción del petróleo que consta d e hidrocarburos cuyo núm ero d e car b on os está com prendido entre uno y cinco. III. El petróleo es una m e zcla de hidrocarburos g a s e o s o s, líquidos y sólidos.
ch,
CH2-
C = CH — C H 3
^____________ C H 3 5
4
3
2
1
E s el: 3 - metil - 2 - penteno. 26. R e s p o n d a ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) a las siguien tes proposiciones: I.
L a refinación del petróleo representa un típico proceso d e separación físico-quím ica. II. El núm ero de octano está definido com o el porcentaje en vo lum e n de 2 ,2 ,4 - trlmetiloctano que pose e la gasolina. I I I . E l g as natural contiene un alto porcentaje de hidrocarburos livianos los q u e , debido a su baja m asa m olar y a polarid ad , se encuentran en e s tado g a s e o so . R e s o lu c ió n : I.
Verd ad e ro L a refinación del crudo del petróleo corre spo n d e a un proceso físico-quím ico d o n d e se elimi nan las im p u re za s com o a g u a , sales, c o m p u e s tos sulfurosos antes d e separar sus fracciones útiles.
Q
II. Fa ls o El índice de octano d e la gasolina se m ide sobre ia b ase de una m e zc la patrón de isooctano y n - heptano. III. V e rd ad e ro E l g as natural está fo rm a do por hidrocarburos d esd e C . A C 4. 2 7 . R e s p e c to al petróleo, señ alar las proposiciones in correctas. I.
E s una m e zcla h o m o g é n e a com pleja.
II. U n o de sus principales d erivados es el ácido sulfúrico. III. El cracking catalítico se utiliza para a gra nd ar el ta m a ñ o de las m oléculas que form an la m e zcla . R e s o lu c ió n : R e s p e c to al petróleo: I.
Incorrecto E l crudo es una m e zc la com pleja q ue no solo pose e hidrocarburos, tam bién p ose e H 20 , codo sólidos en su sp ensión lo que lo hace h e tero gé neo.
II. Incorrecto L o s co m p o n e n tes del petróleo se obtienen m e d iante la destilación fraccionada, siendo los co m u ne s:
V.
R e s o lu c ió n :
• A l 20 2, S i 0 2
P o r lo tanto, es correcto: I 29 . Indicar qué proposiciones son incorrectas: I. El petróleo es una m e zcla líquida, viscosa y com pleja de hidrocarburos alifáticos y arom áti cos, es decir, saturados e insaturados. II. E l petróleo o aceite crudo contiene, a d e m á s , co m pu estos o xig e n a d o s, nitrogenados y sulfu rado s, y es un com bustible de gran poder calo rífico. III. Lo s c o m po n e n tes del petróleo se p ued e n se parar a partir de una destilación primaria (d e n o m ina d a destilación a presión atm osférica), luego una destilación al va cío d o n d e se realiza el cra qu eo catalítico y cra qu eo térm ico. R e s o lu c ió n : D e acue rdo a los e nunciados.
• Ke rose n e
I.
• D iese l, etc.
I.
• Silicatos de alum inio
• Ze o lita s .
• Llgroina
2 8 . ¿ Q u é entiende por cracking catalítico? U n tratam iento de las fracciones p e s a d a s del petróleo a tem peraturas m o d e rad a s y en pre sencia de ca ta lizad o res d e alum inio que per miten rupturas d e los alcanos d e ca d en a larga para g en e ra r otros alcanos dentro d e los c o m p onentes de la gasolin a.
II. U n tratam iento de las fracciones livianas d e la gasolina a tem p eratura s m o d e rad a s y en pre sencia de ca ta lizad o res de alum inio para g e n e rar fracciones m ás p e sa d a s . III. U n tratam iento de las fracciones p e sa d a s de la gasolina a tem p eratura s m o d e rad a s y en pre sencia de ca ta lizad o res d e alum inio para g e nerar hidrocarburos arom áticos que elevan el octanaje de la gasolina. IV. E s el tratam iento d e la gasolina para la adición del plom o tetraetílico y así elevar el octanaje de la gasolina.
545
C racking catalítico: consiste en la ruptura de ca d e n as c a rb o n a d a s largas (del gasoil gene ra lm en te) fo rm á n d o se ca d e n a s ligeras dentro del rango de la gasolina e m plea n d o m e nor tem peratura (T < 400 ° C ) que en el cracking térm ico esto es gracias al em pleo de ca ta lizad o res com o:
• G a solin a
P o r lo tanto , son incorrectos: I, II, III.
■
E s el tratam iento d e las gasolinas con ca ta liza d ores de platino, para a u m e n ta r su octanaje.
• G a s licuado ( G L P )
III. Incorrecto La s fracciones pesadas se someten al cracking térmico o catalítico donde ocurre la ruptura de m o léculas pesadas form ándose moléculas ligeras.
u ím ic a
Correcto E l petróleo cálido es una m e zc la d e aspecto oleaginoso y viscoso que contiene hidrocarbu ros en tod as las va rie da d es d esd e los alifáticos hasta los arom áticos.
II. C orre cto E l uso co m o com bustible del petróleo se d eb e a los hidrocarburos co nstituyentes, pero a d e m á s p o se e co m pu estos o xig e n a d o s , nitrogenados y sulfurados. III. Incorrecto L a destilación al va cío se lleva a cabo con la finalidad de sep a rar las fracciones de hidrocar buros p e sa d o s sin em plea r altas tem p eraturas, e vitan do d e este m o do el cracking térm ico. P o r lo tanto , es incorrecto: solo III. 30. Indicar cuál d e las siguientes proposiciones es In correcta: I.
L o s hidrocarburos insaturados presentan enla ces dobles o triples.
II. L a alta reactividad de los hidrocarburos insatu rados se d e b e a los enlaces pi (n). III. L o s a lqu eno s presentan doble enlace. IV. Lo s alquinos son m ás reactivos que los alquenos. V. L a fórm ula general de los hidrocarburos insatu rados e s: C nH 2n.
546
■
C o le c c ió n
U n ic ie n c ia S
a p ie n s
Resolución:
CH,
Respecto a las proposiciones: I. Correcto A los alquenos y alquinos se les denomina insaturados debido a que poseen carbonos que no completan los 4 enlaces. II. Correcto Los hidrocarburos ¡nsaturados son más reacti vos que los alcanos debido a la presencia de enlaces n menos estables. III. Correcto En los alquenos se presenta al menos un doble enlace. IV. Correcto En cuanto a reactividad, se tiene: alquinos > alquenos > alcanos V. Incorrecto Los alquinos y alquenos (¡nsaturados) en con junto no poseen una fórmula general definida. .-. Es incorrecto: V. 31.
Señalar cuáles de los siguientes hidrocarburos es tán mal nombrados: I.
CH 2 / \ H,C — CH, HC
-C H
H,C -
-C H ,
I
ciclopropano
ciclopentano
5
ch2
ch2
ch
3
Radicales: 4 - metil a 5 - propil Cadena principal: ciclohexeno. .-. Nombre: 4 - metil - 5-propilciclohexeno. 33. Respecto a los cicloalcanos, señalar las proposi ciones correctas: I.
Los cicloalcanos son hidrocarburos cíclicos con enlaces simples únicamente. II. Son hidrocarburos saturados. CH, III. El cicloalcano r
y
es el 1,2 - dimetilciclohexano. Resolución: De acuerdo a las proposiciones: I. Correcto Los cicloalcanos al igual que los alcanos linea les son saturados ya que poseen en su estruc tura solo enlaces simples. II. Correcto Todo alcano acíclico y alicíclico es saturado. III. Correcto El cicloalcano siguiente: CH,
^ CHx HC CH
I
II
HC
A
,
CH CH
es el 1,2 - dimetil ciclohexano. .-. Son correctos: I, II y III.
Resolución: Nombres de hidrocarburos cíclicos: I.
c H
ciclohexano
CH2 / \ H2C — CH2
ciclopropano
H C --------- CH II.
I I H ,C ---------CH,
III.
^ CHx HC CH | || HC CH
ciclobutano
34. Respecto a las propiedades del átomo de carbono, indicar la correlación correcta: I. Capacidad del carbono de unirse con otros áto mos de carbono para formar cadenas carbona das muy estables. O
II
II. En los compuestos H — C — H y H - C s H — C la hibridación del carbono es ... respectivamente. III. Capacidad que tiene el átomo de carbono de
ciclo - 1 ,3 ,5 - hexatrieno
CH .-. Son incorrectos: II y III.
formar 4 enlaces covalentes con átomos igua les o diferentes. a. Tetravalencia. b. Autosaturacíón. c. sp2 y sp
32.
¿Cuál es el nombre IUPAC del compuesto siguiente?
Resolución: Se tiene el hidrocarburo cíclico insaturado:
Resolución: Propiedades del carbono: I. Autosaturacíón: capacidad del carbono para formar las cadenas carbonadas por unión con otros carbonos. II. Hibridización: del carbono en las estructuras:
Q
O
O H —C = C t i sp sp
H —C — H
35.
Tetravale ncia: el ca rb ono en co m pu estos o rg á nicos p ued e form a r hasta 4 enlaces covalen tes (valencia: 4) L a relación correcta e s: l - b ; 11—c; Ill a
Indicar con ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) seg ún corres p on d a . I. L o s prim eros 4 alcanos (m e ta n o , e ta n o , pro p a n o , butano) a tem p eratura am biental se e n cuentran en e sta d o g a s e o s o . II. L o s alquenos son m ás reactivos que los alcanos. III. E l nom bre correcto del co m pu esto. CH, — CH, e s 3 - etil - ciclobuteno
Resolución: D e acue rdo a las proposiciones: I. V e rd ad e ro E n la serie d e los alcanos son g as e s los 4 pri m eros co m pu estos. II. V e rd ad e ro L a presencia del enlace pi (jt) en los alquenos hace que estos sean m ás reactivos que los al cano s. III
V e rd ad e ro E l nom bre correcto del co m p u esto e s: C H 2— C H 3
á
y ' 3
¿
J
3 - etil - ciclobuteno.
■
547
CH3 I C H 3— C H 2— C H = C H — C — C H 2 — C = C H I CH3 —8
III.
u ím ic a
7
6
5
4
3
2
i""*"
R a d ica le s : 4 ,4 - dimetil C a d e n a principal: 5 - octen - 1 - ino .-. N o m b re : 4 ,4 - dimetil - 5 - octen - 1 - ino 38. R e s p e c to a los alca nos, señalar las proposiciones v e rd a d e ra s (V ) o falsas ( F ) . I. A tem p eratura am biente son poco reactivos. II. S o n insolubles en a g u a . III. U n a reacción típica d e ellos es la com bustión. Resolución: H id roc arb uro s alcanos: I. V e rd ad e ro A condiciones am bientales presentan baja reactividad, por e so se les d en om in a parafinas. II. V e rd ad e ro S u s m oléculas son apo la res, por esta ra zó n no son insolubles en a g u a , pero sí en ben cen o y C C I 4(solven te s a p o lares). III. V e rd a d e ro L a m ayo ría d e ellos son u sa d o s co m o c o m b u s tible por su alto p od e r calórico. 3 9 . R e s p e c to a las p rop ie d ad e s d e hidrocarburos no s atu ra d os, re spo nd er ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) se gún co rre spo nd a: I. U n alquino p o s e e , al m e n o s , un ca rb ono con hibridación sp. II. D e b id o a su m ayo r polaridad, un alquino tiene un punto d e ebullición m a y o r q u e el alcano con el m ism o núm e ro d e ca rb ono s. III. U n alqu eno p o se e al m e n o s un carbono con hi
36. I.
p rop a dieno
C H 3= C = C H 2
Resolución:
II. C H 3 — C H = C H — C H 3
2 - buteno
H id roc arb uro s no satura d os.
III. C H = C — C H 2 — C H 3
butino
I.
p ropadieno
.-. - C
Resolución: H id rocarburos no saturad os: I.
3 7.
bridación sp 2.
Indicar verdadero (V ) o falso ( F ) según corresponda:
C H 2= C = C H 3
II. C H j — C H = C H — C H 3
2 - buteno
III. C H = C — C H 2 — C H 3 .-. S o n correctos los 3 no m bres.
butino
Indique el no m bre I U P A C que corre spo nd e al si guiente hidrocarburo: CH, I
F a ls o E n los alquinos se p resenta p or lo m e n o s un enlace triple entre dos á to m o s d e C : * sp
= C i sp
2 C (sp)
II. V e rd ad e ro E n cuanto a la polaridad m olecular: alquino > a lqu eno > a lca n o , esto se refleja en los puntos d e ebullición. C H 3 — C H 3 :T e b : - 88,6 ° C C H 2 = C H 2 : T e b : - 5 3 ,1 °C C H = C H : T e b : - 2 3 ,2 ° C
CH3 Resolución: P a ra el hidrocarburo no saturad o siguiente:
III. Fa ls o E n los alqu eno s se p rese nta, al m e n o s , un e n lace d ob le entre 2 ca rb on o s.
548
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
III. —C = C — sp 2 sp 2
2 C (sp2)
40. R e s p o n d e r ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) seg ú n corres p onda: I. L a fórm ula general C xH y d o n d e x es un entero e y es igual a 2 x , co rrespond e a los a lcanos. II. Si el com pu esto C 3H X es un alcano la com bustión com pleta de 1 mol utiliza 5 m oles de oxígeno. III. E n una serle h om olog a gene ra lm en te el punto de ebullición a um enta con la m asa m olecular.
l
i
l
i
l
i
l
i
I
— c —c — c — c —
?
I
—c — c — c — I
I
I
—c — I VVV
Resolución: R e s p e c to a los enunciad o s: I. F a ls o E n los alcanos la fórm ula: C xH y es correcta si se cum ple q u e : y = 2 x + 2 II. V e rd ad e ro Pa ra qu e el c o m pu esto: C 3hlx sea un alcano; x d e b e ser: x = 2(3 ) + 2 = 8 , y por com bustión:
V e rd ad e ro P u e d e form ar m illones de c o m pu estos, esto es debido a que p u e d e unirse a otros carb ono s for m an do ca d e n a s c a rb on a d as múltiples: a esto se den om in a “autosaturación".
42.
R e s p o n d a ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) seg ún corres p on d a . I.
U n hidrocarburo saturad o de cad ena abierta presenta una relación de átom o H /C m ayo r que un hidrocarburo de ca d en a cerrada con el m is m o núm ero d e á to m o s de carbono.
II. U n hidrocarburo saturad o lineal presenta una estructura espacial plana.
C 3H 8 + 5 0 2 —> 3 C 0 2 + 4 H 20
III. U n hidrocarburo saturado cíclico p resenta una estructura espacial plana.
(1 mol) - (5 mol)
III. V e rd ad e ro Lo s a lca nos form an una serle ho m olog a ya que
Resolución:
difieren entre sí en un (— C F I 2 — ):
D e a cuerdo a los enunciad o s:
C H 4:
I.
H - C H 2- H
C H 3 C H 3:
H - C H 2- C H 2- H
C H 3C H 2C H 3:
H - C H2- C H 2- C H 2- H
P o r esta ra zó n sus p ro p ie d ad e s, co m o el p un to d e ebullición, va ría n d e form a directa con el p eso m olecular (M ).
Abierto
cíclica
c „ h 2i„ 2
C „ H 2n (n > 3)
S e o b se rva que el prim ero posee m ás hidróge no que el se g u n d o
41. E n relación con las características del á to m o de ca rb ono , indique ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) según c orresponda: I. F o rm a cuatro e nlace s covalen tes. II. P re s e n ta hibridación al unirse con otros átom os de carb ono . III. L a autosaturación le perm ite fo rm ar m illones de c o m pu estos.
II.
F a ls o E n tod o hidrocarburo saturado (alcano) el car bono p ose e hibridización s p J por lo que su e s tructura no es plana sino tetraédrica:
III.
F a ls o L o s ciclos saturad os (alcanos) no son planos debido al carbono sp 2 .-. V F F
Resolución: C o n relación al á to m o d e carbono: I. Verd ad e ro M e d iante la “covalencia" el ca rb ono p ued e unir se a otros áto m os por com partición de electro nes, fo rm a n d o hasta 4 enlaces sim ples:
V e rd ad e ro Fó rm u la s de hidrocarburo saturado (A lc a n o ) de ca d ena abierta y cíclica:
43.
C o n relación al co m pu esto siguiente: Br
II. V e rd ad e ro P re s e n ta los siguientes tipos d e hibridización: Indique verdadero (V ) o falso (F ) a las proposiciones:
o II
— C =
sp 2 \ /
sp
sp 3 I
I.
E s un co m pu esto orgánico.
II. L a fórmula global que le corresponde es C 14H 26Br. III. E s una ca d en a c a rb on a d a acíclica. ram ificada.
Q
u ím ic a
■
549
Resolución:
Resolución:
S e tiene la form ula sem idesarrollada de cierto co m pu esto:
L a s parejas siguientes de c o m pu estos presentan los tipos de isom etría
Br I CH
CH, CH, '
CH I CHj
I. CH2 CH, ‘
CH
CH
CH3 CH I CH
/ CH
D efun ció n: C H 3C H 2C H 2O H
: Alcoh ol
C H 3O C H 2C H 3
: É te r
II. De cadena: \ CH2
I.
V e rd ad e ro E s un d erivad o h a lo ge na do de un hidrocarburo, es un co m pu esto orgánico. II. Fals o S u fórm ula global o total e s: C 14H 27Br III. V e rd ad e ro S e trata de un hidrocarburo ram ificado de c a d e na abierta (aciclico) VFV
CH3 I CH, — C — CH3 I CH,
: N e o p e n ta n o
C H 3C H 2C H 2C H 2C H ,
: n - P e n ta n o
III. De posición: C H , — CH — C H , I OH
: 2 - Pro p ano l
C H 3C H 2C H 2O H
: 1 - Prop anol
4 6 . S e ñ a le la(s) relación(es) incorrectas(s). 44.
D e term ine la correspond encia fórm ula-n om b re de los siguientes isóm eros.
I.
n-pe n ta n o :
a. CH-, — C — C H , CH,
II. N e o p e n ta n o :
b. CH3— CH, — C H ,— CH2— CH,
hl
c. C H , — C H — C H , — C H 3
I.
A lc a n o s
Alifáticos
II.
Fe n o le s
Aro m átic os
III. A lq u e n o s
Alifáticos
IV. C iclo alcano s
Aro m átic os
Resolución: R e s p e c to a los tipos de hidrocarburos tene m o s: •
Isop enta no:
I CH3 R e s o lu c ió n :
•
El pe ntan o: C 5H 12 p o se e 3 is ó m e ro s q u e son: I
A lifáticos (grasos): - A lc a n o s - C iclos alcanos - A lq u e n o s .
n — P e n ta n o
A rom áticos (fragantes) - Fe n o le s .-. E s incorrecto: S o lo IV
CH-, — C H 2 — C H , — C H , — C H 3
II
N e o p e n ta n o : CH
4 7 . R e s p e c to a los hidrocarburos alicíclicos, responda ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) seg ún corresponda: I.
I CH, — C — CH3 CH, III Is o p e n ta n o C H , — CH — C H 2 — C H 3
I ch3 P or lo tan to, la re la ció n c o rre c ta es: l-b; Il-a; lll-c
U n hidrocarburo saturad o cíclico, a diferencia d e un hidrocarburo saturad o de c a d ena abierta, p ose e al m e nos un ca rb ono con hibridación sp 2 (de ahi su fórm ula global C „ H 2n)
II. U n hidrocarburo ciclico en el que un hidrógeno (e n la za d o a un ca rb ono del ciclo) se ha consti tuido por un alquilo p ose e al m e n o s un isóm ero de ca d e n a . III. E l nom bre del siguiente co m pu esto:
45.
S eña le , en cad a caso , el tip o de is o m e ría q u e re presenta: I.
C H ,C H ,C H 2O H y C H 3 — O — C H 2 — C H 3 es isoproplliciclopentano
ch3 ! II. C H , —
c
— CH3 y CH3— CH2— CH2— OH3
I CH3
III. CH., — CH — C H , y C H 3 — C H 2 — C H 2 — OH i OH
Resolución: H id rocarb uros alicíclicos (Alifáticos cíclicos): I.
Falso T o d o hidrocarburo saturad o (A lc a n o ) ya sea cí clico o no presenta tod o s sus carbonos sp 3.
550
■
C
U
o l e c c ió n
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
II. Falso II.
Los d e riv a d o s m o n o s u s titu id o s de los cic lo s a l c a n o s no p o s e e n is ó m e ro s , ya q u e to d o s sus
h 2c — c h 2 | | H 2C — C H 2
C iclo p entano
c a rb o n o s so n e q u iv a le n te s .
^ CH HC III. | HC ^ C H
III. Verdadero El c o m p u e s to sig u ie n te : Ó ^ N -C H -C H 3
' ------- '
x CH || CH ^
C iclo h e xan o
Resolución:
ch3
N o m b re s d e hidrocarburos cíclicos: P o se e p o r no m b re : iso p ro p il c ic lo pe ntan o.
48. In d iq u e v e rd a d e ro
(V )
CH, I.
o fa ls o (F), s e g ú n c o rre s
ponda: I.
CH2=
CH2
II. C H 3 — C H =
: E teno C H — C H jC H j
III. C H 3 — C H 2 — C =
II.
: 3 - p e n te n o
CH
: 3 - b u tin o
/ \ H 2C — C H 2 h 2c — c h 2 | | H 2C — C H 2
Resolución:
CH2=
III
C H 2 : E te n o o “ E tile n o ”
^ HC
C \ CH
I
II. C H 3 — C H = 1
2
3
4
Ciclo 1 ,3 ,5-hexatrieno
H
5~*
2
CH
T
1 - B utino .-.
CH
.-. S o n incorrectos: II y III.
III. C H 3 — C H 2 — C = 3
II
HC
CH — CH2— C H 3
2 - P en te n o
*4
C iclo b utano
H
N o m b re s d e h id ro c a rb u ro s in saturad os: I.
C iclo p rop a no
V F F
49. ¿ C u á l e s e l n o m b re IU P A C d e l c o m p u e s to s i g u ie n te ?
5 1.
Indicar la proposición incorrecta respecto al benceno. I. S u fórm ula es C 6H 6 II. P re se n ta resonancia. III. Ex is te n 3 enlaces n y 1 2 enlaces tipo sig m a. IV. El tipo de hibridación en el átomo de carbono es sp2. V . E l enlace C — C es d e m ayo r longitud q u e el enlace C = C . Resolución: R e sp e c to al b en cen o: I. C orre cto Q u ím ic a m e n te corre spo nd e ai ciclo 1 , 3, 5, - H exa trien o H
Hv J L /H :
C 6H 6
"H
1 k ^ ^ / j - C H , — C H 2— C H 3
H sp2
II. C orre cto D e b id o a la deslocalización d e sus electrones it, presenta resonancia y se representa según:
6 Ra d ica le s: 4 - metil 5 - propil C a d e n a principal: ciclo he xeno .-. N o m b re : 4 - metil - 5 -propil ciclohexeno 50.
S e ñ a le cuáles d e los siguientes hidrocarburos e s tán mal n o m brad os: CH2 I.
/ \ H 2C — C H 2
C iclo p rop a no
v desloca lizad o s III. C orre cto E n la estructura inicial se cuenta 3 e nlace s n y 12 enlaces a . IV. C orre cto C a d a uno de los 6 á to m os de carbono están hibridizados sp2.
Q
1
X
o
O X
1
1
X2 0
III
o
1
0
III
o
X
551
A m b o s co m p u e s to s son h id ro c a rb u ro s no s a tu rados.
II. El n o m b re de A es p ro p e n o y el de B es
1 ,3 - p e ntino. III. La fó rm u la g lo b a l d e A y B son re s p e c tiv a m e n te
c 3h 6 y C 5H 4 Resolución:
CH3 III. El cicloalcano
X
R e s p e c to a los cicloalcanos, señale las proposicio nes correctas: I. L o s cicloalcanos son hidrocarburos cíclicos con e nlaces sim ples únicam ente. II. S o n hidrocarburos saturad os
I.
■
C o m p u e s to B
C o m p u e s to A o
5 2.
Incorrecto L a resonancia explica la equivalencia en longi tud d e los 6 e nlaces C — C . E s incorrecto V
0 1
V.
u ím ic a
R e sp e cto a los co m p u e sto s:
CH-
1 ,2 - dimetilcidohexano
A. C H 2 = B. C H =
R e s o lu c ió n :
I.
D e acue rdo a las proposiciones: I. C orre cto L o s cicloalcanos al igual que los a lca nos linea les son saturad os y a que pose en en su estruc tura solo e nlaces sim ples. II. C orre cto T o d o alcano acíclico y alicíclico es saturado. III. C orre cto CHj CH,
CH — C H 3 C — C =
C — CH3
Verdadero C o rre s p o n d e n a un a lq u e n o y a lq u in o re s p e c ti va m e n te , so n h id ro c a rb u ro s ¡n saturados.
II. Falso N o m b re s:
A: P ro p e n o ; B: 1 ,3 - P e n ta d iin o
III. Verdadero F ó rm u la s g lo b a le s.
A: C 3H6 ; B: C 6H4
55. S e ñ a le lo correcto : I.
El c a rb o n o del d o b le e n la c e d e un a lqu eno , e s tá h ib rid iz a d o e n sp 2
II. La fó rm u la g e n e ra l d e un d ie n o e s C „H 2„_2
E l ciclo alcano siguiente:
III. Lo s a lq u in o s y d ie n o s son isó m e ro s.
E s el 1 ,2 dimetil ciclohexano
Resolución:
.■. S o n correctos: I, II y III. 53.
D e a c u e rd o a los e n u n cia d o s:
E n el m e ta no C H 4, se cum ple la tetravalencia y saturación del á to m o d e c a rb ono . ¿ Q u é m o m e nto dipolar tiene el m e ta n o en D e b ye ?
I.
C o rre cto En to d o a lq u e n o los á to m o s q u e fo rm a n el e n la ce d o b le se h ibridizan:
I
R e s o lu c ió n :
— C =
E l m e ta n o ( C H 4) e s un g a s apolar, insoluble en H zO d e g eo m etría tetraédrica, en d o n d e sus longitudes y á ngu los de e nlaces son e quivalente s. E l carbono cum ple su tetravalencia deb id o a que form a cuatro e nlace s y es saturad o por tener solo e nlaces sim ples.
I C —
i
5
sp2
sp 2
II. C o rre cto Un d ie n o p o se e 2 á to m o s d e H m e n o s q u e un a lq u e n o d e un s o lo e n la c e do b le , p o r lo q u e su fó rm u la es: C nH2n_2 III. C o rre cto Lo s a lq u in o s de un s o lo e n la c e trip le son is ó m e ros de los dienos:
H
CH =
Hk C Í H
n un
C
CH2=
CH2
CH — CH =
CH3
1
CH2j
4 6
H .-. S on co rre c to s : I, II y III
56. R e s p e c to a las p ro p ie d a d e s de l á to m o de ca rb o n o , Dónde: m o m e nto dipolar resultante del gráfico
in d iq u e la co rre la c ió n correcta : I.
C a p a cid a d del ca rb o n o de u n irse con o tro s á to m o s de ca rb o n o pa ra fo rm a r ca d e n a s c a rb o n a
Pr = 0 su m ódulo p „, se e xp re s a en D e b y e . p R = 0 ,0 0 D e b y e 54.
Indique ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) en relación cor los co m pu estos siguientes:
da s m u y esta b le s. II. E n los c o m p u e sto s:
O II H — C — H y H — C =
C — H, la h ib rid a ció n
de l ca rb o n o e s .... re sp e ctiva m e n te .
552
■
III.
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
C a p a c id a d q ue tiene el átom o d e ca rb ono de form ar 4 enlaces covalen tes con á to m os igua les o diferentes.
Resolución: R e sp e c to a las proposiciones: I. C orrecto A los alquenos y alquinos se les den om in a insa turados debido a que p oseen carb ono s que no com pletan los 4 enlaces. II. C orrecto L o s hidrocarburos insaturados son m ás reacti vo s que los alcanos debido a la presencia de enlaces n m e nos estables. III. C orrecto E n los alqu eno s se p resenta al m e n o s un doble enlace. IV. C orrecto E n cuanto a reactividad, se tiene: Alq uin os alqu eno s > alcanos V . Incorrecto L o s alquinos y alquenos (insaturados) en c o n junto no p ose en una fórm ula general definida. .-. E s incorrecto: V
a . Tetravalencia. b. Autosa turac ió n. c. sp 2 y sp Resolución: P ro p ie d a d e s del carbono: I.
Autosaturación: C a p a c id a d del carbono para fo rm ar las c a d e nas c a rb on a d as por unión con otros carbonos.
II
Hibridización: Del carbono en las estructuras: O H — C — H i sp2
III.
5 7.
H ■- C = C - - H i i sp sp
Tetravalencia: El carbono en co m pu estos orgánicos puede form ar hasta 4 enlaces covalen tes (valencia: 4) L a relación correcta e s: I —b; II - c ; III - a.
59.
Indique ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) para la siguiente m olécula:
Indique ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) , seg ú n corresponda: I. C H , = C = CH_ P ro p a d ie n o II. C H , — C H = C H — C H , 2 - B ute no III. C H = C — C H 2 - C H , Butino Resolución:
I.
Su fórm ula sem idesarrollada es: C H ,C H ,C H = C H C H — C H — C H ,
II
Tien e 18 e nlace s sigm a y 2 enlaces pi.
III.
S u nom bre IU P A C es 2 ,4 - hepteno.
Hidrocarburos no saturados: I. C H , = C = C H , Pro p ad ie no II. C H , — C H = C H — C H , 2 - B ute no III. C H = C = C H , — C H , Butino
Resolución: E n relación con la siguiente estructura topológica
.-. S o n correctos los 3 nom bres I
V e rd a d e ro
60.
Su fórm ula sem idesarrollada es: CH, — CH, — "T II
6
CH= CH — CH = CH — C H , 5
4
3
2
T"
V e rd a d e ro
S e o b s e rva n los enlaces:
III.
los siguientes alcoholes es primario? CH, — OH CHOH — CH, C ( C H ,) ,O H
Resolución: S e g ú n la posición del — O H en la cad ena ca rb o n a tada se tiene:
• 2 dobles (2o y 2 n), en total: 18 cr y 2 n.
I.
F a ls o
Indique cuál d e las siguientes proposiciones es in correcta: I.
de — — —
• 16 sim ples (incluyendo los H ): 16 rr
S u nom bre IU P A C e s: 2 ,4 - heptadieno 58 .
¿Cuál I. C H , II. C H , III. C H ,
II. R — C H — R : C H , — C H O H — C H , I OH
R
ces dobles o triples.
IV. Lo s alquinos son m ás reactivos que los alquenos. V . L a fórm ula general d e los hidrocarburos insatu rados e s: C .H 2n
2 propanol o sec - propanol
alcohol 2 °
Lo s hidrocarburos insaturados presentan enla
II. L a alta reactividad de los hidrocarburos insatu rados se d eb e a los enlaces pi (n). III. L o s alqu eno s presentan doble enlace.
R — C H 2 — O H : C H , — C H 2— O H Alcoh ol 1 o Etan o l
III.
R — c — R I OH alcohol 3°
;
CH, I C H, — c — OH " I CH,
2 - metil - 2 - butanol o ter butanol P o r lo tanto , es prim ario: solo I
Q
®
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISIÓN UNI
PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II) ¿ C u á n to s carbonos terciarios y cuántos carb ono s con hibridación s p 2 se presentan respectivam ente en el co m pu esto m ostrado?
I. II. III.
CH, — CH — C H , — C — NH,
■
553
®
L a sustancia Y se llama éter dimetílico. L a sustancia X es constituyente del pisco. L a s e species quím icas m o stradas son isóm eros de posición.
A) V V F D) F V F
O
u ím ic a
B) V F V E) FFV
C) FV V
Resolución: D e acuerdo a las sustancias:
I. A) 2 y 3
B) 2 y 2
C) 1 y 3
D) 1 y 2
(V)
E )3 y 3 C o m p u e s to (Y ) É te r dimetílico
Resolución: C a rb o n o s terciarios son aquellos carbonos saturados unidos a 3 ca rb ono s. P o r lo tanto, en la estructura:
II.
(V) L a sustancia (X ) es alcohol etílico, principal co m p o n e n te de las b eb id as alcohólicas com o el pisco.
III.
(F) L o s co m pu estos X e Y son isóm eros de función. Clave: A
O
II
C H , — CH — C H , — C — NH,
H H I ¡ H — C — O — C — H I I H H
PROBLEMA 4 (UNI 2 0 1 2 - II)
Clave: A
A continuación, se representan las estructuras lineoangulares para 3 hidrocarburos isóm eros d e fórm ula glo bal C ,H ,, .
PROBLEMA 2 (UNI 2012 - I) Identifique el nom bre correctam ente escrito, según las no rm as de la nom enclatura IU P A C . A ) 2 ,6 ,6 - trim etilheptano B) 3 - metil - 3 - buteno C ) 3 - etll - 6,6 - dim etilheptano D) 3 - pentlno E) 3 - metil - 2 - pentanol
A partir d e ello, ¿cuál de las siguientes afirm aciones es la correcta? A ) E n el hidrocarburo P las fu e rza s interm oleculares son m ás Intensas.
Resolución:
B) E l hidrocarburo Q tiene el m ayo r punto de ebullición.
E l nom bre IU P A C escrito correctam ente es: 3 - metil - 2 - pentanol
C ) E n el hidrocarburo R las fu e rza s dlpolo-dipolo son m ás im portantes que las fu e rza s de Lo n d o n . D ) P o r su form a geom étrica, el hidrocarburo Q d esa rro lla fuertes interacciones de Lo n d o n . E ) L o s 3 h idrocarb uros prese ntan igual punto de e b u llición.
CH,
OH I C H 3— C H 2 — C H — C H — C H :, 5
4
©
2
1
Clave:
E
PROBLEMA 3 (UNI 2 01 2 - II) Indique la secuencia correcta d e sp u é s de determ inar si la proposición es ve rd ad era (V ) o falsa ( F ) sobre las siguientes especies quím icas: H I
H I
■c — c I H
H
I O — H (X )
H I -C ii H
H I
- O -
-cI H
(Y )
Resolución: La s fu e rza s interm oleculares características en los al ca no s son las fu e rza s de dispersión (Lo n d o n ). Es ta s fu e rza s d e p e n d e n : 1. Del área efectiva de contacto (longitud d e la cadena ca rb on a d a). 2. D e la polarizabilidad de la m olécula (form a d e la m o lécula, a sociada al g rad o d e ram ificación q ue pre sente). P a ra los isóm eros del p enta no: según la intensidad de las fu e rza s de Lo n d o n .
554
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
PROBLEMA 6 (UNI 2 0 1 3 - 1)
[+ < A /< /V \ (Q)
E l asp a rta m e es un co m pu esto orgánico e dulcorante no calórico.
(P)
(R )
Aumenta el punto de ebullición
O
Clave: A
r V
PROBLEMA 5 (UNI 2 01 3 - 1)
A) V W
B) V V F
C) FFV
D) V F F
E) F FF
Verdadero (V) A m in a prim aria: R - N H 2, ejem plo C H 3- N H 2
II.
Falso (F)
H
S e ñ a le la alternativa que p resenta la secuencia correc ta, d e sp u é s d e determ inar si las proposiciones son ve r d ad e ras (V ) o falsas ( F ): I.
E l edulcorante presenta al g rupo funcional am ida.
II.
E l co m pu esto orgánico contiene al g rup o funcional alcohol.
III.
E l asp a rta m e contiene a los g rupos funcionales éter y éster.
Resolución: I.
Q
k ~ * V 0CH-
OH
Indique la secuencia correcta d e sp u é s d e determ inar si las proposiciones son ve rd ad e ras (V ) o falsas (F ): I. U n ejem plo de am ina primaria e s: C H 3N H 2. II. E l co m pu esto 1 ,4 - d ib rom o b en cen o es m ás polar qu e el 1,3 -d ib ro m o b e n c e n o . III. E l b en cen o, C 6H 6, e s m ás polar que el b rom o b en ce no , C 6H 5Br.
a
O
A) V W D) W F
B) V F V E) F W
C) V FF
Resolución:
Br
S e g ú n el gráfico:
i0 1 ,4 - d ib rom o b en cen o m (total) = 0 (apolar)
1 ,3 - d ib rom o b en cen o m (total) A 0 / (polar)
'''..OH
/ G ru po fun cio na l á cido carb oxílico
Falso: (F)
ÜpH, NH
y -V j
|
G ru po fun cio na l e ste r
G ru po fun cio na l am ida
Verdadero G ru p o funcional am ida ( R — C O N H 2)
c^ ( o ) B e n ce n o m = 0 (apolar)
Falso G ru p o funcional alcohol ( R — O H ) B ro m o b e n ce n o m A 0í (polar) Clave: D
III
Falso G ru p o éter (R — O — R ) y éster ( R , — C O O — R 2)
S o lo e nco ntram o s éster, pero no éter ( R , - O — R 2) Clave: C
Q
PROBLEMAS
>D 1.
Hallar el núm ero d e isóm eros que presenta la fór-
A) 5 2.
E) 4
B) 2
C )6
D) 3
E)5
B) 2
C )1
D) 3
E)4
D e term inar cuántas am ina s terciarias se asocian a la fórm ula C 5H 13N . A) O
5.
D) 3
D e term ine cuántos alcoholes terciarios están a so ciadas a la fórm ula global C 5H 120 A) O
4.
C) 1
Hallar el núm ero d e alcoholes que están asociados a la fórm ula C 4H 10O A) 4
3.
B) 2
B) 2
C )1
D) 3
E) 4
Identificar un aldehido: A ) C H 3C H O H C H 3
B ) O H C C H 2C H 3
C ) C H 3C H 2O C H ( C H 3)2
D ) C H 3C O C H 2C H 3
E ) C H 3C H 2C O O H 6.
H alla r el núm ero de carb ono s prim arios que tiene la siguiente estructura: ( C H 3)3C C H 2C H ( C H 3) C H C I C H 2C H ( C H 3) C H 2C H 2CI A) 3
7.
B) 4
C) 5
D) 6
E)
8.
CH3 I CH, ■ CH I ,C H 3 C H , -C H 'C H , 6 ,7 - dicloro - 2 ,4 ,7 - trim etiloctano 2 ,3 - dicloro - 2 ,5 ,7 - trim etiloctano 2 ,3 - dicloro - 2 ,5 ,7 ,7 - tetram etilheptano 6 ,7 - cloro - 2 ,4 ,7 - m etiloctano. 2 ,2 - dicloro - 3 ,5 ,7 - trim etiloctano.
N o m b ra r el siguiente co m pu esto: CH3 I C H 3C H 2C H 2C H C H 2C H — C H ( C H 3)2 C H ( C H 3)2 A )
B) C) D) E)
4 ,6 1 ,3 2 1 ,2 5-
1 0 . ¿ Q u é g rup os funcionales pued e n estar p resentes en un co m pu esto d e fórm ula C 3H aO ? A ) É te r y a ld eh id o. C ) Alc oh ol y ald eh id o. E ) Alc oh ol y cetona.
B ) É te r y alcohol. D ) A ld e h id o y cetona.
1 1 . D o s co m pu estos orgánicos son isóm eros ópticos cua nd o al com pararlos: A ) L a sum a relativa d e sus á ngu los de desviación del plano de la lu z p olarizad a es cero. B ) M uestra un a um ento el ángulo d e desviación del plano d e la lu z polarizad a . C ) N in g u n o ejerce actividad óptica sobre el plano d e la lu z polarizad a . D ) L a m olécula del uno es la im agen especular no superponible del otro. E ) L a s m oléculas no son im á ge ne s especulares entre si. 1 2 . ¿ C u á n to s g rupos funcionales no están a so ciad os a la a drenalin a, una horm ona adrenal? I. Alc oh ol III. A m in a II. Fe n o l IV. Éter.
NHCH,
- diisopropilhexano. - diisopropihexano metil - 5 - isopropilhexano - dimetil - 5 - isopropilheptano isopropil - 2 ,3 - dim etiloctano
C )2
A) O D) 3 1 3 . C o m p le ta r el siguiente párrafo:
de uno S e llama g rupo funcional a tod o . o m ás á to m os de una m olécula q ue confiere a é s tas u n a s ________ y un c o m p o rta m ie n to ________ característico. A) B) C) D) E)
co m pu esto co m pu esto a g re g a d o a g re g a d o a g re g a d o -
- p ropiedades - físico - p rop ied ad es - quím ico estructuras - físico p ropiedades - quím ico p rop ie d ad e s - físico
1 4 . ¿ Q u é estructura presenta 1 carbono secundario? A ) n - decano B ) 2 ,2 ,4 - trim etilpentano C ) 2 ,2 - dim etilhexano D ) 3 ■ etilpentano E ) 2 ,2 ,3 ,3 - tetrametilbutano 1 5 . De term in ar la fórm ula global de:
9.
¿ Q u é alcano presenta enantiom ería? 2 - m etilbutano B ) 3 - etilpentano C ) 3 - m etilhexano D ) 2 ,2 - dim etilhexano E) 2 ,2 ,3 ,3 - tetrametilbutano
A )
555
E) 7
Cl Cl I I - C - CH — C H , I CH3
B) C) D)
■
PROPUESTOS
N o m b ra r el siguiente co m pu esto:
A )
u ím ic a
c:
556
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
A ) C 6H „ 0 2
B ) C 6H 120 2
D ) C 6H 60 2
E ) C 6H 80 2
S
a p ie n s
C ) C 6H 10O 2
22. N o m b ra r: C H , — C H 2-
16. D eterm inar la fórm ula global de: CH,
XX A ) C 8H , 0N 2O 2 D ) C 9H 14N 20 2
CH,
B) 5 - iso p ro p il - 3,4 - d lm e tllo c ta n o
B ) C 9H , 0N ,O 2 E ) C 9H , 6N 20 2
D) 4 - iso p ro p il - 5,6 - d lm e tllo c ta n o
C ) c 9h 12n 2o 2
E) 3 - etil - 4 - iso p ro p il - 3 - m e tilh e p ta n o
23. D e te rm in a r cu á n to s c a rb o n o s s e c u n d a rio s p re s e n ta la s ig u ie n te estru ctu ra 3 .3 ,5 - trie tilu n d e c a n o
V
B ) 12 E) 9
A ) 11 D ) 10
C )8
24. D e term inar cuántos carb ono s secundarios p rese n ta la siguiente estructura
C H 3O O C HOOC
5 - etll - 2 ,2 .5 - trimetiloctano B) Cetona D ) Ácido carboxíllco
A ) Am ina C ) Ester E ) Alcohol
A) 3 D) 6
1 8 . ¿ C u á n to s carb ono s terciarios están p resentes en la siguiente estructura? ( C H 3)2C H C H 2C H C I C H 2C ( C H 8)2C H 2C ( C H 3)3 B) 3
CH,
C ) 2 - etll - 4 - Isop rop il - 3 - m e tilo c ta n o
CN
2
CH, — CH — CH — CH I I CH C H 2C H , / \ 2 3 CH, CH,
A ) 2 - etll - 4 - iso p ro p il - 3 - m e tilh e p ta n o
17. ¿ Q u é g rupo funcional no está a sociado a la si guiente estructura:
A)
CH,
C )4
D) 5
25.
B) 4 E )7
C )5
N o m b ra r C H 3(C H 2)7 \
,Q / (C H 2)-
CH
C
/ c _ c \ H
E) 1
O — CH — CH. | CH,
H
A ) 9 - o cta d e c e n o a to de propilo B) C is - 9 - o c ta d e c e n o a to de iso p ro p llo
19. De term inar la fórm ula global:
C ) C is - 9 - o cta d e c a n o a to d e iso p o p ilo
D ) C is - 9 - o c ta d e c e n o a to d e p ro p ilo E ) T ra n s - 9 - o c ta d e c e n o a to d e Is o p ro p ilo 26. N o m b ra r: OH
A ) C 9H 10O N D ) C .H . O N 20.
B ) C ,H . ,O N E ) C 8H 9O N
C ) C cH ,0 N
CH — C H , C H, — CH
De term inar la fórm ula global:
Br
I CH
O
A) B) N — CH,
C)
D) E) O A ) C 9H 60 2N D ) C 9H 90 2N 21.
B ) C 9H 80 2N E ) C 9H „ 0 2N
C ) C ,H 70 ,N
33333-
b ro m o - 1 - etll - 4 - p ro p ilciclo cta n o l b ro m o -1 - etll - 4 - is o p ro p ilc ic lo o c ta n -1 - ol b ro m o - 1 - etll - 4 - iso p ro p ilciclo cta n o l b ro m o - 1 - etil - 4 - ¡so prop iloctan ol b ro m o -1 - etll - 4 - Isop rop il - 1 - ciclo o cta n o l
27. N o m b ra r: ■C H — C O O H I NH
¿ Q u é h e xa n o por m onocloración produce solo dos productos m onoclorad os? A) C)
n - h e xa n o 3 - m etilpentano
E ) 2 ,3 - dim etilbutano
B ) 2 - m etilpentano D ) 2 ,2 - dim etilbutano
A ) Á c id o 3 fenilpropan - 2 - am ino - 1 - carboxílico B ) Á c id o 2 - am ino - 3 - fenllpropanoico C ) Á c id o 2 - am in o p ro p an o b en zolco
Q
A) B) C) D) E)
D ) Á c id o 2 - am ino - 3 - b en cen op rop anoico E ) Á c id o 2 - am ino - 2 - benclletanoico 2 8 . N o m b ra r: C H (— C O — C H — C O — C H , I ch
A) B) C) D) E)
33333-
2— c h = c h 2
alil - 2 ,4 - p entanon a vinil - 2 ,4 - pentanon a alil - 2 ,4 - pentanod iona vinil - 2 ,4 - p entanodiona vinil - 2 ,4 - he xano d lo na
2 ,4 1 ,3 1,2 2 ,4 5 ,7 -
u ím ic a
■
ciclo - 1 - octadienona ciclooctadlen - 4 - ona ciclooctadlenona ciclooctadienona ciclooctadienona
35. N o m b ra r: ( C H ,) 2C = C H — C H ( C I) — C H 2 — C O O H A) B) C) D) E)
2 9 . ¿ Q u é alqu eno es m ás volátil?
Á c id o Á c id o Á c id o Á c id o Á c id o
3 3 3 4 4
-
cloro cloro cloro cloro cloro
-
5552 5-
metil metil metil metil metil
-4 -4 -4 -2 - 3
- hexanoico - hexenoico - he xen - 1 - oico - hexenoico hexenoico
36. N o m b ra r: A ) 1 - h e xen o B ) C ls - 2 - he xeno C) 2 - metil - 1 - penteno D ) 2 - metil - 2 - penteno E ) 2 ,3 - dimetil - 2 - buteno 30. ¿ Q u é alqu eno presenta ¡som ería geom étrica? A) 1 - buteno C) 1 - d ec eno E ) C iclo p ente no
B ) 2 - metil - 2 - octeno D ) 1 - cloro - 1 - buteno A ) 2 - ¡sobutilclclopentanona B ) 1 - isobutil - 2 - ciclopentanona C ) 2 - butilciclopentanona
3 1 . ¿ Q u é alternativa representa un isóm ero del 2 ,2 -d im etll-3-heptino. A) B) C) D) E)
3 ,3 - dimetil - 1 - hepteno 3,3 - dim etllciclohepteno 1,1 - dim etllcicloheptano 1 ,3 - oc.tadieno 3,3 - dim etilcicloheptano.
D ) 1 - butilciclo - 2 - pentanon a E ) 2 - isobutilciclo - 1 - p enta non a 3 7.
N o m b ra r: O
3 2 . N o m b re : OH
/
y
NH2
v
í 0
OH A) B) C) D) E)
3 - etil - 3 ,5 - dihidroxipentanam ida. 3 - hidroxi - 3 - 3 - (2 - hidroxietil) p e nta nam ida . 3 - etil - 3,5 - hidroxlpentanam lna. 1 - amino - 3 - hidroxi - 3 - (2 - hidroxietil) pentanona. 3 - etil - 3 ,5 - dihidroxipentanam ida.
A) B) C) D) E)
3 3 3 3
- fenil - 4 - isopropilciclopentanona - isopropil - 4 - fenilciclopentanona - fenil - 4 - propilciclopentanona - fenll - 4 - n - propilciclopentanona 1 - fenil - 2 - isopropilciclopentanona
38. N o m b ra r: C H 2— C H 2— C H 2— C O O H
3 3. N om b ra r: C H ,— C H — C H — C H 2 — C H — C H , OH A) B) C) D) E)
3 3 3 3 4
-
fenil fenll fenil fenil fenil
3 4 . N o m b ra r:
-
2 5552 -
ifi
CH,
hidroxi - 5 - m e tilhe xano m etllhexan - 3 - ol m etllhexanol metil - 2 - hexanol metil - 5 - hexanol
557
Br A) B) C) D)
Á c id o Á c id o Á c id o Á c id o E) Ácico
1 - (p - brom odenil) - 4 - butanoico
4 4 4 4
-
(p (p (p (o
- brom obencii) - butanoico - b rom o b en c en ) - butanoico - brom ofenil) - butanoico - brom ofenil) - butanoico
39. N om b ra r: ( C H ,) ,C H C H N H 2C O O H
5 5 8
■
A) B) C) D) E) 40.
C o l e c c ió n
Ácid o Á c id o Á c id o Á c id o Á c id o
3 2 2 2 2
-
U n ic ie n c ia S a p ie n s
metilbut - 2 - am ino - 1 - oico am ino - 3 - m etilbutanocarboxílico am inoisobutírico am ino - 3 - m etilbutanoico am ino - 2 - isopropiletanoico
FV F D) V W
4 6 .
/C H 3 C H 2= C H - C H — C H = C H — C H I ^C H 3 ch2 I CH3
/O C H 3
A )
C = CH — CH
- brom o - bencil - 3 ,3 - dim etoxi - 1 - propeno - brom o - 1 - bencil - 3 ,3 - d im e to xíp rop en o - b rom o - 1 - fenil - 3 ,3 - d im etoxip rop en o - brom o - 3 - fenil - 1 , 1 - dim entoxi - 2 - propeno - fenil - 1 - brom o - 3,3 - d im etoxip rop en o
C ) 3 - etil - 6 - metil - 1 , 4 - heptadleno D ) 2 - metil - 5 - vinil - 3 - hepteno E) 3 - etil - 5 - vinil - 1 , 4 - heptadleno 4 7 .
ch3
42. ¿ Q u é proposición es fa lsa , respecto al ácido butanodioico? A ) Su B) S u C) Es D) Es E) Es
fórm ula global es C 4H 60 4 peso m olecular es 11 8 g/mol. isóm ero con el 1 ,2 ,3 ,4 - ciclobutanotetraol. un ácido dicarboxílico. soluble en a g u a .
43. ¿ Q u é proposición es flasa , respecto al 2 - he xanal? A ) E s ¡nsoluble en el a gua . B) P re s e n ta isom ería geom étrica. C ) S u fórm ula global es C 6H 10O . D ) E s isóm ero con la ciclohexanona. E ) P re sen ta d os á to m os de ca rb ono con hibrida ción s p 2. 44. S e ñ a la r la com posición centesim al del ca rb ono en el estireno (vinilbenceno) A) D) 45.
90% 79 ,6 %
B) 9 2,3%
C )8 8 ,7 %
C ) 1 ,3 - he xad ie no D ) 2 - metil - 1 ,3 - butadieno E ) 3 - metil - 2 ,4 - he xad ie no 4 8 .
S e ñ a la r el nom bre del co m pu esto
A ) 2 - metil - 1 - he xen - 3 - ino B) 2 - metil - 3 - hexin - 1 - e no C ) 5 - metil - 5 - h e xe n - 3 - ino D) 5 - metil - 3 - hexin - 5 - e no E ) 2 - metil - 2 - he xe n - 4 - ¡no 49. R e s p e c to al siguiente hidrocarburo, indicar la res p uesta correcta:
A )
Es un d ie n o c o n ju g a d o
B) S u fó rm u la glo b a l es C ,3H 20 C ) T ie n e 4 e le c tro n e s en o rb ita le s p D ) 5 - iso p ro p il - 8 - m etil - 2 ,4 ,6 ,8 - n o n a te tra e n o E) Es un p o lie n o aislad o.
50. 4 5 g ra m o s d e c a rb u ro d e c a lc io con im p u re z a s se ha ce re a c c io n a r con a g u a y se p ro d u c e 9 litro s de a c e tile n o re co g id o s s o b re a g u a a 2 7 °C, 780 torr, co n un a h u m e d a d re la tiva de l 80 %. D e te rm in a r el p o rc e n ta je d e im p u re z a s en la m u e s tra inicial. D ato : P vH20 = 2 5 to rr
E) 77,4 %
S e ñ a la r ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) seg ú n corres p ond a : I. U n a d e las p rop ie d ad e s m ás notables del b en ceno es su relativa baja reactividad. II. L a estabilidad del ben cen o e s el resultado de la deslocalización electrónica. III. Varios co m pu estos arom áticos son carcinogénicos.
2 ,4 - he xad ie no
B) 1 ,3 - pentadieno
H 2N —C H 2— C H 2— C H 2— C H 2—-C H —C H 2— C H 2—C O O H
8 - am ino - 4 - cetooctanoico 8 - am ino - 4 - etoxioctanoico 4 - acetiloxi - 8 - am inooctanoico 4 - aceto - 8 - octanoam inoico 4 - acetil - 8 - a m inoaotanoico
¿ Q u é m olécula presenta 12 hidrógeno por m olé cula? A )
4 1 . N om b ra r:
A ) Á cid o B) Á c id o C ) Á c id o D ) Á c id o E ) Ácid o
2 - metil - 5 - etil - 3 ,6 - heptadleno
B) 2 - metil - 5 - etil - 3 ,6 - d ienheptano
X QCH3
A) 1 B) 1 C) 1 D) 3 E) 1
C) V FV
E )F F V
N o m b ra r:
N om b ra r: Br |
B )V F F
A )
A )
6 3 ,3 %
D)
4 5 ,8 %
(t = 2 5 °C )
B) 52 %
C ) 5 4 ,2%
E ) 48%
51. D e te rm in a r el n o m b re co rre c ta m e n te fo rm u la d o : A )
4 - h e xln o
B ) 4 ,4 - dim e til - 2 - pe n tln o C ) C is - 2,3 - dim e til - 2 - b u te n o D) 1,2 - dim e til - 2 - b u te n o E ) T ra n s - 2 - m etil - 2 - p e n te n o
Q
52. ¿ Q u é hidrocarburo no presenta isomería geométrica? A ) 1,2 - d im e tilc ic lo b u ta n o B) 3 - h e x e n o
A ) I y II D ) S o lo II
B ) S o lo I E ) II y III
u Im i c a
■
559
C ) S o lo III
59. S e ñ a la r el núm ero de enlaces sigm a(s) en el 4 ,5 ,5 trimetil - 2 - h e xe n o .
C ) 3,4 - d ie til - 3 - h e x e n o D ) 1,3 - d ic lo ro c ic lo p e n ta n o
A ) 12
E) 1,4 - d im e tilc ic lo h e x a n o 53. Lo s is ó m e ro s orto, m e ta y pa ra se p u e d e n id e n tific a r d e te rm in a n d o el n ú m e ro de c o m p u e s to s qu e p u e d e n fo rm a rs e d e ca d a un o e llo s, c u a n d o se in tro d u c e un te rc e r g ru p o en el a n illo b e n c é n ico. ¿ C u á n to s p ro d u c to s is o m é ric o s se p ro d u c e n cu a n d o s e in tro d u c e un te rc e r g ru p o c lo r en el od ib ro m o b e n c e n o ? A) 2
B) 1
D) 4
E) 5
C) 3
54. In d ic a r cu á l de los s ig u ie n te s h id ro c a rb u ro s a lifá tico s e s un die n o c o n ju g a d o
B ) 16
C )2 0
D ) 26
E ) 30
60. C o n respecto a los siguientes co m pu estos: I. 2 - deceno II. 1 ,2 - dicloropropeno III. 1 - penteno Pre se n ta n isom ería geom étrica. A ) I y II D ) S o lo II
B ) I y II E ) I, II y III
C ) II y III
6 1 . C o n respecto al p ropeno: I. P re s e n ta 2 carb ono s con hibridación sp 2. II. P re s e n ta ¡som ería geom étrica. III. P o s e e 8 5 ,7 1 % de carb ono . E s correcto afirm ar:
A ) C H 2 = C H -C H = C H — C H ,
A ) I y II D ) S o lo I
B) C H 2 = C = CH — C H 3 C ) C H 3— C H = C H — c h 3 D ) C H 3 — c h 2-
2-
ch
ch
3
E ) (C H 3)3 — C — C H 3
55. S e ñ a la r cu á n to s a lq u e n o s e x is te n con fó rm u la
B ) I y III E ) I, II y III
C ) II y III
6 2. C o n respecto al etileno: I. L a m olécula tiene form a plana. II. S u s á ngu los d e enlace son d e 10 9 ,5 ° III. L o s carb one s p ose en hibridación s p 2.
C 4H e, c o n s id e ra n d o to d o tip o d e isom e ría. A) 1
B) 2
D) 4
E) 5
C) 3
56. S e ñ a la r v e rd a d e ro (V ) o fa ls o (F ) seg ún c o rre s p o n da, re s p e c to a los alq u e n o s: I.
Los a lq u e n o s son s o lu b le s en s o lv e n te s a p o la re s c o m o la ac e to n a .
II. G e n e ra lm e n te el p u n to de e b u llic ió n del is ó m e
A ) I y II D ) S o lo II
B ) I y III E ) S o lo III
C ) II y III
63. ¿ C u á l d e los siguientes co m pu estos es aliciclíco? A )A n tr a c e n o D ) N a fta le n o
B ) Tolu en o E ) Cicloalcano
C ) Fe n o l
64. Indicar el no m bre IU P A C del co m pu esto: C H , C H 2- C H 3
ro c is - es m a y o r q u e el del is ó m e ro tra ns-, III. El p u n to d e e b u llic ió n d e los a lq u e n o s s e in c re
I
I
I
I
ch 2c h 2
m e n ta con el a u m e n to de la ca d e n a carb o n a d a .
C H 3— C H — C — C H 2— C H 3 A)
FVF
B) F F V
D)
VFV
E) W V
C ) VFF
ch3
57. S e ñ a la r el n o m b re del s ig u ie n te co m p u e sto : ch
3
c h 2c h
3
/ C -C x c h 3c h
2
ch
3
A ) c is - 2 ,3 - d ietil - 2 - b u te n o B ) c is - 2 ,4 - dim e til - 3 - he x e n o C ) tra n s - 3, 4 - d im e til - 3 - h e xeno D) tra n s - 2,3 - d ietil - 2 - b u teno E) tra n s - 2 - etil - 3 m etil - 2 - p e n te n o
58. D ado s los n o m b re s de los s ig u ie n te s c o m p u e s to s . I.
A) B) C) D) E)
4 - etil - 3 ,4 - dim etilheptano Undecano Decano 2 - etil - 2 - butilpentano 3 ,4 - dimetil - 4 - propilhexano
65. E l butadieno es un co m pu esto que tiene: A) B) C) D) E)
T re s e nlace s sim ples. D o s enlaces sim ples y uno doble D o s enlaces dobles y siete enlaces sim ples. T re s enlaces dobles. D o s enlaces dobles y uno sim ple
3 - buteno
II. 2 - e til - 2 - p e n te n o III. 2 ,4 - dim e til - 2 - p e n te n o ¿ C u á l o c u á le s e s tá n c o rre c ta m e n te n o m b ra d o s ?
66 . C ierta sustancia contiene 8 5 ,7 % d e C y 1 4 ,3 % de H: 1 ,4 gram o s de esta sustancia decolora 64 gra m os de una solución que contiene 5 % en peso de
560
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
brom o (B r2). D e term inar la fórm ula m olecular de
73 .
¿ Q u é nom bre recibe el siguiente c o m pu esto:
dicha sustancia. P A (Br = 80) A ) C 5H 10 D ) C 4H 8
B ) C 5H 12 E ) C 3H 6
C ) C 6H s C H 2- C H 2- C - C H - C H 2- C H 3
67. L a com bu stión com pleta de una m e zcla d e 4 4 ,8 litros de C 2H 2 y 6 7 ,2 litros de C 3H 3 requiere la pre sencia d e un 20 % en peso de o xig e n o en e xc e so . De term in ar la fracción m olar del o xíg e n o residual una v e z re alizada la com bustión. S u p o n e r C N para las m ediciones de cada gas. A) 2 /15 D )2 /2 7
B )4 /3 1 E) 4 /17
C )4 / 2 7
E ) 1 ,2 ,5 - triclorobenceno 69. C o n respecto al ciclopenteno: I. E s isóm ero con el me.tilciclopentano II. E s isóm ero con el m etilciclopentano III. E s isóm ero con el 1 ,3 - p entadieno E s correcto afirm ar:
75. R e sp e c to a los a lquinos, m arcar la proposición ve r d ad e ra:
C ) Solo II y III
70. C o n respecto a la m olécula del b en cen o: E s plana y todos los enlaces C - C tienen la m is m a longitud. II. Todos los enlaces C - H tienen la m ism a longitud. III. E s m ás reactivo que un a lqu eno. E s correcto afirm ar:
0
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
72. Quím icam ente los hidrocarburos son com puestos de: A) C y O C ) C y sustancias nitrogenadas D ) A ce ites y g rasa s
A ) Pre sen ta n isom ería cis/trans. B ) S u s reacciones típicas son sustituciones elec trofílicas. C ) E l acetileno, d en om in ad o tam bién etileno, es el alquino industrialm ente m ás im portante. D ) Ex is te n 2 butinos, los cuales son isóm eros de posición. E ) L o s alquinos son isóm eros de los cicloalcanos. 76. ¿ Q u é alqu eno presenta isom ería geom étrica?
C ) IIy III
71. R e s p e c to a los hidrocarburos: I. U n mol el tercer alqu eno de c a d ena abierta pre senta 4 8 g de carbono. II. S o la m e n te los alqu eno s presentan isom ería g eom étrica. III. Lo s d ienos co njug ad o s presentan una estabili d ad adicional lo cual se justifica por la re son a n cia qu e presentan las m oléculas de este tipo. IV. L o s a lca n os, a lqu eno s y alquinos del m ism o núm ero de á to m o s de carbono presentan dife rente tem peratura de ebullición. S e ñ a la r el núm ero de proposiciones incorrectas. A)
C ) 2 ,3 ,5 - trim etilpentano
S o n solubles en solventes orgánicos y el a gua . S o n m enos reactivos que los alcanos. S o n hidrocarburos no inflam ables. S u s puntos de ebullición p erm a ne cen co n s tan tes con el increm ento del peso m olecular. E ) S o n volátiles y sus reacciones típicas, las a di ciones electrofílicas, están g o b e rn a d a s por la regla de M arko vniko v.
D ) 1 ,2 ,4 - triclorobenceno
B ) I y III E ) I, II y II
B ) 2 ,3 - dietil - 3 - m etilheptano
A) B) C) D)
C ) 1 ,3 ,5 - triclorobenceno
A ) I y II D ) S o lo II
3
74. R e sp e c to a los a lqu eno s, m arcar la proposición ve rd ad era:
B ) 1 ,4 ,5 - triclorobenceno
I.
ch
A ) 1 ,3 ,4 - trietil - 3 - m etilpentano
E ) 2 ,3 ,5 - trimetil - 3 - m etilnonano
A ) 1 ,3 ,4 - triclorobenceno
B ) So lo I y III D ) S o lo III
2
D ) 4 etil - 3 ,4 - dim etiloctano
68 . N o m b ra r al siguiente co m pu esto:
A ) So lo I y II C ) I, II y III
ch
B jC y N E) C y H
A ) 1 - buteno C ) 1 - dec eno E) ciclopenteno
B ) 2 - metil - 2 - octeno D ) 1 - cloro - 1 - buteno
77. ¿ C u á l es el octano que solo presenta hidrógenos prim arios? A) C) E)
n - octano B ) 2 ,2 - dim etilhexano 2 - m etilheptano D ) 2 ,3 - dim etilhexano 2 .2 ,3 ,3 - tetram etilbutano
78. ¿ Q u é grupos funcionales podrían e sta r p resentes en un co m pu esto cíclico de fórm ula C ,H 10O ? A ) A ld e h id o y cetona. C ) C e to n a y alcohol E ) Alcoh ol y éter.
B ) A ld e h id o y alcohol D ) A ld e h id o y éter.
79. ¿ Q u é g rup o(s) funcional(es) no p u ed e (n ) estar presente(s) en un co m pu esto de fórm ula C 4H ilO ? A ) A ld e h id o D ) É te r cíclico
B ) C e to n a C ) C e to n a cíclica E ) Alcoh ol y enlace doble
Q
80. ¿ Q u é propiedad del átom o d e carbono justifica la existencia d e una diversidad de co m pu estos o rgánicos? A ) C o va le n c ia C ) Au tosa tu rac ió n E ) Isotopía
B ) Tetravalencia D ) Hibridación
D ) C H 3C H 2C H C H 2C H 3 I E ) C H 3 — C ( C H 3)2C H 2 —
C ) 2 :4
D ) 4 :2
: Neopentil
C H — C H 3— I CH — CH 3 I C H 3— C H — C H 2—
CH — CH3 I CH2 I CH — CH — CH3 ch3
E ) 4 :1
82. E n la siguiente estructura, indique el núm e ro de carb ono s prim arios, sec und arios, terciarios y cua ternarios. H I C H 3— C H 2— C H = C H — C — C H 2— C H — C H 3 I ^ ch3 A ) 4 : 3 : 2 :1 D ) 3 : 4 : 3 :0
B ) 2: 4 : 2 : 1 E ) 3 :4 :2 :2
C ) 3 :4 :0 :3
83. Indique el núm ero de enlaces sigm a (cr) y p¡ (n) en H A ) 21 : B ) 18 : C ) 37 : D) 19 : E) 2 9 :
9 9 9 18 18
A) B) C) D) E)
2 , 3, 7 - trimetil - 5 - isopropiloctano 3 - isobutyl - 5 - isopropil - 2 - metil 2 - isopropyl - 4 - isobutil - 5 m etilhexano 2 ,5 dimetil - 4 - isobutil heptano 2 ,4 di isopropil - 7 - metil heptano
88 . Indique la proposición incorrecta respecto a las ca racterísticas generales de los com puestos orgánicos. A) B) C) D) E)
S o n solubles en el alcohol, éter, b en cen o. S o n m alos conductores de electricidad. S e d e sco m p o n e n a bajas tem peraturas. N o presentan el fe n ó m e n o d e ¡som ería. F o rm a n enlaces covalen tes g ene ralm en te .
89. R e s p e c to a las fu ente s de carbono natural, indique el que p resente m ayo r porcentaje de carb ono . A ) G ra fito D ) Lignito
84. E n la siguiente estructura, halle cuantos carbonos son secundarios y cuantos carb ono s presentan or bitales híbridos de tipo sp 2 en C H 3C H C H C H C C H C H 2C H 3 A) 1 y 4
561
: 3 -Pentil
C H 3— C H = C H — C H 2 — C = C H B ) 2 :1
■
87. ¿ C uá l es el nom bre oficial de la siguiente estructura?
81. E n la siguiente estructura, indique cuantos enlaces (sp 2 - s) y (sp - sp) existen.
A ) 2 :3
u ím ic a
B) 2 y 3
C) 4 y 1
D) 1 y 3
85. Indique las proposiciones correctas. A ) L o s hidrocarburos p ose en atom icidad igual a dos y están fo rm a d o s por carbono e hidrogeno. B ) Lo s hidrocarburos pocos reactivos son los etilénicos. C ) L o s alcanos se obtienen principalm ente por la destilación de la hulla D ) L o s hidrocarburos acetilénicos son m ás reacti vo s que los parafínicos. E ) E n general los hidrocarburos son utilizados
A ) C H 3— C H — C H 2 — I CH3
D) 4
E) 5
B) F F W E) V F F F
C) F V W
: Isobutil 92. D e las siguientes reacciones, señ ale ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) . I.
ch3
C )3
alquitrán d e hulla. A) V F V F D) F V F V
B ) C H 3 — C H 2 — ( C H 2)5 — C H 2 — : n - Octil I C ) C H 3 — C — C H 2C H 3 I
B) 2
91. D e las siguientes proposiciones, indique ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) respecto a las p rop ie d ad e s del carb ono . I. S o n carb ono s naturales, cristalinos y am orfos re spe ctivam en te , la antracita y el diam ante. II. E l gráfico es buen conductor d e la corriente eléctrica, por la presencia d e electrones libres. III. E l d iam ante presenta estructura tetraédrica cristalina siendo esta conductora d e calor. IV. E l b e n c e n o , toluen o, xileno se encuentran en el
principalm ente com o reactivos quím icos.
86 . S e ñ a le lo incorrecto
C ) Turba
9 0. Indique la cantidad de ca rb ono s am orfos presente en la siguiente relación: G rá fic o , negro de h u m o , carbón a ctiva do , lignito, turb a, carbón vegetal. A) 1
E )2 y 4
B ) Antracita E ) Hulla
: Isobutil
C H 3C H = C H 2 + H C I —
C H 3C H C I — C H 3
II. C H 3C H = C H 2 + H B r
C H 3C H 2 — C H 2Br
III. C H 3C H = C H 2 + H 20 (v) —
C H 3C H O H — C H 3
A) VFV D) FVF
B) VFF E) F W
C) W V
562
93.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
¿ Q u é reacciones son necesarias para la síntesis del butano a partir del acetileno? I. H id rog e nació n catalítica. II. A d ición M arko w niko ff. III. R e a cció n con sodio (W u rtz) IV. H alog en aclón en presencia de lu z solar. V . Síntesis d e G rig n a rd . A) D)
II, III y IV I, II, III
B ) II, IV, V E ) II, IV y I
C ) l , IV, III
A ) I y II D ) S o lo II
94. ¿ C u á l es el no m bre I U P A C del siguiente hidrocar buro insaturado? C H , — C = CH — CH — CH — C H 3 I I i CH, C H , CH I ¡ I CH, CH, CH, A) B) C) D) E)
7 - etil- 3,6 - dlm etiloctadieno 3 - etil - 2 ,5 - dimetil - 1 ,5 - octadieno 4 ,6 - dietil - 3 - metil - 1 ,5 - heptadieno 2 ,4 - dietil - 5 - metil - 2 ,6 - heptadieno 4 - etil - 3 ,6 - dimetil - 1 , 5 - octadieno
95. U n a de las siguientes propiedades corresponde a que el carbono se encuentre en dos estructuras diferentes. A ) C o va le n te D ) Alo trop ía
B) V V F F E)V FV F
B ) I y III E ) S o lo III
C ) II y III
98. Indique si las proposiciones siguientes son ve rd a dera s (V ) o falsas ( F ). I. L a representación espacial del carbono tetraédrlco m ás aceptada fu e ia que propuso V a n t.\H o ff, según la cual el carbono es un tetraedro. II. E l carbono tetraédrico se p ued e e n la za r com o enlace sim ple, enlace d ob le , enlace triple y e n lace cuádruple. III. L o s tipos de ca rb on o , seg ún la posición y nú m ero d e hidrógenos q u e contienen, pued e n ser prim ario, secund ario, terciarlo y cuaternario. A) F V F
B) V V V
C) V F F
D) V F V
C H 3— C H — C H 3 + C l2 - Ü ü * . . . + H C i CH3 A) B) C) D) E)
2 - cloro -
3 2 3 1 -
cloro cloro cloro cloro
3 -metil prop a no 3- metil prop a no 2- metil prop a no - 1 - metil prop a no 2 - metil prop a no
100 . E n la siguiente reacción q uím ic a, indique cuál es el producto principal seg ún la síntesis d e G rig n a rd . H,0„, C H 3C H 2C H 2CI + M g + M g C IO H A ) C H 3C H 3 C ) C H 3C H 2C H 3 E ) C H 3C H 2M g C I
C )F F V V
B ) C H 3C H 2C H 2C H 3 d ) c h 3c h 2c i
1. E
14. B
27. B
40. C
53. A
66. A
79. C
92. C
2. A
15. E
28. C
41. E
54. A
67 . E
80. C
93. c
3. C
16. D
29. E
42. C
55.
E
68 . D
81. B
94. E
4. D
17. A
30.
D
43. E
56. C
69 . C
82. D
95. E
5. B
18. E
31. B
44.
B
57. C
70. A
83. C
96. D
6. D
19. E
32. A
45. D
58. c
71. B
84. A
97. B
7. B
20. C
33. D
46. C
59.
D
72. C
85. D
98. D
8. E
21. E
34.
47.
E
60. A
73. D
86. C
99. C
9. C
22. E
35. B
48. A
74. E
87. A
100. C
10. B
23. D
36. A
49. B
6 1. B 62. B
75. D
88. D
11. A
24. C
37. A
50.
E
76. D
89. B
12. D
25. B
38. D
64. A
77. E
90. E
13. D
26. C
39. D
65. C
78. E
91. C
D
E 51. B 52, C
E) FV V
99. D é el nom bre del producto principal en la reacción:
B ) Tetravalencia C ) Autosaturación E ) Hibridización
96. Se ñ a le ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ). I. Tod o c o m pu esto que tiene á to m o d e carbono es orgánico. II. L a autosaturación es una propiedad del ca rb o no que explica p or qué hay m ásc om p u e sto sorgánicos qu e inorgánicos. III. E n cuanto a la e nerg ía relativa del ca rb ono h¡brid izad o sp 3 < s p 2 IV. E n la siguiente estructura C H 3 — C H 2= C H 2hay solo híbridos s p 3 y sp 2 A) FV FF D )FV V F
97. Indique las proposiciones correctas. I. E n el isobutlleno h a y carb ono s hibridizados en s p 3 y sp. II. E n el tetram etilbutano h a y 2 carbonos terciarios y 6 carbonos prim arlos. III. Lo s ciclo alcanos son isóm eros funcionales de los a lqu enos.
63.
Ecología y contaminación ambiental Química descriptiva Química aplicada
1
?
a o o
Richard Phillips Feynman (11 de mayo de 1918-15 de febrero de 1988) fue un físico teórico esta dounidense conocido por su tra bajo en la formulación integral de la trayectoria de la mecánica cuántica, la teoría de la electro dinámica cuántica y la física de la superfluidez del helio líquido subenfriado, así como en la física de partículas para el que propuso el modelo Parton. Por sus contri buciones al desarrollo de la elec trodinámica cuántica, Feynman, en forma conjunta con Julián Schwinger y Sin -ltiro Tomonaga, recibió el Premio Nobel de Física en 1965. Él desarrolló un esquema de representación pictórica am t t . U U ., 1ÜIU UU„ / pliamente utilizado para las expre siones matemáticas que rigen el comportamiento de las partículas subatómicas, lo que más tarde se conoció como «los diagramas de Feynman». Asimismo, ayudó en el desarrollo de la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial y se hizo conocido ante un amplio público en la década de los ochenta como miembro de la Comi sión Rogers, el panel que investigó el desastre del transbordador espacial Challenger. Además de su trabajo en física teórica, Feynman se ha acreditado con pioneros en el campo de la compu tación cuántica e introdujo el concepto de nanotecnología. Ocupó la cátedra de Richard Chace Tolman en Física Teórica en el Instituto de Tecnología de California. Fuente: Wikipedia
564
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
2 H N 0 3 + N 0 |
4 H N 0 3 + H g -> H g ( N 0 3)2 + 2 N 0 2 + 2 H 30
E l ó xido nítrico ( N O ) producido en la prim era reacción se enfría y con el e xc e s o de o xíg e n o se convierte en dió xido d e nitrógeno. E s te último al disolverse en el agua e xp e rim en ta un proceso d e auto o xid a c ió n -re d u c c ió n tran sform ánd o se en ácido nítrico y ó xido nítrico.
Z n + H N 0 3(ac) -> Z n ( N 0 3)2 + N H 3 + 2 H 20 F e + H N O 3(a0) —» F e ( N 0 3)2 + N 2 + H 20 (d,L)
P o r acción del H N 0 3(conc), el F e y el A l ser pasiva y ya no son a ta ca do s ni por el H N 0 3 ni por otros ácidos. U n a m e zc la d e (1 vo lu m e n de H N 0 3) y (3 vol de H C I) se llama a g u a regla y disuelve al oro (A u ). 6 H C I + 2 H N 0 3 - v 3 C I 2 + 2 N O + 4 H 20
Propiedades: Físicas. E l ácido puro e s un líquido incoloro. Pebull = 8 3 p
=
1 ,5 0
C
Psolidif = ~ 4 1 ,6
C
g/cm 3
E n contacto con el aire d esp re n d e h u m u s. E s soluble en el agu a en tod a s las proporciones y la disolución a cuo sa en el com ercio al 68 % . P o r acción de la lu z se d e s c o m p o n e lentam ente adquiriendo color pard o , por ello se conserva en frascos de vidrio oscuros (color to pacio).
2.
4 H N 0 3 -> 4 N 0 2 + 2 H 20 + 0 2
Químicas •
E n disolución a cu o sa actúa com o un ácido fuerte. H N 0 3 + H 20 -> N 0 3 +
Aplicaciones: 1 . S e e m plea g rand es cantidades d e H N 0 3en la pro ducción de a b o n o s (nitratos): Nitrato d e calcio: ( C a N 0 3)2 Nitrato d e sodio: N a N 0 3 Nitrato d e a m onio: N H 4N 0 3
3.
Pó lvo ra negra ■exploslon, S K 2 + N 0 2(gl + 0 2(g)
h 3c t
4.
R eacciona con ó xid o s , hidróxidos y sales: 2 H N 0 3 + C a O -> C a ( N 0 3)2 + H 20
CH3 io
S
i
1 U i
H N 0 3 + K O H -> K N 0 3 + H 20
Tiñ e la piel d e am arillo y en general a todos los m ateriales q u e contienen proteína (lana, sed a n a tural). E s una reacción xanto pro teica, debido a que se introduce radicales nitro ( ~ N 0 2) a las proteínas y sustancias o rgánicas.
'
■ H ,0
nitrobenceno Es un buen oxidante: reduciéndose a ó xido s de nitrógeno e incluyendo a am o niaco . E l producto de la reducción obtenido d ep e n d e de la concentración del ácido y del reductor e m p le a d o . Si el H N 0 3 (conc) se obtiene principalm ente N 0 2 y si el H N 0 3 (diluido) se obtiene N O . Oxida a los no m etales a los ácidos o xá cid o s , co rrespondientes: l2 + 1 0 H N O 3 -a- 2 H I 0 3 + 1 0 N O 2 + 4 H 20
H 2S 0 4 + 6 N 0 2 + 2 H 20 P + 5 H N 0 3 -> H 3P 0 4 + 5 N 0 2 + H 20 E l H N 0 3(dil) con los m etales form a nitratos y ó xidos nítrico. 3 P b + 8 H N 0 3 -> 3 P b ( N 0 3)2 + 2 N O + 4 H 20
fabricación d e T N T (trinitrotolueno) o trilita
N o rir NOj N02
2 H N 0 3 + N a 2C 0 3 -> 2 N a N 0 3 + C 0 2 T + H 20
H O -N O , h 2s o 4
O b te n c ió n de la anilina < @ — H N 2, q u e se e m plea en la fabricación d e llantas y en la síntesis d e colo rantes (em p le a do en la industria textil) Fab ric ación de pólvora negra: ( K N 0 3 + C + S )
F e 20 3(sj + H C i(ac, —> F e C I3(ac) + H 20
C a C 0 3(s) + H C I(ac) —> C 0 2(g) + C a C I 2 + H 20 (j)
Q
4. 5.
P a ra lim pieza de la superficie, en cerám icas, porce lana, etc. E n sold ad u ra para reducir los ó xido s.
u ím ic a
■
579
x S ¡ 0 2(s) + N a 2C 0 3(s| ------- ► N a 20 . x S i 0 2(sl + C 0 2jg)
S i 0 3N a 2 + hl20
Propiedades Físicas. E s un líquido incoloro, inodoro, Insípido y tran sp aren te. Tem p era tu ra d e ebullición: 10 0 ° C Tem p era tu ra d e fusión: 0 ° C D e n s id a d = 1 g/cm 3 ( P = 1 atm ; 4 °C ) C a lo r específico = 1 cal/g°C ( E s el d e m ás alto valor c o m p a ra d o con cualquier líquido y sólido). C a lo r latente d e fusión: 80 cal/g C a lo r latente d e va p o riza c ió n : 540 cal/g Quím icas: E s m uy e stable; debido a la reacción exotérm ica. 2 H 2 + 0 2 -► 2 H ,0 + 6 84 kcal/mol
e2 <
N a O H + -^ H 2 + calor y lenta con alcalinos férreos: C a + 2 H 20(|) —» C a ( O H )2 + H 2
Vidrio soluble S e obtiene fu nd ien do silice con carb onato d e sod io, se form a una m e zc la com pleja d e silicatos d e sodio.
E s un solve nte universal (disuelve a las sustancias polares e iónicas) m ediante los fe n ó m e n o s d e solvatación e hidratación.
580
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
■C l N a + (iónico) h 2o
©
©
©
©
dipolos ( H 20 )
•
E l intercam bio tiene iónico se utiliza para purificar m e dicam e ntos vitam inas y a zú ca r. Y el uso indus trial m ás im portante del intercam bio iónico existe en abland a r a g u a s dura s. Agua pura (destilada). S e obtiene por destilación continua; en apa rato s llam ados (destiladores) que pued e n ser de a lam b iq ue s o vidrios. S u principal aplicación es la industria quím ico farm aceúticas co m o a g u a para inyectables y a nivel d e laboratorios. Aguas minerales. S o n a g u a s que tienen propie d a d e s m edicinales, por las sustancias disueltas en ellas; principalm ente co m p u estas d e S i, S e , M g , C a , F e , ..., etc. A guas term ales. S o n a g u a s cuya tem p eratu ra , d e bido a sus sales, e xc e d e n a la de la tem peratura am b iente ; tienen p rop ie d ad e s m edicinales (aguas m inerales) e j.: los B a ñ o s del Inca. Agua pesada (D20 ). Fo rm a d a por o xige n o y d e u terio ( f H ) el ó xido d e deuterio se encuentra en el ag u a ordinaria en proporción de 1/6000. S e p u e d e sep a rar del a g u a ordinaria por electróli sis. Propiedades físicas D20 M 2 0 ,0 2 7 P u n to d e congelación (°C ) 3,8 P u n to d e ebullición (°C ) 1 0 1 ,4 2 D e n sid a d (g/m L a 20 ° C ) 1 ,1 0 6 C a lo r d e fusión (kcal/mol) 1,5 2 C a lo r d e va p o rizació n (kcal/m ol) 9 ,9 6
G c r O G N a 'O H 20
azúcar (polar)
I
► dipolos
© /© h 2o
(azúcar)
£3 ©
~€1
© ©
solvatación m olecular
Tipos de agua Naturales. S e e ncuentra en la n a tu ra le za y contienen sales disueltas: ( N a +; M g 2+; C a 2+; F e 3+; K +; C O ^ ; S O j " ; N O , ; N 0 2 ; l“ ; S 2“ ; H S ; e tc .), g rasa s disueltas ( N H „ C 0 2, H 2S , e tc.). M ateria inorgánica (producto de la desco m p osició n de plantas y anim ales). Agua dura. E s aquel tipo d e a g u a que contiene canti d a d e s g rand e s en disolución iones calcio y m ag ne sio ( C a 2+; M g 2+). U n a concentración > 200 ppm
1 ppm = 1 parte p or millón _ rnsio.(mg) 1 p pm = V SOi . ( L )
N o cose las le g u m bre s, ni disuelve el ja b ó n . N o se e m plea c o m o a g u a industrial en las indus trias d e p rocesos q u ím icos; deb id o a q u e los iones
T ie n e n p rop ie d ad e s algo m ayo r que el a g u a natu ral. L o q ue hace percibir q ue el enlace covalente entre O y D es un poco m ás polar q ue entre O y H esto ca usa el increm ento o b s e rva d o en las fu e rza s del enlace del hidrógeno. E l D 20 detiene el crecim iento de ve getales y es tóxi co para los anim ales. E l a g u a p esa da se usa princi palm ente co m o m o de rad o r d e neutrones en reac tores nucleares, pilas ató m ica s, b o m b a s atóm icas. Agua potable. E s a g u a destinada a la beb id a , al co n su m o h u m a n o , que no tiene nada nocivo para la salud , porque se e ncuentra quím ica y bacteriológi ca m en te tratada seg ún no rm as internacionales de san id ad ; d eb e cum plir con ciertos requisitos: D a to s s er fresca, clara, sin olor, que no se d e s c o m p o n g a . D e b e ser a iread a (contener o xíg e n o disuel to) con sab o r a g ra d ab le , ni salado ni d ulce, debe disolver el ja b ó n , cocer las leg um bre s, no debe co ntene r g é rm e ne s p atóg e n os.
C a 2+; M g 2+ con el a g u a form an incrustaciones; d e pósito d e cal (caliche, C a C O ,) , nata ja b o n o sa y un sólido insoluble. L a s cuales deterioran los e quipos com o cald eras, ho rno s, etc. y d ism inu ye n la eficien cia del proceso. Agua blanda. E s aquel tipo d e a g u a al q u e se le ha e lim inado los iones d e C a 2+ y M g 2+ este tipo d e a g u a es d e uso industrial para los e quipos d e proceso . L a elim inación de los iones C a 2+ y M g 2+ se re aliza p or el p roceso d e intercam bio iónico. E s ta s contienen ze olitas q u e son m inerales p oro sos qu e pued e n ca m biar iones N a + por iones C a 2+ q u e se encuentra en el a g u a . D e b id o a que tod o s los c o m p u e s tos d e sodio son solubles y no se fo rm a n d ep ó sito s no civos co m o resultado d e ión sodio. L a ze olita se regenera a su fo rm a original la vá nd ola con una fuerte solución d e salm uera N a C I. L o s 2 p rocesos d e a b land a m ie nto y regeneración p u e d en representarse por esta reacción: •
Ablandam iento:
2 N a + (zeolita) + Ca2+(ac., - 2Na+(ac.> + Ca2+(zeolita)
Regeneración: C a 2+ (zeolita) + N a X I (ac, = N a (zeolita) + C a 2~CI2(ac,
Proceso de potabilización 1. 2. 3.
R e c e p c ió n de las a g u a s del río. Separación en tanque de almacenam iento (depósitos). Sedim entación. Se p a ra ció n d e partículas groseras (tam a ñ os g rand e s) q u e por su m ayo r den sid ad se
Q
4.
5. 6.
va al fo n d o de los tanq ue s de a lm acena m ie nto y las m aterias orgánicas de m e nor d en sid ad que flotan en el a g u a . Floculación. S e adicionan co ag ulantes producto q uím ico co m o A I K ( S 0 4)2; F e S 0 4; F e ( O H ) 3; A I ( O H ) 3; junto con cal; producen una alteración d e tipo elec trostáticos de las partículas coloidales en s u sp e n sión; de tal m anera que se aglom eren fo rm a nd o partículas g rand e s para pod e r sep a rar (llam adas floc). Filtración. L o s flóculos se separan por filtros de agu a y p asan a otro proceso. Tratam iento bacteriológico. S e elim inan las s u s tancias patóg e nas o g é rm e n e s añad ie n d o su s tan cias bactericidas. Cloración (con la finalidad d e purificar el a g u a ). C u a n d o se a ñ a d e cloro al a g u a , reacciona con las bacterias presentes y las d estru ye. C o m o resultado de esto s, los fallecim ientos por fiebre tifoidea, e n fe rm e da d ca u s a d a por el bacilo típico que p ued e e ncontrarse en el a g u a , han d esapare cid o . O zonización (utilizado com o purificación), m ata las bacterias y otros m icroorganism os que están en el a gu a . Fluoración. A ctu a lm e n te se añ ad e n en p eq ueñ a cantidad para prevenir las caries d en tales, estas dosis d eb e n ser controladas ya que en e xc e so es dañino ocasion a n d o el m al d e n o m in a d o fluorosis.
2N O
II.
es te ga s in icia la fo rm a c ió n del esm og. II.
po r a cció n del
0 2 no in te rv ie n e la luz.
III. V e rd a d e ro
L a eutroficación o envejecim iento d e los lagos se d eb e al crecim iento exc esivo de las plantas debido a los nutrientes que llegan por las a ce quias. E s to dism inuye el O - disuelto a fectand o la vida acuática.
III. V e rd a d e ro U no de los c o m p o n e n te s del esm og fo to q u ím ico es el o z o n o ( 0 3) Ind icar si las s ig u ie n te s p ro p o s ic io n e s son v e rd a d e ras (V ) o fa ls a s (F). I.
Los c o n ta m in a n te s p rim a rio s son a q u e llo s qu e p e rm a n e c e n en la a tm ó s fe ra tal y c o m o fue ro n em itid o s p o r la fue nte.
II.
S on c o n ta m in a n te s p rim a rio s el SO .. C O . N O x. etc.
III. S e co n s id e ra co m o c o n ta m in a n te p rim a rio al ozono. R e s o lu c ió n : T ip o s de c o n ta m in a n te s I.
F a ls o Se d e n o m in a n p rim a rio s a a q u e llo s que una ve z p ro d u c id o s sig u e n tra n s fo rm á n d o s e .
II.
F a ls o Los c o n ta m in a n te s : S 0 2 y N O x son prim ario s,
V e rd a d e ro
Lo s fosfatos de los d etergentes llegan a los lagos por los d e sa g ü e s de las ciudades y las acequias.
F a is o El N O in e s ta b le se oxid a a NO
V e rd a d e ro
L a eutroficación d e los lago s, se originan por acción de d etergentes fo sfatad os.
D e b id o a las alta s te m p e ra tu ra s en el c ilin d ro
2.
■
ras (V) o fa ls a s (F).
In d ic a r si las s ig u ie n te s p ro p o s ic io n e s son v e rd a d e
3.
u ím ic a
4.
S e ñ a la r las proposiciones ve rd ad e ras (V ) o falsas ( F ) según co rrespondan: I.
L o s detergentes son tensoactivos de cadena lineal son blodegradables no produciendo c o n tam inación. II. U n d etergente al ser una m e zcla que incluye fo sfatos, produce el fe n ó m en o de eutrollzación. III. L o s insecticidas com o el D D T son sustancias contam inantes de ríos y lago s, q ue pued e n te ner a ños de actividad antes de d eg radarse. R e s o lu c ió n :
D e las afirm aciones: I.
V e rd a d e ro
L o s detergentes son sales orgánicas sulfonadas de sodio.
ya qu e se tra n s fo rm a n en: S 0 2 - H20 -> H2S 0 4
R - O - S 0 3N a '
N O , -t H .,0 - a H N O ,
S 0 3N a ‘
El C O p e rm a n e c e in ta cto po r lo que es s e c u n dario.
D o n d e R : lineal (biodegradable) R : ram ificado (no biodegradable)
III. F a ls o El ozo no (O ) co m o c o n ta m in a n te se pro d u ce según:
II. N O a U V -> NO + O*
O ’ + 0 2 >O , .-. Es se cu n d a rio
V e rd a d e ro
L o s d etergentes a d e m á s incluyen otras su stan cias com o los fo sfa tos, los cuales son re spo n sables de la eutroficación d e lagos.
590
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
III. Verdadero
I.
O tras fo rm a s de c o n ta m in a r el ag ua es: A g u a s n e gras R e la v e s m ine ros
II.
El N O y S 0 2 se transform an en H N 0 3 y H 2S 0 4 re spe ctivam en te , g en e ra n d o la lluvia ácida. III. E l m o nóxid o d e nitrógeno ( N O ) y el dióxido de nitrógeno ( N 0 2) no son reactivos.
D e s e c h o s in d u s tria le s In s e c tic id a s (D D T), etc 5.
E l S 0 2 es uno de los g ase s contam inantes m ás d esa gra d ab le s que se produce al q u e m a r c o m bustible que contiene a zu fre .
In d ic a r v e rd a d e ro (V ) o fa ls o (F ) s e g ú n c o rre s
Resolución:
ponda. I.
La lluvia acida es pro v o c a d a p o r los ó x id o s de
II.
Los ó x id o s de azu fre tie n e n c o m o fu e n te d e o ri
S o b re las afirm aciones: I.
azu fre y n itrógen o. gen las c h im e n e a s de fu n d ic io n e s y m inería. III.
La lluvia acida ca u sa el d e te rio ro de m u ros, p a re des y e s ta tu a s de m á rm ol en las c iuda des.
II.
S o b re ios en u n c ia d o s :
Verdadero
III. Incorrecto
Los re s p o n s a b le s de la p ro d u c c ió n de la lluvia
Tanto los ó xidos g a se o s o s del nitrógeno y a z u fre son bastante reactivos. .-. E s incorrecto solo III.
acida son los ó xid o s: S O , y N O ,
il.
Verdadero Los ó x id o s de a z u fre (S O *) tien en com o fu e n te prin cip a l de p ro d u cció n :’ C o m b u s tió n de ga so lin a
Correcto Lo s g ase s com o el S 0 2y N O se transform an en la a tm ósfera: N O + H 20 - y N H 0 3 S 0 2+ H ,0 -> H 2S 0 4 (lluvia ácida)
Resolución:
I.
Correcto L a q uem a de com bustibles de alto contenido de a zu fre produce el g as S 0 2 un contam inante responsable d e la lluvia ácida.
8.
F u n d ic io n e s
¿ C u á le s de los siguientes son posibles contam i nantes del m ar? I. II.
lili. Verdadero El prin cip a l tip o de d a ñ o de la lluvia ác id a es a
R e la ve s m ineros. D e rra m e s de petróleo.
III. D e s e c h o s radiactivos.
las e s tru c tu ra s de m árm ol.
Resolución:
6.
D e te rm in a r las p ro p o s ic io n e s v e rd a d e ra s (V ) o fa l
Contam inación del mar Al m ar llegan a través de los ríos diferentes sus
sas (F) seg ún corre sp o n d a : I.
tancias que provocan su contam inación, siendo los principales: D e rra m e de petróleo.
Los o x id o s S O , y N O , son a q u e llo s q u e g e n e ran la lluvia ácida . al d ilu irse en la h u m e d a d a t m o s fé ric a y precipitar.
II.
La lluvia ác id a in c re m e n ta el pH de los lagos.
D e s e c h o s industriales. R e la ve s m ineros. D e s e c h o s radiactivos, etc. .-. To d o s son correctos.
III. Los ó x id o s S O , y N O , en g e n e ra l se p roduce n en los p ro c e s o s de c om bustión .
Resolución: De las p ro p o sicio n e s:
I.
Verdadero La lluvia ácida se inicia con la lib e ra c ió n de los óxid o s g a s e o s o s del a z u fre y n itrógen o: S 0 X, N O ,.
II.
Falso La p re c ip ita c ió n de la lluvia ác id a en los lagos, a u m e n ta su acide z, p o r lo que su pH dism in u ye :
9.
Indicar ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) en las siguientes proposiciones: I.
El ácido clorhídrico es uno de los c o m po n e n tes
d e la lluvia ácida. II. E n una zo n a urbana d e b e g enerarse m ás lluvia ácida que en una zo n a rural. III. U n com bustible con alto contenido de a zu fre es un prom otor de la lluvia ácida.
pH < 7: ácido.
III. Verdadero Los g a s e s re s p o n s a b le s de la fo rm a c ió n de la llu v ia á c id a se p ro d u c e n g e n e ra lm e n te en los p ro c e s o s de c o m b u s tió n d e c o m b u s tib le s fó s ile s .
7.
De las s ig u ie n te s p ro p o s ic io n e s , in d ic a r lo in c o rrecto:
Resolución: D e acuerdo a las afirm aciones: I. Fa ls o L o s c o m po n e n tes de la lluvia ácida son los áci d os del a zu fre y nitrógeno: H 2S 0 4 y H N 0 3 II. V e rd ad e ro L a producción de los g ase s N O , y S O , q ue ca u san la lluvia ácida provienen de la q u em a de
Q u ím ic a
com bustibles fósiles y d e los centros m etalúrgi cos, esto afecta a las zo n a s urbanas. III. Verd ad e ro L a gasolina y diesel que pose e alto contenido d e a zu fre gene ra a partir de su com bustión la
II.
■
591
Verdadero L a lluvia ácida es un fe n ó m e n o de co ntam ina ción que se inicia con la liberación de óxidos de a zu fre y nitrógeno ( S O , + N O ,) los cuales en la atm ósfera form an:
lluvia ácida.
S O x + H 20
FLS O j
N O , + H 20 -> H N O , (ácidos)
1 0 . S e ñ a la r lo incorrecto en las siguientes proposiciones: L o s principales age ntes que destruyen la capa de o zo n o son los clorofluorocarbonos, llam ados
III. Verdadero E l efecto invernadero es un fe n ó m en o natural
com ercialm ente freones. E l o zo n o a bso rb e la radiación R , im pidiendo q u e este tipo d e radiación llegue de m anera significativa a la superficie terrestre. III. E l o zo n o al nivel del m ar se convierte en un
que evita que todo el calor absorbido por la T ie rra se esc ap e al e sp a cio , solo cua nd o es a n ó m alo genera calentam iento global.
I.
II.
contam inante.
1 2 . Indicar las proposiciones ve rd ad e ras (V ) o falsas ( F ) según co rrespondan: I.
Resolución:
L a com bustión Incom pleta de los hidrocarburos produce sustancias tóxicas com o el C O .
R e s p e c to a los e nunciad o s. II. I.
Verdadero L o s re sponsables de la destrucción de la capa d e o zo n o son los freones C F C I 3 halones C F B , 3, a d e m á s del C C I 4 y el cloroform o.
II.
Falso E l o zo n o a bso rb e los rayos ultravioleta ( U V ) del sol; s eg ún: U V + 0 3 -> 0 2 + O * O * + 0 3 —> 2 0 2
III. Verdadero E n la troposfera, el 0 3 es un contam inante ya q u e contribuye a la form ación del e sm o g urba no , a d e m á s produce irritación en todo el siste m a respiratorio.
El C O en la san gre , al ser m ás de 200 veces m ás activo con la hem oglobina que el o xíge n o se convierte en un ve n e n o . III. Lo s com bustibles, com o la gasolina liberan al rededor de 80 m illones de tone la d as de C 0 3. Resolución: R e s p e c to a los e nunciados: I.
rrolla seg ún: C o m p le ta : com bustible + 0 2 -a C 0 2 + H 20 Incompleta: com bustible + 0 2 -a C O + C + H 20 II.
11. Indicar si las siguientes proposiciones son ve rd a d e ras (V ) o falsas ( F ) , seg ún correspond a. I.
E l agotam iento de la capa de o zo n o , que prote g e la superficie de la Tierra, se d eb e fu n d a m e n talm ente al uso excesivo d e los clorofluorocar
b on os. L a presencia del S 0 2 en la atm ósfera y el ácido sulfúrico qu e esta sustancia prod uce , contribu y e al fe n ó m e n o d e la lluvia ácida. III. E l efecto invernadero es un fe n ó m e n o a tm o sfé rico natural que evita que la totalidad de la ener gía em itida por la superficie terrestre e sc ap e al espacio y se pierda.
Verdadero L a com bustión de com bustibles fósiles se d e s a
Verdadero El m onóxid o de carbono ( C O ) es un gas 2 1 0 ve c e s m ás activo con la hem oglobina de la s a n gre q ue el 0 2, por lo que su Inhalación es tóxica.
III. Verdadero E l dióxido de carbono ( C 0 2) tam bién es un gas contam inante cuya e norm e producción se debe a la com bustión de la gasolina.
II.
Resolución: D e las proposiciones: I.
Verdadero Acc ió n d e los freones sobre el o zo n o : C F C I j + U V -> C F C I 2 + Cl Cl + 0 3 —> C IO + 0 2 C IO + O -> C l + 0 2 A l regenarse el C l vue lve a atalar otra m olécula de o zo n o ( 0 3)
1 3 . R e s p e c to al efecto in ve rn ad e ro , señ alar lo inco rrecto. I.
E s el fe n ó m en o m ediante el cual se evita que la
totalidad de la e nerg ía em itida por la superficie terrestre, esc ap e al espacio. II. L o s g as e s del efecto Invernadero son el C 0 2. C H 4, C C I 2F 2 entre los principales. III. E l g as que contribuye principalm ente al efecto invernadero es el C 0 2. Resolución: S o b re el efecto invernadero: I.
Verdadero. B á sica m en te el g as C 0 2 evita que el calor a b sorbido del sol por la Tierra no regrese al e sp a cio y se pierda.
II.
■
C
o l e c c ió n
U
n íc ie n c ia
S
a p ie n s
Verdadero G a s e s invernaderos:
Resolución: D e a cuerdo a las proposiciones:
0 0
592
50%
ch4
19 %
c fc 5
17%
03
8%
n 2o
4%
h 2o
2%
I.
Verdadero L a destrucción de la capa de o zo n o ( 0 3) se d e b e a la acción d e los freones (clorofluorcarbonos)
II.
Falso L a capa de o zo n o que protege la superficie de la tierra se encuentra: Estrato sfe ra
III. Verdadero S e o b se rva del cuadro anterior que el principal responsable d e este efecto es el C 0 2.
— Capa O , Trop osfera Tierra
1 4 . S e ñ a la r las proposiciones ve rd ad eras (V ) o falsas ( F ) según corre spo nd an. I.
que producen el e sm o g en ciudades con a m II.
E n la zo n a inferior de la estratosfera a una alti vo de 25 km a p ro xim ad a m e n te .
Lo s ó xido s de nitrógeno en la a tm ósfera son los bientes urbanos d e aire e sta nca do . U n o d e los ó xido s d e nitrógeno ( N O ) se form an
en p e q u e ñ a s cantidades en los cilindros de los m otores d e com bustión-interna. III. L a fotodisociación del N 0 2inicia las reacciones que se asocian con el e sm o g fotoquím ico.
III.
y de m ayo r pod e r o xidante que el o xíg e n o ( 0 2) 1 6 . Indicar ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las proposiciones siguientes: I.
E l o zo n o ( 0 3), es un g as inestable a tem p eratu ra am biente.
II.
E l o zo n o estratosférico ju e g a un papel vital en la Tierra.
Resolución: S o b re las proposiciones: I.
Verdadero E l e sm o g es un fe n ó m e n o de contam inación qu e refiere a una condición d e sa g ra d ab le en un m edio de aire e sta n ca d o , de la cual es re spo n sable el ó xido d e nitrógeno: N 0 2+ UV
NO + O-
O * + 0 2 —> 0 3 II.
Verdadero E l esm og fotoquim ico tiene su inicio en los cilin dros d e los m otores de com bustión: N 2 + 0 2 -> 2 N O 2 N O + 0 2 -> 2 N 0 2
III. Verdadero C o m o se o b se rva en la prim era proposición, la form ación del e sm o g parte d e la fotodisociación del N 0 2. N 0 2 + U V -> N O + O 1 5 . Indicar con ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) las proposicio nes siguientes: I.
L o s clorofluorocarbonos ( C F C ) p ued e n agotar la capa de o zo n o que protege la superficie de la Tierra.
II.
E n la troposfera h a y una alta concentración de o zo n o .
III. E l o zo n o es un fuerte age nte oxida nte.
Verdadero El o zo n o es un g as de color a zu l claro inestable
III. Actu a lm e n te la prueba m ás convincente de que la dism inución del o zo n o estratosférico está ocurriendo realm ente procede de los estudios en la Antártida. Resolución: S o b re los enunciad o s: I.
Verdadero D e b id o a su alto p od e r o xidante el o zo n o ( 0 3) e s m ás inestable que el O ,.
II.
Verdadero El o zo n o de la estratosfera filtra los rayos ultra violeta del sol que son nocivos para los o rganis m os vivo s de la Tierra.
III. Verdadero Lo s g ase s que destruyen el o zo n o se co n ce n tran en los polos, por esta ra zó n esta zo n a es m ás afectada. 1 7 . ¿ C u á l d e los siguientes g as e s atm osféricos no co n tribuyen al efecto Invernadero? I) C 0 2 III) C H 4 V )l2
II) V a p o r de H 20 IV ) o 3
Resolución: G a s e s que contribuyen al efecto invernadero:
Q
Nombre
Fórmula
%
Dióxido de carbono
co2
50
M etano
ch4
19
Freones
c fc 5
17
03
8
O zo n o Ó xido nitroso
n 2o
4
A g u a (vapor)
h 2o
2
L a ecología e s la ciencia que estudia las rela ciones q u e existen entre los seres vivo s y el m edio en el q u e se desarrollan. II. L a palabra ecolog ía deriva de oikos = casa y logo = estudio. III. U n ecosistem a es un sistem a ecológico. IV. E n to d o e cosistem a interactúan los e lem e ntos bióticos y los e lem e ntos abióticos. V . L o s e le m e n to s abiótico s s o n los e le m e n to s v iv o s . Resolución: Ecología. C o rre s p o n d e a la ciencia que estudia las relaciones que existen entre los seres vivo s y el m e dio físico o biológico en el que se desarrollan. L a palabra ecolog ía deriva de: oikos: casa logos: estudio S e circunscribe a sistem as ecológicos (ecosis te m a s ), el cual incluye las condiciones físicas y los elem entos:
II.
rrectas? I.
A ctu a lm e n te los d e s a g ü e s son tratados para o bte n er un efluente que se usa en el re gad ío d e p arq u e s, jardines y b osq u es. II. Tam b ié n se realiza un tratam iento d e la basura o residuos sólidos m unicipales, d e m an era que se obtiene el biogás que se usa co m o c o m b u s tible. III. E l reciclaje del vidrio, del alum inio y de a lgu nos plásticos co m o el polietileno, alivian el proble m a d e la acum ulación d e co ntam inantes q u e no se d eg ra da n . Resolución: S o lu c io nes a la contam inación: I.
Correcto L o s eflu entes dom é stico s e industriales antes d e ser vertidos a los ríos o m ares d e b e n ser tra
593
Correcto E l tratam iento de los sólidos y la basura p ued e producir hum us e m p le a n d o lom brices y biogás co m o com bustible.
III. Correcto E l reciclaje de m ateriales no biodegradables co m o el vidrio, plásticos y m etales alivia la a cu m ulación d e sólidos. E s correcto: I, II, III. 20. R e s p o n d a ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las siguientes proposiciones seg ún co rre spo nd a: I.
II.
A s í co m o ocurre con m uch os c o m pu estos o rgá nicos, la com bustión com pleta d e los hidrocar b uro s, produce d ióxido d e ca rb ono y a g u a . L a com bustión incom pleta d e un hidrocarburo g ene ra lm en te se evita e m p le a n d o una cantidad
“en e xc e s o ” de aire (o xíg e n o ). III. D e b id o a la presencia d e nitrógeno en el aire y a la cantidad insuficiente d e o xíg e n o , la c o m bustión incom pleta d e un hidrocarburo produce am ina s prim arias. Resolución: R e s p e c to a las proposiciones: I.
Verdadero E l reconocim iento d e la com bustión com pleta d e un hidrocarburo se verifica por los productos
II.
Verdadero L a com bustión incom pleta ocurre cu a n d o el proceso se desarrolla con deficiencia de 0 2, e sto se evita a u m e n ta n d o su concentración.
q ue so n : C 0 2 y H 20 .
bióticos: vivos abióticos: no vivos E s incorrecto: V 1 9 . A c e rc a de las soluciones a los prob le m as d e con tam inación am biental, ¿q u é proposiciones son co
■
tad o s en lagu nas d e oxidación para que luego se p ued a n usar en re ga d íos.
1 8 . In d ic a rlo incorrecto: I.
u ím ic a
III. Falso E l N 2 del aire es inerte a tem p eratura s bajas por lo que en los p rocesos d e com bustión no for m an co m pu estos salvo q ue la tem peratura sea m u y alta. 21. R e s p e c to al petróleo señ ale las proposiciones in correctas. I. II.
E s una m e zc la h o m o g é n e a com pleja. U n o d e sus principales d erivad o s es el ácido sulfúrico. III. E l cracking catalítico se utiliza para agra nd ar el ta m a ñ o d e las m oléculas que form an la m e zc la . Resolución: R e s p e c to al petróleo: I.
Incorrecto E l crudo es una m e zc la com pleja que no solo p o se e hidrocarburos, tam bién p o s e e H 20 , lodo sólidos e n susp ensión lo q u e lo hace h e tero gé ne o.
594
II.
■
C
o l e c c ió n
U
S
n ic ie n c ia
a p ie n s
Incorrecto Los c o m p o n e n te s de l p e tró le o se o b tie n e n m e d ia n te la d e s tila c ió n fra c c io n a d a , s ie n d o ios co m unes: G a s lic u a d o (G L P )
•
Lig ro ín a
G a s o lin a
•
K e ro s e n e
D iesel, etc.
III. Incorrecto Las fra c c io n e s p e s a d a s se s o m e te n al c ra c k in g té rm ic o o c a ta lític o d o n d e o c u rre la ru p tu ra de m o lé c u la s p e s a d a s fo rm á n d o s e m o lé c u la s li geras. Son in c o rre c to s : I, II, III.
22. D iga q u e re a c c ió n no e s d e c o m b u s tió n : I.
(C H 3)2 C H C H 2C H 3(g) + 8 0 2|g) — — * 5 C 0 2(g) + 6 H 20 (g) + 8 4 3 ,4 kcal
II.
C gra(t0 + (V 2 )O m
C O (g)
III. 0 2(g) + 2 H 2(g)
2 H 20 (gl
IV. C graf¡t0 + 2 H 2(g) — - — ► C H 4(g) V.
C O (g) + (1 /2 ) 0 2
C 0 2(g)
Resolución: Las re a c c io n e s d e c o m b u s tió n s o n p ro c e s o s e x o té rm ic o s d e o x id a c ió n com o: •
(C H 3)2 C H C H 2C H 3 + 8 0 2 — ►
•
C + ( 1 /2 ) 0 2 — ► C O
•
2 H 2 + 0 2 — ► 2 H 20
•
C O + (1 /2 ) 0 2 — ► C 0 2
5 C 0 2 + 6 H 20 + 8 4 3 ,4 kcal
En ca m b io en el p ro c e s o C + 2H 2 — ► C H 4 P o r lo ta n to , la re d u c c ió n d e l c o m b u s tib le e n la re a c c ió n III no e s d e c o m b u s tió n .
23. ¿C u ál d e las s ig u ie n te s fu e n te s c o n trib u y e en m a y o r g ra d o a la c o n ta m in a c ió n a tm o s fé ric a d e las ciu d a d e s m á s p o b la d a s ? I.
P ro c e s o s in d u s tria le s .
II.
Q u e m a d e c o m b u s tib le s en las p la n ta s té rm i cas.
III.
E lim in a c ió n d e d e s e c h o s s ólido s.
IV. T ra n sp o rte . V.
In c e n d io s u rb a n o s
Resolución: R e sp e c to a la c o n ta m in a c ió n a tm o s fé ric a e n las
dustriales, com o en la A v . A rg e n tin a , A v . C olonial, A v . V e n e zu e la ; esta se halla relativam ente alejada d e la Z o n a U rb a n a , d o n d e se concentra la p ob la ción. P a ra llegar a la zo n a industrial se em plean las unidades d e tran sp orte, las que por su canti d ad gene ra n co nstante m ente congestión vehicular a u m e n ta d o la concentración de g as e s tóxicos ( N O , C O , N 0 2, etc), co m o producto de la com bustión en la atm ó sfe ra. A d e m á s , esto se a g u d iza debido a que el flujo de aire en la zo n a urbana es m ínim a. P o r lo tanto , en ciudades m ás p ob la d as, lo que m ás Influye en la contam inación atm osférica es el trans porte. 24. S u p o n g a q ue en una ciudad de 500 000 habitantes h a y 80 000 habitantes que recorren en su vehículo un prom edio de 2 2 ,5 3 km en 24 horas. ¿ Q u é ca n tidad d e m o n óxid o d e ca rb ono ( C O ) , se desca rg a por d ía en la a tm ósfera d e dicha ciudad , si la pro ducción d e C O es 13 g por vehículo por km ? D e su respuesta en tone la d as. Resolución: E n cierta ciudad d e 500 000 habitantes, 80 000 recorren en sus ve híc ulo s 2 2 ,5 3 km en un día (24 h oras). S e s a b e que p or cada km se libera 13 g de C O . .-. m co = 13 g X 2 2 ,5 3 x 80 000 km m co = 23 4 3 1 200 g m co = 2 3 ,4 T m .
habitantes con ve hículos
25. C o m p le te el siguiente párrafo respecto a uno d e los tipos d e contam inación: “L a c o n ta m in a c ió n ... se p resenta cu a n d o existe m icroorganism os q ue ca usan un desequilibrio e c o lógico en la n a tu ra le za , por ejem plo bacterias, ho n g o s , virus, p ro to zo a rio s, etc. E s típica d e aquellas re glones cuya s condiciones de higiene son defi cientes, y se p resenta principalm ente en los p aíses e con óm ic am e n te m e n o s d esarrollados. S e puede controlar o prevenir con relativa facilidad en c o m paración con otros tipos de contam inación , si no es el c a s o , p ued e llegar a p rovoca r altos índices de m o rta nd ad en un tiem po relativam ente corto ’. Resolución: C o n ta m in a ció n biológica: O d a ñ o biológico, es un tipo de contam inación q ue produce un desequilibrio ecológico al ingresar m icroorganism os (bacterias, virus, h o n g o s , proto zo a rio s , e tc .) a un ecosistem a
ciu d a d e s, la p rin c ip a l fu e n te e s la e lim in a c ió n de g a s e s tó x ic o s , p o r las u n id a d e s d e tra n s p o rte .
Ejem plo En la ciu d a d d e L im a h a y do s z o n a s b ie n d e fin id a s : La Z o n a In d u s tria l, d o n d e se re a liz a n p ro c e s o s in
26. R e sp e cto a la disposición d e d ese cho s nucleares indique verd ad ero (V ) o falso (F ) según corresponda. I.
L a s plantas nucleoeléctrlcas no producen C O , que contribuye al efecto invernadero y tam p oco
Q
añ ad e n hollín, c e n iza s volátiles, ó xido s de a z u fre ni ó xidos de nitrógeno a nuestra atm ó sfe ra. II. D e a cuerdo al protocolo de Kio to, uno de sus objetivos es qu e los p aíse s Industrializados re d u zc a n el uso de m ateriales radioactivos para evitar sus em isiones. III. E l protocolo de Kioto no contem pla nada respec to a la disposición de los desechos nucleares.
595
E l C O p erm a ne ce intacto por lo que es s e c u n darlo. III.
Falso E l o zo n o ( 0 3) com o contam inante se produce seg ú n : N 0 2 + U V — ►N O + O * O * -i- 0 2 — ► 0 3 E s secundario.
D e s e c h o s nucleares:
II.
■
N O , + H 20 — ► H N 0 3
Resolución:
I.
u ím ic a
Verdadero L a s centrales nucleares producen electricidad sin g ene rar C 0 2, hum o (hollín y c e n iza s) S O x, N O ,. Falso El protocolo de Kioto es un acuerdo internacio nal para dism inuir el c o nsum o de com bustibles fósiles y evitar el calentam iento global.
III. Verdadero A u n no existe un acuerdo internacional que re gule el tratam iento de estos dese cho s.
2 9 . D e las siguientes proposiciones Indique lo inco rrecto: I.
E l S 0 2 es uno de los g ase s contam inantes m ás d esa g ra d ab le s que se p rod uce al q u em a r co m bustible que contiene a zu fre . II. E l N O y S 0 2 se transform an en H N 0 3 y H 2S 0 4 respe ctivam en te , g en e ra n d o la lluvia ácida. III. E l m o n óxid o de nitrógeno ( N O ) y el dióxido de nitrógeno ( N 0 2) no son reactivos. Resolución: S o b re las afirm aciones:
2 7 . ¿ C u á le s de las e species siguientes son polím eros? I.
Teflón
II.
D a cro n
I.
Correcto L a q u e m a de com bustible d e alto contenido de a zu fre produce el g as S 0 2 un contam inante re sponsable de la lluvia ácida.
II.
Correcto
III. N ylon
Resolución: I.
II.
Teflón: E s el politetrafloruro etileno (polím ero): n C F 2 = C F 2 — ►[ - C F 2 — C F 2- ] „ Teflón.
2 8 . R e s p e c to a las siguientes proposiciones indique ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) seg ún corresponda: I.
L o s contam inantes prim arios son aquellos que p erm a ne cen en la a tm ósfera tal y co m o fueron em itidos por la fu ente . II. S o n contam inantes prim arios el S 0 2, C O , N O ,, etc. III. S e considera com o contam inante prim ario al o zo n o . Resolución: Tip os d e contam inante
II.
N O + H 20 — * H N 0 3
Dracon: E s un polím ero sintético del tipo poliéster
III. Nylon: E s un polím ero sintético del tipo poliam ida .-. S o n polím eros: I, II, III.
I.
L o s g as e s com o el S 0 2 y el N O se trasform an en la atm ósfera:
Falso S e d en om in an primario a aquellos que una v e z producidos siguen tran sform ánd o se . Falso L o s contam inantes: S 0 2 y N O , son prim arios, ya que se trasform an en:
S 0 2 + H20 — * H2S 0 4
S 0 2 + H 20 — »' h 2s o 4 Llu via ácida III. Incorrecto L o s ó xido s g ase s del nitrógeno y a zu fre son bastante reactivos. .-. E s incorrecto solo III. 30. Indique ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las siguientes proposiciones: I. II.
E l ácido clorhídrico es uno d e los c o m po ne ntes de la lluvia ácida. E n una zo n a urbana d e b e g ene rarse m ás lluvia
ácida q ue en una zo n a rural. III. U n com bustible con alto contenido de a zu fre es un prom otor de la lluvia ácida. Resolución: D e a cuerdo a las afirm aciones: I.
Falso L o s c o m po ne ntes d e la lluvia ácida son los áci d o s , a zu fre y nitrógeno: H 2S 0 4 hno3
596
II.
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Verdadero L a producción de los g ase s N O , y S O , q ue ca u san la lluvia ácida provienen de la q u e m a de com bustibles fósiles y d e los centros m etalúrgi cos, esto afecta a las zo n a s urb anas.
III. Verdadero L a gasolina y diesel que p ose e alto contenido d e a zu fre g enera a partir de su com bustión la lluvia ácida. 3 1 . C o n respecto al o zo n o , indique ve rd ad ero (V ) o fal so ( F ) seg ún co rre spo nd a:
II.
Verdadero O tro polím ero d e alta resistencia es el “kevlar” m ateria prim a para los chalecos antibalas.
III. Verdadero El e stado plasm ático es el m ás a b u n d a n te d e la m ateria y está fo rm a d o por una m e zc la d e nú cleos y electrones libres a m u y alta tem peratura co m o en el sol. 33. Indique con ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las proposi ciones siguientes:
R e s p e c to al o zo n o ( 0 3)
A lg u n o s ejem plos d e e n e rg ía s re novab le s son: las centrales m inlhldráulicas, la b io m asa , p a n e les solares. II. E n los países altamente industriales, se está im pulsando el uso de fuentes de energía renovables. III. E n los acuerdos internacionales respecto al m edio am biente se d e b e tener en cuenta los prog ra m as nucleares q u e no contribuyen al tra tam iento d e d e s e c h o s nucleares.
I.
Resolución:
I.
E l o zo n o en la estratosfera evita que la radia ción ultravioleta d añe a los seres vivo s. II. E l o zo n o constituye parte del e sm o g urbano qu e contam ina el am biente. III. L a capa de o zo n o está ubicada en la ionosfera. Resolución:
Verdadero P ro te g e a los seres vivos de los potentes rayos ultravioleta p roced en tes del sol, seg ún: 0 3 + U V — ►0 2 + O
I.
D e acuerdo a las proposiciones: I.
Ex is te n fuentes alternativas d e e nerg ía al petró leo, a d e m á s de ser re novab le s co m o: Minihidráulicas. B io m a s a . Biog ás. F u e r za eólica. En e rg ía solar.
0 3 + O - — ►2 0 2 II.
Verdadero A nivel de la troposfera es un contam inante que form a parte del e sm o g junto al N 0 2 y N O .
III. Falso L a capa d e o zo n o se encuentra en la estratos fera en su zo n a inferior a una altura a pro xim ad a de 25 kilóm etros.
II.
3 2 . Indique la proposición incorrecta: I.
E l polietileno es un polím ero que se fabrica a
partir del etileno. E l k evlar e s un polím ero q u e se c a rac te riza por te n e r u na gran resistencia; sus p ro p ie d a d e s le perm iten ser tra n sfo rm a d o a hilos y telas con las cu ales se co nfecc ion an ch alecos antibalas. III. U n a form a d e m ateria es el d e n o m in ad o plas m a , constituido por núcleos y electrones libres; dicha form a de m ateria existe a tem peraturas tan altas com o las requeridas para la fusión de II.
Verdadero
Verdadero M u c h a s de las fu ente s d e e nerg ía renovab les aún no son rentables, pero ya se está Im pulsan do su desarrollo.
III. Verdadero L a e nerg ía nuclear tiene la ventaja respecto al petróleo d e no producir C 0 2, pero sus d e s e chos son d e m ayo r peligrosidad y aún no hay una legislación para su tratam iento. 3 4 . Indique con ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las proposi ciones siguientes:
Po lím e ro s:
U n polím ero es una m acrom olécula q u e resulta d e la unión d e m u ch as unidad es sim ples, que se repiten. II. C u a n d o un polím ero se form a por m edio de uniones de un solo tipo d e m o n ó m e ro , se tiene un ho m op o lím e ro . III. U n ejem plo d e polím eros serán el P V C , caucho.
I.
Resolución:
núcleos p e q u eñ os. Resolución:
Verdadero E l polietileno es una m acrom olécula d e unida d es básicas (m o n ó m e ro ) de etileno: C H 2 = C H 2 n ( C H 2 = C H 2) — * [ - C H 2- C H 2- ] „ (Polietileno) E s un plástico qu e se e m plea para o bte n er b o tellas, b olsas, aislantes de cab les, etc.
I.
R e s p e c to a las proposiciones: I.
Verdadero T o d o polím ero es una m acrom olécula fo rm a do por la unión d e m u ch as unidades repetitivas lla m a d o s m o nóm e ros.
Q
II.
Verdadero C u a n d o el polím ero se form a de un solo tipo de m o nóm e ro se den om in a "h om op olím ero", pero si los m o n óm e ros son diferentes es un “copolím e ro ”.
III. Verdadero S o n ejem plos d e polím eros: Polivinilcloruro ( P V C ) . Poliisopreno (caucho) 35. R e s p o n d a ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) a las siguientes proposiciones: I. II.
L a refinación del petróleo representa un típico proceso de separación fisicoquím ica. El núm ero d e octano está definido co m o el porcentaje en vo lum e n de 2 ,2 ,4 - trimetiloctano
qu e pose e la gasolina. III. E l g as natural contiene un alto porcentaje de hidrocarburos livianos los q u e , debido a su baja m asa m olar y a polarid ad , se encuentra en e sta do g a s e o s o . Resolución: D e acue rdo a las proposiciones: I.
Verdadero L a refinación del crudo del petróleo corres p ond e a un proceso fisicoquim ico d o n d e se elim inan las Im p u re zas co m o el a g u a , sales, co m pu estos sulfurosos antes de sep a rar sus fracciones útiles.
II.
o xíg e n o . S e hace estallar la m e zc la m ediante una chispa eléctrica y d e sp u é s d e co nd en sa r todo el v a por d e agua y vo lve r a los g as e s a condiciones de A v o g a d ro q u e d a un residuo d e 81 c m 3 fo rm a do por dióxido d e carbono y el o xíg e n o a ñad id o en e xc e so . C alcu le el porcentaje en volum en de etano en la m e zc la inicial de hidrocarburos.
597
y ------- 2 ,5 y -------- 2y Si a su m im os que V es el vo lum e n en e xc e so d e 0 2 y el vo lum e n residual libre de H 20 es 81 cm 3 te n e m os: x + y = 30 (m ezcla ) •
3 ,5 x + 2 ,5 y + V = 12 0 ( 0 2) 2 x + 2 y + V = 81 (R e s id u o )
R e so lvie n d o : C 2H 6 V = 24 cm 3 C 2H 2 V = 6 cm 3 Lu e g o , el porcentaje en vo lum e n de etano es: % V C 2H 6 =
x 10 0 = 80
3 7 . Indique verdadero (V) o falso (F ), según corresponda: I.
L a gasolina que se ve n d e en los grifos rotulada co m o d e 84 o cta no s, nos indica que está c o m puesta por 84 partes d e octano y el resto heptano. II. L a gasolina es una fracción del petróleo que consta de hidrocarburos cuyo núm ero de car bon os está com prendida entre uno y cinco. III. El petróleo es una m e zcla de hidrocarburos g a se o so s líquidos y sólidos. Resolución:
I.
Falso E l o c ta n a je d e la gasolina m ide su p od e ran tid e to nante respecto a ú n a m e zcla patrón de isooctano y n -h e p t a n o . L a gasolina de 84 octanos no po se e 84 p a rte s'd e octano pero si la eficiencia d e una m e zc la de 84 partes d e isooctano y 16 partes d e n -h e p ta n o .
II.
Falso L a gasolina es un corte o fracción m edia del petróleo ya que está co nform a do por hidrocar buros que va n de C 8 - C 10.
d esd e C , a C 4. 36. S e introduce en un eudióm etro 30 c m 3 d e una m e z cla d e e ta no y acetileno g a s e o s o s , y 120 cm 3 de
■
C 2H 2!g) + 2 ,5 0 2(gJ — ► 2 C 0 2(g) + H 20
Falso E l índice d e octa no d e la gasolina se m ide sobre la b ase d e una m e zc la patrón d e isooctano y n-h ep tano .
III. Verdadero El g as natural está fo rm a do por hidrocarburo,
u ím ic a
III. Verdadero E l petróleo es una m e zcla com pleja de hidro carburos sólidos, líquidos y g a s e s , a d e m á s de otros c o m po n e n tes en m e nor cantidad. 38. Indique cuáles d e las siguientes reacciones descri ben una com bustión incom pleta. I.
C 4H 10 + 3 0 2 -> 3 C 0 2 + 1 0 H 2O
II.
2 C H 4 + 3 0 2 -a 2 C O + 4 H 20
III. C H 4 + 0 2-> C + 2 H 20
Resolución: S e tiene 30 cm 3 de una m e zcla de los g as e s :
Resolución:
E ta n o . C 2H 6 . AcetJeno C2H 2
La s reacciones de com bustión presentan el si
L o s cuales se hacen com bustionar con 12 0 c m 3 de
guiente desarrollo:
o xíg e n o (0 2) en e xc e s o seg ún: ^ 2^ 6(9) "f 3 ,5 0 2(g) x
3 ,5 x
2 C 0 2(g) + 3 H 20 ------ 2x
C o m b ustib le + 0 2 -> P ro d . + Q Q : C a lo r liberado
598
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
Si:
IV
P ro d . : C 0 2 y H 20 ; se dice que la com bustión es com pleta: P ro d .: C O , C , H 20 , se dice que la com bustión es incom pleta: S o n reacciones de com bustión incom pleta:
E s el tratam iento de la gasolina para la adición del plom o tetraetílico y así elevar el octanaje de la gasolina.
V.
E s el tratam iento de las gasolinas con ca ta liza d ores de platino para aum enta r su octanaje.
II.
Resolución:
2 C H 4 + 0 2 -> 2 C O + 4 H 20
C racking catalítico
III. C H 4 + 0 2 - » C + 2 H 20
C o n s iste en la ruptura de ca d ena s c a rb on a d as lar g as (del gasoil g ene ra lm en te ) fo rm á n d ose ca d ena s ligeras dentro del rango de la gasolina em plea nd o m e n o r tem peratura (T < 40 0 ° C ) que en el cracking térm ico, esto e s, gracias al e m pleo de ca ta lizad o res com o: A l 20 3, S i 0 2 Silicatos de alum inio Zeo lita s .-. E s correcto: solo I
39. D ig a qué proposiciones son Incorrectas:
I.
El petróleo es una m e zcla liquida, viscosa y com pleja de hidrocarburos alifáticos y a ro m á ticos, es decir, saturad os e ¡nsaturados. II. El petróleo o "aceite crudo” contiene adem ás, com puestos oxigenados, nitrogenados y sulfura dos, y es un combustible de gran poder calorífico. III. Lo s c o m po n e n tes del petróleo se p ueden se parar a partir de una destilación prim arla (d e nom inada “destilación a presión a tm osférica”), luego de una destilación al va c ío , d o n d e realiza el craqu eo catalítico y craqu eo térm ico.
41.
El polím ero que se obtiene a partir del prop e no, e s usa do en cubierta para bacterias de autos y en e n va se s m u y resistentes, su fórm ula a breviada es: /— C H 2— C H — \
Resolución: D e acuerdo a los e nunciados: I.
II.
4 0 . ¿ Q u é se entiende por cracking catalítico?
I.
U n tratam iento de fracciones p esa d a s del p e
tróleo a tem peraturas m ode rna s y en presencia de ca ta lizad o res d e aluminio que perm iten rup turas de los alcanos de cad ena larga para g e nerar otros alcanos dentro de los c o m po ne ntes de la gasolina. II. U n tratam iento de las fracciones livianas de la gasolina a tem peraturas m o d e rad a s y en pre sencia d e ca ta lizad o res de alum inio para g e n e rar fracciones p e s a d a s . III. U n tratam iento d e las fracciones p e sa d a s de la gasolina a tem peraturas m o d e rad a s y en pre sencia de ca ta lizad o res de alum inio para g e nerar hidrocarburos arom áticos que e levan el octanaje d e la gasolina.
CH,
S u nom bre com ercial es: Resolución: E l sig uie nte p olím ero se prod ujo a partir del p ro ceso.
Correcto E l uso co m o com bustible del petróleo se d e b e a los hidrocarburos constituyentes, pero a d e m ás posee co m pu estos o xig e n a d o s , nitrogenados y sulfurados.
III. Incorrecto L a destilación al va cío se lleva a ca b o con la finalidad de sep a rar las fracciones de hidrocar buros p esa d o s sin em plear altas tem peraturas e vitan do de este m o do el cracking térm ico. E s incorrecto solo III.
1
'
Correcto E l petróleo crudo es una m e zcla de viscoso que contiene hidrocarburos en tod as las varie da d es desd e los alifáticos hasta los arom áticos.
n C H 2 = C H - C H 3 — ► Propileno /— C H , — C H — \
'
c1h 3 \
Polipropileno 42.
Indique con verd ad ero (V ) o falso (F) a las p roposi ciones siguientes: I.
U n a form a de dism inuir la contam inación sería tratar de sustituir los com bustibles fósiles. II. L a s fuentes de e nerg ía renovab les son m enos co sto sas en la actualidad. III. E n la actualidad m uch os de los recursos ener géticos se están a g o ta n d o.
Resolución: S o b re los enunciad o s: I.
Verdadero El uso de fuentes de e nerg ía alterna com o blog á s , minihidráulica solar en lugar d e los co m bustibles fósiles dism inuiría la contam inación.
II.
Verdadero El a vance de la tecnología y el desarrollo de procesos ha hecho que fuentes de energía re novables com o las celdas de com bustibles, por ejem plo, sean m enos costosas en la actualidad.
Q
III. Verdadero E l crecim iento geom étrico de la población y la actividad in dustriar está p rovoca nd o el a g o ta m iento de m uch os recursos energéticos com o el petróleo, por ejem plo. 4 3 . Indique con ve rd ad e ro (V ) o falso ( F ) según corres p onda: I.
Lo s sup ercond uctores son m ateriales que p re sentan una conductividad eléctrica excepcional a bajas tem p eraturas. II. L a nano te cno lo gia es el estudio, d ise ño, crea ción, síntesis, m anipulación y aplicación de m ateriales apa rtad os y sistem as funcionales a travé s del control de la materia a n a no esca la ; o sea con á to m os y m oléculas Individuales. III. L a s celdas de com bustibles son celdas electro q u ím icas, d o n d e los reactivos (com bustible y oxida ntes) se sum inistran de m an era continua.
u ím ic a
■
599
III. Verdadero L o s na no tub o s fo rm a d o s por m iles de átom os se pued e n em plea r en circuitos electrónicos mi croscópicos. 4 5 . Indique con ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) a las p roposi ciones siguientes: I.
L a biotecnología ha sido utilizada por el hom bre d esd e co m ie n zo s d e la historia en actividades co m o la preparación del p an. II. L a biotecnología am biental se refiere a la apli cación d e los p rocesos biológicos m odernos para la protección de la calidad del am biente. III. E n térm inos g ene rale s la biotecnología se pue de definir co m o el uso d e o rganism os vivos para obte ner productos de valor para el h o m bre. Resolución: Biotecnología
Resolución: R e s p e c to a las proposiciones: I.
II.
Verdadero L o s superconductores son sustancias que pre sentan un flujo de electrones sin fricción, esto lo logran a m u y bajas tem peraturas com o el m er curio (T = 23 K ). Verdadero L a nanotecnologia tiene aplicación a escala atóm ica y m olecular.
III. Verdadero L a s celdas electroquím icas de com bustión fun cionan a partir de un sum inistro continuo de H 2¡gl (com bustible) y 0 2(lJ) (com burente). 4 4 . Se ñ a le las proposiciones verdaderas (V ) o falsas (F ): I.
U n a de las principales aplicaciones de la bio t e c n o l o g í a e s la producción Industrial de anti
bióticos. La s sustancias que exh ib en superconducti vidad solo lo hacen cuando se les enfría por debajo de una tem peratura d a d a , los cuales suelen ser m u y bajos. III. L o s nanotub os son estructuras co m p u estas de miles de á t o m o s de Si en form a de tub os.
I.
Verdadero E m p le a procesos biológicos para la obtención d e d iversos m ateriales. S e usó d esd e la anti güed a d en la elaboración de p an , ferm entación, etc.
II.
Verdadero A nivel am biental se hace uso d e blofiltros en la purificación del a g u a y aire restaurando la cali dad del am biente.
III. Verdadero S e basa en el uso de orga nism o s vivos o sus co m pu estos para o bte ner otros productos. 4 6 . C o m p le ta r el siguiente párrafo: "La . . . . es el estudio, d ise ño, creación, síntesis m a nipulación y aplicación de m ateriales, a paratos y sistem as funcionales a través del control de la m a teria a na no esca la , y la explotación de fe n ó m e n o s y p ropiedades de la m ateria a n a n o esca la ”.
II.
Resolución:
Resolución: N an o te c n o lo g ia E n g lo b a a que llo s c a m p o s d e la ciencia y la té c nica en los q u e se e stu d ia n , se o btie ne n o m an i pulan d e m a n e ra co ntrolad a m ateriales y d is p o sitivos d e m u y re du cid as d im e n sio n e s a e scala na n o m é tric a .
D e acuerdo a los e nunciados: I.
II.
Verdadero M ediante la biotecnología industrial y tecnolo gía de A D N en m icroorganism os se ha logrado producir: va c u n a s, h o rm o n as, antibióticos, e n zim a s . etc Verdadero L a propiedad de superconductividad eléctrica se logra a m uy bajas tem p eraturas, ce rca nas al cero kelvin.
4 7 . ¿ C u á le s d e las siguientes form as d e contam inación prevalecen en el área de Lim a M etropolitana? I. V e hículo s autom otores II. Activid ad dom éstica III. Activid ad industrial Resolución: C on ta m in a ció n en Lim a :
6 0 0
■
C o l e c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
Lim a es una de las ciu dad es m ás a fe cta d as por la contam inación en A m é ric a La tin a , deb id o a la falta d e una legislación a d e cu a d a y a que no cuenta con plantas de tratam iento suficientes. E n el área d e Lim a M etropolitana las principales fuentes d e contam inación son:
P a rq u e a u tom otor: por c o nsum o d e com busti bles fósiles en ve híc ulo s antiguos. Activid ad dom éstica Activid ad industrial. C u y a basura y efluentes no son tratados.
PROBLEMAS DE EXAMEN DE ADMISION UNI PROBLEMA 1 (UNI 2011 - II)
C o m p a ra n d o los potenciales e stá n d ar de reducción:
D a d a s las siguientes estrategias para reducir la co n centración de g as e s de efecto invernadero: I. A u m e n ta r la producción energética p roveniente de las instalaciones solares. II. D e te n e r la deforestación en el m und o . III. A d o p ta r sistem as de captura y a lm acenam iento de d ióxido de carb ono . S o n a de cua d as: A ) S o lo I D ) II y III
B ) S o lo II E ) I, II y III
Pro c e so
I.
E°R e d
Z n 2++ 2 e ” — ► Z n
- 0 ,7 6 v
F e 2” + 2 e ” — ► F e
- 0 ,4 4 v
Verdadero E l Z n 2” es m e nos o xidante que el F e 2+, lo cual im plica que una lám ina de cinc que recubre el acero form a una película d e Z n O perm itiendo que el a ce ro teng a una m ayo r resistencia a la corrosión.
C ) I y II II.
Falso . E l cinc es m ejor reductor que el hierro (F e ), lo cual
Resolución: E l efecto invernadero es un efecto natural m ediante el cual se m antiene la tem peratura del planeta deb id o a qu e los g as e s d e invernadero ( G E I ) co m o el C 0 2, C H „ y v a p o r d e H 20 no perm iten la total salida d e la radiación infrarroja. Sin e m b a rg o , el increm ento d e estos gase s está ocasiona nd o el llam ado calentam iento global. Si a u m e n ta m o s las instalaciones solares (fotoceldas) para o bte n er energía y no usar com bustibles fósiles com o el petróleo, d ete n e m o s la d eforestación , para que las plantas co nsu m an el C 0 2, utilizam os sistem as de ca p tura y a lm acenam ie nto de C 0 2 e vitan do su e xpulsión a
implica que posee una m ayo r facilidad para oxidarse. III. Verdadero A p ro v e c h a n d o que el cinc es m ejor reductor que el hierro, perm ite la protección católica del hierro a ctu an d o el cinc co m o á n o d o d e sacrificio. Clave: B
PROBLEMA 3 (UNI 201 2 - 1) D a d a s las siguientes proposiciones referidas a la nanotecnología: I. L o s na no tub o s de ca rb ono son m uch o m ás fuertes que el acero y m ucho m ás ligeros que este.
la a tm ó sfe ra, se p u ed e mitigar la concentración d e los II.
G E I en la atm ósfera. P o r lo tanto: I. (V ) II. (V )
III. (V ) Clave: E
L a na notecnología ha cre ad o m ateriales m ás útiles con p ropiedades únicas.
III. L o s na no tub o s d e carbono p u ed e n usarse para al m ac en ar hidrógeno. S o n correctas:
PROBLEMA 2 (UNI 2011 - II) L a s p ie za s de acero co m ún (com o tuercas y pernos) se recubren de una capa d elgada de cinc, para su uso industrial. Indique cuáles d e las siguientes ra zo n e s e x plica la función de esta capa: Perm ite que el acero teng a una m ayo r resistencia a la corrosión. II. El cinc se reduce m ás fácilm ente que el hierro. III. E l cinc constituye un á n o d o d e sacrificio. D a tos: 0 ,7 6 V E%
A ) S o lo I D ) II y III
I.
Lo s n a no tub o s p oseen e le va d a resistencia m ecáni ca , por lo cual son m ás resistentes q ue el acero y m ás ligeros que él (V ).
II.
D e b id o a sus características m u y particulares los m ateriales creados con los nanotub os (na note cno
logía) p ose en cualidades únicas (V ). III. P u e d e n utilizarse m odificando sus p rop ie d ad e s e nca psuland o m etales y g ase s en su interior, se
0 ,4 4 V
B) I y III E) Solo I
C ) S o lo I
Resolución:
I.
A) I y II D) Solo II
B ) S o lo I E ) I, II y I
C )ll y I
pued e n utilizar para alm ac ena m ie nto de hidrógeno y separación de g a se s (V ).
Clave: E
Q u ím ic a
PROBLEMA 4 (UNI 201 2 - 1) L o s prob le m as a m b ientales, y en general la contam i nación, se presentan por la introducción de sustancias d añina s al ecosiste m a. E n la colum na izquierd a se m e ncio na n 3 problem as am bientales y en la colum na d ere ch a 3 posibles contam inantes. D e term ine la relación correcta problem a: am biental - contam inante: I. Llu via ácida a) S 0 X, N O x II.
Efe c to Invernadero
III. Ag u je ro en la capa d e o zo n o A ) l-a, ll-b , lll-c D ) l-c, ll-b, IIl-a
B ) l-b, ll-a, -c E ) l-a, ll-c, -b
II.
S o lo I I y III
L a reacción d e los ó xido s del a zu fre ( S 0 X) y del ni trógeno ( N 0 „ ) con el va p o r de a g u a d e la a tm ó sfe ra, provocan la producción d e ácidos que llegan a la tierra en las precipitaciones (lluvia ácida). E l e xc e s o de C 0 2 en la atm ósfera provoca el ca
lentam iento del p laneta, a d e m á s del C 0 2 tam bién te n e m o s com o un g as del efecto invernadero ( G E I ) al v a p o r d e a g u a . III. E l a ta que del cloro atóm ico p resente en los C F C S d estruye las m oléculas de o zo n o p ro vo ca n d o el increm ento del ta m a ñ o del agujero en la “capa de o zo n o ". P o r lo tanto: I - a ; l l - c ; III—b Clave: E
PROBLEMA 5 (UNI 2012 - II)
C ) S o lo III
E n los m otores de los avio nes se com bina el N 2 con el
0 2, seg ú n : N 2+ 0 2- » N O R e a c c io n e s d e destrucción del o zo n o en la estratosfera O, Ü Z. O, + O NO + 02 N 0 2+ O
c) C 0 2, H 20 C ) l-c, ll-a, 11l-b
B ) S o lo II E ) II y III
601
Resolución:
b) cloro fluorocarbonos
Resolución: I.
A) D)
■
UV -
G lo b a l 2 0
N 0 2+ 0 2 NO + 02 — ►3 0 ,
E l ó xido nítrico ( N O ) es un interm ediario y actúa com o un ca ta lizad o r en el proceso. La destrucción d e la capa de o zo n o facilita el ingreso de radiación U V nociva para el ser hu m a n o . E s correcta: S o lo I Clave: A
PROBLEMA 6 (UNI 2012 - II) D a d a s las siguientes proposiciones referidas a los p o lím eros: I. S o n sustancias m oleculares fo rm a da s por la unión de m o n ó m e ro s. II. S o n sustancias m oleculares de baja m asa m o lecu lar fo rm a d a s por la unión d e dos o m ás m oléculas diferentes. III. El polietileno es un polím ero que tiene com o unidad el m o n óm e ro.
S o n correctas:
-C H , -C H — I CH,
E l o zo n o en la e stratosfera se está a g o ta n d o , seg ún d ato s científicos d e los últimos a ñ o s . U n o d e los fa c tores respo nsab les es su reacción con el ó xid o nítrico ( N O ) , p roveniente de la reacción entre los g a se s ni trógeno y o xig e n o en los m otores de los a vio n e s . Al re spe cto, ¿c u áles de las siguientes proposiciones son correctas? I. L a reacción del o zo n o con el óxido nítrico es p rovo cada por la radiación ultravioleta. II. E l agotam iento de la capa de o zo n o en la atm ósfera no perm ite el ingreso de radiación infrarroja en la atm ósfera. III. U n a m e zcla de nitrógeno y o xíg e n o p ued e o casio nar el d esg aste de la capa de o zo n o .
A) D)
S o lo I I y II
B ) S o lo II E ) II y III
C ) S o lo III
Resolución: P a ra los polím eros: I. P o r definición, son m acrom oléculas fo rm a da s por la unión d e m o nóm e ros. II. L o s polím eros son sustancias de alta m asa molar, fo rm a d a s por unidad es repetitivas llam adas m o n ó m eros. III. Polietileno: (— C H 2 — C H 2— )n M o n ó m e ro : C H 2 = C H 2 Ete n o VFF Clave: A
602
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
a p ie n s
PROBLEMAS
""■ ID 1.
S
PROPUESTOS
La lluvia ácida es:
In d ica r la re la ción correcta :
A)
La c o m b u s tió n de azu fre fo rm a n d o S 0 2.
B)
La ra d ia c ió n in fra rro ja del Sol s o b re la s u p e rfi
CO
2 (g:
II. SO 3'g)
III. NO,,
IV. C FC I 3(g)
cie te rre stre . C)
A.
La a cu m u la c ió n de d e s p e rd ic io s in d u s tria le s en ríos y lagos.
D)
Lluvia que co n tie n e ácido sulfú rico.
E)
La c o n d e n s a c ió n del v a p o r de ácid o clo rh íd ric o y agua.
2.
E sm og fo to q u ím ico
C.
D e stru cció n de la cap a de ozono.
D.
E fe cto inve rn a d e ro .
A ) III - A
B) I - A
D) II - C
E) I - D
9.
tó xico ?
¿ Q ué p ro p o s ic io n e s no fa v o re c e n la p re ve n ció n del m e dio a m b ie n te ?
A ) H ollín
B) C O ,
D) S 0 2
E) C O
I.
C) o ,
III.
P ro vo c a n lluvia ácida. Dism inuye n la concentración de o zo n o en la e stratosfera. C ) Inician el efecto invernadero. D ) Fo rm a n el e sm o g urbano. E ) De stru yen el fitoplancton. C om p le ta r: L a purificación del agua con ......... es m ás costosa pero presenta m enor carga residual en esta. A) C 0 2 D ) N a C IO
B ) H ,0 (g, E) 0 3
C ) HCI
acu m u la ció n .
IV. R e e m p la z a r los c o m b u s tib le s fó s ile s po r a lc o hol o hidróge no. A ) I, II
B) II, III
D) S olo I
E) I, II, III, IV
C) I, III, IV
10 .
Es una so lució n a la c o n ta m in a ció n : A)
Q u e m a r tod o el petróleo.
B)
A rro ja r to d o s los d e s p e rd ic io s in d u stria le s al mar.
1 1 .
C)
U so de c o m p u e s to s bio d e g ra d a b le s.
D)
U na e xp lo sió n nuclear.
E)
A u m e n ta r la ra d ia ció n infrarroja.
S e ñ a la r con (V) lo ve rd a d e ro o (F) lo fa lso de las sig u ie n te s p ro p o sicio n e s: I.
La cap a de o zo n o se e n cu e n tra en el lim ite s u
II.
Los rayos u ltra vio le ta son ra d ia cio n e s e le c tro
p e rio r de la tro p o sfe ra .
L o s ......................son lugares d on de se apro ve cha n las d epresion es terrestres o se ca va n artificialm ente, luego se colocan g e o m e m b ra n a s para evitar el d re naje de líquidos originados por la descom posición de c o m po ne ntes orgánicos para posteriorm ente d epositar la basura y luego cubrir con tierra. A ) rellenos sanitarios B) topos C ) b otaderos D ) alm acenes E ) pantanales
m a g n é tica s de m a yo r lon g itu d de o n d a qu e los ra yos infrarro jos. III.
A) VFV
B) V W
D) FF V
E) V FF
B) A I2( S 0 4 E) C l2
C) FV V
1 2 . R e sp e cto al agua dura:
¿ C o n qué co m pu esto quím ico se p ued e tratar el agu a para sed im entar sólidos en suspensión?
A) NaCIO D) CO
Los c o m p u e s to s clo ro flu o c a rb o n a d o s p rovocan la d e stru cció n de la cap a ozono.
A) 7.
Q u e m a r m a te ria le s de p lá stico pa ra e vita r su
R e s p e c to a los freones: A) B)
6.
U no de los fre o n e s en s iste m a s de re frig e ra ción.
¿ Q u é alteraciones provoca el efecto invernadero? A ) A u m e n to d e la hu m e d ad . B ) Crecim iento exc esivo de la vegetación . C ) Dism inución del p aso de la lu z solar. D ) Deshielo de las regiones polares. E ) Irritación en el sistem a respiratorio.
5.
U sa r para las o p e ra c io n e s de lim pie za, d e te r g e n te s bio d e g ra d a b le s.
II.
4.
C) I V - B
¿ Q ué ga s e s incolo ro, in síp id o y g e n e ra d o com o p ro d u c to de c o m b u s tió n y c o n s id e ra d o alta m e n te
3.
Lluvia ácida.
B.
C) C 0 2
Es el agua na tura l q u e co n tie n e gran ca n tid a d de ione s calcio y m a gnesio .
B)
Es el ag ua ce rca n a al p u n to de co n gelació n.
C)
Es el agua no ap ta para el co n su m o hum ano.
D)
Es el ag ua de stila d a .
E)
El ag ua no s o m e tid a a po ta b iliza cló n .
Q
1 3 . El uso de convertidores catalíticos en el tubo de e s
u ím ic a
■
603
19 . Se ña la r verdadero (V ) o falso (F ) según corresponda:
cape de los autom óviles es con el fin de:
I.
A ) C o m b u s tio n a r m ejor a la gasolina. B ) E v ita r la e m a n a c ió n d e plom o al m edio a m biente. C ) R e d u cir el C O , a C O . D ) R e d ucir N 0 X a N 2. E ) A u m e n ta r el octanaje de la gasolina.
antidetonante. II. L a gasolina de 90 octanos presenta una d e to nación similar a la d e una m e zcla de 9 0 % de n -h ep tano y 10% d e isooctano. II. E l plom o tetraetílico es un aditivo q ue incre m enta el octanaje de la gasolina. A) V FV D) F F V
1 4 . N o es biodegradable: D e s e c h o s orgánicos D ) Alm idón Vidrio
1 5 . S e ñ a la r lo Incorrecto respecto al o zo n o : A ) E s un gran age nte o xidante. B ) E s un c o m po ne nte del e sm o g fotoquím ico. C ) S u exposición prolongada afecta al sistem a respiratorio. D ) E l o zo n o hace que el caucho se e n d u re zc a y agriete (envejecim iento del caucho). E ) A b s o rb e con gran eficacia la radiación infrarroja q u e proviene del sol.
I.
L a escasa reactividad de los co m pu estos clorofluorcarbonados los hace prácticam ente inertes y ocasionalm ente p ueden difundirse hasta la e stratosfera. II. E l o zo n o , a diferencia del N 2ig y del 0 , lg), tiene la capacidad de a bso rb er fotones con longitud de onda de la zo n a U V . III. L a capa de o zo n o se destruye de m anera uni form e. E s correcto afirm ar: B ) II y III E ) S o lo II
C ) II y III
1 7 . M arcar verdadero (V ) o falso (F ) según corresponda: I. II.
C) W F
2 0 . R e s p e c to a las proposiciones: I.
El aire solo puede ser contam inado por su stan
cias g ase o sa s. II. L a tem peratura d e la atm ósfera varía de m a n e ra com pleja respecto a la altitud. III. E n la troposfera la tem peratura aum enta c o n form e aum enta la altitud. E s correcto afirmar. A ) S o lo I D ) I y III
B ) S o lo II E ) I y III
C ) S o lo III
2 1 . S e ñ a la r ve rd ad ero (V ) falso ( F ) seg ún co rresponda, respecto a las gasolinas:
1 6 . R e s p e c to a las proposiciones.
A ) I y II D ) I, II y III
B) V V V E) F W
B ) Alg o d ó n
A ) C a rb ó n C) E)
L a calidad d e la gasolina se m ide por su poder
E l efecto invernadero es un fe n ó m e n o a tm o sfé rico natural.
I.
L a gasolina es un producto de la destilación del petróleo.
II.
L a gasolina se p ued e o bte ner por cracking tér m ico o catalítico de hidrocarburos p esa do s. III. L a gasolina con alta concentración de hidrocar buros ram ificados pose e un alto poder antideto nante. IV. L a gasolina es una m e zcla únicam ente de n -h ep tano e isooctano. A) V F V F
B) V F F V
D )V V V F
E) V V V V
C )V V F F
2 2 . S e ñ a la r ve rd ad ero (V ) o falso ( F ) según co rre spo n da respecto a la lluvia ácida y sus precursores: I.
L a fo rm a ció n d e lluvia á cid a se d e b e princi p alm e n te a los ó xid o s d e a zu fre q u e em iten las p la nta s term o eléc tricas y las q u e fu n d e n
L o s únicos gase s que provocan el efecto Inver nadero son el C O , y el m etano.
m e ta le s. L o s ó xido s d e a zu fre y de nitrógeno se tran s form an en ácido sulfúrico y nítrico re spe ctiva
III. U n a co nsecuencia del efecto invernadero es el deshielo de los polos y la dism inución de las áreas costeras.
II.
A) FFV D) V V F
te por los tubos de escape de los autom óviles. IV. L a lluvia ácida debilita estructuras m etálicas e increm enta el p H d e las a g u a s.
B) F V V E) V FV
C) VV V
1 8 . S e ñ a la r con q ué co m pu esto quím ico se p ued e tra tar el agua para potabilizarla, elim inando m icroor g anism os:
A) FeCI3 D) NaCIO
B) AI2(S 04)3 E) C 0 2
C) NH4CI
m ente. III. L o s óxidos de nitrógeno se liberan principalm en
A) F W F D) V V V F
B) V V V V E) FV FV
2 3 . S o n consecuen cias d e a gua s:
C) V V FF
la eutroficación
de
las
604
■
C
o l e c c ió n
U
n ic ie n c ia
S
a p ie n s
I.
Increm ento de la a c id e z d e las a g u a s e sta n ca das.
II.
Increm ento e xc esivo de la ve ge tación en lagos y lagunas.
III. Dism inución de la concentración del o xige n o disuelto en el a gua .
27. C o n relación a la lluvia ácida: I. II.
S e g enera principalm ente por la presencia de óxidos de a zu fre en la atm ósfera. L a lluvia ácida provoca el increm ento del p H de las agua s.
IV. A u m e n to m asivo de la fauna acuática. E s correcto afirm ar:
III. Lo s ó xidos de nitrógeno tam bién contribuyen a la form ación d e lluvia ácida. E s correcto afirmar:
A ) S o lo II D ) II y III
A ) I y II D ) 1,11 y III
B ) 1,111 y IV E ) 1,11 y IV
C ) l l ,l l l y IV
2 4 . S e ñ a la r ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) seg ú n co rre s p ond a : I. II.
E l fósforo contenido en los d etergentes provoca la eutrofización de las a g u a s. L a eutroficación provoca una dism inución de la concentración del o xig e n o disuelto en el agua
debido al m ayo r co nsum o de este por la v e g e tación acuática en crecimiento. III. El nitrógeno es un nutriente q ue contribuye a la eutroficación de las a g u a s. B) V F V E) FFV
'
C ) II y III
28. S e ñ a la r el núm ero de proposiciones correctas: I.
El d ióxido d e carbono es producido principal m ente por la q u e m a d e com bustibles fósiles. II. E l o zo n o es un contam inante que provoca el envejecim iento del cauch o. III. E l C 0 2(g) abso rb e la radiación infrarroja y no perm ite que esta e sc ap e al espacio exterior. IV. El m etano presenta un potencial d e calenta miento global superior al del dióxido d e carbono. A) O
A) W V D) V V F
B ) I y III E ) S o lo II
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
C) V FF 29. S e ñ a la r el núm ero de proposiciones ve rd ad eras respecto al m o nóxid o de carbono:
25 . S e ñ a la r lo incorrecto respecto a los co m pu estos clorofluorocarbonados ( C F C ) .
I.
S e produce principalm ente por la com bustión
C ) S o n solubles en agua e inertes respecto a la m ayo r parte de las sustancias en el am biente.
incom pleta d e com bustibles fósiles. E s un gas incoloro pero puede ser percibido fácil m ente en el ambiente por su olor desagradable. III. E l principal síntom a d e e n ve n e n am ie n to con m o n óxid o de carbono es la som nolencia. IV. E l m o nóxid o d e carbono reduce la capacidad d e la hem oglobina de la san gre para tran sp o r tar o xíg e n o .
D)
A) O
A)
S e han usa do am pliam ente co m o g as e s dispersores, age ntes e sp u m a n tes para plásticos y en
sistem as de aire acondicionado. B ) A tem peratura am b iente , estos co m pu estos son gase s o líquidos de bajo punto de ebullición.
E)
Lo s C F se difunden en la estratosfera, d o n d e la radiación U V los d e s co m p o n e para liberar á to m os de cloro en form a de radicales libres m uy reactivos. L o s C F C , tam bién conocidos co m o freo ne s, destruyen la capa d e o zo n o .
2 6 . S e ñ a la r ve rd a d e ro (V ) o falso ( F ) se g ú n co rre s p o n d a respecto al e fecto in vern ad ero y sus pre cursores: I.
E l efecto invernadero es el fe n ó m e n o de calen tam iento global p rovoca d o, principalm ente por la acum ulación d e C 0 2.
II. E l m e ta n o , los C F C y el va p o r de a gua . III. E l m etano tiene una m e nor eficiencia de calen tam iento global respecto al dióxido d e carb ono . IV. Lo s g as e s de invernadero retienen e fic azm e nte la radiación infrarroja que provoca el calenta
B) VVFV E) FVFV
C )VFFV
B) 1
C) 2
D) 3
E) 4
30. R e sp e c to a las celdas de com bu stión, indicar c u á n tas proposiciones son correctas: I.
S o n celdas electroquím icas, d on de el c o m b u s tible y el o xidante se sum inistran d e m anera continua. II. E n principio, una celda de com bustible opera co m o una batería. III. S e p ued e utilizar cualquier sustancia co m o ca talizador. IV. G e n e ra corriente eléctrica por com bustión de sus c o m po ne ntes. V. L a s celdas de com bustión no alm acena n e n e r gía q uím ica, por lo que es necesario realim entar continuam ente los reactivos y elim inar los productos. A) 1
m iento del planeta.
A) VFVV D) VVVV
II.
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
3 1 . R e sp e c to a la ecolog ía , indicar cuántas proposicio nes son correctas:
Q
I.
E s la ciencia que estudia las relaciones entre
II.
los seres vivos y su m edio am biente. E l m edio am biente es el entorno físico asi com o
la totalidad d e los seres vivos dicho entorno. III. E n las últimas d é c ad as se ha qu e el equilibrio ecológico se chos niveles del planeta por lo
ha cobrado una e norm e Im portancia. de problem as m u y serios com o el calentam ien to d e la atm ó sfe ra, la incapacidad de los sis tem a s naturales de reciclar los d ese ch o s pro ducidos por la población mundial y la e s c a s e z de recursos básicos com o el agua o la tierra V.
I. II.
IV. L a crisis ecológica se evidencia en la aparición
arable. El ecosistem a es la unidad que form an los or g anism os q u e viven en un área y el m edio físico
C) 3
D) 4
E) 5
32. C o n respecto a la contam inación, indicar cuántas proposiciones son correctas: I.
L o s gase s del efecto invernadero existen de m odo natural en la atm ósfera de la Tierra, pero los científicos han encontrado que las activida d es h u m a n a s han in crem entado su proporción
II.
en la m e zcla de g ase s que constituyen a la at m ósfera. U n a alternativa para ate nuar la contam inación
del aire es el uso de la energía solar. III. L a contam inación acústica g enera alteraciones nerviosas en las p erso nas afectad as. IV. L a contam inación radioactiva p ued e provocar
H a creado m ateriales n o ve d o so s a un costo m u y e levad o . L o s nanotub os pueden usarse com o m icrotuberlas para sep a rar m e zc la s g as e o sa s .
A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) O
35. R e sp e c to a la biotecnología, indicar cuántas p rop o siciones son correctas: I.
II. B) 2
605
III. U n nano tub o ideal, sin d efectos, es poco resis tente y elástico. IV. S e utiliza en sistem as de m agnetoresistencias gigantes para a lm acenam iento m agnético de la inform ación.
con el que interactúan. A) 1
■
34. R e sp e c to a la nano te cno lo gia, indicar cuántas pro posiciones son correctas:
que com parten hecho evidente ha roto en m u que la ecología
u ím ic a
H a desarrollado m icroorganism os (bacterias, le va du ras, etc.) e sp e cia lizad o s en ciertos pro cesos m uy útiles en la industria. L a ingenieria genética no está relacionada con
la biotecnológicas. III. L a unión d e la m edicina tradicional con técnicas biotecnológicas, ha cobrado especial re le van cia d esd e la reciente secuenciación del g e n o m a hum ano . IV. L a biotecnología m o derna utiliza técnicas d e no m ina d as en su conjunto ingeniería genética, para m odificar y transferir g en e s de un organis m o a otro. V.
Lo s antibióticos son sustancias que se usan para matar o Inhibir el crecimiento de las bacterias.
A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
36. ¿ Q u é co m pu esto quím ico no e s un contam inante primarlo?
la contam inación de alim entos y m utaciones. V.
E l o zo n o es uno de los c o m po ne ntes del esm og fotoquím ico.
A) 1
B) 2
C) 3
D) 4
E) 5
33. R e s p e c to a la contam inación, Indicar cuántas pro
A) N O ,
B) S 0 2
D) C 0 2
E ) H 2S 0 4
C) C O
3 7 . El fósforo contenido en los detergentes resulta per judicial para el m edio a m biente, pues produce la ( e l ) ........................de las a g u a s residuales.
posiciones son correctas: I.
Lo s
co m pu estos
dora d os
com o
los
cloro,
II.
fluorcarboncs son causan tes del deterioro d e la capa de o zo n o . L a eutrofización de las a g u a s dism inuye el o xí
A ) ionización C ) eutroficación E ) endurecim iento
B) purificación D ) descom posición
38. S e ñ a la r ve rd ad ero o falso seg ún corresponda:
g eno disuelto por lo cual aum enta el D B O . III. L a contam inación del aire proviene principal m ente del uso de com bustibles fósiles. IV. E l dióxido de a zu fre , m o n óxid o de nitrógeno, hidrocarburo, freón -12 son co ntam inantes pri V.
m arios. E l ácido sulfúrico, el o zo n o , el ácido carbónico son contam inantes secundarlos.
A) 1
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
I.
II.
L o s g as e s clorofluocarbonados en la alta at m ósfera se difunden y destruyen la capa pro tectora de la radiación ultravioleta proveniente del espacio exterior. L o s freones son co m p u e sto s clorofluorcarbo-
n ados. III. Lo s clorofluorcarbonados se encuentran en los rociadores o spray para deso d ora ntes y m u chos sistem as de refrigeración.
6 0 6
■
C o l e c c ió n
A) V W D) F V V
U n ic ie n c ia S a p ie n s
B) V V F E) FFV
C) F FF
C02 C H 3C I
L a gasolina obtenida por este procedim iento tiene m ayo r octanaje que m ediante el cracking catalítico.
39. ¿ Q u é co m pu esto afecta la capa de o zo n o ? A) D)
II.
B) C O E ) C F C I3
C) CH„
4 0 . ¿ C u á l de las siguientes p ropiedades del C 0 2 hace p ensar que el increm ento de su concentración en la atm ósfera p ued e producir el d e n o m in a d o efecto invernadero? P u e d e co n d en sa rse y form ar hielo seco. C o n la h u m e d a d , form a ácido carbónico. C ) E s m e nos d en so que el aire. D ) A b s o rb e las radiaciones infrarrojas. E ) S e d e s c o m p o n e en m o nóxid o de carb ono .
A) B)
4 1 . E n el proceso de reform ación:
III. S e origina ruptura de m oléculas p e s a d a s. IV. S e usa alum inio sobre un lecho fluido. A) 0 D)
B) 1 3 E) 4
C )2
45. E l petróleo se extrae del sub suelo, entre sus ca rac terísticas no es correcto afirmar. I.
Existe n petróleos de base parafínica, asfáltica y m ixta.
II.
El p od e r calorífico es m e nor cuando su d en si dad es m ayor.
III. E s tá fo rm ado por sólidos, líquidos y g ase s. IV. E s m ás d en so que el a gua . V . L a coloración es m ás oscura si es de base a s fáltica.
A ) A u m e n ta la detonancia B) S e obtiene sustancias de m ayor peso molecular. C ) S e lleva a cabo la desh idrogen ación . D ) A u m e n ta la ram ificación. E ) E s el cracking térm ico.
A) D)
W VFV FVVFF
B) V V V F F E) V FV FV
C) F V W F
46. S e ñ a le verd ad ero (V ) o falso ( F ). I.
42. M a rq u e ve rd ad ero (V ) o falso (F ) con respecto al o ctanaje. I.
E s el p od e r antidetonante o capacidad d e resis tir la detonación durante el proceso de c o m b u s tión de un m otor de gasolina. II. E s tá en ra zó n directa a la relación de co m pre sión. III. S e determ ina c o m pa ra n d o el rendim ien to de una gasolina con el d e una m e zcla de n -h e p ta n o , el cual produce un intenso g olpe teo al com bu stlonar debido al ¡sooctano; el cual posee alto p od e r antidetonante. IV. U n a m e zcla de 9 7 % de heptano y 3 % d e ¡sooc tano significa una gasolina de 9 7 octanos.
U n o de los productos de destilación del petró leo es el asfalto. II. E l éter d e petróleo es un destilado p esa d o . III. L a gasolina se obtiene por destilación del petró leo entre el rango de 85 ° C - 200 ° C . IV. P o r cracking térm ico se obtiene gasolina de
V.
m e nor calidad con respecto al cracking catalí tico. L o s alqu eno s obtenidos por cracking se e m plean en la industria de los polím eros.
A)
VFV V V
B) F V V V V
D)
W W V
E) F F F W
C) F F W V
47. D e los productos de la destilación del petróleo no se pued e n o btener (con tratam ientos adicionales):
A) FFV F D) FV V V
B) F V V F E) W F F
C) F F F F
43. O rd e n e seg ún su volatilidad decreciente d e los si g uientes destilados del petróleo: I. II. III. IV.
Diesel Ligroína G a s licuado A ce ite lubricante.
A ) III - I V - 1 - II C ) III - II - I - IV E ) I - III - I V - II
Lub rican te s, asfaltos y parafinas sólidas. G a s o lin a y kerose ne. G LP C o k e , para la fabricación del acero.
E)
R a y ó n acetato.
48. M a rq u e verd ad ero (V ) o falso (F ) según corre spo n da: I. B) II - III - I V - 1
D ) I - II - III - IV
44. R e s p e cto al cracking térm ico, indique el núm ero de proposiciones ve rd ad eras. I.
A) B) C) D)
S e realiza a m ayo r presión que el cracking ca talítico.
C u a n to m ás violenta y e xp losiva sea la co m
bustión d e la gasolina, será m ayo r el octanaje. II. U n a gasolina de 90 o ctanos contiene 9 0 % en vo lum e n de isooctano y 10% en volum en de n - heptano. III. E l tetraetilo d e plom o es un aditivo que se usa en las gasolinas ecológicas. IV. E l tolueno posee m ayo r octanaje que el isopentano.
Q : _ M IC A
A ) FV F F
B) FFFF
D)
E)FVF V
VFFF
Índice de octano. III. Lo s catalizad ores pierden su actividad cuando se cubren de coke. IV. L a gasolina obtenida por los m edios del crac king catalítico, es de m ejor calidad que la g a s o lina obtenida por cracking térm ico.
pe tróleo . S e ñ a ie cuál de e llos es m ás liviano. G as licuado
B)
É ter de p e tró le o
C)
G a s o lin a para avión
D)
G a so lin a para a u to m ó viie s
E)
D iesel
A) V V FV D) V V V V
50. U no de los s ig u ie n te s c o m p u e s to s no es un d e riv a
5 5 .
do del petróleo. A)
K e ro se n e
B)
A c e ite lub ric a n te
C)
N afta lin a
D)
G aso lin a
E)
G as licuad o
51. Las p rin c ip a le s fra c c io n e s o b te n id a s del p e tró le o a
A s fa lto y ga so lin a
B)
G aso il y k e rosene
C)
É te r de p e tró le o y ga solina
C) V FFV
El petróleo cuando ingresa a la colum na de d e s tilación es calentado en el rango de tem peratura (360 “C - 420 ° C ) . Indique cuántas relaciones son falsas. I.
G a s de petróleo < C , -> C 4> gas para petroquí
II.
mica. É te r d e petróleo \40 ° C pinturas.
7 0 ° C ) disolvente en
C . 0) com bustible de m otores. C 280 ; C / com bustible d o
V. G a s o il (28 0 °C - » 360 ° C ) g as liviano. V I. Alquitrán electrodos ( C _,0 - C 50) fabricación de electrodos.
D) A c e ite s lu b ric a n te s y ete r de pe tró le o E)
B) V V FF E) V V V F
III. G a s o lin a (C ,. IV. K e ro s e n e ,1 8 0 m éstico.
ba ja s te m p e ra tu ra s (m e n o re s de 150 °C ) son: A)
607
d ores ( F e , C r ,. .. ) com o agente de activación para la ruptura de las m oléculas y aum enta r el
C ) FF FV
49. A c o n tin u a c ió n se tie n e una serie de fra c c io n e s de A)
■
A lq u itrá n e im p e rm e a b iliz a n te s
A) 1 52. A c o n tin u a c ió n
B) 2
C )3
D) 4
E) 5
se presenta una re la ción de p ro
b itu a lm e n te c o m o c om bustible s.
Indique ve rd ad ero (V ) o falso ( F j en las relaciones que se m uestran a continuación.
I.
G as
I.
II.
G aso lin a 84 oc ta n o s
III.
N afta pa ra lá m p a ra
d u cto s de p e tró le o indique cu á n to s no se usan h a
56.
II.
IV. K e ro s e n e para cocinar V.
D iesel para m o to re s
E l núm ero de octano aum enta m ediante los procesos com g cracking térm ico y cracking ca talítico. A la gasolina se a ñ ad e N a O H , para neutralizar los R H S que existen disueltos (en du lza m ien to ). P b ( C 2H 5)4 se a ñ ad e para retardar la form ación
VI. D iesel para h o rnos y caide ros
III.
VII. A s fa lto só lid o
de peróxidos que adelantan la denotación. IV. C u a n d o m ás com prim ida se encuentra la m e z cla en el instante d e ignición, m ayo r será el ren
V III.P ara fin a pe sada A) 2
B) 1
C )3
D) 5
E) 4
V.
53. ¿ C u á n ta s de las re la cio n e s re ferida s al pe tró le o que se m u e s tra n a co n tin u a ció n son ve rd a d e ra s ? I.
P a ra fin ic o s : alcan os
II.
O lefínicos: E tilé n ic o s
III.
P etró leo: M e zcla de p a ra fin ic o s y a ro m á tic o s
IV
A sfalto: P eso m o le c u la r e leva do
V.
N afté n ico s: C a d e n a s ra m ificadas.
A) 2
B) 3
C )4
D)
1
54. Indique ve rd a d e ro (V) o falso (F) según corresponda: I.
A) V FFV V D )FV FV F 5 7 .
E )5
C ra c k in g té rm ic o , po ne en ju e g o la te m p e ra tu ra
dim iento en un motor. El crudo una v e z extraído requiere de trata m ientos previos, antes de ingresar a la colum na de destilación. B) V F F F V E) FV V V F
C )F F F V V
O rd e n e de m ayo r a m enor seg ún el increm ento en el octanaje de las gasolinas. I. II. III. IV.
Bence no n - octano 2 - metil - 2 - noneno 2 ,4 - dimetil h e xano
com o a g e n te de activa ció n para la ru ptura de las m o lé culas. II
C rackin g c a ta lític o
el ob je tivo es d is m in u ir la
te m p e ra tu ra de o p e ra c ió n
u tiliz a n d o c a ta liz a
A) I-IV-I II- II C) I - III - II - I V E ) II - I V - I - III
B) II - I V - I I I - I D) I - III - I V - I I
6 0 8
■
C o l e c c ió n
U n ic ie n c ia S a p ie n s
58. Indique la fracción que no es producto de una d e s tilación fraccionada del petróleo. A) B) C) D) E)
K e rose n e G a s o lin a G a s o il A sfa lto y coke de petróleo É te r de petróleo
N o produce contam inación am biental, en gran
m edida. B) C o n tie n e solo isooctano. C ) C o n tie n e un alqu eno ram ificado en su co m po si ción. D ) C o n tie n e hidrocarburos arom áticos. E ) P a ra su obtención se utiliza el cracking catalítico. 60. Re la cio ne correctam ente seg ún co rresponde la reacción y el proceso en el a um ento del octanaje. H 2S 0 4 ( C H 3)3C H + ( C H 3)2C H = C H 2 - i — i * ( C H 3)2C H - C H 2C ( C H 3)3
I.
L a separación del g as natural disuelto en el p e tróleo.
D)
L a destilación fraccionada de los hidrocarburos livianos. L a elim inación de los co m pu estos sulfurados disueltos en el petróleo.
E)
59. R e s p e c to a la gasolina ecológica, es incorrecto afir m ar que: A)
C)
6 2 . E l carbón m ineral, q ue se form a por la d e s c o m p o sición gradual de las plantas durante m illones de a ñ o s , está distribuido en todo el m u nd o . H a y v a rias form as d e carbón que difieren en com posición y contextura; por ejem plo, la antracita e s la form a m ás dura de carbón m ineral, m ientras que la hulla bitum inosa o sem ibitum ínosa es m ás blanda. Determ ine qué forma de carbón se form a artificial m ente por destilación destructiva en ausencia d e aire. A ) Antracita
B) Coque
C ) H ulla bitum inosa E ) Lignito
D ) Hulla sem ibitum ínosa
6 3 . ¿ Q u é g as noble no es un com po ne nte del aire at m osférico? A) He D) Ar
B) Rn E ) Xe
C)
Kr
C H 3 - C ( C H 3)2 - C H 2 - C H ( C H 3) - c h 3 ,c h 3
III. Q T
,c h 3
* (o f
IV. C 18H 38
Ni
- H2o
► is o -o c ta n o + 2 - m e t i l- 2 - n o n e n o
a. Isom erización c. Alquilación A) B) C) D) E) 6 1.
la le le le Ib
IIb lia llb lia -
-
lile lllb Illa llld
b. C racking catalítico d. R e form ación -
IVd IVd IVd IVb lie -
B)
I. Illa - IVd
L a polim erización de las fracciones ligeras del petróleo. L a pirólisis térm ica o catalítica de hidrocarburos de e le vad o peso m olecular.
1. D 2. E 3. D 4. B 5. D 6. A 7. B
8. E 9. B
B) C H 4 E ) C 4H 10
C)C 0 2
44. B 45. A
21. 22. 23. 24.
30. D 31. E 32. E
25. C 26 . B 27. B
D)
36. E
12 . A 13 . D 14 . E E A E D
A) I
35. D
28. E 29. D
R e d u cir la cantidad d e d ese cho s que g e n e ra m os co m prand o y u sa n d o inteligentem ente los productos d e co nsum o . Re u tiliza r los productos d e d e se ch o cada v e z
que sea posible. III. Reciclar los d ese cho s sólidos.
33 . E 34. B
19 , A 20. B D D D A
II.
37. 38. 39. 40. 4 1. 42. 43.
10 . C 11. A
15 . 16 . 17. 18 .
A ) C 3H a D) N 2
6 5 . ¿ Q u é p od e m o s hacer para dism inuir la generación d e residuos sólidos?
E l proceso de cracking del petróleo consiste en: A)
6 4 . P o r descom posición de residuos orgánicos (princi palm ente heces de anim ales com o el cuy o el cer do) y por el tratam iento con determ inadas bacterias se ha logrado o btener g as natural, este g as es el:
C A E D C E C
B ) II II y III
C ) III
E ) I, II y III
46. C 47. E 48. C
55. A 56. A 5 7. D
49. A
58. D 59. B
50. 5 1. 52. 53. 54.
C C B B D
6 0. 6 1. 62. 63.
D B B B
64. B 65. E
La Colección Uniciencia Sapiens es una obra colectiva que se creó con la fina lida d de ser un p ila r dentro del proceso de preparación para los estudiantes preuniversitarios. Por ello, proponemos una m etodología y didáctica modernas, con una organización de contenidos acorde con los requirimientos actuales de las principales universidades de nuestro país.
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‘ Trigonom etría
■ Á lgebra
■Física
' G eo m etría
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IS B N : 978-612-3 15-280-2
9786123152802
9 786123
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