Parcial B Química 1 (Solución)

(1)

UNIVERSIDAD TECNICA NACIONAL (UTN SEDE DEL PACIFICO)

Tiempo Probale: 180 minutos I Exámen Parcial.

Área de Ciencias Básicas Curso: Química I

Código: CB-005

Valor total: 25%/75 puntos I Cuatrimestre 2017

Estudiante: _______________________________________________ Carné: _________________

Profesor: _________________________________________________Fecha: _________________

Indicaciones generales:

• Trabajar de forma clara y ordenada por cuanto se tomará en cuenta en la calificación de su examen.

• Indique todos los pasos para llegar a sus respuestas. En todo examen realizado con lápiz, no se admite reclamos.

• Prohibido el uso del teléfono celular durante el examen. Relaciones necesarias

𝑻(𝑲) = 𝑻(𝑪) + 𝟐𝟕𝟑, 𝟏𝟓 𝑻(°𝑭) =𝟗

𝟓∙ 𝑻(𝑪) + 𝟑𝟐 𝒅 = 𝒎/𝒗

𝟏𝒊𝒏 = 𝟐, 𝟓𝟒𝒄𝒎 𝟏𝒍𝒃 = 𝟒𝟓𝟑, 𝟔𝒈 𝑵𝑨= 𝟔, 𝟎𝟐𝟐𝒙𝟏𝟎𝟐𝟑

𝟏𝒇𝒕 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟒𝟖𝒎

PRIMERA PARTE. Selección Única. Encierre en un círculo la opción correcta para cada una de las preguntas realizadas. (Valor total 10 puntos/ 1 punto cada respuesta correcta)

1. De las propiedades de la materia que se presentan a continuación:

1 Densidad 2 Masa 3 Volumen 4 Temperatura

La opción en la que se especifican propiedades intensivas, corresponde a:

a) 1 y 2 b) 2 y 3 c) 2 y 4

d) 1 y 4

e) 1 y 3

(2)

2. De los siguientes símbolos nucleares que se presentan:

1

2

3

4 𝑿

𝟏𝟓

𝟒𝟎 _𝑿

𝟏𝟓

𝟑𝟎 _𝑿

𝟐𝟎

𝟑𝟎 _𝑿

𝟏𝟎

𝟑𝟎

La opción en la que se especifica una pareja de isótopos corresponde a:

a) 1 y 2

b) 2 y 3 c) 2 y 4 d) 1 y 4 e) 1 y 3

3. Para la siguiente especie química:

𝑪𝒖

𝟔𝟑 +

La opción en la que se especifica la cantidad correcta de neutrones, protones y electrones respectivamente corresponde a:

a) 34, 29, 29

b) 29, 34, 29 c) 34, 29, 28 d) 28, 29, 34 e) 29, 34, 28

4. La temperatura en Kelvin equivalente a 63°F corresponde a:

a) 273K b) 29 K c) 323 K d) 17 K

e) 290 K

5. Una muestra de 15,2L de cloroformo a 20 °C tiene una masa de 22,54kg. ¿Cuál es

la densidad del cloroformo a 20°C, en g/mL?

a) 1,50g/mL b) 1,5g/mL

c) 1,48g/mL

(3)

6. Para las siguientes cantidades A y B que se presentan a continuación:

Cantidad A

Cantidad B

0,07075 L

601,50 mg

La opción en la que se indica el número correcto de cifras significativas que tienen la cantidad A y B respectivamente, corresponde a:

a) 6 y 5 b) 3 y 3

c) 4 y 5

d) 4 y 4 e) 5 y 5

7. Para la siguiente operación:

𝟐𝟖, 𝟏𝒄𝒎 + 𝟎, 𝟑𝟐𝒄𝒎 + 𝟔𝟓, 𝟑𝟐𝟏𝟎𝒄𝒎

La opción en la que se especifica el resultado de esta operación con el número apropiado de cifras significativas, corresponde a:

a) 93,7cm

b) 94cm c) 93,74cm d) 93,741cm e) 93,7410cm

8. De los procesos que se muestran a continuación:

1 Solidificación del agua

2 Fermentación del jugo de caña 3 Fundición del hierro

4 Oxidación de la plata

La opción en la que se especifican cambios físicos corresponde a: a) 1 y 2

b) 2 y 3 c) 2 y 4 d) 1 y 4

(4)

9. El zinc tiene una densidad de 446lb/ft3_{. La densidad del zinc en g/cm}3_{corresponde a:}

a) 7,14 g/cm3

b) 6,64 g/cm3 c) 3,65 g/cm3 d) 0,0323 g/cm3 e) 14,6 g/cm3

10. De los siguientes compuestos inorgánicos:

1

2

3

4 𝑺

_𝟐

𝑪𝒍

_𝟐

𝑭𝒆(𝑶𝑯)

_𝟑

𝑪𝑶

_𝟐

𝑵𝒂𝑪𝒍

La opción en la que se especifican únicamente compuestos iónicos: a) 1 y 2

b) 2 y 3

c) 2 y 4

d) 1 y 4 e) 1 y 3

SEGUNDA PARTE. Completar. Responda cada uno de los ejercicios planteados de manera concreta. (Valor total 20 puntos)

1. A continuación, se muestran dos columnas, en la columna A se presentan los nombres de los cambios de fase de la materia y en la columna B se muestra el concepto de cada cambio de fase. Asocie los nombres de la columna A con los conceptos de la columna B. (Valor 6 puntos)

Columna A Columna B

1. Condensación (1) Cambio de gas a líquido

2. Fusión (6) Cambio de líquido a sólido

3. Sublimación Inversa (4) Cambio de líquido a gas

4. Ebullición (3) Cambio de gas a sólido

5. Sublimación (5) Cambio de sólido a gas

(5)

2. A continuación, se le presentan una serie de ecuaciones químicas, escriba los coeficientes necesarios para que las ecuaciones queden balanceadas: (Valor 4 puntos)

2 Al +

3 H

2

SO

4

→ Al

2

(SO

4

)

3

+

3 H

2

CO

2

+

2 KOH → K

2

CO

3

+ H

2

O

PCl

₃

+

3 H

₂

O → H

₃

PO

₃

+

3 𝐻𝐶𝑙

K

₂

O + H

₂

O →

2 KOH

3. Escriba la fórmula química correspondiente al nombre de cada compuesto dado. (Valor 5 puntos)

Hidróxido de calcio

𝐶𝑎(𝑂𝐻)

₂

Cloruro de potasio

𝐾𝐶𝑙

Dióxido de carbono

𝐶𝑂

₂

Nitruro de litio

𝐿𝑖

₃

𝑁

Ácido carbónico

𝐻𝐶𝑂

3

4. Escriba el nombre correspondiente a cada uno de los siguientes compuestos químicos. (Valor 5 puntos)

NaCl

Cloruro de Sodio

Cu(OH)

2

Hidróxido de Cobre (II)

(6)

Cr

2

O

3

Óxido de Cromo (III)

HPO

3

Ácido Fosforoso

TERCERA PARTE. Desarrollo. Resuelva cada uno de los ejercicios planteados mostrando todos los cálculos y procedimientos necesarios, además de reportar sus respuestas con la cantidad apropiada de cifras significativas y aplicando de manera correcta la regla de redondeo. (Valor total 45 puntos)

1. Considere la siguiente reacción: (Valor 10 puntos)

𝟐𝑪

_𝟒

𝑯

_{𝟏𝟎(𝒈)}

+ 𝟏𝟑𝑶

_𝟐(𝒈)

→ 𝟖𝑪𝑶

_𝟐(𝒈)

+ 𝟏𝟎𝑯

_𝟐

𝑶

_(𝒈)

Si se ponen a reaccionar 12,25 moles de C4H10 con un exceso de O2, determine lo siguiente: a) Los moles de CO2 y H2O que se producirán

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐶𝑂2= (12,5𝑚𝑜𝑙 𝐶4𝐻10) (

8 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2 2 𝑚𝑜𝑙 𝐶4𝐻10

) =50,0𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻2𝑂 = (12,5𝑚𝑜𝑙 𝐶4𝐻10) (

10 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂 2 𝑚𝑜𝑙 𝐶4𝐻10

) =62,5𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂

b) Los gramos de CO2 y H2O que se producirán

𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝐶𝑂2 = (50,0𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2) (

44,009𝑔 𝐶𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑂2

) =2,20𝑥103𝑔 𝐶𝑂2

𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝐻2𝑂 = (62,5𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂) (

18,015𝑔 𝐻2𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2𝑂

) =1,13𝑥103𝑔 𝐻2𝑂

2. El ibuprofeno, cuya fórmula química es 𝐶13𝐻18𝑂2, es un analgésico utilizado para el alivio sintomático de la fiebre, dolor de cabeza, dolor muscular y para tratar cuadros inflamatorios en general. Si se tiene una muestra de 0,500g de ibuprofeno, determine lo siguiente: (Valor 15 puntos)

(7)

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2= (0,500𝑔 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2 206,28 𝑔 𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2

)

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2 =0,00242𝑚𝑜𝑙

b) La cantidad de moléculas de ibuprofeno presentes en la muestra de 0,500g

𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2= (0,00242𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2) (

6,022𝑥1023_{𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐 𝐶}

13𝐻18𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2

)

𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2 =1,46𝑥1021𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 c) Los átomos de C presentes en la muestra de 0,500g Á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶 = (1,46𝑥1021_{𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠) (} 13 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶

1 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝐶13𝐻18𝑂2

) =1,90𝑥1022_{á𝑡𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐶}

3. Cuando se calienta, el litio reacciona con el nitrógeno para formar nitruro de litio (Li3N), tal y como se muestra en la siguiente reacción: (Valor 20 puntos)

𝟔𝑳𝒊

_(𝒔)

+ 𝑵

_𝟐(𝒈)

→ 𝟐𝑳𝒊

_𝟑

𝑵

_(𝒔)

Si se ponen a reaccionar 12,3g de Licon 33,6g de N2, determine lo siguiente: a) Indique quién es el reactivo limitante y quien es el reactivo en exceso.

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐿𝑖 = (12,3𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖) (1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖

6,941𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖) = 1,77𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑁2= (33,6𝑔 𝑑𝑒 𝑁2) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁2 28,014𝑔 𝑑𝑒 𝑁2

) = 1,20𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁2

Comprobación del reactivo limitante

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁 = (1,77𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖) (

2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁

6 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖 ) =0,590𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁 = (1,20𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁2) (

2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁2

) = 2,40𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁

Reactivo limitante es el 𝐿𝑖

b) Los moles de Nitruro de Litio que se producirían en la reacción. 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁 =0,590𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁

(8)

𝐺𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁 = (0,590𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁) (

34,830 𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁

) =20,5𝑔 𝑑𝑒 𝐿𝑖3𝑁

d) Si se observa que en el laboratorio el rendimiento real es del Li3N es de 5,89g calcule el porcentaje de rendimiento de la reacción.

% 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =5,89𝑔

20,5𝑔∗ 100 =28,7%

Preguntas Opcionales (Valor 8 puntos): A continuación, se presentan dos ejercicios de carácter opcional con un valor de 8 puntos sobre el examen. Tiene derecho de escoger uno de los dos ejercicios planteados y resolverlo mostrando todos los procedimientos y cálculos además de reportar los resultados con el número apropiado de cifras significativas y aplicando regla de redondeo.

Opción 1. La alicina es el compuesto responsable del olor característico del ajo. Un análisis de dicho compuesto muestra la siguiente composición porcentual en masa: C: 44,4 %; H: 6,21 %; S: 39,5%; O: 9,86 %. Determine la fórmula empírica de este compuesto.

Fórmula del compuesto:

𝐶

_𝑎

𝐻

_𝑏

𝑆

_𝑐

𝑂

_𝑑

Base de cálculo para la muestra: 100g

Componente Porcentaje Gramos Moles Subíndices

C 44,4 44,4 44,4𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

12,011𝑔 = 3,70𝑚𝑜𝑙

3,70 0,616= 6

H 6,21 6,21 6,21𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

1,0079𝑔 = 6,16𝑚𝑜𝑙

6,16 0,616= 10

S 39,5 39,5 39,5𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

32,065𝑔 = 1,23𝑚𝑜𝑙

1,23 0,616= 2

O 9,86 9,86 9,86𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

15,999𝑔= 0,616𝑚𝑜𝑙

0,616 0,616= 1

(9)

Opción 2. El óxido de Titanio (IV) (TiO2) es una sustancia blanca que se produce a partir de la reacción entre el ácido sulfúrico con el material ilmenita (FeTiO3). Sus propiedades de opacidad y no toxicidad lo convierten en una sustancia idónea para pigmentos de plásticos y pinturas. En un proceso, 8,00g de FeTiO3 se ponen a reaccionar con 7,00g de H2SO4, tal como se detalla a continuación:

𝑭𝒆𝑻𝒊𝑶

_𝟑

+ 𝑯

_𝟐

𝑺𝑶

_𝟒

→ 𝑻𝒊𝑶

_𝟐

+ 𝑭𝒆𝑺𝑶

_𝟒

+ 𝑯

_𝟐

𝑶

Determine lo siguiente:

a) Indique cuál es el reactivo limitante y cuál es el reactivo en exceso 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐹𝑒𝑇𝑖𝑂3= (8,00𝑔) (

1 𝑚𝑜𝑙

151,71𝑔) = 0,0527𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒𝐹𝑒𝑇𝑖𝑂3 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4= (7,00𝑔) (

1𝑚𝑜𝑙

98,077𝑔) = 0,0714𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 Comprobación del reactivo limitante

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2= (0,0527𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐹𝑒𝑇𝑖𝑂3) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐹𝑒𝑇𝑖𝑂3

) =0,0527 𝑚𝑜𝑙 𝑇𝑖𝑂2

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2= (0,0714𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4

) = 0,0714 𝑚𝑜𝑙 𝑇𝑖𝑂2

El reactivo limitante es el 𝐹𝑒𝑇𝑖𝑂3

b) Calcule los gramos de TiO2 que se producen 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2= (0,0527𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2) (

79,865𝑔 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2

) =4,21 𝑔 𝑑𝑒 𝑇𝑖𝑂2

c) Si se conoce que el rendimiento real es de 2,1g de TiO2, determine el porcentaje de rendimiento de la reacción.

% 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 2,1𝑔