Parcial A Química 1(Solución)

UNIVERSIDAD TECNICA NACIONAL Tiempo probable: 180 minutos

(UTN SEDE DEL PACIFICO) I Examen Parcial.

Área de Ciencias Básicas Valor Total: 25%/75 puntos

Código: CB-005 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. El símbolo del átomo que contiene 34 protones, 43 neutrones y 34 electrones corresponde a:

a) 43𝑇𝑒

b) 77𝑆𝑒

c) 77𝑇𝑒

d) 77𝐼𝑟

e) 43𝑆𝑒

2. De los siguientes símbolos nucleares que se presentan:

1

2

3

4

𝑿

𝟐𝟎

𝟑𝟎

_𝑿

𝟏𝟓

𝟑𝟎

_𝑿

𝟏𝟓

𝟒𝟎

_𝑿

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:

𝑽

𝟓𝟏

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

a) 51 y 23 b) 23 y 51 c) 23 y 28

d) 28 y 23 e) 28 y 51

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.

El benceno es uno hidrocarburo aromático y es utilizado en la manufactura de

diversos productos como plásticos, resinas y nilón. La densidad del benceno a 15 °C

es 0,8787g/mL. Calcule la masa en gramos de 0,1500 L de benceno a esta

temperatura:

a) 131,8g

b) 132g c) 131,81g d) 0,1318g e) 0,132g

6. De la siguiente operación:

𝟒𝟓, 𝟑𝟔𝒎

𝟑, 𝟐𝒔

a) 14,2m/s b) 14,18m/s c) 14,175m/s d) 14,17m/s

e) 14m/s

7. De las siguientes expresiones referentes a propiedades de la materia

1 El oxígeno gaseoso permite la combustión

2 El punto de ebullición del agua es 100°C al nivel del mar 3 Reacciona ante la presencia de ácido liberando hidrógeno 4 Tiene una dureza de 3,0 en la escala de Mohs

La opción en la que se especifican propiedades físicas de la materia, corresponde a:

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

d) 1 y 4

e) 2 y 3

8. De los procesos que se muestran a continuación:

1 Corrosión del aluminio metálico 2 Pulverización de una aspirina 3 Explosión de la nitroglicerina

4 Se condensa agua sobre la superficie de una botella

La opción en la que se especifican cambios químicos corresponde a:

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

e) 1 y 3

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

10. De los siguientes compuestos inorgánicos:

1

2

3

4

𝑯

𝑶

𝑵𝒂𝑪𝒍

𝑺𝑶

𝑪𝒖

𝑶

La opción en la que se especifican únicamente compuestos moleculares corresponde a:

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. Ebullición (2) Cambio de sólido a líquido 2. Fusión (6) Cambio de gas a sólido 3. Congelación (1) Cambio de líquido a gas 4. Condensación (3) Cambio de líquido a sólido 5. Sublimación (5) Cambio de sólido a gas 6. Sublimación Inversa (4) Cambio de gas a líquido

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

Sr(NO

)

+ H

SO

→ SrSO

+

2

HNO

Cr

(SO

)

+

3

(NH

)

CO

→

3

(NH

)

SO

+ Cr

(CO

)

K

O + H

O →

2

KOH

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

Hidróxido de Hierro (II)

𝐹𝑒(𝑂𝐻)

Ácido Clorhídrico

𝐻𝐶𝑙

Óxido de Aluminio

𝐴𝑙

𝑂

Fluoruro de Hierro (III)

𝐹𝑒𝐹

Tetrafluoruro de carbono

𝐶𝐹

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

NaH

Hidruro de Sodio

CuSO

Sulfato de Cobre (II)

KCl

Cloruro de Potasio

MgO

Óxido de Magnesio

HNO

Ácido Nítrico

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)

𝑴𝒏𝑶

+ 𝟒𝑯𝑪𝒍 → 𝑴𝒏𝑪𝒍

+ 𝑪𝒍

+ 𝟐𝑯

𝑶

a) Los moles de Cl2 y MnCl2 que se producirán

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐶𝑙2= (0,500𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝑂2) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝑂2

) =0,500𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑙2

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑀𝑛𝐶𝑙2= (0,500𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝑂2) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝑂2

) =0,500𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑙2

b) Los gramos de Cl2 y MnCl2 que se producirán

𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝐶𝑙2= (0,500𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑙2) (

70,906𝑔 𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑙2

) =35,5𝑔 𝐶𝑙2

𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑀𝑛𝐶𝑙2= (0,500𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝐶𝑙2) (

125,84𝑔 𝑀𝑛𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝑀𝑛𝐶𝑙2

) =62,9𝑔 𝐶𝑙2

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)

a) Los moles de ibuprofeno presentes en la muestra de 0,500g

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 𝐶13𝐻18𝑂2

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. El dicloruro de diazufre (S2Cl2) se utiliza en la vulcanización del caucho, un proceso que impide que las moléculas del caucho se separen cuando éste se estira. La preparación de este compuesto se hace mediante el calentamiento del azufre en una atmósfera con cloro tal y como se muestra en la siguiente ecuación química: (Valor 20 puntos)

𝑺

+ 𝟒𝑪𝒍

→ 𝟒𝑺

𝑪𝒍

a) Indique quién es el reactivo limitante y quien es el reactivo en exceso.

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑆8 = (4,00𝑔 𝑑𝑒 𝑆8) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆8

256,52𝑔 𝑆8

) = 0,0156𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆8

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑙2 = (6,00𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑙2) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙2

70,906𝑔 𝐶𝑙2

) = 0,0846𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙2

Comprobación del reactivo limitante

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2= (0,0156𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆8) (

4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆8

) =0,0624𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2= (0,0846𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙2) (

4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑙2

) = 0,0846𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

Reactivo limitante es el 𝑆8

b) Los moles de dicloruro de azufre que se producirían en la reacción.

𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2=0,0624𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

c) Los gramos de dicloruro de azufre que se producirían en la reacción

𝐺𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2= (0,0624𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2) (

135,04 𝑔 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

) =8,43𝑔 𝑑𝑒 𝑆2𝐶𝑙2

d) Si se observa que en el laboratorio el rendimiento real es de 2,5g de S2Cl2, calcule el porcentaje de rendimiento de la reacción.

% 𝑟𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 2,5𝑔

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.49,5

Opción 1. La cafeína es el nombre común que se le da a un estimulante que se encuentra en el café. Si se conoce que la composición en masa de una determinada muestra es de 49,5% de C; 15,5% de H; 28,9% de N; 16,5% de O. Determine la fórmula empírica para la cafeína.

Fórmula del compuesto:

𝐶

_𝑎

𝐻

_𝑏

𝑁

_𝑐

𝑂

_𝑑

Base de cálculo para la muestra: 100g

Componente Porcentaje Gramos Moles Subíndices

C 49,5 49,5 49,5𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

12,011𝑔 = 4,12𝑚𝑜𝑙

4,12 1,03= 4

H 15,5 15,5 15,5𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

1,0079𝑔 = 15,4𝑚𝑜𝑙

15,4 1,03= 15

N 28,9 28,9 28,9𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

14,007𝑔 = 2,06𝑚𝑜𝑙

2,06 1,03= 2

O 16,5 16,5 16,5𝑔 ∗ 1𝑚𝑜𝑙

15,999𝑔 = 1,03𝑚𝑜𝑙

1,03 1,03= 1

𝐶

₄

𝐻

₁₅

𝑁

₂

𝑂

₁

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

+ 𝑯

𝑺𝑶

→ 𝑻𝒊𝑶

+ 𝑭𝒆𝑺𝑶

+ 𝑯

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

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