CANTIDAD DE SUSTANCIA
1. Una gota de ácido sulfúrico ocupa 0,025 mL. Si la densidad del mismo es 1,981 g/cm3 a) calcula el número de moléculas de dicho ácido que hay en la gota y b) el número de átomos de oxígeno presentes en la misma. c) ¿Cuánto pesará una molécula de este ácido?
Sol: a) 3,04 . 1020 moléculas de H2SO4; b) 1,22 .
1021 átomos de oxígeno; c) 1,63 . 10-22 g
2. En el momento de colocar un trozo de algodón impregnado en alcohol etílico (CH3CH2OH) sobre el platillo de una balanza de precisión, esta marca 0,8024 g y 20 s después, 0,8001 g. Calcula:
a) Los moles de alcohol que se han evaporado.
b) Las moléculas por segundo que han abandonado el algodón.
Sol: a) 5 . 10-5 moles; b) 1,506 . 1018 moléculas/s
3. Si en una bombona hay 12,7 kg de butano (C4H10) ¿cuántos átomos de carbono e hidrógeno contiene? Sol: NC = 5,27 . 1026 át. de C; NH = 1,32 . 1027 at. de H.
4. ¿Dónde existe mayor número de átomos: a) en 0,5 moles de SO2,
b) en 14 g de nitrógeno,
c) en 67,2 litros de helio (en condiciones normales), d) en 4 g de hidrógeno,
Sol: a) 9 . 1023 átomos; b) 6 . 1023 átomos; c) 18 . 1023 átomos; d) 24 . 1023 átomos.
5. Se tienen 8,5 g de amoniaco y eliminamos 1,5 . 1023 moléculas. Calcula: a) ¿Cuántos moles de amoniaco quedan?
b) ¿Cuántas moléculas de amoniaco quedan? c) ¿Cuántos gramos de amoniaco quedan?
d) ¿Cuántos moles de átomos de hidrógeno quedan?
Sol: a) 0,25 moles de NH3; b) 1,5 .
1023 moléculas de NH3; c) 4,25 g de NH3; d) 0,75 moles de H
6. Tenemos una mezcla de etano (C2H6) y propano (C3H8). En 0,187 g de la mezcla hay un total de 0,0048 moles. Calcula:
a) ¿Cuántos moles hay de cada gas?
b) ¿Cuántos gramos de carbono hay en total?
Sol: a) 1,73 . 10-3 moles de C2H6 y 3,07 .
10-3 moles de C3H8. b) 0,152 g de C
7. Completa las siguientes frases: a)
• Un átomo de vanadio son ...u • Una molécula de amoníaco son...u
• Una molécula de flúor son...átomos de flúor • Una molécula de dióxido de carbono son ...átomos
b)
• Un mol de átomos de uranio son ...átomos de uranio
• 24,08 1025 átomos de hierro son ...moles de átomos de hierro • Un mol de moléculas de CO son...moléculas de CO
• 3,01 1020 moléculas de nitrógeno son...moles de moléculas de nitrógeno • Un mol de moléculas de hidrógeno son...átomos de hidrógeno
c)
• 0,34 g de sodio son ...moles de átomos de sodio • 9 moles de átomos de cobalto son...gramos de cobalto
• 18,8 g de HF son...moles de HF • 3,04 moles de SO son...gramos de SO d)
• 5 g de helio son ...átomos de helio • 22 1019 átomos de potasio son...gramos de potasio • 23 g de metano son...moléculas de metano • 30 1022 moléculas de bromo son...gramos de bromo e)
• 5 L de cloro en c.n. son ...moles de moléculas de cloro • 2 moles de vapor de agua en c.n. son ...L de vapor de agua
8. Se pesa un matraz de vidrio en distintas circunstancias, siempre en las mismas condiciones de presión y temperatura. El matraz vacío pesa 21,786 g, lleno con nitrógeno 22,473 g y lleno con un gas desconocido 22,957 g. Calcula la masa molecular de dicho gas.
Sol: 47,73 u
9. ¿Dónde hay más cantidad de sustancia en 1,34 g de H2O , en 1,34 g de SO3 o en 1,34 g de Ne?
LEYES DE LOS GASES
1. a) Indica el número de moléculas de hidrógeno que hay en una muestra de 25 mL de dicho gas a 180ºC y 7 mm Hg. b) ¿y en condiciones normales?
Sol.: a) 3,7 1018 moléculas de H2; b) 6,7 10 20
moléculas de H2
2. Un frasco de 1L se halla lleno de NH3 (g) a 27ºC. Se hace el vacío hasta que la presión del gas es de 0,0001 mm Hg. Calcula a) el número de gramos de amoníaco que encierra el frasco; b) cuantas moléculas hay en el frasco.
Sol.: a) 9 10-8 g; b) 3,2 1015 moléculas de NH3
3. El dimetiléter (CH3-O-CH3) es un compuesto muy volátil, gaseoso a temperatura ambiente, que ha sido propuesto como un combustible diésel. En un recipiente de 20 L se introduce dimetiléter a la presión de 950 mm de Hg y 10ºC. Calcula:
a) La cantidad de moléculas presentes. b) Los átomos de cada elemento.
Sol: a) 6,5 1023 moléculas; b) 1,3 1024 át. de C; 3,9 1024 át de H, 6,5 1023 át de O;
4. Un cilindro de 20 L contiene CH4 (g) en unas determinadas condiciones de presión y temperatura. Otro cilindro de 40 L contiene 5,4 moles de CO2 (g) en las mismas condiciones. Calcula la cantidad de CH4 (g) en el primer recipiente y su masa expresada en gramos.
Sol: 2,7 mol ; 43,2 g.
5. ¿Qué temperatura sería necesaria para duplicar el volumen de un gas ideal que inicialmente está en condiciones normales si la presión disminuye un 25 %?
Sol.: 409,5 K
6. ¿A qué temperatura habrá que someter 67,2 L de un gas en condiciones normales para que a la presión de 12,3 atmósferas ocupe 10 L?
7. Un recipiente de 5 L de capacidad contiene 14 g de nitrógeno, a la temperatura de 127 ºC. Se abre el recipiente hasta que se iguala su presión con la del exterior. Calcula:
a) La cantidad de nitrógeno que sale.
b) La temperatura que debiera tener el nitrógeno que queda en el recipiente si se deseara que tuviera la presión inicial.
Sol: a) mN2 = 9,732 g; b) T = 1060 ºC
8. Un matraz abierto está completamente lleno de vapor de bromo a 30 ºC. ¿A qué temperatura debemos calentar el matraz para que se expulsen de su interior el 15 % de las moléculas de bromo?
Sol: T = 356,5 K
9. En un depósito cerrado de 50 L hay un gas a 2,5 atm. ¿Qué cantidad de gas se escapará del depósito al abrir la llave?
Sol.: 60%
10. En determinadas condiciones, el gas dióxido de nitrógeno forma dímeros; es decir dos moléculas de NO2 se agrupan formando N2O4. En un recipiente de 100 L se encuentran 410 g de este gas en condiciones normales. Calcula su masa molar e indica si el compuesto está dimerizado o no.
Sol: M = 92 g/mol; está dimerizado.
11. La densidad de un gas que se encuentra en condiciones normales de presión y temperatura es 1,53 g/L. Calcula su densidad a 350 K y 1 atm.
Sol: d = 1,19 g/L
12. A 90º C y 1 atm de presión, el metanol es un gas cuya densidad es 1,07 g/L. Basándote en estos datos, calcula:
a) Su masa molar.
b) A qué presión, manteniendo constante la temperatura, su densidad sería la mitad. c) A qué temperatura, manteniendo constante la presión, su densidad se reducirá un 25%
Sol: a) 32 g/mol; b) P’ = P/2; c) T = 211º C Ley de las presiones parciales de Dalton
13. En tres recipientes distintos de 1 L de capacidad tenemos H2, CO2 y N2 cada uno a la presión de 1 atm y todos a la misma temperatura. Metemos los tres gases en un recipiente de 1 L a la misma temperatura, ¿cuánto valdrá la presión ahora?
Sol.: P = 3 atm
14. Una mezcla de 1 g de dióxido de carbono y 4 g de monóxido de carbono está contenida en un recipiente a 17 ºC y a una presión total de 0,1 atm. Calcula:
a) El volumen que ocupa la mezcla. b) La presión parcial de cada gas.
Sol: a) V = 39,5 L; b) PCO2 = 13,8 .
10-3 atm; PCO = 86,2 .
10-3 atm
15. Dos esferas, A y B, de 5 y 10 litros de capacidad, respectivamente, contienen oxígeno gaseoso, a la temperatura de 20 ºC. La esfera A contiene 96 g y la B, 64 g. Calcular la presión de equilibrio si ambas esferas se ponen en comunicación.
Sol: P = 8 atm
a) la presión parcial que ejerce cada componente en la mezcla b) la composición de la mezcla expresada como porcentaje en masa.
Sol.: a) PH2 = 0,98 atm, PN2 = 0,07 atm; b) 50 % de cada uno
17. En una bombona se introducen 5 g de helio, 5 g de oxígeno y 5 g de dióxido de carbono. a) Si el manómetro indica que la presión de la bombona es de 700 mm de Hg, ¿qué presión ejerce cada gas? b) calcula el porcentaje en masa c) calcula el porcentaje en volumen
Sol.: a) PHe = 0,76 atm, PO2 = 0,1 atm, PCO2 = 6,6 10 -3
atm; b) 33,3% de cada uno; c) 82% He, 11% O2, 7,2 % CO2
18. En un recipiente tenemos 3,2 g de oxígeno que ejercen una presión de 500 mm de Hg. Sin que varíe la temperatura añadimos al mismo recipiente 4,2 g de gas hidrógeno. ¿Cuánto será ahora la presión?
Sol.: 14,5 atm
DETERMINACIÓN DE FÓRMULAS
1. Determina la composición centesimal del: a) metano, b) permanganato de potasio
Sol: a) 75 %C, 25 %H; b) 24,7 %K, 34,8 %Mn, 40,5 %O
2. El análisis de un compuesto dio como resultado: 56,58% de potasio, 8,69% de carbono y 34,73% de oxígeno, calcula su fórmula empírica.
Sol: K2CO3
3. Un compuesto químico tiene la siguiente composición centesimal: Cr: 35,40%, O: 38,00% y K: 26,60%. Calcula la fórmula empírica de este compuesto.
Sol: K2Cr2O7
4. Un óxido de nitrógeno gaseoso contiene 30,49% de nitrógeno y 69,5% de oxígeno. En condiciones normales de presión y temperatura 0,123 g de dicho gas ocupan un volumen de 59,86 mL. Calcula la fórmula molecular del óxido.
Sol: NO2
5. Un compuesto orgánico da el siguiente análisis cuantitativo: 55,2% C, 7,03% H y 37,2% O. Se ha evaporado una muestra de 1,500 g y se vio que ocupaba 0,530 L a 100 ºC y 740 mm de Hg de presión. ¿Cuál es la fórmula molecular del compuesto?
Sol: C4H6O2
6. El análisis cuantitativo de un hidrocarburo ha dado 81,8% de carbono. Un matraz de 500 mL tiene una masa de 24,55 g lleno del hidrocarburo gaseoso a 300 K y 0,56 atm. La masa del matraz es 24,05 g. Halla las fórmulas empírica y molecular del hidrocarburo.
Sol: C3H8
7. Un óxido de arsénico tiene la siguiente composición centesimal: 75,74% As y 24,26% O. ¿Cuál es su fórmula empírica, sabiendo que a 427 ºC y 1 atm de presión este óxido se encuentra en estado de vapor y tiene una densidad de 3,45 g/L.
Sol: As2O3
Sol: C8H8S2
9. Al calentar 1,423 g de cobre se forman 1,781 g de un óxido de cobre. Determina la fórmula del óxido.
Sol: CuO. 10. Sabemos que un azúcar determinado, compuesto por C, H y O tiene la siguiente composición:
40,00 % C, 6,71 % H y 53,29 % O. Determina su fórmula empírica.
Sol.: HCHO
11. Un compuesto tiene 24,2 % de C, 4,0 % de H y 71,8 % de Cl. Sabiendo que 1 L de dicho compuesto gaseoso tiene una masa de 3 g medida a la presión de 710 mm Hg y a 106 ºC de temperatura deduce su fórmula molecular.
Sol.: C2H4Cl2
12. Se sabe que un óxido inorgánico tiene de fórmula empírica M2O5. En su forma pura este compuesto contiene un 72,27 % en masa de M. ¿Cuál es la masa atómica de M?
Sol.: 103 u (Rh=Rodio)
13. (PAU Jun 08) Un compuesto de fórmula AB3 contiene un 40 % en peso de A. Determina la relación entre los pesos atómicos de A y B.
DISOLUCIONES
1. Calcula la molaridad de una disolución de K2SO4 obtenida al añadir agua a 12 g de K2SO4 hasta completar un volumen de 300 cm3.
Sol.: 0,23 M
2. Tenemos 100 cm3 de una disolución 1,5 M de glucosa, C6H12O6 , en agua. La densidad de dicha disolución es 1,10 g/cm3. ¿Cuántos gramos de glucosa y agua tenemos?
Sol.: 27 g de glucosa; 83 g de agua
3. En una disolución de 3,58 M de HCl hay un 29% en masa de ácido. ¿Cuál es su densidad?
Sol.: 450 g/L
4. Se disuelven en agua 30,5 g de cloruro de amonio (NH4Cl) hasta obtener 0,5 L de disolución. Sabiendo que la densidad de la misma, a 20 ºC es de 1027,6 Kg/m3, calcula:
a) La concentración de la disolución en porcentaje en masa. b) La molaridad.
c) Las fracciones molares del soluto y del disolvente.
Sol: a) 5,94%, b) 1,14 M, c) Xs = 0,021 XH2O = 0,979
5. En 40 g de agua se disuelven 5 g de ácido sulfhídrico (H2S). La densidad de la disolución formada es 1,08 g/cm3. Calcula el porcentaje en masa, la molaridad y la fracción molar de cada componente de la disolución.
Sol: a) 11,11%; b) 3,53 mol/L c) Xs = 0,062, XH2O = 0,9379
6. En 300 mL de una disolución hay 12 g de ácido nítrico. Determina: a) El número de moles de ácido nítrico.
b) La concentración molar. c) Los gramos de nitrógeno.
d) El número de átomos de oxígeno.
Sol: a) 0,19 moles; b) M = 0,63 mol/L; c) mN = 2,67 g; d) NO = 3,43 . 1023 átomos de O
7. Una disolución acuosa de ácido perclórico (HClO4) al 40 % en masa tiene una densidad de 1,2 g/mL. Calcula la concentración de la disolución en mol/L y molalidad
Sol.: 4,776 mol/L; 6,63 mol/kg
8. Se mezclan 50 g de etanol (CH3CH2OH) y 50 g de agua para obtener una disolución cuya densidad es 0,954 g/mL.
Para la disolución de etanol y agua que se forma, calcula: a) concentración molar de etanol;
b) molalidad del etanol c) fracción molar del agua.
Sol.: a) 10,37 M; b) 21,8 mol/kg; c) 0,72
9. Si 9 L de HCl gaseoso (medidos a 20 ºC y 750 mm Hg) se disuelven en el agua necesaria para dar 290 mL de disolución, calcula la molaridad de ésta.
Sol.: 1,275 M
10. Calcula la cantidad, en gramos, de nitrato de potasio (KNO3) y agua destilada necesarios para preparar 250 cm3 de disolución al 20%. La densidad de la disolución es 1,2 g/cm3.
11. El ácido nítrico comercial suele ser 15,5 M. Si su densidad es 1,409 g/mL, ¿qué porcentaje de agua contiene?
Sol.: 30,7%
12. Un volumen de 105 mL de agua se satura con amoniaco gas, obteniéndose una disolución al 30% y densidad 0,9 g/cc. Calcula la masa de amoniaco disuelto y el volumen de disolución resultante.
Sol.: 45 g y 167 mL
13. Disolvemos 20 g de sal común, NaCl, y 15 g de cloruro de magnesio, MgCl2 , en 400 mL de agua. Calcula los porcentajes en masa, las fracciones molares de los componentes y la molalidad de la disolución. Dato: d(H2O) = 1 g/mL
Sol.: 4,6% de NaCl y 3,4% de MgCl2 ; XNaCl = 1,5 10-2, XMgCl2 = 6,9 10-3; 1,3 mol/kg
14. Mucha de la sal común, NaCl consumida en España, se obtiene en las salinas de Torrevieja, Santa Pola y Calpe (Alicante) por evaporación del agua del mar. Si el agua del mar Mediterráneo contiene un 3,5% en masa de NaCl y su densidad es 1,015 kg/L, ¿qué volumen de agua de mar tendríamos que evaporar para obtener 1 kg de sal común?
Sol.: 28,15 L
Preparación de disoluciones diluidas a partir de concentradas (dilución)
15. Se desea preparar 0,5 L de una disolución 0,1 M de HCl y se dispone de un HCl concentrado del 36% y densidad 1,19 g/mL. Calcula el volumen de esta última disolución que necesitas.
Sol: V =4,26 mL
16. Un ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado de densidad 1,8 g/cm 3
tiene una pureza del 90,5 %. a) Calcula su concentración en g/L
b) Indica el volumen necesario para preparar ¼ L de disolución 0,2 M
Sol: a) 1629 g/L b) V = 3 cm3
17. Una disolución de ácido acético (CH3COOH) al 10 % tiene una densidad de 1,055 g/mL. Si añadimos 1 L de agua a 500 mL de la disolución anterior, ¿cuál es el % en masa de la nueva disolución?
Sol.: 3,45 %
18. Queremos preparar 500 mL de H2SO4 0,4 M a partir de una disolución de densidad 1,19 g/mL y el 30% en masa, ¿Cuántos litros necesitamos tomar de la disolución inicial?
Sol.: 54 mL
19. Tenemos 25 mL de disolución de ácido sulfúrico 0,1 M. ¿Cuánta agua hay que añadir para tener una disolución 0,025 M?
Sol.: 75 mL
20. ¿A qué volumen se deben diluir 500 mL de ácido sulfúrico del 90% en masa y 1,81 g/mL para preparar una disolución 10 M?
21. Un bote de HCl comercial es de un 30 % en masa y 8 M. a) Obtén su densidad
b) Si cogemos 500 mL de ese HCl comercial los diluimos hasta obtener una disolución 2 M, ¿Qué volumen tendrá la disolución resultante?
c) ¿Qué cantidad de agua se añadió?
Sol.: a) 0,97 g/mL; b) 2 L; c) 1,5 L
22. Determina el volumen de ácido nítrico diluido de densidad 1,11 g/mL y 19% en masa que se puede preparar por dilución con 50 mL de agua, a partir de un ácido concentrado de 1,42 g/mL y 69,8% en masa.
Sol: 63,5 mL.
Preparación de disoluciones concentradas a partir de disoluciones diluidas
23. ¿Qué masa de soluto se debe añadir a 240 mL de una disolución del 25% en masa y densidad 1,24 g/mL para aumentar su concentración hasta el 40%?
Sol: 74,4 g
24. Al preparar una disolución de ácido clorhídrico ha resultado algo diluida: 0,915 M. Si la queríamos preparar 1 M, ¿qué volumen de ácido clorhídrico del 39 % en peso de riqueza y densidad 1,16 g/mL habrá que añadir a 1 L de la que hemos preparado para conseguir que sí sea 1 M? Supón que los volúmenes son aditivos.
Sol.: 7,46 mL Mezcla de disoluciones
25. Se toman 200 mL de una disolución de MgCl2 de concentración 1 M y se mezclan con 200 mL de otra disolución de la misma sustancia de concentración 2,5 M. Se añade al conjunto finalmente 100 mL de agua. ¿Cuál es la molaridad resultante si se supone que los volúmenes son aditivos?
Sol.: 1,4 M. Propiedades coligativas de las disoluciones
26. Calcula la concentración (molalidad) de agua de mar, sabiendo que congela, aproximadamente, a -2 ºC. ¿A qué temperatura hervirá?
Sol.: 1,08 mol/kg; 100,56 ºC
27. El agua, al congelarse, aumenta de volumen. Para evitar que con este fenómeno se rompan los radiadores de los automóviles, se añade una sustancia anticongelante que rebaja el punto de congelación.
Una de las más empleadas es el etilenglicol o etanodiol, C2H6O2 . ¿Qué cantidad de esta sustancia debe disolverse en los 20 L de agua que contiene un determinado radiador para que el punto de congelación sea -20 º C?
Sol.: 3,8 kg
28. Calcula la temperatura de fusión y la temperatura de ebullición de la disolución del ejercicio 13.
Sol.: Te = 100,68 ºC; Tf = -2,4 ºC
29. Calcula los gramos de glucosa, C6H12O6 . que hay en 0,5 L de disolución si, a 25 ºC presenta una presión osmótica de 2,56 atm
Sol.: 9 g
30. Un suero para alimentación intravenosa contiene 53,5 g de glucosa, C6H12O6, por litro. ¿Cuál es la presión osmótica de la sangre, teniendo en cuenta que tiene que ser la misma que la del suero?
OTROS PROBLEMAS
31. Un hidrocarburo tiene un 14,37% de hidrógeno. Halla su fórmula molecular sabiendo que una disolución de 1,436 gramos de ese hidrocarburo en 29,3 g de benceno congela a 2,94º C cuando la temperatura a la que congela el benceno puro es 5,5º C.
Sol.: C7H14
32. La vitamina C tiene una composición centesimal C: 40,91%, O: 54,54% e H: 4,55%. Su masa molecular se determinó midiendo a 17 ºC la presión osmótica de una disolución preparada con 2 gramos de vitamina C y disolviendo en 100 mL de agua; así la presión osmótica fue 2,7 atm. Determina su fórmula molecular.
