COLEGIO CAT ´
OLICO JOS´
E ENGLING
EDUCAR AL HOMBRE NUEVO PARA EL MUNDO DEL MA ˜NANA
EJERCICIOS PARA EL CONCURSO DE QU´
IMICA U SF Q
A ˜
NO LECTIVO 2014 − 2015
N´umero at´omico, n´umero de masa e is´otopos
Q
U
1
M
1
C
4
1. Con el is´otopo de helio−4 defina n´umero at´omico y n´umero de masa. ¿Por qu´e el conocimiento del n´umero at´omico permite deducir el n´umero de electrones presentes en un ´atomo?
2. ¿Por qu´e todos los ´atomos de un elemento tienen el mismo n´umero at´omico, a pesar de que pueden tener diferentes n´umeros de masa?
3. ¿C´omo se llaman los ´atomos del mismo elemento pero con diferentes n´umeros de masa?
4. Explique el significado de cada uno de los t´erminos en el s´ımboloA
ZX.
5. ¿Cu´al es el n´umero de masa de un ´atomo de hierro que tiene 28 neutrones? 6. Calcule el n´umero de neutrones de 239P u.
7. Para cada una de las siguientes especies, determine el n´umero de protones y el n´umero de neutrones en el n´ucleo:
3 2He, 4 2He, 24 12M g, 25 12M g, 48 22T i, 79 35Br, 195 78 P t
8. Indique el n´umero de protones, neutrones y electrones en cada una de las siguientes especies: 15 7 N, 33 16S, 63 29Cu, 84 38Sr, 130 56 Ba, 158 74 W, 202 80 Hg
9. Escriba el s´ımbolo adecuado para cada uno de los siguientes is´otopos: a) Z = 11, A = 23; b) Z = 28, A = 64.
10. Escriba el s´ımbolo adecuado para cada uno de los siguientes is´otopos: a) Z = 74, A = 186; b) Z = 80, A = 201.
Mol´eculas e iones
1. ¿Cu´al es la diferencia entre un ´atomo y una mol´ecula?
2. ¿Qu´e son al´otropos? D´e un ejemplo. ¿cu´al es la diferencia entre al´otropos e is´otopos? 3. Describa los dos tipos de modelos moleculares de empleo com´un.
4. Proporcione un ejemplo para: a) un cati´on monoat´omico, b) un ani´on monoat´omico, c) un cati´on poliat´omico, d) un ani´on poliat´omico.
5. ¿Cu´al de los siguientes diagramas representa mol´eculas diat´omicas, mol´eculas poli-at´omicas, mol´eculas que no son compuestos, mol´eculas que son compuestos, o una forma elemental de la sustancia?
6. ¿Cu´al de los siguientes diagramas representa mol´eculas diat´omicas, mol´eculas poli-at´omicas, mol´eculas que no son compuestos, mol´eculas que son compuestos, o una forma elemental de la sustancia?
7. Identifique como elementos o compuestos: N H3, N2, S8, N O, CO, CO2, H2, SO2.
8. D´e dos ejemplos para cada uno de los siguientes incisos: a) una mol´ecula diat´omica que contenga ´atomos del mismo elemento, b) una mol´ecula diat´omica que contenga ´
atomos de diferentes elementos, c) una mol´ecula poliat´omica que contenga ´atomos del mismo elemento, d) una mol´ecula poliat´omica que contenga ´atomos de diferentes elementos.
10. Indique el n´umero de protones y electrones de cada uno de los siguientes iones comunes: K+, M g2+, F e3+, Br−, M n2+, C4−, Cu2+.
F´ormulas quimicas
1. ¿Qu´e representa una f´ormula qu´ımica? ¿Cu´al es la proporci´on de los ´atomos en las siguientes f´ormulas moleculares? a) N O, b) N Cl3, c) N2O4, d) P4O6.
2. Defina f´ormula molecular y f´ormula emp´ırica. ¿Cu´ales son las semejanzas y diferen-cias entre las f´ormulas emp´ırica y molecular de un compuesto?
3. Proporcione un ejemplo de un caso en el cual dos mol´eculas tengan diferente f´ormula molecular pero igual f´ormula emp´ırica.
4. ¿Qu´e significa P4? ¿cu´al es la diferencia con 4P ?
5. ¿Qu´e es un compuesto i´onico? ¿C´omo se mantiene la neutralidad el´ectrica en un compuesto i´onico?
6. Explique por qu´e las f´ormulas qu´ımicas de los compuestos i´onicos por lo general son iguales que sus f´ormulas emp´ıricas.
7. ¿Cu´al es la f´ormula emp´ırica de cada uno de los siguientes compuestos? a) C2N2, b)
C6H6, c) C9H20, d) P4O10, e) B2H6.
8. ¿Cu´al es la f´ormula emp´ırica de cada uno de los siguientes compuestos? a) Al2Br6,
b) N a2S2O4, c) N2O5, d) K2Cr2O7.
9. Indique la f´ormula molecular de la glicina, un amino´acido presente en las prote´ınas. El c´odigo de los colores es: negro (carbono), azul (nitr´ogeno), rojo (ox´ıgeno) y gris (hidr´ogeno).
10. Indique la f´ormula molecular del etanol. El c´odigo de los colores es: negro (carbono), rojo (ox´ıgeno) y gris (hidr´ogeno).
Masa at´omica
1. ¿Qu´e es una unidad de masa at´omica? ¿Por qu´e es necesaria la introducci´on de dicha unidad?
2. ¿Cu´al es la masa (en uma) del ´atomo de carbono-12? ¿Por qu´e la masa del carbono aparece como 12,01 uma en la tabla peri´odica?
3. Explique de manera clara el significado del enunciado ?la masa at´omica del oro es 197,0 uma?.
4. ¿Qu´e informaci´on se necesita para calcular la masa at´omica promedio de un elemen-to?
5. Las masas at´omicas de35
17Cl(75,53 %) y3717Cl(24,47 %) son 34,968 uma y 36,956 uma,
respectivamente. Calcule la masa at´omica promedio del cloro. Los porcentajes entre par´entesis indican la abundancia relativa.
6. Las masas at´omicas de 6
3Li y 73Li son 6,0151 uma y 7,0160 uma, respectivamente.
Calcule la abundancia natural de estos dos is´otopos. La masa at´omica promedio del Li es 6,941 uma.
7. ¿Cu´al es la masa (en gramos) de 13,2 uma? 8. ¿Cu´antas uma existen en 8,4 g?
N´umero de Avogadro y masa molar
1. Defina el t´ermino mol. ¿Cu´al es la unidad para el mol en los c´alculos? ¿Qu´e tiene en com´un el mol con el par, la docena y la gruesa? ¿Qu´e representa el n´umero de Avogadro?
2. ¿Qu´e es la masa molar de un ´atomo? ¿Cu´ales son las unidades com´unmente utiliza-das para masa molar?
3. La poblaci´on mundial es aproximadamente de 65 mil millones. Suponga que cada persona sobre la tierra participa en un proceso de contar part´ıculas id´enticas a una rapidez de dos part´ıculas por segundo. ¿Cu´antos a˜nos llevar´ıa contar 6,0 × 1023
4. El espesor de una hoja de papel es 0,0036 pulgadas. Considere que cierto libro tiene el n´umero de Avogadro de hojas; calcule el grosor de dicho libro en a˜nos-luz. 5. ¿Cu´antos ´atomos hay en 5,10 moles de azufre (S)?
6. ¿Cu´antos moles de ´atomos de cobalto (Co) hay en 6,00 × 109 (6 mil millones) de
´
atomos de Co?
7. ¿Cu´antos moles de ´atomos de calcio (Ca) hay en 77,4 g de Ca? 8. ¿Cu´antos gramos de oro (Au) hay en 15,3 moles de Au?
9. ¿Cu´al es la masa en gramos de un solo ´atomo de cada uno de los siguientes elemen-tos? a) Hg, b) N e.
10. ¿Cu´al es la masa en gramos de un solo ´atomo de cada uno de los siguientes elemen-tos? a) As, b) N i.
11. ¿Cu´al es la masa en gramos de 1,00 × 1012 ´atomos de plomo (P b)?
12. ¿Cu´antos ´atomos est´an presentes en 3,14 g de cobre (Cu)?
13. ¿Cu´al de las siguientes cantidades contiene m´as ´atomos: 1,10 g de ´atomos de hidr´ogeno o 14,7 g de ´atomos de cromo?
14. ¿Cu´al de las siguientes cantidades tiene mayor masa: 2 ´atomos de plomo o 5,1×10−23 moles de helio.
Masa molecular
1. Calcule la masa molecular (en uma) de cada una de las siguientes sustancias: a) CH4, b) N O2, c) SO3, d) C6H6, e) N aI, f ) K2SO4, g) Ca3(P O4)2.
2. Calcule la masa molar de cada una de las siguientes sustancias: a) Li2CO3, b) CS2,
c) CHCl3 (cloroformo), d) C6H8O6 (´acido asc´orbico, o vitamina C), e) KN O3, f )
M g3N2.
3. Calcule la masa molar de un compuesto si 0,372 moles de ´el tienen una masa de 152 g.
4. ¿Cu´antas mol´eculas de etano (C2H6) est´an presentes en 0,334 g de C2H6?
5. Calcule el n´umero de ´atomos de C, H y O en 1,50 g del az´ucar glucosa (C6H12O6).
6. La urea [(N H2)2CO] se utiliza, entre otras cosas, como fertilizante. Calcule el n´
ume-ro de ´atomos de N , C, O e H en 1,68 × 104 g de urea.
7. Las feromonas son un tipo especial de compuestos secretadas por las hembras de muchas especies de insectos con el fin de atraer a los machos para aparearse. Una feromona tiene la f´ormula molecular C19H38O. Normalmente, la cantidad de esta
feromona secretada por un insecto hembra es de alrededor de 1,0 × 10?12g. ¿Cu´antas mol´eculas hay en esta cantidad?
8. La densidad del agua es 1,00 g/mL a 4◦C. ¿Cu´antas mol´eculas de agua est´an pre-sentes en 2,56 mL de agua a dicha temperatura?
Composici´on porcentual y f´ormulas qu´ımicas
1. Utilice el amoniaco (N H3) para explicar el significado de la composici´on porcentual
en masa de un compuesto.
2. Describa c´omo el conocimiento de la composici´on porcentual en masa de un com-puesto desconocido puede ayudar a su identificaci´on.
3. ¿Cu´al es el significado de la palabra emp´ırica en el t´ermino f´ormula emp´ırica? 4. Si conocemos la f´ormula emp´ırica de un compuesto, ¿cu´al otra informaci´on adicional
necesitamos para determinar su f´ormula molecular?
5. El esta˜no (Sn) existe en la corteza terrestre como SnO2. Calcule la composici´on
porcentual en masa de Sn y de O en el SnO2.
6. Durante muchos a˜nos se utiliz´o el cloroformo (CHCl3) como anest´esico de inhalaci´on
a pesar de ser tambi´en una sustancia t´oxica que puede da˜nar el h´ıgado, los ri˜nones y el coraz´on. Calcule la composici´on porcentual en masa de este compuesto.
7. El alcohol cin´amico se utiliza principalmente en perfumer´ıa, en especial en jabones y cosm´eticos. Su f´ormula molecular es C9H10O. a) Calcule la composici´on
porcen-tual en masa de C, H y O del alcohol cin´amico. b) ¿Cu´antas mol´eculas de alcohol cin´amico est´an presentes en una muestra de 0,469 g?
8. Todas las sustancias que aparecen a continuaci´on se utilizan como fertilizantes que contribuyen a la nitrogenaci´on del suelo. ¿Cu´al de ellas representa una mejor fuente de nitr´ogeno, de acuerdo con su composici´on porcentual en masa?
a) Urea (N H2)2CO
b) Nitrato de amonio
c) Guanidina, HN C(N H2)2
d ) Amoniaco
9. La alicina es el compuesto responsable del olor caracter´ıstico del ajo. Un an´alisis de dicho compuesto muestra la siguiente composici´on porcentual en masa: C : 44,4 %; H : 6,21 %; S : 39,5 %; O : 9,86 %. Calcule su f´ormula emp´ırica.¿Cu´al es su f´ormula molecular si su masa molar es aproximadamente de 162 g?
10. El peroxiacilnitrato (P AN ) es uno de los componentes del esmog. Est´a formado por C, H, N y O. Determine la composici´on porcentual de ox´ıgeno y la f´ormula emp´ırica, a partir de la siguiente composici´on porcentual en masa: 19,8 % de C, 2,50 % de H y 11,6 % de N . ¿Cu´al es su f´ormula molecular si su masa molar es aproximadamente de 120 g?
12. ¿Cu´antos gramos de azufre (S) se necesitan para reaccionar completamente con 246 g de mercurio (Hg) para formar HgS?
13. Calcule la masa en gramos de yodo (I2) que reaccionar´a completamente con 20,4 g
de aluminio (Al) para formar yoduro de aluminio (AlI3).
14. Frecuentemente se agrega fluoruro de esta˜no (II) (SnF2) a los dent´ıfricos como un
ingrediente para evitar las caries. ¿Cu´al es la masa de F en gramos que existe en 24,6 g de este compuesto?
15. ¿Cu´al es la f´ormula emp´ırica de cada uno de los compuestos que tiene la siguiente composici´on? a) 2,1 % de H, 65,3 % de O y 32,6 % de S, b) 20,2 % de Al y 79,8 % de Cl.
16. ¿Cu´al es la f´ormula emp´ırica de cada uno de los compuestos que tiene la siguiente composici´on? a) 40,1 % de C, 6,6 % de H y 53,3 % de O, b) 18,4 % de C, 21,5 % de N y 60,1 % de K.
17. El agente antiaglutinante agregado a la sal de Morton es el silicato de calcio, CaSiO3.
Este compuesto puede absorber hasta 2,5 veces su masa en agua y sigue conservando su textura de polvo fino. Calcule la composici´on porcentual de CaSiO3.
18. La f´ormula emp´ırica de un compuesto es CH. Si la masa molar de este compuesto es aproximadamente de 78 g, ¿cu´al ser´a su f´ormula molecular?
19. La masa molar de la cafe´ına es 194,19 g. ¿Cu´al es la f´ormula molecular de la cafe´ına, C4H5N2O o bien C8H10N4O2?
20. Se sospecha que el glutamato monos´odico (M SG), un potenciador de sabor de alimentos, es el causante del ?s´ındrome del restaurante chino?, ya que puede causar dolores de cabeza y de pecho. El M SG tiene la siguiente composici´on porcentual en masa: 35,51 % de C, 4,77 % de H, 37,85 % de O, 8,29 % de N y 13,60 % de N a. ¿Cu´al ser´a su f´ormula molecular si su masa molar es aproximadamente de 169 g? Reacciones qu´ımicas y ecuaciones qu´ımicas
1. Utilice la formaci´on de agua a partir de hidr´ogeno y ox´ıgeno para explicar los si-guientes t´erminos: reacci´on qu´ımica, reactivo, producto.
2. ¿Cu´al es la diferencia entre una reacci´on qu´ımica y una ecuaci´on qu´ımica?
3. ¿Por qu´e se debe hacer el balanceo de una ecuaci´on qu´ımica? ¿Qu´e ley se obedece con este procedimiento?
4. Escriba los s´ımbolos que se utilizan para representar un gas, un l´ıquido, un s´olido y la fase acuosa en las ecuaciones qu´ımicas.
5. Balancee las siguientes ecuaciones: a) C + O2 −→ CO
b) CO + O2 −→ CO2
d ) K + H2O −→ KOH + H2 e) M g + O2 −→ M gO f ) O3 −→ O2 g) H2O2 −→ H2O + O2 h) N2+ H2 −→ N H3 i ) Zn + AgCl −→ ZnCl2+ Ag j ) S8+ O2 −→ SO2 k ) N aOH + H2SO4 −→ N a2SO4+ H2O l ) Cl2+ N aI −→ N aCl + I2 m) KOH + H3P O4 −→ K3P O4+ H2O n) CH4 + Br2 −→ CBr4+ HBr
