Problemas de Qu´ımica General Curso 2014-2015
1◦ de C. Qu´ımicas Grupo 911 Hoja 1
1. Los procesos qu´ımicos suelen implicar cambios energ´eticos del orden de las decenas o centenas de kcal mol−1, mientras que los procesos nucleares implican cambios del orden de los MeV.
Comparar las energ´ıas en ambos casos.
Datos: 1 cal = 4,184 J; 1 eV = 1,602 10−19 J; NA = 6,023 1023 mol−1. Sol. 1MeV = 2,306·107 kcal · mol−1.
2. Calcular el n´umero de moles de etano (C2H6) que hay en una muestra de 0,334 g de dicho gas.
¿Cua´ntas mol´eculas contiene? ¿Cu´antos ´atomos de hidr´ogeno?
Sol. 0,0111 mol; 6,69 1021 mol´eculas; 4,01 1022 ´atomos
3. El l´ıquido vol´atil etilmercaptano, C2H6S, es una de las sustancias m´as malolientes conocidas.
Se utiliza en el gas natural para hacer detectables los escapes de gas. ¿Cu´antas mol´eculas de etilmercaptano hay en una muestra de 1,00µL? La densidad del etilmercaptano es 0,840 g/mL.
Sol. 8,.. 1018 mol´eculas
4. Calcular cu´antas mol´eculas hay: (a) en,00 1 L de ox´ıgeno a 27◦C y 1,00 atm; (b) 1 cm3 de agua a 25◦C; (c) 1 µg de glucosa.
Datos: MO2 = 32,0 g mol−1, MH2O = 18,0 g mol−1, Mglucosa = 180,0 g mol−1, ρ25H2◦OC = 1,00 kg L−1,
R= 0,0820 atm L mol−1 K−1. Sol. (a) 2,48·1022; (b) 3,35 ·1022; (c) 3,35 ·1015
5. Calcular cu´antos ´atomos por mL hay: (a) en una muestra de vapor de sodio en equilibrio con el s´olido a 440◦C; (b) en una muestra de sodio met´alico a 25◦C.
Datos: PNa440◦C = 1,00 torr, ρ25Na, metal◦C = 0,970 g cm−3, MNa = 23,0 g mol−1. Sol. (a) 1,35·1016; (b) 2,6. ·1022
6. La formaci´on de una mol´ecula de hidr´ogeno en su estado fundamental a partir de sus ´atomos en sus estados fundamentales implica una disminuci´on de la energ´ıa del sistema de 4,48 eV.
Calcular a qu´e variaci´on de masa equivale dicha p´erdida energ´etica. ¿A qu´e proporci´on de la masa total equivale dicha p´erdida? Dato: c = 2,998 108 m s−1. Sol. 8· 10−33 g; 2,40·10−7% 7. La nicotina en estado puro, es un l´ıquido de aspecto oleaginoso utilizado como insecticida y que
se obtiene a partir del tabaco. Su masa molar es 162,1 g mol−1 y contiene 74,0% de C, 8,7% de H y 17,3% de N. Calcular la formula molecular de dicha sustancia. Sol. C10H14N2
8. El ´acido asc´orbico (vitamina C) est´a formado por C, H y O. En la combusti´on de 1,176 g de este compuesto se desprenden 1,763 g de CO2 y 0,4803 g de H2O. Calcular: (a) la composici´on porcentual de los diferentes elementos qu´ımicos en este compuesto; (b) su f´ormula emp´ırica.
Sol. (a) 41% C, 4,5% H, 54,5% O; (b) C3H4O3
9. Un compuesto qu´ımico gaseoso A est´a formado por C e H y se sabe que 0,9226 g de C est´an combinados con 0,0774 g de H y que su masa molar es 26,04 g mol−1. Otro compuesto B, tambi´en l´ıquido, formado solamente por C e H tiene una masa molecular de 78,11g mol−1. En
´este 2,3065 g de C se combinan con 0,1935 g de H. Determina la f´ormula emp´ırica y molecular de ambos compuestos. Sol. C2H2, C6H6
10. 0,680 g de ´oxido de un elemento X de masa at´omica 32,0 uma contienen 0,270 g de X. ¿Cu´al es la f´ormula emp´ırica del citado ´oxido? Sol. XO3
11. 3,94 g de un metal M se combinan con 1,44 g de ox´ıgeno para dar el compuesto MO2. ¿Cu´al es la masa at´omica del metal? Sol. 87,6 g mol−1
12. La masa at´omica de un ´atomo M es 137 uma y la de su cloruro 208 uma. Con estos datos establece la f´ormula mas probable del ´oxido. Pat(Cl) = 35,5 uma. Sol. MO
13. 20,0 g de una sustancia que contiene hierro, produce 5,00 g de Fe2O3. Calcular el porcentaje en masa de Fe que contiene la sustancia. Sol. 17,5% Fe
14. ¿Cu´al de los siguientes hidratos contiene mayor proporci´on de agua en masa? CuSO4·5H2O, Cr2(SO4)3·18H2O, MgCl2·6H2O, y LiC2H3O2·2H2O.Sol. %H2O (CuSO4·5H2O) = 36,1; %H2O (Cr2(SO4)3·18H2O) = 45,3; %H2O (MgCl2·6H2O) = 53,1; %H2O (LiC2H3O2·2H2O) = 35,3 15. Una muestra de 8,129 g de MgSO4 ·xH2O se calienta hasta eliminar completamente el agua
de hidrataci´on. La masa del compuesto anhidro resultante es 3,967 g. ¿Cu´al es la f´ormula del hidrato? Sol. MgSO4·7H2O
16. Suponiendo que la gasolina es C8H18, ¿qu´e volumen de di´oxido de carbono (a 0◦C y 1atm) y qu´e masa de agua se obtendr´an en la combusti´on de 100 g de gasolina con 500 g de ox´ıgeno?
Sol. 157 L CO2, 142 g H2O
17. Una de las maneras de eliminar el NO de las emisiones de humos es hacerle reaccionar con amoniaco:
4 NH3(g) + 6 NO(g) →5 N2(g) + 6 H2O(l) Rellena los espacios en blanco siguientes:
(a) 16,5 moles de NO reaccionan con ... moles de NH3 (b) 60 gramos de NO dan ... gramos de N2
(c) ... litros de NO producen 10 litros de N2
(d) 22,4 moles de NO producen ... mol´eculas de H2O Sol. (a) 11,0 mol; (b) 47 g; (c) 12 L; (d) 1,35 1025 mol´eculas
18. (a) ¿Cu´antos moles de ´oxido de aluminio(III) se formar´an cuando un mol de aluminio reacciona con ´oxido de hierro(II) en exceso? (b). ¿Cu´antos moles de ´oxido de hierro(II) han reaccionado al producirse la cantidad de ´oxido de aluminio calculada en (a)? Sol. (a) 0,5 mol; (b) 1,5 mol 19. Si se derrama un ´acido en la mesa o el suelo del laboratorio, se debe espolvorear bicarbonato
de sodio para neutralizarlo, seg´un la reacci´on:
NaHCO3(s) + H3O+(ac)→ Na+(ac) + CO2(g) + 2 H2O(l)
(a) Si se derrama una disoluci´on HCl que contiene 1,82 g de este ´acido ¿cu´antos gramos de bicarbonato de sodio hemos de espolvorear para neutralizar todo el ´acido? (b) Si se derrama una disoluci´on H2SO4 que contiene 1,82 g de este ´acido ¿cu´antos gramos de bicarbonato de sodio hemos de espolvorear para neutralizar todo el ´acido? Sol. (a) 4,19 g; (b) 3,12 g
20. ¿Cu´antos mililitros de una disoluci´on de nitrato de plata 0,150 M son necesarios para reaccionar completamente con 175 mL de una disoluci´on de cromato pot´asico 0,0855 M? ¿Qu´e masa de cromato de plata se obtiene? La reacci´on que tiene lugar es:
K2CrO4(aq) + 2 AgNO3(aq)→ Ag2CrO4(aq) + 2 KNO3(aq) Sol. 200 mL; 4,96 g 21. El aluminio s´olido reacciona con el ´acido clorh´ıdrico produciendo hidr´ogeno gas y cloruro de
aluminio (III). Si agregamos a 721 mL de una disoluci´on ,.586 M de ´acido clorh´ıdrico 35,4 g de aluminio, (a) ¿qu´e volumen de hidr´ogeno se formar´a medido a 20◦C 1,20 bar de presi´on?,(b)
¿cu´anto y de qu´e reactivo sobrar´a? Sol. (a) 4,28 L; (b) 31,6 g de Al
22. El cloruro de amonio reacciona con el sulfato de sodio para dar lugar a sulfato de amonio y cloruro de sodio. ¿Cu´antos moles de sulfato de amonio podr´an obtenerse a partir de 15,0 g de sulfato de sodio y 10,0 g de cloruro de amonio? Sol. 9,35 10−2 mol
23. En la producci´on industrial de la aspirina, la reacci´on final es:
HOC6H4COOH(s) + (CH3CO)2O(l) →CH3COOH(l) + CH3OCOC6H4COOH(s) Si con 25,0 g de ´acido salic´ılico y un exceso de anh´ıdrido ac´etico se obtienen 24,3 g de aspirina,
¿cu´al es el rendimiento? Sol. 75%
24. La tiza est´a compuesta por carbonato de calcio y sulfato de calcio, con algunas impurezas de di´oxido de silicio. Solamente el carbonato de calcio reacciona con ´acido clorh´ıdrico, produciendo cloruro de calcio, agua y di´oxido de carbono. Calcula el porcentaje de carbonato de calcio en un trozo de tiza de 3,28 g si al reaccionar con ´acido clorh´ıdrico(ac) en exceso se produce medio litro de di´oxido de carbono medido en condiciones normales de presi´on y temperatura. Sol. 68,0%
25. El aluminio y el ´acido clorh´ıdrico reaccionan dando cloruro de aluminio y desprendiendo hidr´ogeno.
Determina la masa de cloruro de aluminio formado y la masa del reactivo en exceso (aluminio o
´
acido clorh´ıdrico) que quedan cuando reaccionan 2,7 g de aluminio con 4,0 g de ´acido clorh´ıdrico.
Sol. 4,9 g de ALCl3; 1,7 g de Al en exceso
26. Se hacen reaccionar 250 g de NaCl con ´acido sulf´urico para dar sulfato s´odico neutro con un exceso en peso de ´acido d20,0% respecto al m´ınimo necesario para completar la reacci´on. Si la densidad del ´acido sulf´urico es de 1,830 g cm−3 y su riqueza en ´acido es del 93,64%, calcular el volumen de ´acido utilizado. Sol. 147 mL
27. Hallar el volumen de ´acido n´ıtrico concentrado (ρ= 1,400 g cm−3, riqueza: 66,97%) que se debe a˜nadir a un litro de ´acido clorh´ıdrico concentrado (ρ = 1,198 g cm−3, riqueza: 40,00%) para obtener agua regia (3mol HCl : 1mol HNO3). Sol. 294 mL
28. Considerar la siguiente ecuaci´on qu´ımica sin ajustar para reacci´on que transcurre en medio acuoso:
2MnO−4 + 5H2O2+cH+ →dMn2++eH2O +fO2(g)
Terminar de ajustarla. Si se parte de las siguientes cantidades de reactivos en 1L de disoluci´on:
0.0010 mol de KMnO4, 0,0020 moles de H2O2 y 0,0030 moles de H2SO4, determinar la com- posici´on del sistema: (a) cuando ha reaccionado un 10% del permanganato; (b) cuando ha reaccionado la mitad del agua oxigenada; (c) cuando se termina la reacci´on (suponer que se completa). (d) En esas condiciones, ¿cu´al es el reactivo limitante? Si se recoge el ox´ıgeno de- sprendido en una vasija de 250mL sobre agua a 25◦C, cu´al ser´a la presi´on medida en cada uno de los casos anteriores (presi´on de vapor del H2O a 25◦C: 23,8 torr).
Sol. (a) nMnO−
4 = 9·10−4mol; nH2O2 = 1,75·10−3mol, nH+ = 5.7·10−3mol, nMn2+ = 1·10−4mol, nO2(g) = 2,5·10−4mol; (b) nMnO−
4 = 6·10−4mol; nH2O2 = 1,0·10−3mol, nH+ = 4,8·10−3mol, nMn2+ = 4 · 10−4mol, nO2(g) = 1,0·10−3mol; (c) nMnO−
4 = 2 · 10−4mol; nH2O2 = 0, nH+ = 3,6·10−3mol, nMn2+ = 8·10−4mol, nO2(g) = 2·10−3mol; (d) el reactivo limitante es el H2O2; (e) 42,4 torr; 98,1 torr; 172 torr
29. En una vasija cerrada de 2L de volumen, se hacen reaccionar 3 moles de N2 con 6 moles de H2 a 600◦C en presencia de un catalizador para producir NH3. Determinar la composici´on y la presi´on total del sistema cuando ha reaccionado: (a) el 1% del nitr´ogeno, (b) el 2% del hidr´ogeno. Sol. (a) nN2 = 2,97, nH2 = 5,91, nNH3 = 0,06, P = 320 atm; (b) nN2 = 2,96, nH2 = 5,88, nNH3 = 0,08, P = 319 atm
