02_materia_y_transformaciones

8/7/2019 02_materia_y_transformaciones

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La materia y sus transformaciones

2.- LA MATERIA Y SUS

TRANSFORMACIONES

2.1.- Clasificacin de la materia .................................................. 202.1.1.- Mezclas homogneas................................. .................... ............... 20

2.2.- La reaccin qumica ............................................................. 222.2.1.- Reacciones de sntesis................................................................... 232.2.2.- Reacciones de descomposicin .................................................... 232.2.3.- Reacciones de desplazamiento o sustitucin ................................ 242.2.4.- Reacciones de intercambio........................................................... 24

2.3.- Leyes ponderales .................................................................. 242.3.1.- Ley de la constancia de la masa .................................................. 242.3.2.- Ley de las proporciones definidas ................................................ 252.3.3.- Ley de las proporciones mltiples ................................................ 25

2.4 .- Teora de Dalton .................................................................. 252.4.1.- Smbolos y frmulas..................................................................... 27

2.5.- Leyes volumtricas. Hiptesis de Avogadro ....................... 27

2.6.- Concepto de masa atmica ................................................... 282.6.1.- Istopos........................................................................................ 30

2.7.- Frmulas empricas y frmulas moleculares ...................... 31

2.8.- Concepto de mol. Nmero de Avogadro ............................. 32

2.9.- Volumen molar. Ecuacin de los gases perfectos ............... 32

2.10.- Disoluciones ......................................................................... 342.10.1.- Ley de Dalton de las presiones parciales ................................... 34

2.11.- Estequiometra de las reacciones qumicas........................... 35

2.12.- Problemas y cuestiones......................................................... 36

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http://100ciaquimica.edv3.net

2.1.- Clasificacin de la materia.

La materia puede encontrarse en la naturaleza como sustancia pura o formandomezclas.Como la Qumica trata de estudiar la materia y sus transformaciones, a continuacinte vamos a presentar unos conceptos sobre las distintas clases de materias que hay y las

diferencias que existen entre ellas:

Fase: Es una porcin de materia fsica y qumicamente uniforme. Es un conceptodistinto al de estado, por ejemplo, una mezcla de lquido y aceite est constituidapor dos fases a pesar de ser las dos sustancias lquidas.

Una Fase: La sustancias formadas por una sola fase pueden ser de dos tipos:sustancias puras o disoluciones (tambin llamadas mezclas homogneas.

Ms de una fase: Cuando una mezcla est formada por ms de una fase sedenomina mezcla heterognea. Las mezclas heterogneas se pueden separar en susdistintas fases por mtodos fsicos o mecnicos (filtracin, decantacin, ).

El estudio de las mezclas heterogneas puede simplificarse analizando cada una de susfases por separado, de ah que no las estudiemos con profundidad y pasemos a detallar lasmezclas homogneas y las sustancias puras.

2.1.1.- Sustancias constituidas por una sola fase.

Las hay de dos tipos:

Disoluciones: Son mezclas homogneas en las que sus componentes puedensepararse por mtodos fsicos (calentamiento, destilacin, ). Hay varios tipos de

ellas: o Slidas: Aleaciones (por ejemplo el acero (Fe y C).o Lquidas: Sales disueltaso Gaseosas: por ejemplo el aire (mezcla de gases, fundamentalmente

oxgeno y nitrgeno).

Sustancias puras: Las hay de dos tipos:o Elementos: Sustancias que no se pueden separar en otras ms sencillas.

Hay 109 elementos organizados convenientemente en la Tablaperidica)

o Compuestos: Son sustancias puras que se pueden descomponer en

otras ms sencillas. Estn formadas por la agrupacin de varioselementos. Tienen las siguientes caractersticas:

Composicin fija e invariable, independientemente de suprocedencia, (por ejemplo, el agua siempre tendr un 88,89 %de oxgeno y un 11,11 % de hidrgeno).

Tienen propiedades que las diferencian (al igual que loselementos) como puntos de fusin y ebullicin, densidad,

Son siempre homogneas, aunque todas las sustanciashomogneas no son compuestos o elementos (sustancias puras),tambin estn las disoluciones.

En las mezclas los componentes mantienen sus propiedades,

mientras que en los compuestos no.

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En ocasiones existen verdaderas dificultades para poder diferenciar una disolucin deun compuesto, por eso, el la siguiente tabla te resumimos las diferencias fundamentales:

Compuestos Mezclas homogneas

- Las proporciones en que estn los

elementos dentro de los compuestos essiempre constante.

- Las proporciones de las sustancias que se

mezclan son variables.

- Tienen propiedades fsicas (puntos defusin y de ebullicin, densidad,...)constantes.

- Tienen propiedades fsicas (puntos defusin y de ebullicin, densidad,...) quevaran en funcin de las proporciones enque estn las sustancias mezcladas.

- Las propiedades de los elementos queforman un compuesto son radicalmentedistintas a las del compuesto formado

- Las sustancias que se mezclan mantienenlas propiedades.

- De los compuestos, slo se puedenobtener los elementos que lo constituyenpor mtodos qumicos (reacciones

qumicas).

- Las sustancias que forman una mezcla sepueden separar por mtodos fsicos(evaporacin, filtracin, imantacin,...)

A continuacin te proponemos un algoritmo para que puedas clasificar cualquiersustancia segn el tipo que sea: mezcla (homognea o heterognea) o sustancia pura (elementoo compuesto).

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2.2.- La reaccin qumica.

Antes de empezar debemos diferenciar claramente entre proceso fsico y procesoqumico:

Proceso fsico: No cambia la composicin qumica de la sustancia, tan solo tienelugar una separacin de una sustancia de otra en una mezcla o un cambio de estado.Ejemplos de procesos fsicos son: evaporacin, fusin, destilacin, filtracin,...Los cambios de estado tienen nombres caractersticos que te presentamos en estediagrama:

Proceso qumico: Implican un cambio de composicin en la sustancia, es decir,tiene lugar una reaccin qumica, en la que unas sustancias se transforman en otrasde propiedades totalmente diferentes.

Hay muchos tipos de reacciones qumicas, y aunque ms adelante las clasificaremosatendiendo a su mecanismo y comportamiento qumico (cido-base, redox, precipitacin, ...)por el momento, slo vamos a clasificarlas atendiendo a cmo se reagrupan los tomos:

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2.2.1.- Reacciones de sntesis.

Dos o ms sustancias reaccionan para dar otra ms compleja. Tienen la siguienteestructura:

A + B ABdonde A y B pueden ser elementos (en cuyo caso tambin se pueden llamar reacciones deformacin de la sustancia AB) o compuestos. Por ejemplo:

N2 + 3 H2 2 NH3

Fe + S FeS

CaO + H2O Ca(OH)2

SO2 + H2O H2SO3

CaO + SO2 CaSO3

2.2.2.- Reacciones de descomposicin.

Una sustancia se descompone para dar dos ms simples. La estructura es la siguiente:

AB A + B

donde A y B pueden ser elementos y/o compuestos. Por ejemplo:

Ba(OH)2 BaO + H2O

H2SO3 SO2 + H2O

2 HgO 2 Hg + O2

PbCO3 PbO + CO2

Si el proceso de descomposicin se realiza con la ayuda de electricidad, las reaccionesse denominan de Electrlisis, por ejemplo:

2 H2O 2 H2 + O2

2 NaCl 2 Na + Cl2

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2.2.3.- Reacciones de desplazamiento o sustitucin.

Uno de los elementos que forma parte de un compuesto es sustituido por otro. Laestructura de la reaccin es la siguiente:

AB + X AX + Bpor ejemplo:

Cu + 2 AgNO3 Cu(NO3)2 + 2 Ag

Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Cl2 + 2 KBr 2 KCl + Br 2

2.2.4.- Reacciones de intercambio.

Estas reacciones equivalen a una doble descomposicin o un intercambio. La estructurageneral es:

AB + XY AX + BYpor ejemplo:

AgNO3 + NaCl NaNO3 + AgCl

H2SO4 + 2 NaOH

Na2SO4 + 2 H2ONa2CO3 + 2 HCl 2 NaCl + H2O + CO2

2.3.- Leyes ponderales. (referentes al peso).

2.3.1.- Ley de la conservacin de la masa.

- La enunci Lavoisier en 1789.- En cualquier reaccin qumica, la suma de la masa de los

productos es igual a la suma de la masa de los reactivos, es decir, que lamateria no se crea ni se destruye, slo se transforma.

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2.3.2.- Ley de las proporciones definidas.

- La enunci J. L. Proust en 1799.- Cuando dos elementos se combinan para formar un compuesto, lo

hacen siempre en proporciones fijas y definidas, as, por ejemplo, elamoniaco siempre tiene un 8236 % de N y un 1764 % de H, sea cualsea su procedencia o el mtodo utilizado para obtenerlo.

2.3.3.- Ley de las proporciones mltiples.

- La enunci Dalton en 1805.- Cuando dos elementos se combinan para formar ms de un

compuesto, los pesos de un elemento que se combinan con unacantidad fija del otro, guardan entre s una relacin numrica sencilla.

2.4.- Teora atmica de Dalton.

Las hiptesis atmicas fueron unas teoras emitidas por Dalton en el ao 1808, tratandode explicar las tres leyes ponderales.

- Demcrito ya sostena estas teoras (siglo IV a.d.C.).- La teora de Dalton puede resumirse en los siguientes puntos:

1.- La materia est compuesta por partculas indivisibles llamadas tomos: Lamateria, aunque divisible en grado extremo, no lo es indefinidamente, esto es,debe haber un punto ms all del cual no se puede dividir.

2.- Todos los tomos de un mismo elemento son idnticos. Los tomos de distintoselementos, poseen masa y propiedades diferentes.

3.- Los compuestos se forman por la unin de tomos de los correspondienteselementos que lo constituyen en una relacin numrica sencilla (Regla de lamxima simplicidad).

4.- Las reacciones qumicas slo son una reestructuracin de los tomos. Los tomosse agrupan de forma diferente a como lo estaban inicialmente, pero ni se formanni se destruyen.

Con estas hiptesis, Dalton trata de explicar las tres leyes ponderales:

a) Ley de la conservacin de la masa: La cuarta hiptesis establecida por Dalton, es otraforma de enunciar la ley de conservacin de la masa. Si los tomos no se crean ni sedestruyen en una reaccin qumica, es lgico que la masa de los productos y de losreactivos permanezca constante.

b) ley de las proporciones definidas: La tercera hiptesis de Dalton, sugiere que para laformacin de un compuesto los tomos de los distintos elementos que lo forman debenestar en una proporcin numrica sencilla y determinada. Si adems, todos los tomos

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de un mismo elemento tienen la misma masa, es fcil deducir que la proporcin en masadeber ser constante.

c) Ley de las proporciones mltiples: Si los tomos de un mismo elemento son idnticos yla proporcin en que forman los compuestos es sencilla, es lgico deducir que si dos

elementos forman ms de un compuesto, exista una relacin numrica simple entre lascantidades del se4gundo elemento que se combinan con una cantidad fija del primero.Por ejemplo, entre el CO2 y el CO, esa relacin ser de 2 ya que para una cantidad fijade carbono, el dixido de carbono tendr el doble de oxgeno que el monxido decarbono.

Hoy se sabe que existen algunos fallos:

1. Los tomos no son indivisibles, poseen electrones, protones y neutrones. En laactualidad, se han descubierto muchas ms partculas subatmicas clasificadas

en dos grandes grupos: los leptones y los quarks. Puedes encontrar msinformacin en la pgina:

http://www.mipagina.cantv.net/aquilesr/tabla_subatomica.htm

2. La existencia de istopos (tomos de un mismo elemento pero con diferentemasa ya que tienen distinto nmero de neutrones en el ncleo).

3. La Regla de la mxima simplicidad llev a Dalton a asignar frmulas errneas aalgunos compuestos, por ejemplo, al agua le asign la frmula HO y alamoniaco NH.

4. En las reacciones nucleares, los tomos pueden transmutarse unos en otrosemitiendo partculas radiactivas y energa.

A pesar de los errores que tiene la teora atmica de Dalton, supuso una granrevolucin para los qumicos del siglo XIX plantendoles nuevos retos, entre los que podemosdestacar:

a) La bsqueda sistemtica de nuevos elementos qumicos.b) La ordenacin de los elementos qumicos segn sus distintas propiedades, lo que

condujo al Sistema peridico.

c) La obtencin de frmulas qumicas de compuestos.

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http://www.mipagina.cantv.net/aquilesr/tabla_subatomica.htmhttp://www.mipagina.cantv.net/aquilesr/tabla_subatomica.htm


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2.4.1.- Smbolos y frmulas.

- A cada tomo se le asigna un smbolo. Los smbolos provienen en su mayora dellatn, (Fe = Ferrum, Au = Aurum, Ag = Argentum, Cu = Cuprum, etc.), o de lenguasgermnicas (Na = natrium, K = kalium), o del lugar donde se descubrieron (Ge, Po).

- Se definen las molculas como la mnima cantidad posible de una sustancia que poseetodas sus propiedades.- Las molculas se representan por frmulas (agua = H2O ; amoniaco = NH3).

2.5.- Leyes volumtricas. Hiptesis de Avogadro.

El problema ahora consiste en conocer la forma de asignar frmulas a los compuestos.Dalton sugiri la regla de la mxima simplicidad, que llev a errores como HO para el

agua, NH para el amoniaco, etc.En aquella poca, slo se conocan los % en peso de los elementos que formaban el

compuesto, pero como todos los tomos no pesan lo mismo, estos datos no eran suficientes.Gay-Lussac, trabajando con reacciones entre gases, dedujo lo siguiente: "los volmenes

de los gases que reaccionan y los de los productos gaseosos formados guardan entre s unarelacin de nmeros sencillos, siempre que estn medidos en las mismas condiciones de presiny temperatura". Por ejemplo:

2 vol. Hidrgeno + 1 vol. Oxgeno 2 vol. agua

Avogadro dio una explicacin en 1811: "Volmenes iguales de gasesmedidos en las mismas condiciones de presin y temperatura, contienen elmismo nmero de molculas.".

Avogadro tambin supuso que en la mayora de los elementosgaseosos, sus molculas estn formadas por la unin de dos tomos, es decir,son molculas diatmicas.

Todo ello permiti deducir algunas frmulas para compuestos gaseosos:

1 vol. Cloro + 1 vol. Hidrgeno 2 vol. Cloruro de Hidrgeno

Cl + H 2 HCl

(si fuese as no cumplira la 1 ley ponderal)

Cl2 + H2 2 HCl

1 vol. Oxgeno + 2 vol. Hidrgeno 2 vol. agua

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O2 + 2 H2 2 H2O

2 vol. Hidrgeno +1 vol. Monxido de

Carbono1 vol. metanol

2 H2 + CO 1 CH3OH

Hoy se sabe que salvo en gases nobles, los elementos gaseosos estn agrupados enmolculas diatmicas, es decir, estn formados por la unin de dos tomos (H2,O2, N2, F2, Cl2,Br2, I2, ...)

2.6.- Concepto de masa atmica.

- Los conocimientos que tenan los cientficos hasta mediados del siglo XIX, eran lateora de Dalton y las hiptesis de Avogadro.

- Desde que Dalton enunci que la materia estaba constituida por tomos de diferentes

clases y por tanto de diferente masa, los cientficos cayeron en la cuenta de que elconocimiento de estas masas atmicas sera de gran utilidad para realizar clculos qumicos ydeterminar frmulas.

- Dalton pensaba que cuando dos elementos se combinan para dar ms de uncompuesto, el ms estable era el formado por molculas diatmicas (regla de la mximasimplicidad de Dalton).

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- Dado que crea que los gases eran monoatmicos:

H + Cl HCl (cloruro de hidrgeno)H + O HO (agua)N + H NH (amoniaco)

y as asign algunas frmulas correctas y otras incorrectas.

- Cuando Avogadro emiti su hiptesis, Dalton la rechaz porque era incompatible consus razonamientos.

- Gay-Lussac observ que:

1 vol. Cloro + 1 vol. Hidrgeno 2 vol. cloruro de hidrgeno

era imposible que volmenes iguales de gases diferentes contuvieran el mismo nmero de

molculas porque entonces se obtendra un volumen de cloruro de hidrgeno.

- Fue entonces cuando Avogadro pens que los gases eran diatmicos (para defendersu hiptesis).

Cl2 + H2 2 HCl

Cl4 + H4 2 H2Cl2

todo sto fue un gran avance, pero todava quedaba sin determinar la frmula qumica de loscompuestos, aunque datos experimentales apuntaban que los gases eran diatmicos.

- Cannizaro en 1858 ide un mtodo para calcular masas atmicas relativas. Al tomode Hidrgeno le asign el peso de 1 u.m.a. (unidad de masa atmica), luego el gas hidrgeno,al ser diatmico, tendra una masa de 2 u.m.as. Como volmenes iguales contienen el mismonmero de molculas, slo es necesario comparar el peso de volmenes iguales de hidrgeno yde otro gas, puesto que la misma relacin se obtendra pesando un tomo de cada uno de ellos,y como sabemos lo que pesa la molcula de hidrgeno, podemos calcular la masa atmica delos tomos del otro gas.

- De manera similar defini el peso molecular relativo de una molcula como las vecesque esa molcula pesaba ms que el tomo de Hidrgeno.

- Ejemplo: 1 volumen de NO pesa 15 veces ms que 1 volumen de Hidrgeno medidosen las mismas condiciones de presin y de temperatura, luego 1 molcula de NO pesa 15 vecesms que una molcula de H2. Como H2 tiene un peso de 2, NO pesa 30.

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- El mtodo propuesto por Cannizaro fue:

Sustancia Peso molecularrelativo

% deOxgeno

Peso relativo de oxgenoen la molcula

Agua 18 89 16

Monxido de nitrgeno 30 53 16Monxido de Carbono 28 57 16Dixido de carbono 44 73 32Oxgeno 32 100 32Ozono 48 100 48

2.6.1.- Istopos.

- Los istopos son tomos de un mismo elemento pero con distinta masa. Losdescubri F. W. Aston en 1910 cuando demostr que el Ne natural era una mezcla de dos tiposdiferentes de tomos, unos que pesaban 20 veces ms que el hidrgeno y otros que pesaban 22

veces ms.- Todos los elementos naturales son mezclas de istopos, pero, tambin se conoce que

las proporciones de los istopos de un elemento en la naturaleza son constantes. Actualmentese conocen ms de 300 istopos.

- Cuando se efecta la medicin del peso atmico relativo de un elemento, el valorobtenido es el peso ponderado de los diferentes istopos que lo forman.

- Cuando se escribe el smbolo de un elemento, se indica, en ocasiones, de qu istopose trata:

12C = tomo de Carbono de masa atmica relativa 12.

A continuacin tienes una tabla en la que te damos los istopos que poseen algunos

elementos con su masa atmica y su abundancia relativa:

Elemento Istopo Masa* Abundancia relativa Peso atmico

Hidrgeno 1H2H3H

1,0078252,0104233,023751

99,9850,0150,000

1,00797

Boro 10B11B

10,0129311,00931

19,78080,220

10,811

Carbono 12C13C14C

12,0000013,0033514,01270

98,8921,1170,000

12,01115

Nitrgeno 14N15N

14,0030715,00011

99,6310,369

14,0067

Oxgeno 16O17O18O

15,9949116,9988417,99726

99,7590,0370,204

15,9994

Cloro 35Cl37Cl

34,9688536,96600

75,53124,469

35,453

* Datos con relacin al C12

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- Se pens en cambiar el patrn de medida de masas relativas y a lo largo de la historiaha habido tres definiciones de u.m.a.:

1 : 1 u.m.a. = masa H

2 : 1 u.m.a. = 1/16 masa16

O3 : 1 u.m.a. = 1/12 masa 12C

- Actualmente se define:

a) Peso atmico: Es el nmero que indica las veces que un elemento es ms pesado quela doceava parte de un tomo de Carbono istopo 12.

b) Peso molecular: Es el nmero que indica las veces que una molcula es ms pesadaque la doceava parte de un tomo de Carbono istopo 12.

- Vamos a ver con un ejemplo cmo se determinan las masas relativas medias para unelemento como el Carbono:

El Carbono es una mezcla de tres istopos:

C12 = 12 u.m.as 98'9%C13 = 13 u.m.as 1'1%C14 = 14 u.m.as 0'0%

Cul es el peso atmico del Carbono natural?.

umasCmasa 01,121000141001,1131009,9812 =++=

no hay ningn tomo de C que pese 12'01 u.m.as, es una media ponderada y este es el valorque aparece en la tabla peridica.

2.7.- Frmulas empricas y frmulas moleculares.

- Las frmulas empricas son aquellas que expresan las clases de tomos que existen enla molcula y su nmero relativo.

- Las frmulas moleculares indican adems, el nmero absoluto de cada tipo de tomopresente en la molcula.

- Por ejemplo, para el benceno:CH Frmula empricaC6H6 Frmula molecular

- Una vez conocidos los pesos atmicos, la deduccin de las frmulas empricas es unproceso sencillo, siempre que se pueda conocer la composicin centesimal del compuesto encuestin.

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2.8.- Concepto de mol. Nmero de Avogadro.

- Mol: Cantidad de un compuesto (o elemento) igual a su peso molecular (o atmico)expresado en gramos.

Mr(H2O) = 18 umas 18 gr de H2O = 1 mol de H2O- 1 mol de cualquier sustancia contiene 6'023.1023 partculas de esa sustancia (tomos si

se trata de un elemento y molculas si se trata de un compuesto).A dicho nmero se leconoce con el nombre de nmero de Avogadro.

- Es importante destacar que un mol no es una unidad de masa, simplemente es unacantidad de sustancia (6'023.1023 partculas) y que si dicha cantidad est referida a un elementoo compuesto qumico, existe una relacin directa con su masa.

- Parece evidente que para pasar de una cantidad de sustancia expresada en gramos a

moles, tan solo hay que dividir por su peso atmico si se trata de un elemento o por su pesomolecular si se trata de un compuesto, es decir:

a) Para un elemento:rA

gramosn =

b) Para un compuesto:rM

gramosn =

2.9.- Volumen molar. Ecuacin de los gases perfectos.

Hasta aquella poca se conocan tres leyes:

- Boyle y Mariotte: Si tenemos un gas encerrado en un recipiente de volumen variable ymantenemos la temperatura constante, a medida que reducimos el volumen, la presinaumentar inversamente proporcional y viceversa, es decir:

si el V , entonces P , es decir: P x V = K1

donde K1 es una constante que solo depende del nmero de molculas (cantidad de gas) yde la temperatura.

- Charles y Gay-Lussac: Si tenemos un gas encerrado en un recipiente y mantenemos lapresin constante, si aumentamos la temperatura el volumen deber aumentar (para que lapresin no vare), es decir:

si la T , entonces el V , es decir: V = K2 x T

donde K2 es una constante que slo depende del nmero de molculas (cantidad de gas) yde la presin.Si representamos V = f(T), para cada una de las sustancias sale un recta; y si prolongamoscada una de ellas corta el eje de abcisas en -27315 C que es el cero absoluto, ya que,tericamente, a esa temperatura, el volumen de cualquier sustancia sera nulo.Lo mismo

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ocurre si representamos en una grfica P = f(T):

Nunca se ha llegado a alcanzar esa temperatura de -27315 C, por eso, se defini la escalaKelvin de Temperaturas, donde dicho valor se toma como cero absoluto. Es obvio que enesta escala no podrn existir temperaturas negativas ni nula.

- Ley de Avogadro: Si tenemos un gas encerrado en un recipiente y mantenemos la presinconstante, si aumentamos la cantidad de gas (moles) el volumen deber aumentar (para quela presin no vare), es decir:

si la n , entonces el V , es decir: V = K3 x n

donde n es el nmero de moles de gas y K3 es una constante que slo depende de la

presin y de la temperatura.- De las tres expresiones se puede deducir:

donde R es una constante cuyo valor slo depende de las unidades elegidas para la presin,volumen, temperatura y cantidad de gas, por ejemplo:

R = 0,082 (atm.litro/mol.K)R = 1,98 (caloras/mol.K)R = 8,31 ( julios/mol.K )

los gases que cumplen la ecuacin (1), se llaman gases ideales o perfectos. No hay ningn gasque cumpla exactamente dicha ecuacin, pero la mayora se acercan bastante a ella.

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- Las condiciones normales de operacin se definen como:P = 1 atmT = 0 C = 273 K

sustituyendo en la ecuacin de los gases ideales podemos determinar el volumen que ocupar 1

mol de un gas en condiciones normales:P x V = n x R x T1 x V = 1 x 0082 x 273 V = 22'4 litros

un mol de cualquier gas en c.n. (condiciones normales) ocupa 22'4 litros

2.10.- Disoluciones.

- Es muy frecuente realizar reacciones qumicas con sustancias en disolucin. Las

disoluciones se definieron en el punto 1.3 como una mezcla homognea y las ms frecuentesson las de slido/lquido (soluto disuelto en agua).

- Se puede medir la concentracin de soluto que hay en una determinada disolucin devarias formas. Las ms importantes son:

a) Tanto por cien en peso (%): gramos de soluto presentes en 100 gramos dedisolucin.

b) Gramos por litro (gr/l): gramos de soluto presentes en un litro de disolucin.c) Molaridad (M): moles de soluto presentes en un litro de disolucin.d) Molalidad (m): moles de soluto presentes en un Kilogramo de disolvente.

En qumica, la utilizada mayoritariamente es la Molaridad

2.10.1.- Disoluciones gaseosas. Ley de Dalton de las presiones parciales.

- Cuando tenemos una mezcla de gases ideales contenidos en un volumen V, se puedeescribir (aplicando la ecuacin de los gases perfectos, que:

( )V

TRnnPPP

V

TRnP

V

TRnP

BABAT

BB

AA +=+=

=

=

de forma general:

V

TRnPP iiT

==

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Por otra parte:

=

=

V

TRnP

V

TRnP

TT

AA

si dividimos ordenadamente T

A

T

A

n

n

P

P=

y despejando la presin parcial del gas A:T

ATA

n

nPP =

De forma general:

niPi = PT .

niFraccin molar (xi)

por lo tanto, la ley de Dalton de las presiones parciales viene determinada por la ecuacin:

PA = PT . xA

PB = PT . xB

y de forma general:

Es fcil comprobar que:

xA + xB = 1

PA + PB = PTy de forma general:

xi = 1

Pi = PT

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2.11.- Estequiometra de las reacciones qumicas.

- Una reaccin qumica no slo tiene un significado cualitativo, sino tambincuantitativo si esta, est ajustada, es decir, nos da informacin de:

a) los reactivos y productos que intervienen en la reaccin.

b) en qu proporcin, en molculas y moles (y si la reaccin es gaseosa tambin envolmenes si estn medidos en las mismas condiciones de presin y temperatura) reaccionanentre s.

- Con la aplicacin de estas relaciones cualitativas, se pueden resolver problemas declculos estequiomtricos. Dichos clculos nos permitirn averiguar la cantidad de un productode la reaccin que se va a obtener con una cantidad de reactivos dada o la cantidad de unreactivo que se necesita para obtener una determinada cantidad de producto.

- Antes de realizar los clculos estequiomtricos hace falta tener claros una serie deconceptos:

- Reactivo limitante: A veces nos dan cantidades de dos reactivos que no guardan larelacin estequiomtrica. En estos casos hay que determinar de antemano cul deellos est en exceso (parte que queda sin reaccionar) y cul es el reactivo limitante(reactivo que se agota, reacciona por completo)

- Reaccin comn de una mezcla: Cuando una mezcla de dos sustancias reaccionacon un mismo reactivo, cada reactivo verifica su reaccin independientemente. Porlo tanto se trata de dos reacciones diferentes, aunque simultneas. De los datos

obtenidos en estos casos, puede determinarse la composicin de la mezcla.

- Pureza de los reactivos: Si hay alguna sustancia impura en los reactivos, slo laparte pura de ellos intervendr en la reaccin (suponiendo impurezas inertes).

- Empleo de disoluciones: Este caso podra reducirse al anterior, ya que tendremosque calcular la cantidad de sustancia disuelta que ser la que verdaderamentereaccione.

- Rendimiento de la reaccin: En muchos casos, los clculos tericos no coincidencon las cantidades de productos que realmente se obtienen. El rendimiento de la

reaccin nos permite saber los gramos reales que se obtienen sabiendo los tericoscalculados, es decir, que si el rendimiento de la reaccin es del 80 %, aplicandodicho porcentaje sobre los clculos tericos realizados, sabremos lo que realmentese obtendra.

100cos

100cos

==terimoles

realesmoles

terigramos

realesgramosR

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- Para realizar correctamente los clculos estequiomtricos tenemos que seguir lossiguientes pasos:

a) Ajustar la reaccin qumica.b) Pasar todos los datos a moles.

c) Calcular el reactivo limitante en el caso de que sea necesario.d) Realizar los clculos estequiomtricos.e) Pasar los moles a las unidades que nos pidan.f) Aplicar el concepto de rendimiento de la reaccin si tenemos datos.

2.12.- Ejercicios y cuestiones.

a) Leyes ponderales y volumtricas:

12.- El amoniaco es un compuesto formado por Hidrgeno y Nitrgeno. Al analizar variasmuestras, se han obtenido los siguientes resultados:

Masa de N (gr) 5,56 10,88 19,85 29,98 37,59Masa de H (gr) 1,19 2,33 4,25 6,42 8,05

a) Verificar la ley de las proporciones definidas.b) Cunto Nitrgeno se combina con 1 gr. de Hidrgeno? y Cunto amoniaco seformar?.

13.- Al analizar compuestos gaseosos de Carbono y Oxgeno, se obtienen los siguientesresultados:

1er gas Masa de C (gr) 12,65 24,14 37,81 54,37Masa de O (gr) 16,82 32,09 50,29 72,31

2 gas Masa de C (gr) 6,39 10,57 12,25 21,12Masa de O (gr) 17,08 28,19 32,62 56,38

a) Verificar la ley de las proporciones definidas.b) Verificar la ley de las proporciones mltiples.

14.- Sabiendo que en el agua se cumple (masa de O)/(masa de H)= 8, Qu cantidad de aguase necesita descomponer para obtener 10 gramos de Hidrgeno?.

15.- Al analizar el dixido de carbono se comprueba que tiene un 27% de C. Calcular lacantidad de dixido de carbono que se obtendr al combinar 54 gr de C con el suficienteoxgeno.

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16.- En la preparacin de trixido de azufre se obtuvieron los siguientes datos en un conjuntode experimentos:

Experimento 1 2 3 4Masa de S (gr) 0,723 1,212 2,146 3,813

Masa de O (gr) 1,084 1,818 3,252 5,720

Comprueba que se cumple la 2 ley ponderal y calcula la cantidad de oxgeno necesariopara combinarse con 10 gr de S y los gr de trixido de azufre que se obtendrn.

17.- El Indio y Oxgeno forman dos compuestos diferentes. Al analizar varias muestras decada uno de ellos se obtienen los siguientes resultados:

COMPUESTO 1 COMPUESTO 2

Masa de In (gr) 46,0 27,60 115,0 23,0 4,60 69,0Masa de O (gr) 3,2 1,92 8,0 4,8 0,96 14,4

a) Comprueba que se cumplen la 2 y la 3 ley ponderal.b) Calcula la cantidad del COMPUESTO 1 que habr que descomponer para obtener 20

gramos de In.c) Calcula la cantidad del COMPUESTO 2 que habr que descomponer para obtener 20

gramos de In.d) Calcula la cantidad del COMPUESTO 1 que se podr obtener con 100 gramos de In y

15 gramos de O.e) Calcula la cantidad del COMPUESTO 2 que se podr obtener con 100 gramos de In y

15 gramos de O.f) Otra muestra de un compuesto de In y O, contiene un 82'7 % de In. Se trata de

alguno de los dos compuestos indicados o de otro diferente?

18.- En los tiempos de Dalton era conocida la existencia de dos gases formados por Carbonoy oxgeno. De ambos, el ms rico en O contena un 72'7% de este elemento y el otro un57'1%. Qu relacin existe entre las masas de oxgeno que se combinan con la mismamasa de carbono?

19.- El amoniaco contiene un 17'76 % de hidrgeno. Cuando reaccionan completamente 3'77gr de hidrgeno con 26'23 gr de nitrgeno se forman 30 gr de hidracina (compuestoformado tambin con los mismos elementos que el amoniaco). Comprueba que secumple la 3 ley ponderal.

20.- 25'1 gr de mercurio se combinan con 2 gr de oxgeno para formar xido de mercurio. Enotras condiciones 0'402 gr de mercurio se combinan con 0'016 gr de oxgeno para formarotro xido. Verificar la ley de las proporciones mltiples.

21.- El latn es una aleacin formada por Cu y Zn. La proporcin de este ltimo metal puedevariar de 10 a 35%. Teniendo en cuenta este hecho y basndose en una determinada ley,debemos decir que el latn es una mezcla, o por el contrario, que es un compuestoqumico resultante de la combinacin de estos dos metales?

22.- Averigua la frmula de uno de los xidos del Nitrgeno sabiendo que reaccionan en la

proporcin de volmenes siguiente:

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Volumen de Nitrgeno 20 cc. 4 litros 100 mlVolumen de Oxgeno 50 cc. 10 litros 250 ml

Volumen de xido 20 cc. 4 litros 100 ml

23.- Los datos de la siguiente tabla corresponden a la reaccin qumica entre el Carbono y el

oxgeno para formar dixido de carbono. Compltala con los valores que faltan:

CARBONO OXIGENO DIOXIDO DE CARBONO12 32 ?

6 ? 223 ? ?

24.- El Nitrgeno y el Oxgeno son gases formados por molculas diatmicas, (con dostomos). Se sabe que entre ellas se pueden combinar en una proporcin de volmenes de2:1, 1:1 y 1:2. Cules son las frmulas ms sencillas de los compuestos que puedenformarse?.

25.- La siguiente tabla recoge los datos de diferentes experimentos en los que se combinaronnitrgeno e hidrgeno:

MASA (g) VOLUMEN (l) MASA (g) VOLUMEN (l)Nitrgeno (gas) 5,6 4,48 6,56 5,25Hidrgeno (gas) 1,2 13,44 0,94 10,53COMPUESTO 6,8 8,96 7,50 10,53

a) Justifica si se cumplen las leyes de conservacin de la masa, proporciones definidas yvolmenes de combinacin.

b) Deduce las frmulas empricas de los dos compuestos formados por el nitrgeno y elhidrgeno.

b) Concepto de mol:

26.- Cuntos moles de CO2 hay en 5 gr de muestra?. En la misma cantidad, Cuntasmolculas de CO2 , tomos de Carbono y tomos de Oxgeno habrn?.

27.- Se tienen 2'5 moles de H2S. Calcular:a) El nmero de gramos que hay de S y de H.b) El nmero de moles de S.c) El nmero de molculas de sulfuro de hidrgeno.

28.- Se tiene una muestra de 8 gr de Oxgeno. Calcular el nmero de molculas y el de moles.Y si los 8 gr. fuesen de ozono?

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29.- Cul de entre las siguientes cantidades de materia tendr mayor masa?10 gr de Cu, 6 moles de He 3'01.1023 tomos de Ag.

30.- a) Cuntos moles de tomos de azufre hay en 10 gr de S8?b) Cuntos moles de molculas de S8 hay en 10 gr de S8?

c) Cuntas molculas hay en 10 gr de S8?31.- En 413 gr de clorato de bario monohidratado, calcular:

a) moles de Ba. b) moles de oxgeno. c) moles de ion clorato.

32.- Si de 100 mgr de amoniaco se quitan 2.1021 molculas de amoniaco, cuntos moles deamoniaco nos quedarn?

33.- Completa la siguiente tabla:

Moles de agua Molculas de agua Gramos de agua tomos de hidrgeno3

1,3 1025250

1,5 1033

34.- Determina tericamente el nmero de molculas de agua que caben en un tubo deensayo de 5 ml de volumen. Considera densidad del agua = 1000 kg/m3

35.- La masa ms pequea capaz de desequilibrar la balanza ms sensible hasta ahora

construida es de 1,010-6 g. Si esta cantidad fuera del elemento ms ligero, el hidrgenoCuntos tomos contendra?

36.- La frmula de la glucosa es C6H12O6 Cul es su composicin centesimal?

37.- Disponemos de pirita del 90 % de pureza en FeS2 y de magnetita del 85 % en Fe3O4.Suponiendo el mismo rendimiento, en los procedimientos de extraccin de hierro, paraambos minerales Cul de los dos resultar ms rentable?

c) Masas atmicas y moleculares:

38.- Halla la masa atmica del Boro natural sabiendo que se trata de una mezcla de istoposcuya abundancia relativa es:

B10 19'8% B11 80'22%

39.- Halla la masa atmica del Oxgeno natural sabiendo que se trata de una mezcla deistopos cuya abundancia relativa es:

O16 99'759 %, O17 0037 %, O18 0'204%

40.- Calcular el peso molecular del Bromo sabiendo que a 27 C y 0`046 atm de presin, unamuestra de 0`057 gr ocupa un volumen de 200 cc..

41.- Se ha medido la densidad del hidrgeno, nitrgeno y amoniaco en las mismas

condiciones de P y T encontrndose los valores de 0'081, 1'138 y 0'691 gr/lrespectivamente. Hallar:

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a) la masa atmica del nitrgeno relativa al hidrgeno.b) la masa molecular del amoniaco relativa al hidrgeno.DATOS: Ar(H) = 1 uma

42.- El fsforo reacciona con el oxgeno para formar un compuesto de frmula P4O10; si 0'248

gr de fsforo reaccionan dando 0'568 gr. de xido, determinar la masa atmica relativadel fsforo sabiendo que Ar(O) = 16 umas.

43.- Determinar la masa atmica relativa del Mg a partir de las masas de sus istopos y susabundancias relativas:

Istopo Abundancia (%) Masa relativa (umas)24 78,60 23,99325 10,11 24,99426 12,29 25,991

44.- El cobre natural est compuesto slo de dos istopos de masas relativas 62'929 y 64'928.Sabiendo que la masa relativa del cobre es 63'54, determinar la abundancia relativa decada uno de los istopos.

45.- Al analizar 6'392 gr de cromato de plata se obtienen 1'464 gr de xido de cromo(III).Calcular la masa atmica relativa del cromo.DATOS: Ar(Ag) = 107'94 ; Ar(O) = 16

46.- El cobalto natural est formado exclusivamente por el istopo 59Co, cuya masa es58,9332. El nquel natural est formado por:

Istopo masa del istopo Abundancia (%)58

Ni 57,9353 68,27460Ni 59,9332 26,09561Ni 60,9310 1,13462Ni 61,9283 3,59363Ni 63,9280 0,904

Determina las masas atmicas del cobalto y del nquel.

47.- La plata natural est compuesta de dos istopos cuyas masas son 106,905 y 108,905.Sabiendo que la masa atmica relativa de la plata es 107,87 determina la abundanciarelativa de cada uno de los istopos de la plata.

48.- Se obtienen 0'365 gr de xido de berilio a partir de 1'479 gr de acetato de berilio,Be4O(C2H3O2)6. Calcular la masa relativa del Berilio.DATOS: Ar(O) = 16 ; Ar(C) = 12 ; Ar(H) = 1

49.- Calcular la masa atmica relativa del Boro, sabiendo que al calentar Borax cristalizado,Na2B4O7.10H2O, se produce una prdida de masa del 47'1%.DATOS: Ar(Na) = 23; Ar(O) = 16; Ar(H) = 1.

50.- 5'610 gr del compuesto Bi(C6H5)3 producen por combustin 2'969 gr. del xido debismuto(III). Hallar la masa atmica relativa del Bismuto.

DATOS: Ar(O) = 16 ; Ar(C) = 12 ; Ar(H) = 1.

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d) Frmulas empricas y moleculares:

51.- Determinar el % de cada uno de los elementos presentes en cada uno de los siguientescompuestos:a) FeO b) CH3OH c)Na2CO3 d) H2S

52.- Calcular la frmula emprica de los compuestos que poseen las siguientes composicionescentesimales:a) 2'1% H, 32'7% S y 65'2% O.b) 57'5% Na, 400% O y 2'5% H.c) 65'9% Ba y 34'1% Cl.d) 52'2% C, 13'0% H y 34'8% O.e) 75'0% C y 25'0% H.

53.- Un compuesto orgnico formado por C, H y O, posee la siguiente composicincentesimal: 26'70 % de C, 2'22 % de H y 71'1 % de O. Si su peso molecular es de 90,

calcular su frmula emprica y su frmula molecular.

54.- Calcular la composicin centesimal de los siguientes compuestos:a) AgNO3 b) CaCO3 c) SiO2 d) KMnO4

55.- El anlisis de un compuesto da el siguiente resultado: 26'57 % de K, 35'36 % de Cr y38'08 % de O. Calcular su frmula emprica.

56.- La composicin centesimal de una sustancia es: C 39'998 %, H 6'718 % y el restooxgeno. Calcular su frmula emprica. Con estos datos, se puede determinar la frmulamolecular?

57.- Al reaccionar 94,2 g de yodo con magnesio en exceso se obtuvieron 103,2 g de yodurode magnesio. Deduce la composicin centesimal del compuesto formado.

58.- Se ha determinado que 4'638 gr de un xido de Fe contiene 3'358 gr de Fe. Cul es lafrmula de este xido?

59.- Un gramo de un compuesto formado nicamente por C e H dio por combustin 1'635 grde agua y 2'995 gr de dixido de carbono. Hallar la frmula emprica del compuesto.

60.- 2 gr de fsforo se queman al aire y forman 4'582 gr de un xido. Esta cantidad de xido

reacciona exactamente con 1'744 gr de agua para formar 6'326 gr de un compuestoformado por P, O e H. Determinar la frmula emprica del xido y del otro compuesto.

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61.- Se calientan 6'192 gr de cloruro de bario hidratado y se obtienen 5'280 gr de cloruro debario anhidro. Mediante nitrato de plata, 0663 gr de la sal hidratada dan lugar a 0'778 grde cloruro de plata. Averiguar la frmula emprica del cloruro hidratado.

62.- Al quemar 0'739 gr de un hidrocarburo se forman 2'471 gr de dixido de carbono y

0'578 gr de agua. A 100C y 722 mmHg de presin, un matraz de 325'6 ml de capacidadcontiene 0'932 gr de dicho hidrocarburo en estado vapor. Calcular su frmula emprica ymolecular.

63.- La sustancia responsable del sabor peculiar de algunas frutas como la naranja, pomelo,limn, etc., es el cido ctrico. Dicha sustancia est formada nicamente por carbono,hidrgeno y oxgeno. si quemamos 2,885 g de cido ctrico se obtienen 3,967 g dedixido de carbono y 1,082 g de agua. Determina las frmulas emprica y molecular delcido ctrico, sabiendo que 850 ml de una disolucin acuosa de dicha sustancia, quecontiene 3,187 g de la misma, tiene una concentracin cuyo valor es 1,9510-2 M.

64.- Un compuesto orgnico est formado por C, H, O y N. Al quemar 8,9 g de estecompuesto se obtienen 2,7 g de agua, 8,8 g de dixido de carbono y 1,4 g de nitrgeno.Al vaporizar el compuesto a 270 C bajo presin de 3 atm, 0,1 l de vapor pesan 1,2 g.Deduce las frmulas emprica y molecular del compuesto.

65.- Un cloruro de mercurio contiene un 84,97 % de mercurio. Al evaporarse un gramo deeste compuesto ocupa 0,0615 litros a 350 K y 1,01 Atm. Halla: a) La masa moleculardel compuesto. b) Su frmula emprica. c) Su frmula molecular.

66.- Una sustancia gaseosa contiene 48,7 % de carbono, 8,1 % de hidrgeno y el resto de

oxgeno. Si su densidad, medida en condiciones normales, es de 3,3 g/l Cules sern susfrmulas emprica y molecular?

67.- En una muestra de 6,676 g de una sal de nquel se encuentran 3,541 g de metal. La salpuede ser o un cloruro o un cianuro o un sulfato. Determina cul de estas sales secorresponde con la muestra.

68.- Al llevar a cabo la combustin de 2 g de vitamina C se obtuvieron 3 g de CO2 y 0,816 gde H2O.a) Halla la frmula emprica de la vitamina C sabiendo que contiene C, H y O.b) Determina su frmula molecular sabiendo que la masa molecular est comprendida

entre 150 y 20069.- Una sustancia presenta una composicin de 40% de carbono, 6,7% de hidrgeno y

53,3% de oxgeno. Sabiendo que en 24 mg de sustancia hay aproximadamente 2,4.10 20

molculas, deduce la frmula molecular del compuesto.

70.- Un compuesto orgnico est constituido por carbono, hidrgeno y oxgeno. Cuando seproduce la combustin de 1,570 g del mismo se obtienen 3 g de dixido de carbono y1,842 g de agua. Una muestra de 0,412 g de esta sustancia ocupa, a 14 C y 0,977 atm,un volumen de 216 cm3. Calcula su frmula emprica y su frmula molecular.

71.- El yeso es sulfato clcico hidratado. Si al calentar 3,273 g de yeso se obtienen 2,588 gde sulfato anhidro. Cul es la frmula del yeso?

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72.- Una sustancia contiene un 28,60 % de agua de cristalizacin. El anlisis elemental da4,80 % de H, 19,05 % de C y 76,15 % de O.a) Calcular la frmula emprica.b) Si la masa molecular del compuesto es 126 u. Cul ser su frmula molecular?

e) Disoluciones:

73.- Se ha preparado una disolucin disolviendo 9 gr de glucosa en 100 cc. de agua; calcular:a) La concentracin en gr/l.b) La concentracin en %.c) La molaridad.d) La molalidad.

74.- Calcular la molaridad de una disolucin preparada pesando 5 gr de K2CO3 y enrasandocon agua hasta 500 cc.

75.- Cul es la densidad (en gr/l) del gas propano (C3H8) a 25 C de temperatura y 1 atm depresin?

76.- Calcular el peso molecular de un gas desconocido sabiendo que tiene una densidad de1'29 gr/litro en condiciones normales, es decir, 0 C de temperatura y 1 atm de presin.

77.- Qu volumen de cido clorhdrico (HCl), del 36% de riqueza y densidad = 1'18 gr/cc,debe tomarse para preparar 250 cc. de una disolucin 1'5 molar de HCl?.

78.- Se prepara una disolucin disolviendo 5 gr de BaCl2 en 95 gr de agua. Calcular:a) La concentracin en gr/litro.

b) La concentracin en %.c) La molaridad.d) La molalidad.

79.- Una disolucin acuosa de densidad 1'022 gr/cc. contiene 12 gr. de azcar (C12H22O11) en200 ml . Calcular la concentracin en:a) gr/l.b) % en peso de azcar.c) Molaridad (M).d) Molalidad (m).

80.- Se pretende comprobar si un recipiente resiste 10 atmsferas de presin para lo cual sellena con aire a 0 C y 5 atmsferas y se calienta. Suponiendo constante el volumen delrecipiente: Qu temperatura debera alcanzar el recipiente como mnimo?

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81.- Disponemos de una masa de 3,49 g de acetileno que, en condiciones normales, ocupanun volumen de 3 l. Determina: a) La densidad del acetileno en las condiciones dadas. b)La masa molecular del acetileno.

82.- Se abre la vlvula que hay entre un tanque de 5 litros que contiene un gas A a 9 atm de

presin y otro tanque de 10 litros que contiene un gas B a 6 atm de presin. Si latemperatura no vara, calcula la presin parcial de cada uno de los gases y la presin totalcuando alcance el equilibrio.

83.- Qu volumen de agua hay que aadir a 200 ml de una disolucin 0,2 M de clorurosdico para disminuir su concentracin a 0,05 M?. Calcula la fraccin molar del clorurosdico en la disolucin final.

84.- Cul es la presin parcial de cada uno de los gases de una mezcla que a 740 mmHgcontiene un 78 % de nitrgeno, un 20 % de oxgeno y un 2 % de dixido de carbono?

85.- En 35 g de agua se disuelven 5 g de cloruro de hidrgeno. La densidad de la disolucinresultante es 1,06 g/cm3. Hallar su concentracin: a) En porcentaje en peso. b) Engramos/litro. c) En molaridad.

86.- Se necesitan 200 ml de una disolucin acuosa de amoniaco 4 M. En el laboratorio sedispone de una disolucin ms concentrada, al 23 % en masa, cuya densidad es 0,914g/ml. Calcula los mililitros de esta ltima necesarios para preparar los 200 ml quenecesitamos.

87.- Se toman 50 ml de una disolucin de H3PO4 del 60% en masa, cuya densidad es 1,64g/cm3, y se diluye hasta alcanzar un volumen total de 500 ml. Calcula la molaridad de la

disolucin obtenida.88.- El aire seco tiene la siguiente composicin volumtrica: N2 78,084 %, O2 20,946 %, Ar

0,934 %, CO2 0,033 % y otros gases 0,002 %. Su densidad en condiciones normales es1,2929 g/dm3. Calcula las presiones parciales de los distintos componentes.

89.- El aire contiene, aproximadamente, un 21% de oxgeno y un 79% de nitrgeno envolumen. a) Qu relacin habr entre el nmero de molculas de ambos gases? Envirtud de qu ley? b) Qu relacin habr entre sus presiones parciales? Por qu?

90.- Se inyectan 0,05 ml de agua en un recipiente de 1,00 l. La temperatura del sistema se

mantiene a 27 C. Calcule cunta agua permanecer en estado lquido al establecerse elequilibrio. La densidad del agua a 27 C es 996,5 kg/m 3y la presin de vapor del agua a27 C 26 mmHg.

91.- Un recipiente de 4 litros contiene nitrgeno a 25 C y 604 mm Hg y otro recipiente de10 litros contiene helio a 25 C y 354 mm Hg. Se mezclan ambos gases conectando losdos recipientes mediante un tubo de volumen despreciable. Calcular: a) Las presionesparciales de cada gas y la presin total de la mezcla. b) La fraccin molar del nitrgenoen la mezcla y la composicin de sta en porcentaje en peso.

92.- Un vendedor ambulante de globos tiene una bombona de hidrgeno cuya capacidad esde 30 litros. El gas est a una presin de 9,87 Atm y una temperatura de 25 C. Calculacuntos globos de 2 litros, medidos a 0,987 Atm y 22 C puede rellenar con el contenidode la bombona.

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100.- El amoniaco se oxida a xido ntrico segn la reaccin:4 NH3 + 5 O2 4 NO + 6 H2O

a) Qu peso de xido ntrico se puede obtener con 25 Kg de NH3?.b) Qu volumen de O2 a 1 atm y 600 C reaccionarn con 25 Kg de amoniaco?.

101.- Sea la reaccin:ac. selenioso + piroarseniato frrico selenito frrico +xido arsnico + agua.calcular:a) Las cantidades de cada uno de los reactivos necesarios para obtener 3 gramos deselenito frrico.b) La cantidad mxima de selenito frrico que se podr obtener con 3 gramos de cidoselenioso y 3 de piroarseniato frrico.c) Qu cantidad de xido arsnico se obtendr en el apartado b).

102.- El anhdrido nitroso y el xido de aluminio, forman al reaccionar nitrito alumnico:a) Calcula el rendimiento de la reaccin si con 20 gr. de xido alumnico y la cantidadde xido nitroso necesaria se obtienen 52 gr. de nitrito alumnico.b) Sabiendo el rendimiento calculado en a), calcular las cantidades de cada reactivonecesarias para obtener 9 gr. de nitrito alumnico.

103.- De los 87 gr de un mineral, supuestamente formado por carbonato potsico, se extraen42'3 gr. de potasio puro con un mtodo de extraccin 100 % rentable. Calcula lapureza del mineral.

104.- Sea la reaccin:

anhdrido carbnico + carbonato de aluminio +cido sulfrico bicarbonato alumnico + anhdrido sulfrico

Calcular:a) La mxima cantidad en gramos de bicarbonato que podr formarse con 2 litros de

carbonato alumnico 0'02 M y 200 cc. de cido sulfrico 0'5 M, junto con elanhdrido carbnico necesario (suponer el rendimiento de la reaccin es del 100%).

b) Qu cantidades de carbonato alumnico 0'01 M y de cido sulfrico 0'2 M sernnecesarias para obtener 1'5 gr. de bicarbonato si el rendimiento fuese del 100 %?

c) Repetir el apartado b) pero suponiendo un rendimiento del 67%.d) Cul sera el rendimiento si con 5 litros de carbonato alumnico 0,04 M y las

cantidades de anhdrido carbnico y cido sulfrico correspondientes, se obtiene79'2 gr. de bicarbonato?

e)

Suponiendo un rendimiento del 100 %, cuntos gr. de carbonato alumnicotendramos que pesar para que reaccionaran con 2 litros de cido sulfrico 0'3 M?cuntos gr de bicarbonato y de xido sulfrico se obtendrn?

105.- Hallar la cantidad de pirolusita de un 72'6 % de dixido de manganeso, necesaria paraobtener por reaccin con exceso de cido clorhdrico concentrado, 25 gr de clorosegn la reaccin:dixido de manganeso + cloruro de hidrgeno cloruro de manganeso(II) + cloro + agua

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106.- Por accin del bromo sobre hidrxido potsico en caliente, se forman bromuro ybromato potsico ms agua. Calcular el volumen de bromo necesario para obtener 50gr de bromato potsico. La densidad del bromo es de 3'19 gr/ml.

107.- Calcular el volumen de oxgeno en condiciones normales que se desprende al calentar

100 gr de nitrato potsico, el cual se reduce a nitrito potsico.108.- Al hacer pasar 100 litros de aire a 20 C y 740 mmHg a travs de una disolucin de

hidrxido de bario precipitaron 0'296 gr de carbonato de bario. Calcular el % dedixido de carbono en el aire.

109.- Calcular el volumen de oxgeno en condiciones normales que es necesario para lacombustin de: a) 5 litros de metano. b) 5 litros de acetileno (C2H2)

110.- Se hacen reaccionar 15 litros de hidrgeno con 15 litros de nitrgeno para obteneramoniaco. Cul ser la composicin volumtrica final de los gases?

111.- Cuntos ml de sulfuro de hidrgeno en c.n. son necesarios para precipitar en forma desulfuro de cobre(II) todo el cobre contenido en una disolucin de 100 ml que contiene0'75 gr de cloruro de cobre (II)?

112.- Al tratar con un cido 13 gr de sulfito de sodio heptahidratado (con 7 molculas deagua en su estructura molecular), se desprenden 1'2 litros de dixido de azufre a 27C y770 mmHg cul es la pureza de la sal?

113.- El bicarbonato sdico es un remedio casero para la "acidez de estmago", reaccionacon el HCl del estmago liberando dixido de carbono y agua segn la reaccin:

HCO3- (ac) + H+ (ac) CO2 (g) + H2O (l)

a) Cuntos gr de bicarbonato sdico son necesarios para neutralizar 100 ml de jugogstrico de acidez excesiva (equivalente al HCl 0'1 M)?

b) Cul sera el volumen de dixido de carbono que se producir teniendo en cuentaque la temperatura del cuerpo humano es de 37C y la presin de 1 atm.?

114.- Se desea preparar 1,5 dm3 de una disolucin 0,4 M de cido clorhdrico. Para ello separte de una disolucin de cido clorhdrico al 36% y cuya densidad es de 1,179 g/cm 3.a) Qu volumen de esta ltima disolucin ser necesario?.

b) Qu volumen de la disolucin preparada se necesita para obtener 22,5 g decloruro de bario?

115 Qu volumen de cido sulfrico concentrado, del 98% en masa y densidad 1,84 g/mlse necesita para preparar 100 ml de cido sulfrico del 20% en masa y densidad 1,14g/ml?. Qu volumen de esta ltima disolucin se necesitar para neutralizar a 1,2 g dehidrxido de sodio?

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116.- El carbonato de magnesio reacciona con el cido fosfrico (tetraoxofosfato (V) dehidrgeno) y da lugar a fosfato de magnesio, dixido de carbono y agua.a) Escribir y ajustar la reaccin.b) Se mezclan 72 g de carbonato de magnesio y 37 ml de cido fosfrico (densidad

1,34 g/ml y riqueza del 50% en masa). Calcular el volumen de dixido de carbono

que se obtiene medido sobre agua a 23 C y presin total de 743 mmHg.Presin de vapor de agua a 23 C = 21 mm Hg.

117.- El clorato de potasio reacciona con el azufre produciendo cloruro de potasio ydesprendiendo dixido de azufre. Calcula, si se ponen a reaccionar 20 g de clorato depotasio con 10 g de azufre:a) La masa de cloruro de potasio que se forma.b) El volumen desprendido de dixido de azufre medido a 22 C y 758 mm Hg.

118.- El carburo de silicio reacciona con el hidrxido de potasio y con el agua, produciendo

silicato de potasio, carbonato de potasio e hidrgeno. Calcula qu volumen dehidrgeno, recogido sobre agua a 17 C y 758 mmHg, se obtendra si se introducemedio gramo de carburo de silicio en medio litro de disolucin 0,04 M de hidrxido depotasio.

Presin de vapor del agua a 17 C, Pv = 14,5 mmHg.

119.- Al aadir agua a 80 g de carburo de calcio, CaC2, se produce hidrxido de calcio yacetileno, C2H2. Qu volumen de oxgeno a 20 C y 747 mmHg se consumirn en lacombustin del acetileno obtenido?.

120.- Dos reacciones caractersticas del alto horno son:1) Formacin del monxido de carbono (g) a partir de carbono (s) y de dixido de

carbono (g).2) Reduccin del xido de hierro (III) con el monxido de carbono de la reaccin 1)

dando lugar a hierro y dixido de carbono (g).a) Escribir y ajustar ambas reacciones.b) Calcular la masa de carbono que se necesita para desprender segn la reaccin 1) el

monxido de carbono necesario para reducir 100 kg de xido de hierro (III), segnla reaccin 2).

121.- En el anlisis de una muestra de blenda de riqueza desconocida, en la que todoel azufre se encuentra combinado como sulfuro de cinc, se tratan 0,9364 g de mineralcon cido ntrico concentrado. Todo el azufre pasa al estado de cido sulfrico y stese precipita como sulfato de bario. El precipitado se filtra, se lava, se seca y se pesa. Sehan obtenido 1,878 g de sulfato de bario. Calcula el tanto por ciento de sulfuro de cincen la muestra de blenda analizada.

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122.- Se dispone de una muestra de 12 g de un cinc comercial e impuro que se hacereaccionar con una disolucin de cido clorhdrico del 35% en masa y 1,18 g/ml dedensidad.a) Escriba la ecuacin del proceso que tiene lugar.b) Determine la concentracin molar del cido.

c) Si para la reaccin del cinc contenido en la muestra se han necesitado 30 ml delcido, calcule el porcentaje de cinc en la muestra inicial.

123.- Una muestra de 0,136 g de una aleacin de aluminio y cinc desprende 129 ml dehidrgeno (medidos a 27 C y 1 atm de presin) cuando se trata con exceso de cidoclorhdrico. Calcula el porcentaje en masa de ambos metales en la aleacin.

124.- Se trataron 2 g de una mezcla de magnesio y xido de magnesio con exceso de cidoclorhdrico diluido; se recogieron 510 cm3 de gas hidrgeno sobre agua, a 20 C,siendo la presin de 742 mmHg. Calcular:

a) Cuntos moles de hidrgeno se formaron.b) Porcentaje en masa de magnesio en la muestra inicial.

Presin de vapor de agua a 20 C = 17,5 mmHg.

125.- Se calienta una muestra de 635 g de sulfato de cobre (II) pentahidratado hasta sudescomposicin completa en agua, trixido de azufre y xido de cobre (II). Calcular:a) Volumen de vapor de agua desprendido, medido a 200 C y 550 mmHg de presin.b) Molaridad de la disolucin de cido sulfrico que se obtendr al recoger la

totalidad del trixido de azufre en agua, completando hasta un litro de disolucin.

126.- El proceso de obtencin del cido sulfrico a partir de la pirita puede ser representadomediante las ecuaciones:

4 FeS2+ 11 O2 2 Fe2O3+ 8 SO22 SO2 + O2 2 SO3SO3 + H2O H2SO4

a) Calcula la masa de pirita que se necesita para obtener 100 kg de cido sulfricosuponiendo que la pirita es FeS2 puro y que la reaccin tiene un rendimiento del100%.

b) Calcula la masa de pirita del 90% en FeS2 que se necesita para obtener 100 kg decido sulfrico suponiendo que el rendimiento global del proceso es del 80 %.

127.- Una empresa se dedica a la fabricacin de fsforo. Una partida se ha impurificado conazufre. Para determinar el grado de impureza se toma una muestra de 4 g y se quema,obtenindose como resultado de la combustin 8,3 g de una mezcla de dixido deazufre y decaxido de tetrafsforo. Calcula los gramos de azufre existentes en lamezcla inicial.

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128.- Se disuelve en cido ntrico una moneda de plata de 2,5 g. Cuando se aade cloruro desodio a la disolucin resultante la plata precipita recogindose 3 g de cloruro de plata.Determina el porcentaje de plata en la moneda.

129.- Algunos tipos de cerillas de madera empleaban un sulfuro de fsforo como material

inflamable para la cabeza de la cerilla. El sulfuro se prepara calentando una mezcla deazufre y fsforo rojo. 4 P(s) + 3 S(s) P4S3. En una operacin ordinaria industrial, enla que se utilizaron las proporciones de reactivos sealadas por la estequiometra, seobtuvo el producto con un rendimiento del 82 % Qu masa de fsforo se emple parala produccin de 18 Tm de sulfuro de fsforo?

130.- Un carbn de coque contiene 80% de C y 20% de cenizas en masa. Calcula el volumende aire en condiciones normales que se necesita para la combustin completa de 1,00kg de este carbn. Nota: Considrese el aire con la siguiente composicin volumtrica:80 % de nitrgeno y 20% de oxgeno.

131.- Para disolver 10,7 g de una mezcla de cinc con monxido de cinc se necesitaron 100 gde una disolucin de cido clorhdrico al 10,22%. Calcula la composicin de la mezclade cinc y xido de cinc.

132.- Al disolver en cido ntrico diluido 3,04 g de una mezcla de Fe y Cu se desprendieron0,986 l de NO en condiciones normales. Calcula la composicin de la mezcla.

3 Cu + 8 HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2OFe + 4 HNO3 Fe(NO3)3 + NO + 2 H2O

133.- Si mezclamos una disolucin de sulfuro de sodio con otra de nitrato de plataaparece un precipitado negro de sulfuro de plata de acuerdo con la reaccin siguiente:

Na2S (aq) + 2 AgNO3(aq)

2 NaNO3(aq) + Ag2S (s)Si en un matraz se mezclan 200 cm3 de una disolucin 0,1 M de sulfuro de sodio con200 cm3 de una disolucin que contiene 1,70 g de nitrato de plata por litro Qucantidad de sulfuro de plata precipitar?

134.- Se diluyen 10,03 g de vinagre hasta 100 cc. y se valora una muestra de 25 ml condisolucin de Ba(OH)2 1,76.10-2 M, gastndose 34,30 cc Cul es el porcentaje decido actico en el vinagre?

135.- Cuando se quema magnesio (metal) en el aire se forma una mezcla de xido demagnesio y nitruro de magnesio slidos. 1,793 g de magnesio producen 2,844 g de lamezcla de los compuestos citados. Calcular el porcentaje en peso que corresponde acada compuesto en la mezcla resultante.

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