Calculos Qcos 4º Eso

1 Programacin de aula* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Sugerencias didcticas

Presentacin de la unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Contenidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7

Trabajo en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Pon a prueba tus competencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Incluye una Matriz de evaluacin de competencias . . . . . . . . . . 9

3 Actividades de refuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4 Actividades de ampliacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5 Propuestas de evaluacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

6 Solucionario de la unidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19* Esta programacin y la concrecin curricular de tu comunidad autnoma podrs encontrarlas

en el CD Programacin y en .

4 ESO

GU A D I DCT I CA UNIDAD 10

Clculos qumicos

CONTEN I DO

2 Unidad 10 Clculos qumicos

La unidad desarrolla y profundiza en algunos conceptos y procedimientos estudiados en el curso anterior. Por ejemplo,la ley de la conservacin de la masa se completa con la ley de las proporciones definidas y las leyes volumtricas.Se introduce la hiptesis de Avogadro y el concepto de mol. A continuacin se define la concentracin molar de lasdisoluciones, que hace uso de este concepto.Se describen los clculos con masas en reacciones qumicas, incluidos los clculos con reactivo limitante. A continua-cin se introduce la ley de los gases ideales y se describen los clculos con volmenes de gases en las reacciones qu-micas.Finalmente se abordan los clculos a partir de frmulas: determinacin de frmulas empricas y moleculares, compo-sicin centesimal y determinacin de la frmula de un hidrato; este ltimo clculo puede considerarse de ampliacin,si bien es fcilmente realizable una experiencia de laboratorio sobre este tema.Los contenidos estn relacionados con los bloques del currculo oficial, Estructura y propiedades de las sustancias.Las competencias que se trabajan especialmente en esta unidad son la competencia en comunicacin lingstica, lacompetencia matemtica, la competencia en el conocimiento y la interaccin con el mundo fsico, el tratamiento de lainformacin y competencia digital, y la competencia para aprender a aprender.

Relaciones entre masas en las reacciones qumicas:leyes de la conservacin de la masa (Lavoisier) y de lasproporciones definidas (Proust). Interpretar la simbologa qumica. Usar con precisin las magnitudes y unidades propias

de la qumica.

El comportamiento de los gases: ley de Gay-Lussac ehiptesis de Avogadro.

El concepto de mol. Nmero de Avogadro. Masas at-mica y molecular.

Ajuste e interpretacin de ecuaciones qumicas. Utilizar tcnicas para ajustar correctamente ecuacio-

nes qumicas.

Clculos con masas en las reacciones qumicas. Con-cepto de reactivo limitante. Utilizar el concepto de mol para establecer la

nocin de reactivo limitante.

Los gases: leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Ecua-cin de los gases ideales. Volumen molar.

Clculos con masas y volmenes en las reacciones qu-micas. Aplicar el concepto de mol para establecer relacio-

nes masa-masa, masa-volumen y volumen-volumenen reacciones qumicas.

Clculos con frmulas: frmula emprica y frmulamolecular, composicin centesimal.

Unidad 10 Clculos qumicos

CONTENIDOS

Programacin de aula

OBJETIVOSCRITERIOS

DE EVALUACINCOMPETENCIAS

BSICAS

1. Establecer las bases experimen-tales de la qumica que, poste-riormente, le permitieron des-arrollarse como ciencia, y apli-carlas a procesos qumicos reales.

1.1. Aplicar las leyes de la conservacin de lamasa y de las proporciones fijas a distin-tas reacciones qumicas.

1.2. Aplicar las leyes entre volmenes gase-osos a distintas reacciones qumicas.

Competencia en comuni-cacin lingstica.

Competencia matemtica. Competencia en el conoci-

miento y la interaccin conel mundo fsico.

Tratamiento de la informa-cin y competencia digital.

Competencia para apren-der a aprender.

2. Interpretar las ecuaciones qumi-cas y realizar clculos estequio-mtricos sencillos, tanto con ma-sas como con volmenes.

2.1. Utilizar el concepto de mol y de masamolar para establecer relaciones masa-masa en las reacciones qumicas.

2.2. Emplear el concepto de mol y la ley delos gases ideales para establecer rela-ciones volumen-volumen y masa-volumenen las reacciones qumicas.

4. Extraer la informacin contenidaen una frmula qumica.

4.1. Determinar composiciones centesima-les y frmulas empricas y moleculares, in-cluida la frmula de un hidrato.

3Clculos qumicos Unidad 10

ORIENTACIONES METODOLGICAS

1. Conocimientos previosLos alumnos deben saber que todo el universo est formado por los mismos tomos y molculas, y deben ser cons-cientes de que la qumica es la ciencia que estudia la materia y sus cambios, y recordar que los elementos son colec-ciones de tomos iguales, que los tomos se unen formando molculas o cristales, y que los compuestos estn for-mados por tomos diferentes.

2. Previsin de dificultadesAlgunas dificultades que los alumnos pueden encontrar en esta unidad son las siguientes:El ajuste de reacciones qumicas La comprensin de la ley de las proporciones definidas La hiptesis de Avogadro Los mtodos de preparacin de disoluciones de una concentracin deseada Los clculos con reactivos limitantes La determinacin de frmulas qumicas

3. Vinculacin con otras reas Ciencias de la Naturaleza. El mtodo cientfico se utiliza en todas las disciplinas de ciencias: qumica, fsica, astro-

noma, biologa, geologa, etc.; por ello, la vinculacin de esta unidad con las Ciencias de la Naturaleza es obvia. Losclculos qumicos son de vital importancia en la Biologa y la Geologa, as como en ciencias afines.

Lengua Castellana y Literatura. Empleo del contexto verbal y no verbal, y de las reglas de ortografa y puntuacin.La lectura comprensiva del texto, as como de los enunciados de los problemas y ejercicios.

Matemticas. Utilizacin de estrategias en la resolucin de problemas y traduccin de expresiones del lenguaje coti-diano, de los enunciados de los problemas, al lenguaje algebraico. Recogida de informacin, presentacin y proce-samiento de datos numricos.

Tecnologa. La tecnologa construye dispositivos, como las balanzas de precisin, para realizar medidas de parme-tros qumicos relacionados con las reacciones y la composicin qumica de sustancias.

Lengua extranjera. Bsqueda de informacin en otro idioma.

4. TemporalizacinPara el desarrollo de esta unidad se recomienda la organizacin del trabajo en un mnimo de siete sesiones distribui-das del siguiente modo:Pginas iniciales (una sesin). Lo que vas a aprender. Desarrolla tus competencias. Experimenta.Epgrafes 1 a 6 y Resumen (cuatro sesiones). Contenidos. Resolucin de ejercicios propuestos. Resolucin de activida-des.Trabajo en el laboratorio (una sesin). Explicacin y desarrollo de la prctica.Pon a prueba tus competencias (una sesin). Aplica lo aprendido. Lee y comprende. Utiliza las TIC.

5. Sugerencias de actividadesComprobacin experimental de las leyes de Lavoisier y Proust.

6. Refuerzo y ampliacinLos distintos estilos de aprendizaje y las diferentes capacidades del alumnado pueden precisar de propuestas para afian-zar y reforzar algunos contenidos. Se sugiere realizar las actividades de refuerzo que aparecen en este cuaderno.La necesidad de atender a alumnos que muestren una destreza especial para la consolidacin de los conceptos de launidad hace preciso el planteamiento de actividades de ampliacin. Se sugiere realizar las actividades de ampliacinque aparecen en este cuaderno.

Programacin de aula


CONTRIBUCIN DE LA UNIDAD A LA ADQUISICIN DE LAS COMPETENCIAS BSICAS

Competencia en comunicacin lingsticaA travs de los textos que se proponen al principio y al cierre de la unidad se trabaja la comunicacin escrita. De estemodo se permiten el conocimiento y la comprensin de diferentes tipos de textos, as como la adquisicin del hbito dela lectura y el disfrute con ella.En la seccin Lee y comprende se trabaja la posible incorporacin de nuevas palabras en el lenguaje del alumno. Asi-mismo se trabaja la recopilacin de informacin, la interpretacin y comprensin de textos, y su escritura.

Competencia matemticaA lo largo de la unidad, los alumnos trabajan continuamente con multitud de herramientas relacionadas con la medi-cin, el clculo de magnitudes y la interpretacin de grficas para la resolucin de problemas basados en la aplicacinde expresiones matemticas. Muchas de ellas se encuentran en contextos de la vida real.

Competencia en el conocimiento y la interaccin con el mundo fsicoEn esta unidad se contribuye a la adquisicin de la competencia en el conocimiento y la interaccin con el mundo fsi-co mediante la descripcin de los clculos con masas y volmenes con los reactivos y productos en las reacciones qu-micas.En la seccin Pon a prueba tus competencias, la actividad El aluminio muestra las distintas facetas de la explotacinindustrial de este metal, incluidos los problemas de orden tico cuando dicha explotacin afecta a comunidades de per-sonas.

Tratamiento de la informacin y competencia digitalA lo largo de toda la unidad, los alumnos encontrarn referencias a la pgina web librosvivos.net, en la que podrnhacer uso de las herramientas tecnolgicas, as como diversas llamadas a pginas web que proponen al alumno laobtencin, transformacin y comunicacin de la informacin.

Competencia social y ciudadanaLos problemas medioambientales de diversas explotaciones de productos qumicos acaban generando problemas socia-les. Mediante un compromiso democrtico y solidario con la realidad personal y social, la unidad propone actitudes indi-viduales y colectivas solidarias con problemas sociales (reciclado, ahorro, consumo responsable y solidario, etc.).

Competencia para aprender a aprenderLa seccin Trabajo en el laboratorio permite a los alumnos construir su propio conocimiento mediante la aplicacin sis-temtica del mtodo cientfico. Tambin aprendern a administrar el tiempo y el esfuerzo en su quehacer en el labo-ratorio, al igual que las numerosas propuestas de bsqueda de informacin que existen en la unidad.Adems, la unidad permite tomar conciencia y control de las propias capacidades, pues los alumnos disponen de unaautoevaluacin para aprender de sus propios errores y autorregularse con responsabilidad y compromiso personal.

Autonoma e iniciativa personalEn la seccin Trabajo en el laboratorio, los alumnos desarrollarn su capacidad para planificar y realizar proyectos alplanificar, gestionar tiempos y tareas, afrontar los problemas de forma creativa, aprender de los errores, reelaborarlos planteamientos previos, elaborar nuevas ideas, buscar soluciones y llevarlas a la prctica.Adems, desarrollarn su capacidad de liderazgo realizando actividades en grupo.

Competencia cultural y artsticaEn la seccin Pon a prueba tus competencias, la actividad El aluminio propone a los alumnos la investigacin de artis-tas que utilicen este metal en sus obras de arte, lo que les permitir conocer y valorar crticamente diferentes mani-festaciones culturales y artsticas.

Otras competencias de carcter transversal

Aprender a pensarLas actividades de la seccin Pon a prueba tus competencias harn reflexionar a los alumnos acerca de los problemasde todo tipo que acarrean la posesin y utilizacin de los recursos naturales, la necesidad de reciclar y sobre la nece-sidad de crear nuevas formas de consumo sostenible.

Programacin de aula


EDUCACIN EN VALORESTanto los contenidos de la unidad como el trabajo espec-fico por competencias permiten desarrollar otros aspec-tos que se recogen como educacin en valores: Se pueden abordar aspectos de la educacin moral ycvica en el laboratorio mediante la promocin del tra-bajo en equipo y el respeto por las normas de seguri-dad, valorando el rigor cientfico en los experimentos ogestionando adecuadamente los residuos.

En esta unidad, eminentemente prctica, es convenien-te insistir sobre las precauciones en el manejo del mate-rial y de los productos qumicos, y seguir correctamen-te las normas de seguridad y de manejo, abordando conello la educacin para la salud y la educacin moral ycvica. Con ayuda de alguna reaccin qumica apropia-da se puede abordar la educacin para la conservacinmedioambiental.

MATERIALES DIDCTICOS

LABORATORIO Granalla de cinc, HCl 6 mol/L, NaHCO3, azufre y hierro

en polvo. Un erlenmeyer, un tapn, un vaso, una varilla, un tubo

de ensayo, un trpode, tela metlica, un mechero y unabalanza.

INTERNET: recursos didcticos interactivospara profesores y alumnos.: propuestas didcticas.: plataforma educativa.: materiales para el profesor.

TRATAMIENTO ESPECFICO DE LAS COMPETENCIAS BSICAS EN LA UNIDADA lo largo de la unidad se trabajan diversas competencias. Sin embargo, sugerimos un itinerario en el que se han selec-cionado cinco, con el objeto de llevar a cabo un trabajo metdico y un registro de ellas.

Programacin de aula

COMPETENCIA1.er nivel de concrecin

SUBCOMPETENCIA2. nivel de concrecin

DESCRIPTOR3.er nivel de concrecin

DESEMPEO4. nivel de concrecin

Competenciaen comunicacinlingstica

Comunicacin escrita. Conocer y comprender diferentestipos de textos con distintasintenciones comunicativas.

Lee y comprende la informacin contenida en el texto, yresponde correctamente a las preguntas relativas a l.Desarrolla tus competencias, pgina 207;Pon a prueba tus competencias:Lee y comprende, pgina 227.

Competenciamatemtica

Relacin y aplicacindel conocimientomatemtico a larealidad.

Utilizar las matemticas para elestudio y comprensin desituaciones cotidianas.

Realiza los clculos adecuados para resolverproblemas y cuestiones relacionadas con lassustancias qumicas, su estructura y suaprovechamiento.Actividades 1, 7, 9, 17, 20, 30 y 63.

Competencia enel conocimiento yla interaccin conel mundo fsico

Medio natural ydesarrollo sostenible.

Comprender la influencia de laspersonas en el medioambiente atravs de las diferentesactividades humanas y valorar lospaisajes resultantes.

Conoce los problemas medioambientales que laobtencin y el consumo de recursos ocasiona.Pon a prueba tus competencias:Aplica lo aprendido, y Lee y comprende,pginas 226 y 227; actividades 10 y 35.

Aplicacin del mtodocientfico en diferentescontextos.

Realizar predicciones con los datosque se poseen, obtenerconclusiones basadas en pruebas ycontrastar las solucionesobtenidas.

Justifica predicciones y resultados relacionados conlas cantidades de reactivos y productos en reaccionesqumicas.Experimenta, pginas 207, 208 y 213;actividades 3, 4, 9, 21, 26, 44, 55 y 57.

Tratamiento de lainformacin ycompetenciadigital

Uso de herramientastecnolgicas.

Identificar y utilizar las tecnologasde la informacin y lacomunicacin como medio derelacin y comunicacin, paratransmitir y generar informacin yconocimiento, y como herramientade aprendizaje, trabajo y ocio.

Utiliza las TIC para buscar, seleccionar y organizar lainformacin necesaria para transmitir y generarinformacin y conocimiento.Pon a prueba tus competencias: Utiliza las TIC,pgina 227; actividad 35.

Competencia paraaprender aaprender

Construccin delconocimiento.

Obtener informacin, relacionarla eintegrarla con los conocimientosprevios y con la propia experienciapara generar nuevosconocimientos.

Trabaja en las prcticas de laboratorio y relaciona lainformacin obtenida de forma experimental con losconceptos sobre los clculos qumicos que ya posee,afianzando y ampliando sus conocimientos.Trabajo en el laboratorio, pgina 221.


Presentacin de la unidad

La seccin Desarrolla tus competencias presenta la unidadcon un texto de Lavoisier, al que se debe dar la importan-cia que tiene en el desarrollo de la qumica moderna y sunacimiento como ciencia.

Desde un punto de vista histrico se cree que fue el pri-mer cientfico que utiliz de forma sistemtica la medidacon precisin de las masas de las sustancias que interve-nan en las reacciones qumicas.

Conviene destacar que fue un hombre ligado a su poca,la Revolucin francesa, y que su inicial entusiasmo haciaella le llev, debido a los vertiginosos cambios aconteci-dos, a morir ajusticiado.

Hay que tener en cuenta que Lavoisier public sus estu-dios antes de que Dalton enunciase su teora atmica.En la seccin Experimenta se propone una actividad en laque los alumnos deben pesar y medir masas de sustan-cias y volmenes de disoluciones de forma exacta. En esesentido, deben seguir las enseanzas de Lavoisier y acos-tumbrarse a actuar as.En la web indicada, los alumnos pueden encontrar la expli-cacin a los cambios de color que se producen en una diso-lucin: la oxidacin o reduccin de las sustancias de unequilibrio produce su desplazamiento y los cambios decolor observados (aunque su total comprensin solo serposible en el nivel de bachillerato).

1. Las leyes ponderales y volumtricas

La ley de la conservacin de la masa, justificadamediante la teora atmica de Dalton con un modelo debolas de los tomos (no se necesita ms para ello), esgeneralmente bien aceptada y comprendida por losalumnos.Es suficiente ajustar una reaccin y representar el mode-lo de bolas de las sustancias que intervienen en ella paradescribir cmo los tomos se conservan y solo cambian desitio. A partir de ah, la justificacin de la ley emprica deLavoisier es evidente.La ley de Proust sobre las proporciones definidas, tambinemprica, y enunciada antes de la teora atmica de Dal-ton, resulta algo ms compleja para los alumnos.

Es interesante ligar esta ley a la estabilidad de las frmu-las de los compuestos qumicos: un compuesto siemprepresenta la misma frmula y, por tanto, la proporcin enla que se combinan los elementos para su formacin tam-bin es constante.Las leyes volumtricas, tambin empricas, muestran rela-ciones entre volmenes de gases que reaccionan entre s.Lo ms interesante es mostrar la contradiccin que exis-ta entre las medidas experimentales de volmenes degases y la teora de Dalton que consideraba los gases for-mados por partculas monoatmicas.En LIBROSVIVOS.NET se puede reproducir un vdeo queayudar a afianzar estos conceptos.

2. Hiptesis de Avogadro. El concepto de mol

Conviene destacar que la hiptesis de Avogadro se sus-tenta en considerar que en un gas, las partculas que loforman tienen un volumen despreciable frente al volumentotal que ocupa el gas. As, da igual que el gas est for-mado por unas u otras partculas; el volumen total nodepende del tipo de gas.Hay que destacar que la definicin de mol relaciona elmundo microscpico de los tomos y las molculas con el

macroscpico de las medidas de masas y volmenes en ellaboratorio, y que la determinacin, por mtodos indirec-tos, del nmero de Avogadro, ligado al concepto de mol,solo fue posible en 1865.Los alumnos tienden a confundir los conceptos de masamolar y masa molecular. Aunque el nmero que lasexpresa es el mismo, conviene aclarar en lo posible la dife-rencia.

3. El mol y la concentracin de las disoluciones

En este curso, despus de repasar la expresin de la con-centracin de las disoluciones en % en masa y en g/L, sedebe introducir el valor de la concentracin molar (expre-sada en mol/L). Es interesante destacar que, por ejemplo,la notacin 2 M o 0,25 M est en desuso y la IUPAC la des-aconseja.

Los alumnos deberan resolver algn problema prcticosobre la preparacin de un volumen de disolucin de con-centracin deseada de un cido, a partir de una disolucincomercial de ese cido, de la que generalmente se cono-ce la densidad, la riqueza en masa y la masa molar.La resolucin terica del problema y su posterior realiza-cin en el laboratorio ayudar a aclarar los conceptos yprocedimientos.

Sugerencias didcticas


Partiendo de las leyes volumtricas experimentales de losgases se establece la denominada ecuacin de estado delos gases ideales, que define el estado de una masa de gasmediante valores de las variables p, V y T.En cualquier clculo con reacciones qumicas en el queaparezcan gases, hay que considerar siempre las condi-ciones de presin y temperatura en las que se hacen lasmediciones del volumen de los gases que intervienen.La IUPAC actualmente considera condiciones normales detemperatura y presin a 0 C y 1 bar, y en esas condicio-

nes, 1 mol de cualquier gas ocupa 22,7 L (hasta ahorasiempre se ha utilizado el valor de 22,4 L para 0 C y 1 atm).Esto es debido a la dificultad de establecer el valor de1 atm.En los clculos conviene utilizar un esquema de clculocomo el del margen de la pgina 217: se realiza la este-quiometra con moles y, posteriormente, se transformanen litros.En LIBROSVIVOS.NET puedes reproducir un vdeo con elmodelo de una reaccin en la que intervienen gases.

5. La ecuacin de los gases ideales. Clculos con gases

Estos clculos tienen su fundamento en la ley de Proust yse plantean fundamentalmente de dos tipos: analizar unafrmula dada (composiciones centesimales, etc.) o esta-blecer una frmula a partir de composiciones en masa.La resolucin de casos prcticos ayudar a fijar los con-ceptos y a automatizar el procedimiento. De forma anlo-ga a los clculos con masas y volmenes, ahora tambinresulta til seguir un esquema de clculo como el mos-trado en el margen de la pgina 218.

La determinacin de la frmula de un hidrato es unavariante de este tipo de clculos que, aunque desde el pun-to de vista conceptual no aade nada ms, supone un pasoms de dificultad.Se puede realizar en el laboratorio la determinacin de lafrmula de un hidrato como el sulfato de cobre(II) penta-hidratado y comprobar experimentalmente los clculostericos realizados.

6. Clculos con frmulas qumicas

Se propone una actividad de laboratorio en la que se va acomprobar experimentalmente el cumplimiento de lasleyes de Lavoisier y Proust. La experiencia permite traba-jar la competencia en el conocimiento y la interaccin conel mundo fsico a travs de la aplicacin del mtodo cien-tfico en diferentes contextos.

Los alumnos se acostumbrarn a analizar los resultadosobtenidos buscando las posibles causas de las discrepan-cias con las previsiones tericas.

Trabajo en el laboratorio


Conviene realizar ejercicios de ajuste de reacciones qu-micas e interpretar, desde los puntos de vista microscpi-co y macroscpico, el significado de las reacciones qumi-cas ajustadas.Los clculos de masas en las reacciones qumicas se pue-den sistematizar bastante utilizando esquemas de clcu-lo como el presentado en el margen de la pgina 214. Aun-que es posible resolver los ejercicios propuestos sinutilizar estos esquemas, no cabe duda de que ayudan a unaresolucin ms ordenada de los mismos.Asimismo, la ordenacin de los clculos en tablas como laspropuestas en el libro de texto tambin resultan tiles enesta sistematizacin.

El concepto de reactivo limitante es bsico. Si el alum-no es capaz de resolver clculos con reactivos limitantes,se puede considerar que ha entendido adecuadamenteestos conceptos. Conviene comenzar calculando solomoles de sustancias reaccionantes y, posteriormente, rea-lizar otras actividades donde se expresen los resultados engramos.El utilizar smiles como el presentado en el margen de lapgina 215 ayudar a la mejor comprensin del concepto.

4. Clculos con masas en las reacciones qumicas



APLICA LO APRENDIDOEl aluminioLa actividad permite trabajar distintos aspectos relacio-nados con el medioambiente. Uno es la escasez y la sobre-explotacin de los recursos naturales y cmo genera con-flictos en distintas comunidades humanas. El vdeo Lamina: historia de una montaa sagrada muestra uno deestos conflictos.El elevado gasto energtico producido en la fabricacin delaluminio a partir de sus menas hace que su reciclado seamuy importante. El aluminio es uno de los metales cuyoreciclado es ms deseable y tambin factible, ya que gene-ralmente no se oxida a la intemperie.Al margen de los aspectos medioambientales relacionadoscon el aluminio, los alumnos pueden investigar las diver-sas aplicaciones actuales y futuras, y sus aleaciones.

UTILIZA LAS TICInvestiga ms sobre las tierras rarasLas tierras raras, denominadas as principalmente por suescasez en el planeta, cada vez tienen ms aplicaciones enla electrnica, para formar aleaciones o por s mismasdebido a las sorprendentes propiedades de algunas deellas. La actividad propone un trabajo de investigacin engrupos sobre estos elementos tan poco conocidos.

LEE Y COMPRENDELa crisis de las tierras rarasLa lectura muestra el inters econmico que estn adqui-riendo los minerales que contienen los elementos qumi-cos denominados tierras raras.La primaca que tiene China en relacin con las reservasde estos minerales la sita en una posicin de fuerza enel mercado. Intenta no exportar los minerales para su pos-terior transformacin en otros pases y realizar las trans-formaciones en su propio territorio, exportando productosde alta tecnologa, como los imanes de neodimio. En elenlace http://eleconomista.com.mx/industria-global/2012/05/17/china-aprueba-exportar-mas-tierras-raras-calmar-criticas se puede encontrar ms informacinsobre este conflicto.

Despus de responder a las cuestiones planteadas y deanalizar el grfico sobre la produccin de minerales quecontienen tierras raras, se puede plantear un debate sobrelos aspectos econmicos relacionados con su uso.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

Notas

A continuacin presentamos una matriz de evaluacin que el profesor puede utilizar para evaluarel grado de consecucin de las competencias bsicas trabajadas a lo largo de la unidad. Adems,

en puede descargar una aplicacin informtica que le facilitar esta tarea.


MATRIZ DE EVALUACIN DE COMPETENCIAS BSICAS


COMPETENCIA

1.ernivelde

concrecin

SUBCOM

PETENCIA

2.onivelde

concrecin

DESCRIPTOR

3.erniveldeconcrecin

DESEMPEO

4.oniveldeconcrecin

LOCONSIGUE

(4PUNTOS)

NOTOTALMENTE

(3PUNTOS)

CONDIFICULTAD

(2PUNTOS)

NOLO

CONSIGUE

(1PUNTO)

Competencia

en comunicacin

lingstica

Comunicacin

escrita

.Co

nocery

comprenderd

iferentes

tipos

detextos

condistintas

intencionescomun

icativas.

Leeyc

omprende

lainform

acin

contenidaen

eltexto

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corre

ctam

entealaspreguntas

relativas

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Leeyc

omprende

eltexto,yrespondea

todaslaspreguntas.

Leeyc

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Competencia

matem

tica

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conocimiento

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preresuelve

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Casisiem

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Competencia

paraaprender

aaprender

Constru

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conocimiento.

Obtenerinformacin,

relacionarlaeintegrarla

conlos

conocimientos

previosyc

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asde

laboratorio

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Relacionalos

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ellaboratorio.



Pginafotoco

piable

1. Completa el esquema utilizando los siguientes conceptos: hiptesis de Avogadro, leyes ponderales entre masas, leyde la conservacin de la masa, ley de las proporciones definidas, leyes volumtricas para gases, ley de los volmenes decombinacin.

2. El grfico muestra la reaccin entre hidrgeno y oxgeno para dar agua.a) Qu color representa el hidrgeno y cul el oxgeno? A qu se debe

la diferencia de tamao?b) Escribe la reaccin qumica entre ambos.c) Deduce y dibuja un modelo del resultado final.

3. Dada la reaccin qumica de descomposicin por calorrepresentada en el dibujo, explica el proceso que tienelugar y responde.a) Por qu tiene distinto color inicial y final la sustancia

del fondo del tubo? Qu diferencia hay entre un proce-so fsico y uno qumico?

b) Por qu si el agua aparece como H2O (g), se ve al finaldel tubo en forma de gotitas?

c) Se conserva la masa en la reaccin?

ACTIVIDADES de REFUERZO

LAS REACCIONESQUMICAS

permiten establecer

que permiten formular

Cu(HCO )3 2(S)

Cu(HCO )3 2(S) CuO + 2CO + H O(S) 2(g) 2 (q)

H O2

CuO


4. La siguiente figura muestra un modelo de reaccin entre gases.a) Qu ley volumtrica puede estar representada en el dibujo?b) Sera posible que cada botella representara 1 kg de sustancia? Y

1 mol?c) Si los volmenes estuvieran medidos a 1 atm y 0 C, cuntas mol-

culas de oxgeno habra en la botella?d) Cuntos gramos de agua se podran obtener?

5. Siguiendo los movimientos del caballo de ajedrez y empezando por la slaba destacada en el recuadro gris, podrscompletar la definicin de reactivo limitante.

6. Completa la tabla siguiente

7. Determina las frmulas empricas siguientes.a) 53,3 % de K; 14,6 % de P; 30,1 % de Ob) 62,1 % de C; 5,21 % de H; 12,1 % de N; 20,7 % de O

Sustancia Moles Masa tomos N N. de molculas

C2H7N 2,5 1023

Cd(NO3)2 180 g

AC PUE A PRO VO FOR

QUEL M TI DE A DE

QUE RE DUC LA MAR LI

XI QUE LLA TE DAD NA

MA TO TER CAN MI SE

DE MA TAN SE MI TI

Pgina fotoco

piable

H2H O2O2

1 L1 L

H2

1 L1 L

1 L


Unidad 10 Clculos qumicos1. La figura muestra los modelos de dos disoluciones en dos vasos distintos.a) Qu ocurrir si se mezclan ambas disoluciones? Interpreta el proceso y

deduce el resultado final de la reaccin sabiendo que uno de los compo-nentes es gas y el otro es muy habitual en la cocina.

b) Si reaccionan 10 g de HCl y otros tantos de NaHCO3, cul ser el reacti-vo limitante? Qu cantidad en masa se obtendr de cada producto?

2. Analiza detenidamente el grfico y las cifras que aparecenen l.a) A qu magnitudes corresponden?b) Qu ocurre del primero al segundo dibujo? Cul ser el

volumen final? Con qu ley de los gases se puede rela-cionar el dibujo?

c) Cuntos moles de gas se hallan encerrados en el mbolo?

3. Dado el proceso NH3 ++ CO2 (NH2)2 CO ++ H2O:a) Procede a su ajuste.b) Si reaccionan 2,5 mol de NH3 con 3,6 mol de CO2, cul ser el reactivo limitante? Qu cantidad de agua se obten-

dr? Cunto reactivo sobrar?c) Si reaccionan 2,5 g de NH3 con 3,6 g de CO2, cul ser el reactivo limitante? Qu cantidad de agua se obten-

dr?d) Se hacen reaccionar 500 L de NH3 (g), medido a 0 C y 1 atm, con la cantidad suficiente de CO2. Qu masa de

agua se obtendr si el rendimiento de la operacin es de un 85 %?

Pgina fotoco

piable

ACTIVIDADES de AMPLIACIN

Cl-

H+

Cl-

H+ CO-

OH

Na+

Cl-

H+CO-

OH

Na+

Na+

CO-

OH

HCl (aq) NaHCO (aq)3

100 mm Hg

100 mm Hg

300 K

V = 10 L

100 mm Hg 600 K


4. Se calientan 12 g de un hidrato de FeCl3 y pierde un 40 % de su peso. Halla la frmula del hidrato.

5. Halla la frmula emprica y molecular de la cafena, que contiene el 49,5 % de C; el 5,14 % de H; el 28,9 % de N, yel 16,5 % de O.Dato: masa molar de la cafena = 194 g/mol

6. Busca informacin sobre los siguientes procesos qumicos exponiendo las condiciones en que tienen lugar, los pro-blemas que presentan, el rendimiento de cada uno, sus productos y usos, etc.a) La sntesis de Haberb) El proceso de Ostwald

7. Para la obtencin del cido ntrico de forma industrial se utiliza el proceso de Ostwald. Consiste en la oxidacin delamoniaco procedente de la sntesis de Haber, en tres etapas:1) Oxidacin del amoniaco a xido ntrico: NH3(g) ++ 02(g) NO(g) ++ H2O(g)2) Oxidacin de NO a NO2: NO (g) ++ O2 (g) NO2 (g)3) Paso de NO2 a HNO3: NO2 ++ H2O HNO3 ++ NOa) Ajusta el proceso y deduce cuntos litros de NO se obtienen con 500 L de NH3 en las mismas condiciones de pre-

sin y temperatura.b) Cunto NO2 se obtiene a partir del NO del paso a?c) Cuntos gramos de HNO3 se obtienen? Qu haras con el NO sobrante?

800 C

Pgina fotoco

piable


Actividades de refuerzo


1.

2. a) El oxgeno es el oscuro y el hidrgeno el claro. La molculams pequea es la de hidrgeno (H2), ya que cada tomo dehidrgeno solo tiene un electrn en su corteza.

b) 2H2 (g) ++ O2 (g) 2H2O (g)

3. a) El proceso representa la reaccin de descomposicin del hidrogenocarbonato de cobre(II) para dar xido decobre(II), un slido que aparece en el fondo del tubo y que, lgicamente, tiene otro color porque es otra sustan-cia con otras propiedades. Por eso decimos que es un proceso qumico.

b) Porque al encontrarse con una superficie ms fra, el vapor de agua se condensa en el tubo y por gravedad se vaal fondo.

c) La masa se conserva pero, dado que es un proceso abierto, los gases escapan y no se pueden pesar.

4. a) La ley de los volmenes de combinacin entre hidrgeno y oxgeno para dar agua.b) Se puede interpretar en volumen o en moles, pero no en masa, porque entonces no se cumplira la ley de la con-

servacin de la masa.c) Si 1 mol a 0 C y 1 atm ocupa 22,4 L, hacemos una sencilla proporcin y obtenemos que 1 L contiene 0,0446 mol,

que son 0,0446 NA == 2,69 1022 molculas.

d) Como se producen 2 L H2O (g), equivalen a == 0,089 mol

m == 0,089 (mol) 18 (g/mol) == 1,6 g

5. Se llama reactivo limitante a aquel que determina la mxima cantidad de producto que puede formarse.

6.

7. a) K3PO4b) C12H12N2O3

Sustancia Moles Masa tomos N N. de molculas

C2H7N 0,415 18,69 5 1023 2,5 1023

Cd(NO3)2 0,76 180 g 9,2 1023 4,6 1023

2(L)22,4(L/mol

SOLUCIONARIO

LAS REACCIONESQUMICAS

LEYES PONDERALESENTRE MASAS

LEY DECONSERVACIN

DE LA MASA

LEY DE LASPROPORCIONES

DEFINIDAS

LA HIPTESISDE AVOGRADO

LA LEY DE LOSVOLMENES DECOMBINACIN

LEYES VOLUMTRICASPARA GASES

permiten establecer

que permiten formular

c)



1. a) Tendr lugar la reaccin siguiente: HCl (aq) ++ NaHCO3 (aq) NaCl (aq) ++ CO2 (g) ++ H2O (l).

b) Las masas molares de los reactivos son 36,5 g/mol y 58,4 g/mol. Pasamos los 10 g a moles y resultan 0,274 molde HCl y 0,12 mol de NaHCO3.

Como hace falta el mismo nmero de moles de uno y otro, sobrarn 0,154 mol de HCl.

Tomando los 0,12 mol de NaHCO3, se obtienen:

0,12 (mol) 58,4 (g/mol) == 7 g de NaCl; 0,12 44 == 5,28 g de CO20,12 (mol) 18 (g/mol) == 2,16 g de H2O

2. a) Corresponden a las magnitudes de presin (100 mm Hg), temperatura (300 K) y volumen (10 L).

b) Como puede verse, ha aumentado la temperatura al doble, por lo que el volumen tambin se duplica. Las leyesque establecen la relacin directamente proporcional entre volumen y temperatura y entre presin y temperatu-ra se conocen como leyes de Charles y Gay-Lussac.

c) Utilizando la ley de los gases ideales, pV == nRT, sern:

10 == n 0,082 300 n == 0,053 mol

3. a) 2 NH3 ++ CO2 (NH2)2 CO ++ H2O

b) 2,5 mol de NH3 requieren 1,25 mol de CO2; por tanto, sobrarn 2,35 mol de CO2. El reactivo limitante ser el NH3y se obtendrn 2,5 mol de agua.

c) Pasamos los datos a moles y el resultado es 0,147 mol de NH3 y 0,082 mol de CO2.

Harn falta 0,147 / 2 == 0,0735 mol de CO2, por lo que sobrarn 0,0085 mol de CO2, que son 0,0085 (mol) 44 (g/mol) ==0,374 g de CO2. El reactivo limitante ser el NH3.

d) == 22,32 mol de NH3, lo que originara 11,16 mol de H2O; es decir, 11,16 18 == 200,88 g.

Si el rendimiento es del 85 %: 0,85 200,88 == 170,75 g.

4. La frmula del hidrato es FeCl3 x H2O. El residuo de FeCl3, de masa molar 162,2 g/mol, es 0,6 12 == 7,2 g de sal seca.

Por tanto, establecemos la proporcin:

== x == 6.

La frmula del hidrato es FeCl3 6H2O.

5. El porcentaje en moles con que cada elemento contribuye a la masa molar es el siguiente:

C 49,5 / 12 == 4,125 H 5,14 / 1 == 5,14 N 28,9 / 14 == 9,179 O 16,5 / 16 == 1,031

Dividiendo estas cantidades por la menor se obtiene C4H5N2O.

La masa molar es 194 g/mol, luego n (12 4 ++ 1 5 ++ 14 2 ++ 16 1) == 194 n == 2. La frmula molecular es C8H10N4O2.

6. a) Se puede encontrar informacin sobre la sntesis de Haber para producir amoniaco en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_Haber

b) Y sobre la sntesis de Ostwald para producir cido ntrico en:http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/nitrogeno/acido-nitrico

7. a) 4 NH3(g) ++ 5 02(g) 4 NO(g) ++ 6 H2O(g)

Mirando la estequiometra de la reaccin, se observa que se producen 500 L de NO.

b) De la estequiometra del segundo proceso se deduce que se producen 500 L de NO2.

c) 3 NO2 ++ H2O 2 HNO3 ++ NO; por tanto, se obtienen 500 2 / 3 == 333,3 L de HNO3.

Medido a 800 C y 1 atm, el resultado es 3,8 mol de HNO3; es decir, 63 (g/mol) 3,8 (mol) == 339,40 g. El NO res-tante pasara a la etapa b.

100760

800 C

162,2 ++ 18x12

162,27,2

500(L)22,4(L/mol

SOLUCIONARIO

Actividades de ampliacin


APELLIDOS: NOMBRE:

FECHA: CURSO: GRUPO:

1.El dibujo representa la obtencin de cloro e hidrgeno a partir de cido clorhdrico.

a) Escribe la ecuacin qumica ajustada.

b) Interpreta su significado.

2.Una sustancia A se descompone en otras dos, B y C. Completa la siguiente tabla.

3.El dibujo representa la obtencin de dixido de nitrgeno apartir de monxido de nitrgeno y oxgeno. Son gases en lasmismas condiciones de presin y temperatura.

a) Escribe la ecuacin qumica ajustada.

b) Seala cules de las siguientes interpretaciones de la ecua-cin qumica son correctas y cules incorrectas.

i) 2 mol ++ 1 mol 2 mol

ii) 2 L ++ 1 L 2 L

iii) 2 g ++ 1 g 2 g

iv) 44,8 L ++ 22,4 L 44,8 L

4.En la reaccin de combustin del butano se producen 201,6 L de dixido de carbono, medidos a 1 atmy 0 C.

a) Calcula el nmero de molculas de CO2 que se han emitido a la atmsfera.

b) Averigua el nmero de tomos de carbono y de oxgeno que existen en dichas molculas.

c) Cuntos gramos de CO2 se han emitido a la atmsfera?

d) Qu volumen ocupan los 201,6 L de CO2 medidos a 2 atm y 27 C?

Masa de A (g) Masa de B (g) Masa de C (g)10,00 5,60 4,40

22,00

16,800,50

ClHCalor

Pgina fotoco

piable


PROPUESTA de EVALUACIN

ONN


5.El grfico representa la reaccin entre el SO2 (g) y el O2 (g) paraproducir SO3 (g).

a) Ajusta el proceso y razona cul es el reactivo limitante.

b) Dibuja el resultado final previsible.

6.Dada la reaccin H2SO4 ++ Mg(OH)2 MgSO4 ++ 2H2O, se hacen reaccionar 4,9 g de cido sulfrico con4,9 g de hidrxido de magnesio.

a) Cul es el reactivo limitante? Cunto reactivo sobra?

b) Qu cantidad de sulfato de magnesio se obtendra?

c) Qu cantidad de agua se produce?

7.Se hacen reaccionar 10 L de H2 (g), medidos a 0 C y 1 atm, con los suficientes litros de N2 (g) para pro-ducir amoniaco. Qu volumen NH3 (g) se obtendr medido a 27 C y 0,9 atm?

8.Qu compuesto tiene ms contenido en nitrgeno, el NaNO3 o el Ca(NO3)2?

9.Un gas orgnico tiene la siguiente composicin centesimal: 80 % de C y 20 % de H.

a) Halla su frmula emprica.

b) Sabiendo que su densidad, medida a 1 atm y 0 C, es de 1,34 g/L, halla su frmula molecular.

Pgina fotoco

piable

SO

1. a) 2 HCl (g) H2(g) ++ Cl2 (g)b) 2 mol, o volmenes de cido clorhdrico gaseoso,

producen 1 mol, o volumen de hidrgeno gaseoso,y 1 mol, o volumen de cloro gaseoso.

Criterio de evaluacin 1.1

2.


3. a) 2 NO ++ O2 2 NO2b) Correctas: i, ii y iv. Incorrecta: iii.

Los coeficientes nos indican la proporcin en moles,y no en gramos.


4. a)

b) 5,42 1024 tomos de carbono y 1,08 1025 tomosde oxgeno.

c) 9 (mol) 44 (g/mol) == 396 g.d) pV == nRT 2 V == 9 0,082 300 V == 110,7 LCriterio de evaluacin 2.1

5. a) 2 SO2 (g) ++ O2 (g) 2 SO3 (g). El limitante es el SO2,pues no hay suficientes molculas para reaccionarcon las de O2 (excedente).

b)


6. a)

El limitante es el H2SO4, porque es el que menossulfato de magnesio produce.Reaccionan:

luego sobran 2 g.b) Se obtendran 5,65 g de MgSO4.

c)


7. a) N2 (g) ++ 3 H2 (g) 2 NH3 (g). Segn la reaccin:

pV == nRT 0,9 V == 0,3 0,082 300 V == 8,2 L de NH3


8.

La cantidad de nitrgeno es mayor en el segundo.Criterio de evaluacin 3.1

9. a)

b) La frmula molecular es (CH3)X:Masa molar == dV == 1,34 (g/L) 22,4 (L) == 30 gPor tanto: (12 ++ 3) x == 30 x == 2(CH3)2 C2H6


3(LH )2(LNH )

10(L)V

V 6,7L6,7(L)

22, 4 (L/mol)0,3mol de NH2

33= = =

3 (LH )2(LNH )

10(L)V

V 6,7L6,7(L)

22, 4 (L/mol)0,3mol de NH2

33= = =

C H C H CH6,67 20 6,676,67

206,67

3

n80(g)

12(g/mol)6,67 mol n

20(g)1(g/mol)

20 molC H= = = =

%N28

164100 17,07 % en Ca(NO )2 3 2= =

%N1485

100 16,47%enNaNO2 3= =

= =

98 (gH SO )

36(gH O)4,9(g)

xx 1,8 gH O2 4 2

2

98(gH SO )58,3(gMg(OH) )

4,9(g)x

x 2,91g de Mg(OH)2 42

2= =

58,31(gMg(OH) )120,31(gMgSO )

4,9(g)x

x 10,11g de MgSO24

4= =

98 (gH SO )120,31 (gMgSO )

4,9x

x 5,65g de MgSO2 44

4= =

= =

1(mol)22,4 (L)

x201,6(L)

x 9 mol 5,42 10 molculas24

Masa de A (g) Masa de B (g) Masa de C (g)

10,00 5,60 4,40

50,00 28,00 22,00

30,00 16,80 13,20

0,50 0,28 0,22


SOLUCIONES A LA PROPUESTA DE EVALUACIN

Propuestas de evaluacin

SOLUCIONARIO


SOLUCIONARIO



1. Es cierto que la materia no se crea ni se destruye? Qu hiptesis de Dalton justifica la ley de la conservacin dela masa?Es cierto. En una reaccin qumica ordinaria, la masa permanece prcticamente constante, es decir, que la masaconsumida de los reactivos es igual a la masa obtenida de los productos.La teora atmica de Dalton justifica la ley de la conservacin de la masa al considerar que los tomos son indes-tructibles y que su masa es constante para un determinado elemento, de forma que cuando reaccionen para for-mar un compuesto, su masa ser igual a la suma de las masas de los tomos que se combinen.

2. Conoces una ley parecida referida a la energa?La energa no se crea ni se destruye. Puede transformarse de una forma a otra o transferirse de un cuerpo a otro,pero en su conjunto permanece constante.

3. Las cenizas que se obtienen despus de quemar la madera, pesarn lo mismo que la madera inicial?No, porque los productos gaseosos se han difundido en el aire.

DESARROLLA TUS COMPETENCIAS

1. En la reaccin qumica entre el estao y el oxgeno se hacen reaccionar 100 g de estao con la cantidad necesariade oxgeno para obtener 113,49 g de xido de estao(II). Calcula la cantidad mnima de oxgeno necesaria para efec-tuar la reaccin.A partir de la ley de la conservacin de la masa, resulta obvio que se han incorporado 113,49 100 == 13,49 g deoxgeno al estao. Por tanto, esta es la cantidad mnima de oxgeno necesaria para la reaccin.

2. Se hacen reaccionar 8 g de azufre y 8 g de hierro.a) Se obtendrn 16 g de producto? Se cumplir la ley de Lavoisier?b) Sobrar algo de algn reactivo? De cul?

a) No, pues 6 g de azufre reaccionan siempre con 10,5 g de hierro: .

Reaccionarn 4,6 g de azufre y 8 g de hierro dando 4,6 ++ 8 == 12,6 g de producto. Se cumplir la ley de Lavoisier.b) Sobrarn 8 4,6 == 3,4 g de azufre.

3. En la reaccin de produccin del amoniaco:a) Interpreta la reaccin, dibujando en los matraces los tomos que intervienen en el proceso. Escribe la reacciny ajstala.

b) Sera posible que cada matraz representara 1 kg de sustancia? Y que representara 1 m3 de gas?a) N2 ++ 3 H2 2 NH3b) Sera posible con medidas de volumen

solamente.

4. Cada matraz representa el mismo volumen. Indica si puedecorresponder con el proceso:cloro ++ hidrgeno cloruro de hidrgenoEn caso afirmativo, escribe la reaccin y ajstala.Sera posible si fueran agregados moleculares de un solo tomo,pero no es as.La verdadera reaccin es Cl2 ++ H2 2 HCl.

= =6 (g S)

10,5 (g Fe)x (g S)8 (g Fe)

x 4,6 g de S

EJERCICIOS PROPUESTOS

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml


5. Calcula la masa de un tomo de oro expresada en unidades de masa atmica y en gramos. Cuntos tomos deoro hacen falta para reunir un gramo? Dato: masa atmica del oro = 196,97 u.

Masa de un tomo de oro: 196,97 u;

En 1 g de oro habr:

6. La frmula del cido ascrbico (vitamina C) es C6H8O6. Cuntos moles y molculas de vitamina C habr en unanaranja que tiene 1 g de vitamina?

C6H8O6: masa molecular == 176 u.

7. Se dispone en el laboratorio de cido ntrico de concentracin 10 mol/L. Cmo debes proceder para preparar250 mL de cido ntrico 1 mol/L?

Moles de soluto en la disolucin final:

Cantidad de la primera disolucin que contiene 0,250 mol:

Se toman 25 mL de cido ntrico de 10 mol/L con una pipeta graduada o una bureta que se vaca en un matraz afo-rado de 250 mL, y se aade agua destilada, enrasando el matraz con una pipeta.

8. Explica los pasos necesarios para preparar 500 cm3 de disolucin de sosa (NaOH) de 12 g/L. Calcula la concen-tracin molar de la disolucin preparada.

Puesto que su concentracin es de 12 g/L, para preparar medio litro necesitamos 6 g de sosa. Se procede experi-mentalmente de la siguiente manera:

Se introducen los 6 g de sosa en un vaso de precipitados con el agua destilada necesaria para su disolucin. Se vier-te el contenido del vaso en el matraz aforado de 500 mL. Se lava el vaso con agua destilada y se vierte en el matraz.Se enrasa el matraz con agua destilada, gota a gota con la pipeta, hasta completar los 500 mL.

M (NaOH) == 23 ++ 16 ++ 1 == 40 g/mol; n == 6 (g)/40 (g/mol) == 0,15 mol c == n/V == 0,15 (mol)/0,5 (L) == 0,3 mol/L

9. En la reaccin entre el cinc y el nitrato de plata:

a) Calcula la cantidad necesaria de cinc para reaccionar exactamente con 200 g de nitrato de plata.

b) Calcula las cantidades obtenidas de plata y nitrato de cinc, y verifica que se cumple la ley de la conservacin dela masa.

a) y b) Seguimos el esquema de resolucin propuesto en el ejercicio resuelto.

39 g de Zn ++ 200 g de AgNO3 == 127 g de Ag ++ 112 g de Zn(NO3)2 == 239 g == cte.

Por tanto, s que se cumple la ley de la conservacin de la masa.

10. El carburo de calcio (CaC2) se usa en la produccin de acetileno (C2H2), un gas combustible usado en la industria,segn el siguiente proceso: CaC2 ++ H2O Ca(OH)2 ++ C2H2a) Indica cunto acetileno se puede obtener con 2 kg de carburo.

b) Cunta agua se ha necesitado?

a) Ajustamos la ecuacin de la reaccin: CaC2 ++ 2 H2O Ca(OH)2 ++ C2H2n == 2000 (g)/64 (g/mol) == 31,25 mol de CaC2. Como la proporcin con el acetileno es de 1:1, se obtienen los mis-mos moles de acetileno. Si su masa molar es de 26 g/mol, quedar

b) Se calculan los moles de agua:1 (mol CaC )

31,25 (mol CaC )2(molH O)x (molH O)

x 62,5 mol de H O 62,5 (mol) 18 (g/mol) 1125g de H O22

2

22 2= = = =

31,25 (mol) 26 (g/mol) 812,5g de C H2 2 =

Zn (s) ++ 2 AgNO3 (aq) 2 Ag (s) ++ Zn(NO3)2 (aq)1. Se calculan lasmasas molares (g/mol) 65,4 169,8 107,8 189,4

2. Se calculan losmoles

200 (g)169,8 (g/mol)

1,18mol=

3. Se establece laproporcin en moles

1,18 mol2

0,59 mol= 1,18 mol 0,59 mol

4. Se pasan los molesa gramos 0,59 65,4 == 39 g 1,18 107,8 == 127 g 0,59 189,4 == 112 g

Vnc

0,250 (mol)10 (mol/L)

0,025 L 25 mL= = = =

= = =n Vc 0,250(L) 1(mol/L) 0,250mol

= 5,68 10 (mol) 6,022 10 (molculas/mol) 3,42 10 molculas de C H O3 23 21 6 8 6

nm (g)

M (g/mol)1 (g)

176 (g/mol)5,68 10 mol de C H O3 6 8 6= = =

=

1(g)1 (tomo de oro)3,27 10 (g)

3,06 10 tomos de oro22

21

=

196,97(u)1,66 10 (g)

1 (u)3,27 10 g

2422

SOLUCIONARIO


SOLUCIONARIO

11. En la reaccin anterior de combustin del propano:a) Identifica el reactivo limitante cuando reaccionan 3 mol de propano con 16 mol de oxgeno.b) Determina la cantidad de CO2 que se produce al reaccionar 100 g de propano con 150 g de oxgeno.a) C3H8 (g) ++ 5 O2 (g) 3 CO2 (g) ++ 4 H2O (g)

Un mol de propano reacciona con 5 mol de oxgeno, de modo que 3 mol de propano necesitaran 15 mol de ox-geno. Como hay 16 mol de oxgeno, sobra 1 mol. El reactivo limitante es el propano.

b) Calculamos los moles de cada una de las sustancias:

Determinamos el reactivo limitante:

Si reacciona todo el oxgeno, se consumen 0,94 mol de propano y hay inicialmente 2,27 mol. El oxgeno es el reac-tivo limitante, porque se gasta todo y el propano est en exceso. La cantidad de CO2 que se produce es:

12. Al quemar 2 mol de metano (CH4) en presencia de 4,5 mol de O2 se producen 4 mol de agua (H2O) y 2 mol de di-xido de carbono (CO2).a) Escribe y ajusta la ecuacin del proceso.

b) Habr oxgeno suficiente? Identifica el reactivo limitante y calcula la cantidad de reactivo sobrante.

a) CH4 (g) ++ 2 O2 (g) CO2 (g) ++ 2 H2O (g)

b) Hacemos la proporcin con los 2 mol de metano:

El reactivo limitante es el metano y sobran

13. Halla el volumen que ocupan 200 g de oxgeno (O2) medidos a presin atmosfrica y 100 C.

Calculamos los moles de oxgeno y aplicamos la ecuacin de los gases ideales.

Masa molar del oxgeno: 32 g/mol;

Ecuacin de los gases: pV == nRT 1 V == 6,25 0,082 373 V == 191 L

14. Una cantidad de gas ocupa 5 L a 3 atm de presin. Qu volumen ocupar a 5 atm si no cambia T?Aplicamos la ecuacin de Boyle:

15. Qu densidad tiene 1 mol de nitrgeno N2 medido a 0 C y 1 atm? Y 1 mol de gas butano (C4H10) en las mismascondiciones? Si se produce un escape de butano en una habitacin, este gas se situar cerca del suelo o cercadel techo?

Un mol de cualquier gas a 0 C y 1 atm de presin ocupa 22,4 L. Para el nitrgeno: M (N2) == 28 g/mol; d == m/V ==28/22,4 == 1,25 g/L. Para el butano: M (C4H10) == 58 g/mol; d == 58/22,4 == 2,6 g/L. Si hay un escape de butano, estese posar sobre el suelo, ya que es ms denso que el aire.

16. El ejercicio resuelto 8 se puede solucionar de las dos formas: pasando litros a moles y sin pasar a moles. Rela-ciona estas posibilidades de resolucin con la hiptesis de Avogadro para los gases.

Recordemos la conclusin de Avogadro: volmenes iguales de cualquier gas, en las mismas condiciones de presiny temperatura, contienen el mismo nmero de molculas. As pues, es equivalente establecer entre las sustanciasreaccionantes una proporcin en moles, en molculas y en volumen.

17. La bombona de butano de venta en las gasolineras contiene 6 kg de gas (C4H10). Calcula el volumen de oxgeno,medido a 0 C y 1 atm de presin, necesario para quemar completamente ese butano sabiendo que se obtienenCO2 y H2O.

Ecuacin ajustada: 2 C4H10 (g) ++ 13 O2 (g) 8 CO2 (g) ++ 10 H2O

Moles de butano: . Utilizando la relacin estequiomtrica, calculamos

los moles de oxgeno que han reaccionado:

Como 1 mol de O2 a 0 C y 1 atm ocupa un volumen de 22,4 L, el volumen necesario ha sido:

nm(g)

M(g/mol)6000(g)58 (g/mol)

103,4mol de C H4 10= = =

nm(g)

M(g/mol)100(g)

44 (g/mol)2,27mol de C H3 8= = =

672 (mol de O )22,4 (L)

1 (mol de O )1,51 10 L2

2

4 =

2(mol C H )103,4 (mol C H )

13(mol O )x (mol O )

x 672 mol de O4 104 10

2

22= =

pV cte pV p V 3 5 5 V V 3 L= = = = =

= = =n m/M 200/32 6,25mol O2

= = =4,5 mol 4 mol 0,5 mol de O 0,5(mol) 32(g/mol) 16g O2 2

1(mol CH )2(mol CH )

2(mol O )x (mol O )

x 4mol de O44

2

22= =

5(mol O )4,69(mol O )

3(mol CO )x (mol CO )

x 2,81mol de CO 2,81(mol) 44 (g/mol) 124gdeCO22

2

22 2= = = =

1(mol C H )x (mol C H )

5(mol O )4,69(mol O )

x 0,94mol de C H3 83 8

2

23 8= =

nm(g)

M(g/mol)150(g)

32(g/mol)4,69mol de O2= = =


18. La proporcin en gramos en la frmula de la sal de cocina es Na0,65Cl. Calcula la frmula emprica del cloruro desodio.El nmero de moles de sodio es n (Na) == 0,65 (g)/23 (g/mol) == 0,0283El nmero de moles de cloro es n (Cl) == 1 (g)/35,5 (g/mol) == 0,0282Dividiendo por el menor de ellos se obtiene la relacin 1 : 1 La frmula emprica es NaCl.

19. Determina la composicin centesimal del dixido de carbono, CO2, y calcula cunto carbono podra obtenerse de200 g del mismo.La masa molecular del dixido de carbono es 12 ++ 32 == 44 u; su masa molar: M == 44 g/mol.

20. El sulfato de cobre(II) utilizado como fungicida es pentahidratado. El agua le confiere su color azul.a) Calcula la masa del residuo seco que quedar al calentar 20 g de CuSO4 5 H2O.b) Determina el porcentaje de cobre en dicho compuesto.a) La masa molar de la sal anhidra, CuSO4, es de 63,5 ++ 32 ++ 4 16 == 159,5 g

La masa molar de la sal hidratada, CuSO4 5 H2O, es de 159,5 g ++ 5 18 == 249,5 gSe establece una proporcin a partir de las masas molares:

b)En249,5gdeCuSO 5H Ohay 63,5gdeCu

En100gdeCuSO 5H Ohabr x (%deCu)%Cu

63,5249,5

100 25,5%4 2

4 2

= =

En249,5gdeCuSO 5H Ohay 159,5gdeCuSOEn20gdeCuSO 5H Ohabr xgdeCuSO

249,520

159,5x

; x 13gdeCuSO4 2 44 2 4

4

= =

En 200 g de CO habr 200 gCO12(gC)44 (gCO )

54,5g de C2 22

( ) =

En44gdeCO hay 32gdeO

En100gdeCO habr x (%deO)%O

3244

100 73%2

2

= =

En44gdeCO hay 12gdeC

En100gdeCO habr x (%deC)%C

1244

100 27%2

2

= =

SOLUCIONARIO

21. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y por qu.a) La ley de la conservacin de la masa se debe a Avogadro.b) Las leyes ponderales son vlidas para todas las sustancias en cualquier estado fsico.c) Cuando se calienta estao en presencia de aire, la masa final es igual que antes de calentar.d) Si se calienta estao en presencia de aire, la masa final del calcinado es mayor que la del estao.a) Falsa. La ley de la conservacin de la masa se debe a Lavoisier.b) Verdadera. Las masas de las sustancias son aditivas e invariantes con el estado fsico.c) Falsa. En la reaccin se forma un xido de estao cuya masa ser mayor que la del estao inicial.d) Verdadera.

ACTIVIDADES

Cuestiones

1. Qu conclusin se puede extraer de la experiencia A? Y de la experiencia B?En la experiencia A comprobamos que se cumple la ley de la conservacin de la masa de Lavoisier. En la experien-cia B averiguamos que se cumple la ley de las proporciones definidas de Proust.

2. Consulta la siguiente direccin de internet y describe diversos modos de obtener hidrgeno.www.e-sm.net/fq4esoc86Uno de los mtodos es utilizar alguna fuente de energa para disociar el agua en sus componentes, hidrgeno y ox-geno. Generalmente se realiza por electrlisis en condiciones de presin y temperatura extremas. Se investiga, porfotlisis, la transformacin de la luz solar en energa qumica almacenada en forma de H2.

TRABAJO EN EL LABORATORIO

22. Qu ecuacin describe mejor el proceso?a) A ++ B2 A2B c) A2 ++ 4B 2AB2b) A4 ++ 2B 4AB d) A ++ B2 AB2La ecuacin que mejor describe el proceso es la d: A ++ B2 AB2.

23. Puede referirse el dibujo al siguiente proceso entregases: bromo ++ hidrgeno bromuro de hidrgeno?

No puede ser, dado que la proporcin en volumen es:

Lo cual solo se explica a partir de molculas diatmicassegn la reaccin Br2 ++ H2 2 HBr.

24. Hacemos pasar una corriente de oxgeno a travs de 11 g de cobre en polvo y se forman 13,77 g de xido de cobre(II).Cules de las siguientes proporciones son imposibles y por qu?a) 11 g de Cu ++ 3,77 g de O 13,77 g de CuOb) 4 g de Cu ++ 1 g de O 5 g de CuOc) 6 g de Cu ++ 2,5 g de O 8,5 g de CuOd) 6,35 g de Cu ++ 1,6 g de O 7,95 g de CuOa) Falsa. No cumple el principio de conservacin de la masa.

b) Verdadera. La proporcin es .

c) Falsa. Al hacer la proporcin resulta .

Por tanto, reaccionan solo 1,5 g de O: 6 (g de Cu) ++ 1,5 (g de O) 7,5 g de CuO.

c) Verdadera. La proporcin es .

26. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y por qu.a) El nmero de tomos de hidrgeno que hay en 0,75 mol de sacarosa (C12H22O11) es 16,5.b) El nmero de tomos de carbono que hay en 0,75 mol de sacarosa (C12H22O11) es 5,4 1024.c) La masa molar de la sacarosa se puede expresar como 342 u/mol.d) El nmero de moles de oxgeno que hay en 0,75 mol de sacarosa (C12H22O11) es 8,25.a) Falsa: 0,75 (mol de sacarosa) producen 22 0,75 == 16,5 mol de hidrgeno. b) Verdadera: 12 0,75 NA == 5,4 1024tomos de carbono. c) Falsa: seran 342 g/mol. d) Verdadera: son 11 0,75 == 8,25 mol.

28. Sin usar la calculadora, ordena las siguientes muestras de menor a mayor nmero de tomos de oxgeno:16 g de O, 1 mol de CO2, 3 1023 molculas de O3.16 g de O == 1 mol de O == 6,022 1023 tomos de O. En 1 mol de CO2 hay 2 mol de O, es decir, 12,044 1023 tomosde O. En 3 1023 molculas de O3 hay 3 3 1023 tomos de O, es devir, 9 1023 tomos de O. As pues, el orden pro-puesto es 16 g de O < 3 1023 molculas O3 < 1 mol de CO2.

29. Completa la tabla siguiente en tu cuaderno.

Sustancia Moles Masa tomos de carbono N. de molculas Masa molar

C2H8 9 1023/NA == 1,5 1,5 44 == 66 g 27 1023 9 1023 44 g/mol

Pb(CO3)2 240/327 == 0,73 240 g 8,80 1023 4,40 1023 327 g/mol

11(g Cu)6,35(g Cu)

13,77(g CuO)x (gCuO)

x 7,95gdeCuO= =

11(gCu)6(gCu)


x 7,5gdeCuO= =

11(g Cu)4 (g Cu)


x 5gdeCuO= =


SOLUCIONARIO

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml

100ml


30. Las monedas de 10, 20 y 50 cntimos de euro estn formadas por una aleacin llamada oro nrdico, cuya compo-sicin es Cu (88 %), Al (5 %), Zn (5 %) y Sn (2 %).a) Una moneda de 10 cntimos tiene una masa de 4,1 g. Calcula los tomos de cada metal que la componen.b) Calcula cuntos moles y gramos hay en una muestra de 1024 tomos de cobre. Cuntas monedas de 10 cnti-mos podran hacerse con ellos?

c) Investiga de dnde procede el nombre de esta aleacin y para qu se usa.a) Aplicamos los porcentajes.

b) Moles de cobre: 1024 (tomos)/6,022 1023 (tomos/mol) == 1,66 mol; masa: 1,66 (mol) 63,5 (g/mol) == 105 gCada moneda necesita 3,61 g de cobre; por tanto, 105 (g)/3,61 (g/moneda) == 29 monedas de 10 cntimos.

c) A pesar de su nombre, no contiene nada de oro, aunque tiene un aspecto bastante similar. Esta aleacin se cono-ce como oro nrdico, porque se us por primera vez en Suecia para fabricar las monedas de 10 coronas. Es unaaleacin difcil de trabajar y fundir, y se usa casi exclusivamente para acuacin.

31. Una cerilla de friccin ordinaria est formada por 40 mg de trisulfuro de tetrafsforo (P4S3). Calcula cuntos to-mos de fsforo y de azufre contiene.Masa molar == 220 g/mol; n == 0,04 (g)/220 (g/mol) == 1,82 104 mol de P4S3Que son 1,82 104 4 6,022 1023 == 4,4 1020 tomos de P y 1,82 104 3 6,022 1023 == 3,3 1020 tomos de S

32. Preparamos 250 mL de disolucin 1 mol/L de NaCl y, una vez preparada, se derrama un poco de disolucin. Qupasa con la concentracin? Para remediarlo, completamos con agua hasta 250 mL. Qu pasa ahora con la con-centracin?Cuando se derrama un poco de disolucin, la concentracin de la disolucin restante no se ve modificada, simple-mente hay menos cantidad. Pero si se rellena con agua destilada, entonces disminuye su concentracin.

33. Se dispone en el laboratorio de cido ntrico (HNO3) de concentracin 5 mol/L.a) Cuntos gramos de cido estn contenidos en 250 mL de disolucin?b) Explica cmo puedes preparar, a partir de esa disolucin, 500 mL de cido ntrico 0,5 mol/L.a) ;

b) Para preparar 500 mL de HNO3 0,5 mol L1 hacen falta:

Hay que tomar de la primera disolucin lo siguiente:

Se toman 50 mL de la primera disolucin y se pasan a un matraz de 500 mL. Se completa con agua.

35. La sosa custica (hidrxido de sodio) es una sustancia muy abrasiva que se usa como agente de limpieza, des-atascador de tuberas, etc.a) Describe los pasos para preparar 500 mL de disolucin de sosa custica de concentracin 16 g/L.b) Cuntos tomos de sodio habr en 1 mL de esa disolucin?c) Para disolver la sosa en cantidades mayores es preciso tomar precauciones. Infrmate enwww.e-sm.net/fq4esoc87 y realiza un resumen de los posibles usos de la sosa.

a) Puesto que su concentracin es de 16 g/L, para preparar medio litro necesitamos 8 g de sosa.Se introducen los 8 g de sosa en un vaso de precipitados con el agua destilada necesaria para su disolucin, sevierte el contenido del vaso en el matraz aforado de 500 mL, se lava el vaso con agua destilada y se vierte en elmatraz, y se enrasa el matraz con agua destilada, gota a gota con la pipeta, hasta completar los 500 mL.

b) La cantidad de sosa que hay en 1 mL es de 0,016 g, que pasamos a moles: 0,016 / 40 == 4 104 mol de NaOH. Losmoles de sodio son los mismos que de NaOH; por tanto, N == nNA == 4 104 6,022 1023 == 2,4 1020 tomos desodio.

c) Trabajo personal.

cnV

Vnc

0,25(mol)5(mol/L)

0,05L 50mL= = = = =

= = =n cV 0,5(mol/L) 0,5(L) 0,25mol deHNO3

n m/M m nM 1,25(mol) 63(g/mol) 79g= = = =c n/V n cV 5(mol/L) 0,25(L) 1,25mol deHNO3= = = =

SOLUCIONARIO

Elemento Masa (g) N. de moles N. de tomos

Cobre 4,1 == 3,6188100

== 0,0573,6163,5

0,057 6,022 1023 == 3,43 1022

Aluminio 4,1 == 0,2055

100== 7,6 1030,205

277,6 103 6,022 1023 == 4,58 1021

Cinc 4,1 == 0,2055

100== 3,1 1030,205

65,43,13 103 6,022 1023 == 1,87 1021

Estao 4,1 == 0,0822

100== 6,9 1040,082

118,76,9 104 6,022 1023 == 4,16 1020

SOLUCIONARIO

36. Explica cmo prepararas las siguientes disoluciones.a) 0,25 L de disolucin 1 mol/L de hidrxido sdico si cuentas con lentejas slidas del 100 % de pureza.b) 0,5 L de disolucin 1,2 mol/L de hidrxido sdico si cuentas con escamas slidas del 90 % de pureza.c) 500 mL de disolucin 2 mol/L de cido clorhdrico a partir de cido clorhdrico comercial del 35 % de riquezaen masa, y densidad 1,18 g/mL (consulta el ejercicio resuelto 34).

a) Como c == m/(MV) m == cMV == 1 (mol/L) 40 (g/mol) 0,25 (L) == 10 g de NaOHTomamos los 10 g de NaOH y procedemos como se ha explicado en el ejercicio anterior.

b)Necesitamos 24 g del NaOH puro. Como el NaOH comercial es del 90 %, tendremos que coger 24 0,9 == 26,7 g.Pesamos dicha cantidad y procedemos como se ha explicado en el problema anterior.

c) Necesitamos 500 mL de HCl 2 mol/L; por tanto, Disponemos de HCl del 35 % de riqueza; as pues, la cantidad que tendremos que tomar es:36,5 (g HCl) 100 (HCl comercial)/35 (g HCl) == 104,3 g de HCl comercial.En volumen, V == m/d == 104,3 (g)/1,18 (g/mL) == 88,4 mL. Despus se diluye hasta 500 mL con agua.

37. Qu volumen de agua hay que aadir a 50 mL de disolucin 0,5 mol/L de tiosulfato de sodio para que su concen-tracin sea 0,2 mol/L?En un proceso de dilucin se cumple que V1 c1 == V2 c2; sustituyendo los datos: 50 0,5 == V2 0,2 V2 == 125 mLHay que diluir el primer volumen de disolucin (50 mL) hasta alcanzar 125 mL: Vagua == 125 50 == 75 mL

38. Se tienen 200 mL de disolucin 0,25 mol/L de cloruro de estao(II) y se diluyen al triple de volumen. Cul es laconcentracin molar de la nueva disolucin?De nuevo aplicamos V1 c1 == V2 c2; 200 0,25 == 600 c2 c2 == 0,083 mol/L.

39. Se disuelven en agua 8 g de hidruro de litio hasta un volumen final de 400 mL.a) Calcula la concentracin molar de la disolucin.b) Qu cantidad de litio, como mximo, se podra obtener a partir de 250 mL de esa disolucin?

a) .

b) Nmero de moles de LiH: , que son los mismos moles de litio.Masa de litio: m == nM == 0,625 (mol) 7 (g/mol) == 4,4 g de litio.

40. Calcula las cantidades siguientes.a) tomos de cloro en 75 g de sal comn.b) Volumen en litros que ocupan 1000 kg de NH3 (g) medidos a 500 C y 800 atm.c) Masa en gramos correspondiente a 20 L de CO2 (g) medidos a 25 C y 800 mm Hg de presin.d) tomos de carbono en 20 L de CO2 (g) medidos a 0 C y 1 atm.

a) Moles de NaCl: . En 1,28 mol de NaCl hay 1,28 mol de cloro.

tomos de cloro: nNA == 1,28 (mol) 6,022 1023 (tomos/mol) == 7,7 1023 tomos de cloro

b) El nmero de moles de amoniaco (NH3) es

Aplicando la ecuacin de los gases ideales: 800 V == 58,82 0,082 773 V == 4661 Lc) T == 25 C == 298 K; p == 800 mm Hg == 800/760 atm; masa molar del CO2 == 44 g/mol

Aplicamos la ecuacin de los gases ideales:

d) Nmero de tomos de carbono:

41. Completa en tu cuaderno la tabla siguiente.

N nN20(L)

22,4 (L/mol)6,022 10 5,4 10 tomosdeCA 23 23= = =

pV nRTmMRT m

pVMRT

(800/760) 20 440,082 298

37,9gdeCO2= = = =

=

nmM

1000(g)17(g/mol)

58,82molNH3= = =

n cV 2,5(mol/L) 0,25(L) 0,625mol deLiH= = =

nmM

75(g)58,5(g/mol)

1,28mol deNaCl= = =

cn

V(L)m(g)MV(L)

8(g)8(g/mol) 0,4(L)

2,5mol/L= = =

=

m cMV 2(mol/L) 36,5(g/mol) 0,5(L) 36,5gdeHCl= = =

= = =m cMV 1,2(mol/L) 40(g/mol) 0,5(L) 24gdeNaOH


Sustancia Moles Masa Volumen (0 C y 1 atm) N. de molculas Masa molar

C2H2 (g) 1,5 1,5 26 == 39 g 1,5 22,4 == 34 L 9,0 1023 26 (g/mol)

NO2 (g) == 1,635

22,41,6 46 == 74 g 35 L NA == 9,4 1023

3522,4

46 (g/mol)

N2 (g) == 171025

6,022 102316,6 28 == 465 g 16,6 22,4 == 372 L 1025 28 (g/mol)

42. Ajusta los siguientes procesos.a) C4H10 ++ O2 CO2 ++ H2O b) Cu ++ AgNO3 Ag ++ Cu(NO3)2 c) P4 ++ O2 P2O3a) C4H10 ++ 13/2 O2 4 CO2 ++ 5 H2O b) Cu ++ 2 AgNO3 2 Ag ++ Cu(NO3)2 c) P4 ++ 3 O2 2 P2O3

43. El dirigible Hindenburg tena una capacidad de 200 000 m3. Si lo suponemos lleno en su totalidad de hidrgenogaseoso a 0 C y 1 atm, calcula:a) Las toneladas de gas que contena.b) Las molculas y tomos que son.c) Este dirigible se incendi el 6 de mayo de 1937. Se puede considerar, de manera simplificada, que tuvo lugar lareaccin H2 ++ O2 H2O. Ajstala y calcula la masa de agua que se obtiene.

a) Nmero de moles de H2 a 0 C y 1 atm: 2 108 (L)/22,4(L/mol) == 8,93 106 molMasa de hidrgeno: m == nM == 8,93 106 (g) 2 (g/mol) == 1,7910 7 g == 17,9 t

b) Molculas: 8,93 106 6,022 1023 == 5,38 1030 molculas; tomos: 2 5,38 1030 == 1,08 1031 tomosc) H2 ++ 1/2 O2 H2O, luego 8,93 106 mol de H2 dan 8,93 106 mol de H2O == 8,93106 (mol) 18 (g/mol) == 1,6 108 g

44. El avinagramiento del vino se produce cuando el oxgeno oxida el etanol (C2H6O) para convertirlo en cido actico(C2H4O2) y agua. En cunto aumentara la masa de una botella semillena de vino que contiene 75 g de etanol sieste compuesto se convirtiera totalmente en cido actico?a) Suponiendo que la botella de vino est cerrada.b) Suponiendo que la botella de vino est abierta.La reaccin que tiene lugar es C2H6.a) En el primer supuesto, el etanol toma el oxgeno del aire encerrado en la botella hasta que este se agota, que-

dando el nitrgeno del aire y habiendo pasado el oxgeno a formar parte del cido formado. No se modifica lamasa del sistema, ya que todo queda dentro de la botella.

b) En el segundo supuesto, el sistema incorpora oxgeno del aire, que pasa a formar parte de las molculas resul-tantes, con lo que habr un aumento de masa. Veamos en qu cantidad:nmero de moles de C2H6O (M == 46 g/mol): n == m/M == 75/46 == 1,63 molComo 1 mol de C2H6O reacciona con 1 mol de O2, se habrn consumido los mismos moles de O2: 1,63 mol O2.La masa de O2 (M == 32 g/mol) adicionada es m == nM == 1,63 32 == 52 g de O2.

46. Se queman 20 g de carbono en 20 L de O2 medidos a 0 C y 1 atm. Cul es el reactivo limitante?

47. Las bolsas de aire de seguridad de los automviles se inflan con nitrgeno gaseoso, generado por la rpida des-composicin de acida de sodio (NaN3): NaN3 (s) Na (s) ++ N2 (g). Si una bolsa de aire tiene un volumen de 38 L ydebe llenarse con nitrgeno gaseoso a una presin de 1,5 atm, a una temperatura de 25 C, cuntos gramos deacida de sodio deben descomponerse?Obtenemos los moles de N2: pV == nRT 1,5 38 == n 0,082 298 n == 2,33 mol de N2.

48. En siderurgia, la cal viva (CaO) se combina con la slice (SiO2) presente en el mineral de hierro para dar una esco-ria fundida de frmula CaSiO3.a) Qu masa de escoria se obtiene a partir de 1 t de slice? Qu masa de cal viva es necesaria?b) La cal viva necesaria se puede obtener descomponiendo por calor la caliza (CaCO3) para dar cal y CO2. Qu masade caliza hara falta?

a) CaO ++ SiO2 CaSiO3. La proporcin en moles entre el SiO2 y el CaSiO3 es de 106/60:106/60, que en gramos resulta(106/60) (mol) 56 (g/mol) == 9,33 105 g de SiO2 y (106/60) (mol) 116 (g/mol) == 1,93 105 g de CaSiO3

b) CaCO3 CaO ++ CO2. Se necesitan 9,33 105/56 == 1,67 104 mol de caliza, equivalentes a 1,67 106 g.


SOLUCIONARIO

C ++ O2 CO2Se calculan las masasmolares (g/mol) 12 32 44

Se expresa el dato enmoles

== 1,67 mol20 (g)12 (g/mol)

== 0,59 mol20 (L)22,4 (L/mol)

Se establece la proporcinen moles

Un mol de carbono reacciona con 1 mol de O2, se gastarn los0,89 mol de O2 y consumirn 0,89 mol de C. Por tanto, sobra-rn 1,67 0,89 == 0,78 mol de carbono.

NaN3 (s) Na (s) ++ 3/2 N2 (g)Se calculan las masas molares (g/mol) 65 23 28

Se expresa el dato en moles 2,33

Se establece la proporcin en moles 2,33/1,5 == 1,55Se pasan los moles a gramos 1,55 65 == 100,75 g

49. El proceso comercial ms importante para convertir N2 del aire encompuestos nitrogenados se basa en la conocida como sntesis deHaber: N2 (g) ++ 3 H2 (g) 2 NH3 (g).

a) Dibuja en tu cuaderno el resultado de la reaccin entre las mol-culas de N2 y las de H2. Cul es el reactivo limitante en este caso?

b) Si el proceso industrial se realiza a 500 C y 1000 atm de presin,cuntos gramos de amoniaco se obtienen a partir de 1 m3 de nitr-geno?

a) La reaccin que tiene lugar da como resultado lo que se muestraen el grfico. El reactivo limitante es el hidrgeno, puesto que seagota en su totalidad y no puede proseguir la reaccin.

b) N2 (g) ++ 3 H2 (g) 2 NH3 (g). A 500 C y 1000 atm, 1 m3 son:

1000 1000 == n R 773 n == 1,58 104 mol de N2Se obtienen 2 1,58 104 == 3,16 104 mol de NH3, equivalentes a

3,16 104 17 == 5,37 105 g.

50. Ajusta el proceso siguiente y calcula la composicin en tanto por ciento de Ca3P2:

Ca3P2 ++ H2O Ca(OH)2 ++ PH3Ca3P2 ++ 6 H2O 3 Ca(OH)2 ++ 2 PH3. A partir de las masas moleculares se calcula la composicin en tanto por ciento:

51. Halla la frmula molecular de un compuesto de frmula emprica HCO2 y masa molar 90 g/mol. Determina su com-posicin centesimal.

Masa de la frmula emprica (HCO2): 45 u; masa de la frmula molecular (HCO2)n == 90 u 90 == n 45 n == 2.

Queda: H2C2O4. As,

53. Se calientan 8,0 g de un hidrato de FeCl3 hasta que su masa final es de 4,8 g. Halla la frmula del hidrato.

Establecemos una proporcin a partir de las masas molares del hidrato: FeCl3 xH2O:

54. Halla la frmula emprica de la urea: 20 % C; 6,7 % H; 26,6 % O; 46,7 % N.

Frmula emprica: CH4ON2

55. El ibuprofeno es un medicamento de uso frecuente como analgsico y antiinflamatorio.

a) Calcula su frmula emprica sabiendo que su composicin porcentual en masa es: 75,73 % de C; 8,80 % de Hy 15,51 % de O.

b) Calcula su frmula molecular sabiendo que su masa molar es 206 g/mol.

c) Una pastilla de ibuprofeno contiene 600 mg. Calcula los tomos de carbono que contiene.

d) Por qu crees que se est planteando la venta en farmacias de monodosis de ibuprofeno?

162,3 18x8

162,34,8

x 6 FeCl 6H O3 2+

= = En(162,3 18x)gdeFeCl xH O hay 162,3gdeFeClEn8gdeFeCl xH O hay 4,8gdeFeCl

3 2 3

3 2 3

+

%H290

100 2,2%; %C2490

100 26,7%; %O6490

100 71,1%= = = = = =

%Ca120182

100 66%; %P62182

100 34%= = = =

SOLUCIONARIO


Masaatmica

Masa (g) de elemento(en 100 g de compuesto)

n == (mol)mMmolar

Relacin con elmenor

C == 12 u 20 == 1,66672012

== 11,66671,6625

H == 1 u 6,7 6,7 == 6,76,71

== 46,7

1,6625

O == 16 u 26,6 == 1,662526,616

== 11,66251,6625

N == 14 u 46,7 == 3,335746,714

== 23,33571,6625

Hidrgeno

Nitrgeno


SOLUCIONARIO

a)

Frmula emprica: C13H18O2b) Masa de la frmula emprica (C13H18O2) == 206. Por tanto, la frmula molecular coincide con la frmula emprica.c) n == 0,6/206 == 2,9 103 mol de C13H18O2 13 2,9 103 == 0,038 mol de C 0,038 NA == 2,29 1022 tomos de

carbono.d) Para fabricar y vender solo la cantidad necesaria.

56. Se dan a continuacin los volmenes molares (en L/mol) de un gas ideal a distintas presiones y temperaturas. Com-pleta los huecos que faltan.

57. El cloruro de potasio existe en la naturaleza y forma un mineral denominado silvina.a) Investiga sobre sus aplicaciones.b) Se ha preparado una disolucin de cloruro potsico (KCl) disolviendo 5 g en agua destilada y completando has-ta obtener 500 mL de disolucin. Halla su concentracin molar.

Una parte de dicha disolucin se ha hecho reaccionar con una sal de plata a travs del siguiente proceso:KCl (aq) ++ AgNO3 (aq) AgCl (s) ++ KNO3 (aq)

c) Qu significa la notacin AgCl (s)? En qu se diferencia de los dems reactivos? Qu haras para saber lacantidad exacta de AgCl obtenido?

d) Si hemos obtenido 2,2 g de residuo slido, calcula la cantidad de cloruro potsico que ha reaccionado.e) A partir de este dato, deduce el volumen de la disolucin b que se ha usado.a) Se puede consultar la pgina http://es.wikipedia.org/wiki/Cloruro_de_potasio, de donde transcribimos:

Realmente tiene multitud de usos; quiz el principal sea como fertilizante. Pero tambin se usa en las indus-trias farmacutica, qumica y alimentaria: comida preparada, sustituto de la sal, frmulas lcteas para bebs,hemodilisis y soluciones intravenosas, carnes en salmuera, salsas, sopas, emulsiones fotogrficas para pel-culas, etc..

b)

c) Los reactivos (aq) estn en disolucin. El AgCl (s) precipita como slido insoluble en el fondo del recipiente. Laforma fcil de proceder es filtrando la disolucin de modo que el AgCl (s) quede retenido en el filtro, y a conti-nuacin secarlo y se pesarlo.

d) El nmero de moles de AgCl ser: n == m/M == 2,2 (g)/143 (g/mol) == 0,015 mol de AgCl. A partir de la estequio-metra de la reaccin se ve que sern tambin 0,015 los moles de KCl que equivalen a 0,015 74,5 == 1,12 g.

e) Tomamos el dato de los moles: 0,015 mol de KCl requieren la siguiente cantidad de disolucin 0,13 mol/L:

58. Tenemos 150 mL de disolucin de HCl 0,50 mol/L y echamos en ella un trozo de hierro de 2,0 g, el cual reaccionacon el HCl para dar cloruro de hierro(III) y gas H2 que se desprende.a) Escribe y ajusta el proceso que tiene lugar.b) Deduce cul es el reactivo limitante y si quedar algo de hierro sin reaccionar.c) Qu volumen de H2 se desprende, medido a 0 C y 1 bar?

Vnc

0,015(mol)0,13(mol/L)

0,12 L= = =

cn

V(L)m(g)MV(L)

5(g)74,5(g/mol) 0,5(L)

0,13mol/L= = =

=

Masaatmica

Masa (g) de elemento(en 100 g de compuesto)

n == (mol)mMmolar

Relacin con elmenor N. entero

C == 12 u 75,73 == 6,310875,73

12== 6,5

6,31080,9694

13

H == 1 u 8,80 == 8,808,80

1== 9

8,800,9694

18

O == 16 u 15,51 == 0,969415,51

16== 1

0,96940,9694

2

Temperatura (K)

50 300 1000

Presin(atm)

1 4,1 24,6 82

30 0,14 0,82 2,74

300 0,014 0,082 0,27


SOLUCIONARIO

APLICA LO APRENDIDO1. Averigua el significado de los siguientes trminos: alumbre, ferromagntico, electrlisis.

Alumbre. Es un sulfato doble compuesto por el sulfato de un metal trivalente (como el aluminio), y otro de unmetal monovalente. Ejemplo: alumbre potsico KAl(SO4)2 12H2O.

Ferromagntico. En general se aplica a un material, como el hierro o el nquel, que tiene propiedades magnticas. Electrlisis. Es el proceso que tiene lugar cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos y se

realiza una reaccin redox en el seno de una sustancia lquida.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

a) 6 HCl ++ 2 Fe 2 FeCl3 ++ 3 H2 (g)b) Moles de HCl en la disolucin: n == cV == 0,5 (mol/L) 0,150 (L) == 0,075 mol.

Moles de hierro: n == m/M == 2 (g)/55,8 (g/mol) == 0,036 mol. Segn la estequiometra del proceso, se ve que hacefalta 3 veces ms moles de HCl que de hierro; por tanto, para 0,036 mol de hierro haran falta 0,036 3 == 0,108mol de HCl; pero solo hay 0,075 mol. As pues, el HCl se gasta todo y es el reactivo limitante.La cantidad de hierro que reacciona ser de 0,075/3 == 0,025 mol de hierro.Quedan sin reaccionar 0,036 0,025 == 0,011 mol de hierro, que son 0,011 55,8 == 0,61 g.

c) La cantidad de H2 que se desprende se deduce de la estequiometra del proceso. Mirando el ajuste, se ve que sedesprenden la mitad de moles que los de HCl que reaccionan; es decir, 0,075/2 == 0,0375 mol de H2.Que son 0,0375 (mol) 22,7 (L/mol) == 0,85 L de H2 medidos a 0 C y 1 bar.

59. El primer paso en la obtencin del cido ntrico de forma industrial (proceso de Ostwald) consiste en la oxidacindel amoniaco segn el siguiente proceso: NH3 (g) ++ O2 (g) NO (g) ++ H2O (g).Ajusta el proceso y deduce cuntos litros de NO se obtienen con 500 L de NH3 en las mismas condiciones de pre-sin y temperatura.Los datos estn en las mismas codiciones de presin y temperatura, luego podemos establecer la proporcin en litros.Ajustamos el proceso: 2 NH3 (g) ++ 5/2 O2 (g) 2 NO (g) ++ 3 H2O (g).Se ve que la proporcin (en moles y en litros) de NO es la misma que de NH3; por tanto, se obtienen 500 L de NO.

60. Puede darse un proceso qumico como eldescrito si cada matraz representa 1 g desustancia? Y si cada uno representa 1 Lde gas? Pon ejemplos.Si cada uno representa 1 g de sustancia, elproceso se leera as: 1 g ++ 2 g == 2 g, locual va contra la ley de la conservacin dela masa, y, por tanto, es imposible.Pero s en volumen, o en moles, lo cual es equivalente segn la hiptesis de Avogadro. En efecto, ello sera posiblepara las reacciones siguientes; por ejemplo, O2 ++ 2 H2 2 H2O; O2 ++ 2 Cl2 2 Cl2O.

61. Si cada uno de los matraces anteriores representa 2 L de gas, medidos a 0 C y 1 atm, cuntas molculas habrentre todos ellos?En total seran 10 L, es decir, (10/22,4)NA == 2,69 1023 molculas.

63. Los camellos almacenan la grasa triestearina (C57H110O6) en su giba. Adems de constituir una fuente de energa,la grasa es una fuente de agua, ya que se produce la reaccin:

C57H110O6 (s) ++ O2 CO2 (g) ++ H2O (l)a) Ajusta la reaccin. Qu masa de agua puede obtener el camello si quema 1 kg de grasa?b) Cuntos moles de oxgeno necesita para quemar toda la grasa contenida en su giba (aproximadamente, 25 kg)?a) y b) Ajustamos el proceso: C57H110O6 (s) ++ 163 / 2 O2 (g) 57 CO2 (g) ++ 55 H2O (l)

C57H110O6 (s) ++ 163 / 2 O2 (g) 57 CO2 (g) ++ 55 H2O (l)

Se calculan las masasmolares (g/mol) 890 32 44 18

Se pasa el dato a moles == 1,12 mol1000890

Se establece laproporcin en moles

1,12 == 91,3 mol1632

55 1,12 == 61,6 mol

Se pasan los moles a gramos 61,6 18 == 1,1 103 g


2. En la sociedad occidental, muchas de las materias primas que se utilizan para producir objetos no se encuentranen dichos pases y se tienen que conseguir en otros, provocando en muchas ocasiones conflictos de difcil solu-cin. Despus de ver el vdeo La mina: historia de una montaa sagrada en www.e-sm.net/fq4esoc88, describe elconflicto provocado por una empresa extranjera en un poblado de la India.a) Escribe tu postura personal ante el grave problema que presentan las imgenes.b) Distribuid la clase en posturas a favor y en contra de la empresa. Realizad un debate sobre el problema queprovoca el conflicto.

c) Elaborad, por grupos, una carta a la empresa y otra a los nativos mostrando vuestros apoyos o repulsas antesu forma de actuar.

Respuesta libre.

3. La produccin de aluminio en millones de toneladas en los aos 1992 y 2004 (Fuente: International Aluminium Asso-ciation) fue la siguiente:

a) Calcula qu continente ha aumentado porcentualmente ms la produccin de aluminio.b) Respecto a la produccin total, halla el porcentaje de cada continente en ambos aos.c) Qu conclusiones obtienes?a) y b)

c) Los pases en desarrollo obtienen un aumento porcentual mayor, puesto que adems partan de produccionesms bajas. Sin embargo, Europa, Rusia y Amrica del Norte tienen un mayor porcentaje de consumo.

4. Si la energa consumida en la produccin de aluminio a partir de la bauxita es 297 kJ/mol y la energa necesariapara reciclar aluminio es 26,1 kJ/mol, calcula el porcentaje de energa que se ahorra reciclando.El ahorro es de 297 26,1 == 270,9 kJ/mol. La proporcin es del (270,9 / 297) 100 == 91,2 %.

5. Qu significado tiene este smbolo? Elabora un informe sobre el reciclado del alu-minio. Para ello busca informacin en www.e-sm.net/fq4esoc89.El smbolo representa el cdigo de reciclaje del aluminio para dar a conocer a los ciu-dadanos que ese aluminio procede del reciclado.Datos de 1993: la tasa de reciclaje lleg al 5 %; 1994: 1,6 %; 1995: 14 %; 1996: 17 %;

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Calculos Qcos 4º Eso