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Universidad Nacional Andrs Bello Facultad de Ecologa y Recursos NaturalesDepartamento de Ciencias Qumicas

Sedes Santiago - Via del Mar

Guas de EjerciciosQumica General

Incluye la respuesta de la mayora de los ejercicios

Profesora: Betsab Acevedo P. 2 Semestre 2005Lectura de Referencia: QUMICA. La Ciencia Central 7a Edicin. T. L. Brown, H. E. LeMay, Jr., B. E. Bursten

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Universidad Nacional Andrs Bello Qumica General Profesora: Betsab Acevedo P. Gua N 1 Materia y Mediciones Lectura de Referencia: QUMICA. La Ciencia Central 7a Edicin. T. L. Brown, H. E. LeMay, Jr., B. E. Bursten Referencia: CAPTULO 1. Brown Clasificacin y propiedades de la materia 1. Identifique cada una de las siguientes sustancias como gas, lquido o slido en condiciones ordinarias de temperatura y presin: a) Oxgeno b) cloruro de sodio c) mercurio d) dixido de carbono 2. Indique el estado de la materia (gas, lquido o slido) para cada uno de las siguientes sustancias en condiciones ordinarias de temperatura y presin: a) Helio b) cobre c) alcohol isopropilico (empleado como alcohol para fricciones) d) bicarbonato de sodio (polvos para hornear) 3. Clasifique cada una de las siguientes como sustancia pura o mezcla, indique si es homognea o heterognea: a) concreto (hormign) b) agua de mar c) magnesio d) gasolina 4. Clasifique cada una de las siguientes como sustancias pura o mezclas, indique si es homognea o heterognea: a) aire b) nitrgeno c) cristales de yodo d) aderezo de queso azul para ensalada 5. Sugiera una forma de averiguar si un lquido incoloro es agua pura o una solucin de sal en agua, sin probar el liquido. 6. Sugiera una forma de separar una mezcla de azcar y arena 7. D el smbolo qumico para cada uno de los siguientes elementos: a) aluminio b) sodio c) hierro d) potasio e) fsforo f) bromo g) nitrgeno h) mercurio 8. D el smbolo qumico para cada uno de los siguientes elementos: a) carbono b) cadmio c) cromo d) cinc e) yodo f) azufre g) oxgeno h) nen 9. Nombre los elementos qumicos representados por los siguientes smbolos: a) H b) Mg c) Pb d) Si e) F f) Sn g) Cu h) Ca. 10. Nombre los siguientes elementos: a) Na b) Co, c) Mn d) S e) P f) Ni g) Ag h) Ti 11. Una sustancia slida blanca A se calienta intensamente en ausencia de aire y se descompone para formar una nueva sustancia blanca B y un gas C. El gas

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tiene exactamente las mismas propiedades que el producto que se obtiene cuando se quema carbono con exceso de oxgeno. Qu podemos decir acerca de si los slidos A y B y el gas C son elementos o compuestos? 12. En 1807 el qumico ingls Humphry Davy pas una corriente elctrica a travs de hidrxido de potasio fundido y aisl una sustancia brillante y reactiva. Davy asegur haber descubierto un nuevo elemento al que llam potasio. En estos tiempos, antes de la aparicin de los instrumentos modernos, cmo se justificaba la aseveracin de que una sustancia era un elemento?13.

En un intento por caracterizar una sustancia, un qumico hace las siguientes observaciones: la sustancia es un metal lustroso color blanco plateado que se funde a 649C y hierve a 1105C; se densidad a 20C es de 1.738 g/cm3 . La sustancia arde en aire, produciendo una luz blanca intensa, y reacciona con cloro para producir un slido blanco quebradizo. La sustancia se puede golpear hasta convertirla en lminas delgadas o estirarse para formar alambres y es buena conductora de la electricidad. Cules de estas caractersticas son propiedades fsicas y cules qumicas?

14. Lea las siguientes descripciones del elemento bromo e indique cuales de las propiedades son fsicas y cuales son qumicas. El bromo es un lquido marrn rojizo que hierve a 58.9 C y se congela a 7.2 C. La densidad del lquido a 20C es de 3.12 g/mL. El lquido corroe metales fcilmente, y reacciona rpidamente con aluminio metlico para formar bromuro de aluminio. 15. Rotule cada uno de los siguiente procesos como procesos qumicos o fsicos: a) corrosin del aluminio metlico b) fundir hielo c) pulverizar una aspirina d) digerir una golosina e) explosin de nitroglicerina. 16. Se enciende un fsforo y se sostiene bajo un trozo de metal fro. Se hacen las siguientes observaciones: a) el fsforo arde b) el metal se calienta c) se condensa agua en el metal d) se deposita holln (carbono) en el metal. Cules de estos procesos se deben a cambios fsicos y cules a cambios qumicos? Unidades de medicin 17. Qu potencia decimal representan las siguientes abreviaciones: a) d b) c c) f d) e) M f) k g) n h) m i) p 18. Use prefijos mtricos para escribir las siguientes mediciones sin usar exponentes: a) 3.4 x 10-12 m b) 4.8 x 10-6 mL c) 7.23 x 103 g -6 3 9 d) 2.35 x 10 m e) 5.8 x 10 s f) 3.45 x 10-3 moles 19. Realice las siguientes conversiones: a) 454 mg a g b) 5.09 x 10-9 m a pm c) 3.5x10-2 mm a m

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20. Convierta a) 3.05 x 105 g a kg b) 0.00035 mm a nm c) 3.45 x 10-1 s a ms 21. Indique si las siguientes son mediciones de longitud, rea, volumen, masa densidad, tiempo o temperatura: a) 5 ns b) 3.2 kg/L c) 0.88 pm d) 540 km2 e) 173 K f) 2 mm3 g) 23 C 22. Qu tipo de cantidad (por ejemplo, longitud, volumen, densidad) indican las siguientes unidades: a) mL b) cm2 c) mm3 d) mg/L e) ps f)nm g) K 23. a) Una muestra de tetracloruro de carbono, un lquido que sola usarse para el lavado en seco, tiene una masa de 39.75 g y un volumen de 25.00 mL. Calcule su densidad. b) La densidad del platino es de 23.4 g/cm3 . Calcule la masa de 75.00 cm3 de platino. c) La densidad es de 1.74 g/cm3 . Calcule el volumen de 275 g de este metal. 24. a) Un cubo de plstico de 1.5 cm por lado tiene una masa de 1.9 g. Calcule su densidad en g/cm3 Flotar en el agua este material? Los materiales que son menos densos que el agua flotan en ella b) La densidad del bromo lquido es de 3.12 g/mL. Calcule la masa de 0.250 L de bromo. c) La densidad de un trozo de madera de bano es de 1.20 g/cm3 . Calcule el volumen de 5.74 kg de esta madera. 25. a) Para identificar una sustancia lquida, un estudiante determin su densidad. Empleando una probeta graduada, midi una muestra de 45 mL de la sustancia y a continuacin determino la masa de la sustancia encontrando que pesaba 38.5 g . Las posibles sustancias eran alcohol isoproplico (densidad = 0.785 g/mL) o bien tolueno (densidad = 0.866 g/mL) Cul fue la densidad calculada y cul es la probable identidad de la sustancia? b) Un experimento requiere 45.0 g de etilenglicol, un lquido cuya densidad es de 1.114 g/mL. En vez de pesar la muestra en una balanza, un qumico opta por medir el lquido en una probeta graduada. Qu volumen del lquido deber usar? c) Un trozo cbico de un metal mide5.00 cm por lado. Si el metal es nquel, con densidad 8.90 g/cm3 qu masa tiene el cubo? 26. a) Al haberse desprendido la etiqueta de un frasco que contiene un lquido transparente, el cual se piensa es benceno, un qumico mide su densidad. Una porcin de 25.0 mL del lquido tuvo una masa de 21.95 g. Si la densidad informada para el benceno es de 0.8787 g/mL la densidad calculada concuerda con el valor tabulado? b) Un experimento requiere 15.0 g ciclohexano, cuya densidad es de 0.7781 g/mL qu volumen de ciclohexano debe usarse? c) Una esfera de plomo tiene 5.0 cm de dimetro. Qu masa tiene la esfera si la densidad del plomo es de 11.34 g/cm3 27. Un trozo de papel de aluminio que mide 12.0 pulg por 15.5 pulg y tiene una masa de 5.175 g. El aluminio tiene una densidad de 2.70 g/cm3. Calcule el espesor del papel de aluminio en milmetros.

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28. El oro puede martillarse hasta formar lminas extremadamente delgadas llamadas pan de oro. Si un trozo de 1.00 g de oro (densidad = 19.2 g/cm3) se martillea hasta formar una lmina que mide 8.0 x 5.0 pies, calcule el espesor medio de la lmina en metros. Cmo podra expresarse el espesor sin notacin exponencial, empleando un prefijo mtrico apropiado? 29. Efecte las siguientes conversiones: a) 62 F a C b) 16,7 C a F c) 33 C a K d ) 315 K a F e) 2500 F a K

30. a) La temperatura de un da de verano soleado es de 82 F exprese esa temperatura en C b) El punto de fusin de cloruro de sodio es de 804 C exprese esa temperatura en K c) El mercurio se congela a 234.28 K, exprese su punto de congelacin en F d) Muchos datos cientficos es reportan a 25 C exprese esa temperatura en K y F e) El nen, el elemento gaseoso empleado para fabricar anuncios luminosos, tiene un punto de fusin de 248.6 C y un punto de ebullicin de 246.1 C, exprese esas temperaturas en K. Incertidumbre al medir 31. Indique cules de los siguientes nmeros son exactos: a) la masa de un broche para papel b) el rea superficial de una moneda c) el nmero de pulgadas que hay en una milla d) el nmero de onzas que hay en una libra e) el nmero de microsegundos que hay en una semana f) el nmero de pginas que tiene un libro. 32. Indique cules de los siguientes son nmeros exactos: a) la masa de una lata de caf de 32 onzas b) el nmero de estudiantes en su grupo de qumica c) la temperatura de la superficie del sol d) la masa de un sello de correos e) la altura media de los estudiantes de su curso f) el nmero de mL en un metro cbico de agua 33. Indique el nmero de cifras significativas en cada una de las siguientes cantidades medidas: a) 1282 kg b) 0.00296 s c) 8.070 mm d) 0.0105 L e) 9.7750 x 10-4 cm 34. Indique el nmero de cifras significativas en cada una de las siguientes cantidades medidas: a) 8.1441 mg b) 0.00050 m2 c) 6,480,100 s d) 15.20 C e) 10.0800 x -2 10 g 35. Redondee los siguientes nmeros a cuatro cifras significativas y exprese el resultado en notacin exponencial: a) 300.235800 b) 456,500 c) 0.006543210 d) 0.000957830 e) 50.778 x 103 f) 0.035000 36. 35. Redondee los siguientes nmeros a tres cifras significativas y exprese el resultado en notacin exponencial: a) 100.000 b) 0.005000 c) 73,000 d) 1.5615 x 105 e) 8854.05 f) 12,350

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37. Efecte las siguientes operaciones y exprese sus resultados con el nmero apropiado de cifras significativas: a)1.240560 + 75.80 b) 23.67 75 c) 890.00 x 112.3 d) 78,132 / 2.50. 38. Efecte las siguientes operaciones y exprese sus resultados con el nmero apropiado de cifras significativas: a) 320.55 - (6104.5/2.3) b) [(285.3 x 105) ( 1.200 x 103)] x 2.8954 c) (0.0045 x 20,000.0) + (2813 x 12) d) 863 x [1255 (3.45 x 108)] Anlisis Dimensional 39. Cuando convierte unidades, cmo decide qu parte delo factor de conversin va en el numerador y cul va en el denominador? 40. La relacin entre millas y kilogramos es 1 mi = 1.609 km. Al convertir millas a kilogramos qu parte del factor de conversin va el denominador? 41. Realice las siguientes conversiones: a) 0.076 L a mL b) 5.0 x 10-8 m a nm c) 6.88 x 105 ns a s d) 1.55 kg/m3 a g/L

42. a) El dimetro de un tomo de bromo es de 2.3 x 10-8 cm. Exprese esta distancia en picmetros. b) Los ocanos contienen aproximadamente 1.35 x 109 km3 de agua exprese este volumen en litros. c) Una persona ordinaria tiene alrededor de 200 mg de colesterol en 100 mL de sangre. Si el volumen total de sangre en un persona es de 5.0 L cuntos gramos de colesterol total contiene la sangre de este individuo?. 43. Realice las siguientes conversiones: a) 8.60 mi a m b) 3.00 das a s c) 5.0 pm a m 55.35 pies3 a cm3 d) 75.00 mi/h a m/s e)

44. Realice las siguientes conversiones: a) 9.5 pies a cm b) 4.95 qt (cuartos de galn) a mL d) 7.00 yd3 a m3 e) 2.57 g/mL a kg/m3

c) 45.7 pulg/h a mm/s

45. a) Cuntos litros de vino puede contener un barril cuya capacidad es de 31 gal. b) La dosis recomendada para adultos de elixofilina, un frmaco empleado para el tratamiento del asma, es de 6 mg/kg de masa corporal. Calcule la dosis en miligramos para una persona de 150 lb. c) Si un automvil puede recorre 254 mi con 11.2 gal de gasolina, calcule el rendimiento de la gasolina en km/L d) Una libra de caf en grano rinde 50 tazas de caf (4 tazas = 1 qt) Cuntos mL de caf se pueden preparar con 1 g de caf en grano? 46. a) Si el tanque de gasolina de una automvil compacto tiene una capacidad de 12 galones, qu capacidad tiene en litros? b) si una abeja vuela a una velocidad media de 3.4 m/s, calcule su velocidad media en mi/h

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c) calcule el desplazamiento en litros de los pistones de un motor cuyo desplazamiento se reporta como 320 pulg3 d) En marzo de 1986, el Exxon Valdez encall y derramo 240,000 barriles de petrleo crudo cerca de las costas de Alaska. Un barril de petrleo es igual a 42 gal. cuntos litros de petrleo se derramaron? 47. La densidad del aire a la presin atmosfrica normal y a 25C es de 1.19 g/L. Calcular la masa en kilogramos del aire contenido en una habitacin que mide 12.5 x 15.5 x 8.0 pies. 48. La concentracin mxima de permisible de monxido de carbono en el aire urbano es de 10 mg/m3 durante un periodo de 8 horas. En este nivel qu masa de monxido de carbono en gramos est presente en una habitacin que mide 8 x 12 x 20 pies? 49. Una refinera de cobre produce un lingote de cobre que pesa150 lb. Si el cobre se estira para formar alambre de 8.25 mm de dimetro, cuntos pes de cobre podrn obtenerse del lingote?. La densidad del cobre es de 8.94 g/cm3 50. El dlar de plata Morgan tiene una masa de 26.73 g. Por ley, se requera que esta moneda contuviera 90% de plata, siendo el resto cobre. a) cuando la moneda se acuo a fines del siglo xix, la onza troy (31.1 g) de plata costaba 1.18 dlares. A este precio, cunto vala la plata de la moneda?. Ejercicios Adicionales 51. Qu significan los trminos composicin y estructura cuando se refieren a la materia? 52. Clasifique cada una de las siguientes como sustancia pura, solucin o mezcla heterognea: una monead de oro, una taza de caf, una tabla de madera. Qu ambigedades hay al determinar claramente la naturaleza del material a partir de la descripcin dada? 53. a) Qu diferencia hay entre una hiptesis y una teora? b) Qu diferencia hay entre una teora y una ley cientfica? Cul se refiere a como se comporta la materia y cul a por qu se comporta como lo hace? 54. Una muestra de cido ascrbico (vitamina C) se sintetiza en un laboratorio. La muestra contiene 1.50 g de carbono y 2.00 g de oxgeno. Otra muestra de cido ascrbico aislada de ctricos contiene 6.35 g de carbono. Cuntos gramos de oxgeno contiene esta otra muestra? Qu ley se esta ilustrando aqu? 55. Cules de las siguientes son propiedades intensivas: a) masa c) temperatura d) rea e) color f) volumen? b) densidad

56. Indique las unidades SI derivadas para cada una de las siguientes cantidades en trminos de unidades SI fundamentales: a) aceleracin (distancia / tiempo2) b) fuerza (masa x aceleracin) c) trabajo (fuerza x distancia) d) presin (fuerza / rea) e) potencia (trabajo / tiempo)

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57. El magnesio se usa en las ruedas de automviles porque es ms ligero que el acero. Exprese esta comparacin en una forma cientficamente ms correcta. 58. En general los slidos tienen una densidad mayor cuando estn en su punto de fusin que cuando se encuentran en fase lquida. Sugiera una razn para esto. 59. El helio tiene el punto de ebullicin ms bajo de todos los lquidos, -268.9 C. Exprese esta temperatura en K y F. 60. Como ejercicio de laboratorio dos estudiantes determinan el porcentaje de plomo en una muestra. El verdadero porcentaje es de 3.55 %. Los resultados de los estudiantes para tres determinaciones son las siguientes: I: 3.20, 3.15, 3.22 II: 3.65, 3.58, 3.45 a) calcule el porcentaje medio para cada conjunto de datos, e indique cul conjunto es ms exacto con base en dicho valor medio. b) La precisin puede evaluarse examinando la media de las desviaciones respecto al valor medio para ese conjunto de datos. (calcule la diferencia entre la medicin de cada estudiante y el valor verdadero y luego obtenga el promedio de los valores absolutos de estas desviaciones)cul conjunto es ms preciso? 61. Es apropiado el uso de cifras significativas en cada una de las siguientes afirmaciones?, por qu s o por qu no? a) La circulacin del Readers Digest en 1976 fue de 17,887,299. b) Hay ms de 1.4 millones de personas en Estados Unidos que tienen el apellido Brwn. c) La precipitacin pluvial media anual en San Diego, California, es de 20.54 pulg d) El nmero de habitantes en East Lansing Michigan, fue de 51,237 en 1979 62. La produccin anual de Hidrxido de Sodio en EAU en 1994 fue de 25,830 millones de libras. a) Cuntos gramos de hidrxido de sodio se produjeron en ese ao? b) La densidad de hidrxido de sodio es de 2.130 g/cm3 cuntos kilmetros cbicos se produjeron? 63. a) Se nos da un frasco que contiene 2.36 mL de un lquido amarillo. La masa total del frasco y el lquido es de 5.26 g. El frasco vaco pesa 3.01 g. Calcule la densidad del lquido b) el mercurio se vende por frascos, una unidad que tiene una masa de 34.5 kg. Calcule el volumen de una botella de mercurio si la densidad del metal es de 13.6 g/mL. c) Una esfera de latn tiene un radio de 2.37 cm. Si la densidad del latn es de 8.47 g/cm3 , qu masa tiene la esfera? 64. Una muestra de 8.47 g de un slido se coloca en un matraz de 25.00 mL El volumen restante del matraz se llena con benceno, en el cual el slido es insoluble. El slido y el benceno juntos pesan 24.54 g. La densidad del benceno 0.879 g/mL. Calcule la densidad del slido.

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65. Suponga que usted decide definir su propia escala de temperatura empleando el punto de congelacin (-11.5 C) y el punto de ebullicin (197.6 C) del etilenglicol. Si establece el punto de congelacin como 0 G y el de ebullicin como 100 G, cul sera el punto de congelacin del agua en esta nueva escala? 66. El ganador de una carrera de 10,000 metros cubri el recorrido en 20 minutos, 13 segundos. Calcule la velocidad media del ganador en millas por hora. 67. Un auto deportivo rinde 29 millas por galn y tiene un tanque de gasolina con una capacidad de 41 L. a) Qu distancia puede recorrer con un tanque de gasolina? b) Cunto gastar en gasolina el conductor en un recorrido de 650 millas si el galn de gasolina cuesta $1.39? 68. La distancia entre la Tierra y la Luna es de aproximadamente 240,000 mi. a) Exprese esta distancia en metros. b) El Concorde tiene una velocidad respecto al aire de 2400 km/h. Si el Concorde pudiera volar a la Luna cuntos segundos tardara? 69. Una moneda de 25 centavos de dlar tiene una masa de 5.67 g y un espesor aproximado de 1.55 mm. a) Cuntas de estas monedas tendra que apilarse para alcanzar una altura de 575 pies. b) Cunto pesara esta pila c) Cunto dinero contendra esta pila? d) En 1994 la deuda nacional de Estados Unidos era de 4.6 billones de dlares. Cuntas pilas como la que se describe aqu se necesitaran para saldar esa deuda? 70. En Estados Unidos el agua empleada para irrigacin se mide en acres-pies. Un acre-pie de agua cubre un acre hasta una profundidad de un pie. Un acre mide 4840 yd2 . Un acre-pie es suficiente agua para aprovisionar dos hogares tpicos durante 1.00 aos. El agua desalinizada cuesta cerca de $2000.000 por acrepie. a) Cunto cuesta el litro de agua desalinizada? b) Cunto tendra que pagar un hogar al da si sta fuera la nica fuente de agua? 71. Un recipiente cilndrico con radio r y altura h tiene un volumen de r2h. a) Calcule el volumen en centmetros cbicos de un cilindro con radio de 16.5 cm y una altura de 22.3 cm. b) Calcule el volumen en metros cbicos de un cilindro de 6.3 pies de altura y 2.0 pies de dimetro. c) Calcule la masa en kilogramos de un volumen de mercurio igual al volumen del cilindro de b). La densidad del mercurio es de 13.6 g/cm3

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72. Un tubo cilndrico de vidrio con una longitud de 15.0 cm se llena con etanol. Se determina que la masa de etanol necesaria para llenar el tubo es de 9.64 g. Calcule el dimetro interior del tubo en cm. La densidad del etanol es de 0.789 g/ml 73. El oro forma una aleacin con otros metales para aumentar su dureza y fabricar joyera con l. a) Considere una alhaja de oro que pesa 9.85 g y tiene un volumen de 0.675 cm3 . La alhaja slo contiene oro y plata, que tiene densidades de 19.3 g/cm3 y 10.5 g/cm3 respectivamente. Suponiendo que el volumen total de la alhaja es la suma de los volmenes de oro y plata que contiene, calcule el porcentaje de oro (en masa) de la alhaja. b) La cantidad relativa de oro en una aleacin normalmente se expresa en unidades de quilates. El oro puro normalmente tiene 24 quilates, y el porcentaje de oro en una aleacin se indica como un porcentaje de ese valor. Por ejemplo, una aleacin que tiene 50 % de oro tiene 12 quilates. Exprese la pureza de la alhaja en quilates. 74. Suponga que recibe una muestra de un lquido homogneo. qu hara para determinar si es una solucin o una sustancia pura? 75. La cromatografa es un mtodo sencillo pero confiable para separar una mezcla en sus sustancias constituyente. Suponga que usa cromatografa para separar una mezcla de dos sustancias. Cmo sabra si la separacin tuvo xito? Puede proponer una forma de cuantificar qu tan buena o qu tan deficiente es la separacin? 76. Un slido flota en cualquier lquido que sea ms denso. Usando un manual de qumica, encuentre la densidad de las siguientes sustancias: tetracloruro de carbono, hexano, benceno, y yoduro de metilo. Flotar en cualquiera de estos lquidos una esfera de mrmol cuya masa es de 2.00 g y cuyo radio es de 0.56 cm? 77. Empleando el Handbook of Chemistry and Physics o una fuente de datos similares, determine qu elemento slido tiene la mayor densidad a) qu elemento slido tiene el punto de fusin ms alto conocido b) qu elemento slido tiene el punto de fusin ms bajo conocido c) cules son los nicos elementos que son lquidos a temperatura ambiente (unos 20 C)

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Respuestas Gua N 1 Clasificacin y propiedades de la materia 1. (a) Gas (b) slido (c) lquido (d) gas. 2. (a) Gas (b) slido (c) lquido (d) slido 3. (a) mezcla heterognea (b) mezcla homognea (c) sustancia pura (d) mezcla homognea 4. (a) mezcla homognea (considere aire limpio) (b) sustancia pura (c) sustancia pura (d) mezcla heterognea. 5. El agua pura es una sustancia pura, en tanto que una solucin de sal en agua es una mezcla. Tome una pequea cantidad del lquido y deje que se evapore. Si el lquido es agua salada, habr un residuo slido blanco (sal). Si el lquido es agua, no habr residuo alguno. 6. Estos dos sustancias tienen diferentes propiedades fsicas, incluyendo diferentes solubilidades en agua. Entonces, adicione agua a la mezcla, solo el azcar se disolver. Luego filtre la mezcla, la arena quedar retenida en el papel filtro y el azcar estar disuelta en el agua. Luego podr evaporar el agua filtrada y recoger el azcar slida. 7. (a) Al (b) Na (c) Fe (d) K (e) P (f) Br (g) N (h) Hg 8. (a) C (b) Cd (c) Cr (d) Zn (e) I (f) S (g) O (h) Ne 9. (a) Hidrgeno (b)magnesio (c)plomo (d)silicio (e) flor (f) estao (g)cobre (h) calcio. 10. (a) Sodio (b) cobalto (c) manganeso (d)azufre (e)fsforo (f)nquel (g)plata (h) titanio. 11. C es un compuesto; contiene carbono y oxgeno. A es un compuesto; contienen al menos carbono y oxgeno. B no esta definido por los datos proporcionados; probablemente es un compuesto porque pocos elementos existen como slidos blancos. 12. Antes de la instrumentacin moderna, la clasificacin de una sustancia pura como un elemento se basaba solo en si la sustancia poda fragmentarse o romperse en otros componentes elementales. Si los resultados eran negativos, la sustancia era un elemento. En algunos casos estos resultados eran ambiguos pero todava no se conoca o no se haba descubierto una tcnica ms poderosa y todava no se conoce. 13. Propiedades fsicas: blanco plateado; lustroso; punto de fusin = 649 C; punto de ebullicin = 1105 C; densidad a 20 C = 1.738 g/mL: se convierte en lmina golpendola; se estira para formar alambres; buena conductora. Propiedades qumicas: arde en aire; reacciona con Cl2. 14. Propiedades fsicas: liquido; color marrn rojizo; hierve a 58.9 C; congela a 7.2 C, densidad a 20 C 3.12 g/mL. Propiedades qumicas: corrosivo, el lquido corroe metales fcilmente y reacciona rpidamente con Al para formar bromuro de aluminio. 15. a) Qumico (b) fsico (c) fsico (d) qumico (e) qumico. 16. (a) Qumico (b) fsico (c) fsico (la produccin de agua es un cambio qumico pero la condensacin es un cambio fsico) (d) fsico (la produccin de holln es un cambio qumico pero la deposicin es un cambio fsico) Unidades de Medicin17.

(a) 1 x 10-1

(b) 1 x 10-2

(c) 1 x 10-15 (d) 1 x 10-6

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(e) 1 x 106 (f) 1 x 103 (g) 1 x 10-9 (h) 1 x 10-3 18. (a) 3.4 pm (b) 4.8 nL (c) 7.23 kg (d) 2.35 x 10-6 m3 x 1 cm3 x 1 mL = 2.35 mL (1 x 10-2)3 m3 1 cm3 (e) 5.8 ns (f) 3.45 mmol19. 20.

(i) 1 x 10-12

(a)0.454 g (b) 5.0 x 103 ppm (c) 35 m

(a) 3.05 x 105 g x 1 kg = 3.05 x 102 kg ( 305 kg) 1 x 103 g (b) 0.00035 mm x 1 x10-3 m x 1 nm = 3.05 x 102 nm 1mm 1 x 10-9 m -1 (c) 3.45 x 10 s x 1 ms = 3.45 x 102 ms (345ms) 1 x 10-3 s 21. (a) Tiempo (b) densidad (c) longitud (d) rea (e) temperatura (f) volumen (g) temperatura. 22. (a) volumen (b) rea (c) volumen (d) densidad (e) tiempo (f) longitud (g) temperatura. 23. (a) 1.59 g/cm3 (b) 1.76 x 103 g (c) 158 cm3 24. (a) 0.56 g/cm3 (b) 7.80 x 102 g de bromo (c) 4.78 L de ebano 25. (a) densidad calculada = 0.86 g/mL. La sustancia es probablemente tolueno, densidad = 0.866 g/mL (b) 40.4 mL de etilenglicol (c) 1.11 x 103 g de nquel 26. (a) 0.878 g/mL (b) 19.3 mL de ciclohexano (c) 7.4 x 102 g 27. 1.60 x 10-2 mm 28. 14 nm de espesor 29. (a) 17 C (b) 1.9 F (c) 240 K (d) 108 F (e) 1644 K 30. (a) 28 C (b) 1077 K (c) 37 97 F (d) 77 F (e) pto de fusin = 24.6 K y pto de ebullicin = 27 1 K Incertidumbre al medir 31. Exactos: (c), (d), (e), (f)32.

Exactos: (b), (e)

33. (a) 4 (b) 3 (c) 4 (d) 3 (e) 5 34. (a) 5 (b) 235. 36.

(c) ambiguos; 5, 6 o 7

(d) 4 (e) 6

(a) 3.002 x 102 (b) 4.565 x 105 (c) 6.543 x 10-3 (d) 9.578 x 10-4 (a)1.00 x 102 (e) 8.85 x 103 (b)5.00 x 10-3 (f) 1.24 x 104 (c) 7.30 x 104 (d) 1.56 x 105

37. 38.

(a) 77.04 (b) 51 (c) 9.995 x 104 (d) 3.13 x 104 (a) -2.3 x 103 (b) 8.260 x 107 (c) 3.4 x 104 (d) 7.62 x 105

13

Anlisis Dimensional 39. Disponga factores de conversin de modo que las unidades iniciales se cancelen y las nuevas unidades queden en el lugar apropiado, ya sea en el numerador o denominador. 40. (a) 1.609 km/1 mi41. 42. 43.

(a) 76 mL (b) 50 nm (c) 6.88 x 10-4 s (d) 1.55 g/L (a) 2.3 x 102 pm (b) 1.35 x 1021 L (c) 10 g de colesterol. (a) 1.38 x 104 m (b) 2.59 x 105 s (c) $ 0.410/L (d) 5.0 x 10-9 m/s (e) 33.52 m/s (f) 1.567 x 106 cm3 (a) 2.9 x 102cm (b) 4.68 x 103 mL (c) 0.322 mm/s (d) 5.35 m3 (e) 0.659 /g (f) 2.57 x 103 kg/m3 (a) 1.2 x 102 L (b) 4 x 102 mg (c) 9.64 km/L (d) 26 mL/g (a) 45 L (b) 7.6 mi/h (c) 5.24 L (d) 3.8 x 107 L

44.

45. 46.

47. 52 kg de aire 48. (a) 0.54 g CO 49. 467 pies 50. (a) $ 0.91 (b) 8.7 monedas Ejercicios Adicionales 51. (a) Composicin es el contenido de una sustancia; estructura es la disposicin de ese contenido. 52. Una moneda de oro es probablemente una solucin slida, por algunas propiedades del oro (muy blando) es factible que para la fabricacin de la moneda se haga uso de otros metales. Una taza de caf es una solucin siempre que no hallan slidos en suspensin (grumos de caf) Si es as el sistema es una mezcla heterognea. Una tabla de madera es una mezcla heterognea de varios componentes de la celulosa. A veces estas mezclas son visibles en las vetas de la madera. La ambigedad en cada uno de los ejemplos anteriores es que el nombre de la sustancia no nos proporciona una completa descripcin del material. 53. (a) Una hiptesis es una posible explicacin para un cierto fenmeno o un conjunto de datos experimentales preliminares. Una teora es algo ms general y esta sustentada en un cuerpo significativo de evidencia experimental

14

(b) Una ley cientfica es un sumario o una declaracin del comportamiento natural; ella nos dice como es el comportamiento de la materia. La teora es una explicacin del comportamiento natural, ella nos intenta explicar el porque la materia se comporta y cual es el camino que usa. 54. (a) 8.47 g de O; la ley de la composicin constante. 55. (a) Intensivas (no dependen de la cantidad): (b) densidad; (c) temperatura; (e) color56. 57.

(a) m/s2 (b) kg-m/s2 (c) kg-m2/s2 (d) kg/m-s2 (e) kg-m2/s3 El magnesio es menos denso que el acero. Esto es que par un volumen unitario, la masa de magnesio es menor que la masa de un volumen unitario de acero.

58. En estado slido, las molculas tienen un ordenamiento regular. En estado lquido las molculas estn en movimientos relativos unas con otras. Las molculas con orientacin fija en estado slido, tienden a minimizar el espacio vaco entre molculas. Para un volumen especifico de sustancia hay ms masa (menos espacios vacos) en estado slido que en estado lquido. Entonces la densidad de los slidos es ms grande. 59. 4.3 K; 452.0 F60.

(a) I. 3.19 % II. 3.56 %. Basndonos en los valores promedio el set II es mas exacto. Esto significa que estos valores estn ms cercanos al valor verdadero de 3.55 % (b) Desviaciones promedio I. = 0.03 II. = 0.07. El set I. es ms preciso que el set II. Esto significa que los valores del set I. son ms cercanos unos de otros que los valores del set II.

61. (a) Inapropiado; (b) Apropiado (c) Pude ser apropiado (d) Inapropiado62. 63.

(a) 1.172 x 1013 g de NaOH (b) 5.501 x 10-3 km3 (a) 0.953 g/mL (b) 2.54 L (c) 55.8 cm3 (d) 472 g

64. 1.3 g/mL65.

Punto de congelacin del H2O = 5.50 G (G = escala etilenglicol)

66. 18.44 mi/h 67. (a) 310 mi (b) $3168. 69.

(a) 3.9 x 108 m (b) 5.8 x 105 s (a) 1.13 x 105 centavos (b) 641 kg (c) $2.83 x 104 (d) 1.6 x 108 pilas

70. (a) 0.16 /L (b) $2.74 /da71.

(a) 1.91 x 104 cm3 (b) 0.56 m3 (c) 7.6 x 103 kg Hg

15

72. (a) 1.02 cm 73. (a) 61 5% Au (b)15 quilates 74. La solucin puede ser separada de sus componentes a travs de mtodos fsicos. Si el lquido es una solucin, el soluto puede ser slido o un lquido y dependiendo del caso la separacin de los componentes ser diferente. Si evaporamos la muestra y finalmente queda un slido, esto nos indica que se trataba de una solucin y no de un liquido puro. Si no se observa un slido, podemos destilar la muestra y observar si hay dos o ms lquidos con diferentes puntos de ebullicin, esto indicara que se puede tratar de una solucin con uno o ms solutos lquidos. Si el resultado sigue siendo negativo, es probable que la sustancia sea un lquido puro, aunque debemos decir que estos resultados no son necesariamente concluyentes. Todava las tcnicas de separacin son deficientes. 75. Una separacin es considerada exitosa si se pueden ver dos distintos puntos en el papel. La cuantificacin se relaciona con las caractersticas de la separacin, calculando un valor referencial de cada punto en la cromatografa: distancia recorrida por el punto distancia recorrida por el solvente Si estos dos valores para los dos puntos son diferentes, la separaciones exitosa.76.

Tetracloruro de carbono: 1.5940 g/cm3; hexano: 0.6603 g/cm3; benceno: 0.87654 g/cm3; yoduro de metileno: 3.3254 g/cm3. La esfera de mrmol flota en el yoduro de metileno. (a) Osmio, densidad = 22.6 g/cm3 (b) Tungsteno, m.p. = 3410 C (c) Helio, b.p. = -268.9 C (d) Mercurio y bromo tienen puntos de congelacin bajo temperatura ambiente y puntos de ebullicin sobre la temperatura ambiente.

77.

16

Universidad Nacional Andrs Bello Qumica General Prof.: Betsab Acevedo P. Gua N 2: tomos molculas, iones Lectura de Referencia: Qumica. La Ciencia Central 7 Edicin. T.L. Brown, H.E. LeMay, Jr., B.E. Bursten Referencia: Captulos 2 Brown 1. Cuntos protones, neutrones y electrones hay en los siguientes tomos: a) 40Ar, b) 55Mn c) 65Zn d) 79Se e) 184W f) 235U 2. Todos los nclidos siguientes se emplean en medicina. Indique el nmero de protones y neutrones que tiene cada nclido: a) fsforo 32 b) cromo 51 c) cobalto-60 d) tecnecio-99 e) yodo-131 f) talio-201 3. Complete la siguiente tabla suponiendo que cada columna representa un tomo neutro: Smbolo Protones Neutrones Electrones Nmero de masa39

K 25 30 64 48 56 137 207 82

4. Escriba el smbolo correcto, con subndice y superndice, de cada uno de las siguientes especies: a) el istopo de sodio con masa 23 b) el nclido de vanadio que contiene 28 neutrones c) una partcula alfa d) el istopo de cloro que tiene una masa de 37 e) el nclido de magnesio que tiene el mismo nmero de protones y de neutrones. 5. El istopo de uranio que se emplea para generar energa nuclear tiene 143 neutrones en su ncleo. El istopo ms comn de uranio tiene 146 neutrones en su ncleo. Escriba los smbolos qumicos completos, con subndices y superndices, de estos istopos de uranio. 6. Para cada uno de los siguientes elementos, escriba su smbolo, localcelo en la tabla peridica e indique si es un metal, un metaloide o un no metal: a) plata b) helio c) fsforo d) cadmio e) calcio f) bromo g) arsnico. 7. Localice cada uno de los siguientes elementos en la tabla peridica, proporcione el nombre del elemento e indique si es un metal, un metaloide o un no metal: a) Sr b) Si c) S d) Sm e) Sb f) Sc g) Se.

17

8. Escriba el nombre y el smbolo qumico para cada uno de los elementos del grupo 6 A (los calcgenos) y clasifique cada uno como, metal, metaloide o no metal. 9. Qu proporciona ms informacin: la frmula emprica, la frmula molecular o la frmula estructural? Explique. 10. Dos compuestos tienen la misma emprica, deben tener la misma frmula molecular?11.

En la lista siguiente, encuentre los grupos de compuestos que tienen la misma frmula emprica: C2H2, N2O4, C2H4, C6H6, NO2, C3H6, C4H8. Escriba la frmula emprica que corresponde a cada una de las frmulas moleculares siguientes: N2O4, C6H12, C4H2O4, P2O5, C6H12O6, SO3.

12.

13. Complete la siguiente tabla: Smbolo Protones Neutrones Electrones Carga Neta31

P -3

40

Ca+2 23 28 21 45 36 -2 28 31 +2

52

130 +3

I

Cr

47 60 46

69 48 +2

33 42 -3

14. Cada uno de los elementos siguientes puede formar un in en reacciones Qumicas. Consultando la tabla peridica, prediga la carga del in ms estable de cada uno: a) Al; b) Ca; c) S; d) I; e) Cs. 15. Empleando la tabla peridica, prediga las cargas de los iones de los siguientes elementos: a) Rb; b) Sr; c) Se; d) At 16. Con la tabla peridica como gua, prediga la frmula y el nombre del compuesto formado por los elementos siguientes: a) Ga y F; b) Li y H; c) Al y I; d) K y S 17. Prediga la frmula emprica de los compuestos inicos formado por los pares de elementos siguientes: a) Ca y S; b) Na y F; c) Mg y N; d) Al y O18.

Prediga la frmula emprica del compuesto inico formada por: a) Ca+2 y Br-; b) NH4+1 y Cl-1; c) Al+3 y C2H3O2-1; d) K+1 y SO4-2; e) Mg+2 y PO4-3

19. Prediga las frmulas qumicas de los compuestos formados por los pares inicos siguientes: a) Mg+2 y NO3-1; b) Na1+ y CO3-2; c) Ba+2 y OH-1; d) NH4+ y PO4-3; e) Hg2+2 y ClO320.

Prediga si cada uno de los compuestos siguientes es molecular y inico: a) B2H6; b) CH3OH; c) LiNO3; d) Sc2O3; e) CsBr; f) NOCl; g) NF3; h) Ag2SO4

18

Respuestas Gua N 2 21. Especie Protones Neutrone s 40 Ar 18 22 55 Mn 25 30 65 Zn 30 35 79 Se 34 45 184 W 74 110 235 U 92 143 22. Nclidos Proton Neutrones es fsforo 32 15 17 cromo 51 24 27 yodo-131 53 78 cobalto-60 27 33 tecnecio-99 43 56 talio-201 81 12039

Electrones 18 25 30 34 74 92

23. Smbolo Protones Neutrones Electrones Nmero de masa24.

K 19 20 19 39

55

Mn 25 30 25 55

112

Cd 48 64 48 112

137

Ba 56 81 56 137

207

Pb 82 125 82 207

a) el istopo de sodio con masa 23 = 23Na11 b) el nclido de vanadio que contiene 28 neutrones = 51V23 c) una partcula alfa = 4He2 d) el istopo de cloro que tiene una masa de 37 = 37Cl17 e) el nclido de magnesio con el mismo nmero de protones y de neutrones = 24Mg12235

25.

U92, 238U92

26. a) plata = Ag ( metal) b) helio = He ( No metal) c) fsforo = P ( no metal) d) cadmio = Cd ( metal) e) calcio = Ca ( (metal) f) bromo = Br (no metal) g) arsnico = As (metaloide). 27. a) Sr = Estroncio (Metal) b) Si = Silicio ( metaloide) c) S = Azufre ( no metal) d) Sm = Samario (metal) e) Sb = antimonio (metaloide) f) Sc = Escandio (metal) g) Se = Selenio (no metal). 28. O = oxgeno, no metal; S = azufre, no metal; Se = selenio, no metal; Te = Teluro, metaloide; Po = polonio, metal. (algunos piensan que el Po tiene ms caractersticas de metaloide)

19

29. La frmula estructural contiene ms informacin. Esta frmula muestra el tipo de tomos, el nmero total de ellos presentes en la molcula y la forma en que esto se conectan. 30. No, dos molculas con igual frmula emprica pueden tener diferente frmula molecular, por ejemplo CH2O es la frmula emprica para el formaldehdo CH2O y la glucosa C6H12O6.31. 32.

CH: C2H2, C6H6 CH2: C2H4, C3H6, C4H8 a)NO2 b)CH2 c)C2HO2

NO2:N2O4, NO2 e)CH2O f)SO3.

d)P2O5

33. Complete la siguiente tabla: Smbolo Protones31

P -3 40 Ca+2 51 2+ V 79 Se259 Ni2+ 52 Cr+3 107 Ag+ 119 Sn2+ 75 As3130 I34. 35. 36.

15 20 23 34 28 24 47 50 33 53

Neutrone s 16 20 28 45 31 28 60 69 42 77

Electrones Carga Neta 18 18 21 36 26 21 46 48 36 54 32+ 2+ 22+ 3+ 1+ 2+ 31-

a)Al3+; b)Ca2+; c)S2-; d)I-; e)Cs+. a)Rb+; b)Sr2+; c)Se2-; d)Ata)Ga F3 fluoruro de galio III b)LiH hidruro de litio c)AlI3 yoduro de aluminio d) K2S sulfuro de potasio a)Ca S b)NaF c)Mg3N2 d)Al2O3 a)CaBr2 b)NH4Cl c)Al(C2H3O2)3 d)K2SO4 e)Mg3(PO4)2

37. 38.

19. a)Mg(NO3)2 b)Na2CO3 c)Ba(OH)2 d)(NH4)3PO4 e)Hg2(ClO3)2 20. Moleculares (todos los elementos son no metales): a)B2H6 b)CH3OH f) NOCl g) NF3 Inicos (formados por iones, usualmente contienen un catin metlico) c)LiNO3 d) Sc2O3 e)CsBr h)Ag2SO4

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Universidad Nacional Andrs Bello Qumica General Profesora: Betsab Acevedo P Gua N3: Estructura Electrnica de los tomos Lectura de Referencia: QUMICA. La Ciencia Central 7 Edicin. T. L. Brown, H. E. LeMay, Jr., B. E. Bursten Referencia: CAPTULO 6. Brown Energa Radiante 1. Especifique las unidades SI bsicas para (a) la longitud de onda; (b) la frecuencia de la luz; (c) la velocidad de la luz. 2. Qu relacin hay entre la longitud de onda y la frecuencia de la energa radiante? Qu variedad de longitudes de onda (en nanmetros) abarca la porcin visible del espectro electromagntico? 3. Determine cules de las afirmaciones siguientes son falsas o verdaderas. Si una afirmacin es falsa, corrjala. (a) La radiacin electromagntica tiene componentes tanto elctricos como magnticos. (b) La radiacin de longitud de onda larga se propaga por el espacio ms lentamente que la radiacin de longitud de onda corta. (c) La luz infrarroja tiene frecuencias ms bajas que la luz visible. 4. Liste los siguientes tipos de radiacin electromagntica en orden de longitud de onda creciente: (a) los rayos gamma producidos por un nclido radiactivo utilizado para obtener imgenes mdicas; (b) la radiacin de una estacin de FM que esta a 93.1 MHz en el cuadrante; (c) una seal de radio de una estacin AM que esta a 680 kHz en el cuadrante; (d) la luz amarilla de los arbotantes con lmparas de vapor de sodio; (e) la luz roja de un diodo emisor de luz, como los de la pantalla de la calculadora. 5. a) Que frecuencia tiene la radiacin electromagntica cuya = 0.589 pm?; b) Calcular la longitud de onda de la radiacin cuya frecuencia = 5.11 * 1011 s-1; c) las radiaciones de las partes a) o b) seran visibles al ojo humano; d) que distancia viaja la radiacin electromagntica en 6.54 s 6. Qu frecuencia tiene la radiacin cuya longitud de onda es de 1.73 nm? (b) Calcule la longitud de onda de una radiacin cuya frecuencia es de 9.83 x 109 s-1 (c) Las radiaciones de las partes (a) o (b), podran detectarse con un detector de microondas? (d) Qu distancia viaja la radiacin electromagntica en 90.0 fs? 7. Los tomos de mercurio excitados emiten luz intensa con una longitud de onda de 436 nm. Qu frecuencia tiene esta radiacin? Empleando la figura 6.4 (ver Capitulo 6 Texto Brown), prediga el color asociado a esta longitud de onda. Energa Cuantizada y fotones 8. (a) Qu significa decir que la energa esta cuantizada? (b) Por qu no percibimos la cuantizacin de la energa en nuestras actividades cotidianas?

21

(a) Calcule el incremento de energa ms pequeo, un cuanto, que puede ser emitido o absorbido a una longitud de onda de 645 nm. (b) Calcule la energa de un fotn con frecuencia 2.85 x 1012 s 1. (c) Determine la longitud de onda de la radiacin cuyos fotones tienen una energa de 8.23 x 10-19 J. En que porcin del espectro electromagntico se encuentra esta radiacin? 10. Una estacin de radio AM difunde a 820 kHz, mientras que su filial de FM transmite a 89.7 MHz. Calcule y compare las energas de los fotones emitidos por las estaciones de radio. 11. Un lser de diodo con longitud de onda de 785 nm se enciende durante un minuto. Durante ese tiempo, el laser emite una seal con una energa total de 31 J. Cuntos fotones se emitieron? 12. El ojo humano recibe una seal de 3.65 x 10-17 J de fotones cuya longitud de onda es de 515 nm. Cuntos fotones inciden sobre el ojo? 13. Cierta pelcula fotogrfica requiere una energa de radiacin mnima de 80 kJ/mol para causar una exposicin. Determine la radiacin de longitud de onda ms grande que posee la energa necesaria para exponer la pelcula. Podra usarse esta pelcula para fotografa infrarroja? 14. El molibdeno metlico debe absorber radiacin con una frecuencia mnima de 1.09 x 1015 s-1 antes de que se pueda emitir un electrn de su superficie por el efecto fotoelctrico. (a) Determine la energa mnima necesaria para producir dicho efecto. (b) Determine la longitud de onda de la radiacin que proporciona fotones con esta energa. (c) Si irradiamos molibdeno con luz con longitud de onda de 120 nm, calcule la energa cintica mxima que pueden tener los electrones emitidos.9.

Modelo de Bohr, ondas y materia 15. Explique como la idea de espectro de lnea es congruente con la idea de energas cuantizadas. 16. Se emite o absorbe energa cuando ocurren las transiciones electrnicas siguientes en hidrgeno? (a) de n = 3 a n = 6; (b) de una orbita con radio 4.76 a una con radio 2.12 ; (c) ionizacin del electrn desde el estado basal. 17. Para cada una de las siguientes transiciones en el tomo de hidrgeno, calcule la energa, y de la radiacin asociada y determine si la radiacin se emite o se absorbe durante la transicin: a)de n=5 a n=1, b) de n=6 a n=2; c) de n=4 a n=5. Algunas de las transiciones anteriores se emite o absorbe en el visible. 18. Para cada una de las transiciones electrnicas siguientes en el tomo de hidrgeno, calcule la energa, frecuencia y longitud de onda de la radiacin asociada y determine si la radiacin se emite o absorbe durante la transicin: (a) de n = 2 a n = 7; (b) de n = 5 a n = 6; (c) de n = 6 a n = 3. Alguna de las transiciones anteriores emite o absorbe luz visible? 19. Una de las lneas de emisin del tomo de hidrogeno tiene una longitud de onda de 93.8 nm, a) en que regin del espectro electromagntico se encuentra esta emisin?, b) determine los valores inicial y final de n asociados a esta emisin 20. Un tomo de hidrgeno puede absorber luz con longitud de onda 1282 nm. (a) En qu regin del espectro electromagntico se encuentra esta absorcin? (b) Determine los valores inicial y final de n asociado a esta absorcin. 21. Calcule la longitud de onda de los siguientes objetos: (a) un automvil de 3000 libras ( 1 kg = 2.205 lb) que se desplaza a 55 mi/h (1 km = 0.62137 mi); (b)

22

una pelota de bisbol que pesa 5.0 onzas (1 onza = 28.3 g) es lanzada a una velocidad de 89 mi/h; (c) un tomo de helio que se mueve a 8.5 x 105 m/s 22. El modelo de Bohr del tomo de hidrgeno contempla la determinacin exacta de la posicin y el momento del electrn. Explique por qu este modelo es incompatible con el principio de incertidumbre. 23. El microscopio electrnico se ha utilizado ampliamente para obtener imgenes muy ampliadas de materiales biolgicos y de otro tipo. Cuando un electrn se acelera a travs de 100 V, alcanza una velocidad de 5.93 x 106 m/s. Calcule la longitud de onda caracterstica de este electrn. Es la longitud de onda comparable con el tamao de los tomos? Mecnica Cuntica y orbitales atmicos En la descripcin de la mecnica cuntica del tomo de hidrgeno, qu significado fsico tiene el cuadrado de la funcin de onda, 2? 25. (a) Para n = 4, qu valores puede tener l? (b) Para l = 2, qu valores puede tener ml? 26. a) Para n = 5, qu valores puede tener l? (b) Para l = 3, qu valores puede tener ml? 27. Cite los valor de n, l y ml para (a) cada orbita de la subcapa 4f; (b) cada orbita de la capa n = 3; (c) cada orbital de la subcapa 2p; (d) cada orbital de la subcapa 5d 28. Cules de los siguientes conjuntos de nmeros cunticos para un electrn del tomo de hidrgeno son permitidos : a) n =2, l =1, ml =1; b) n = 1; l = 0; ml = -1; c) n = 4, l = 2, ml = -2 ; d) n = 3, l = 3, ml =0. Para las combinaciones permitidas escriba la designacin apropiada de la subcapa a la que pertenece el orbital (es decir 1s, etc). 29. Cul de los siguientes conjuntos de nmeros cunticos estn permitidos para un electrn en un tomo de hidrgeno: (a) n = 1, l = 1, ml = 0; (b) n = 3, l = 0, ml = 0; (c) n = 4, l = 1, ml = -1; (d) n = 2, l = 1, ml = 2? Para las combinaciones permitidas, escriba la designacin apropiada de la subcapa a la que pertenece el orbital. 30. (a) Qu similitudes y diferencias hay entre los orbitales 2s y 3s del tomo de hidrgeno? (b) Qu similitudes y diferencias hay entre el orbital 2s y un orbital 2p? (c) Para el tomo de hidrgeno, qu tiene ms alta energa: el orbital 2s, el 3s o un orbital 2p?24.

tomos con muchos electrones, espn electrnico 31. Qu nmeros cunticos deben ser iguales para que los orbitales sean degenerados (tengan la misma energa) (a) en un tomo de hidrgeno, y (b) en un tomo con muchos electrones? 32. (a) Cite los valores que puede tener el nmero cuntico de espn electrnico. (b) Qu equipo experimental puede usarse para distinguir electrones que tienen valores distintos del nmero cuntico de espn electrnico? (c) Dos electrones de un tomo ocupan el orbital 1s. Qu cantidad debe ser diferente para los dos electrones? Qu principio determina la respuesta a esta pregunta? 33. Indique el nmero mximo de electrones de un tomo que pueden tener los siguientes nmeros cunticos: (a) n = 3; (b) n = 4, l = 2; (c) n = 4, l = 3, ml = 2; (d) n = 2, l = 1, ml = 0, ms = -1/2

23

34. Liste los posibles valores de los cuatro nmeros cunticos para cada electrn del tomo de boro en estado basal. Configuraciones electrnicas (a) Qu representa cada cuadro de un diagrama de orbitales? (b) Qu cantidad se representa con la direccin (hacia arriba o hacia abajo) de las medias flechas que se dibujan en un diagrama de orbitales? (c) Se usa la regla de Hund para deducir la configuracin electrnica del berilio? Explique. 36. a) Cuntos electrones como mximo se pueden colocar en un orbital?; b) qu diferencia hay entre un electrn apareado y uno no apareado?, c) Se aplica la regla de Hund para deducir la configuracin electrnica de Silicio (Si, Z = 14).? 37. Escriba las configuraciones electrnicas de los siguientes tomos, utilizando las abreviaturas de gas noble apropiado para los electrones internos: (a) Rb, (b) Se; (c) Zn; (d) V; (e) Pb; (f) Yb 38. Escriba las configuraciones electrnicas completas para los tomos siguientes: (a) K; (b) Al; (c) S; (d) Mn; (e) Y, (f) Nb 39. Utilizando diagrama de orbitales, determine el nmero de electrones no apareados que hay en cada uno de los tomos siguientes: (a) Ge; (b) In; (c) Ni; (d) Kr; (e) Br 40. Indique el elemento especfico que corresponde a cada una de las configuraciones electrnicas siguientes: (a) 1s22s22p63s2; (b) [Ne] 3s23p1; (c) [Ar] 4s13d5; (d) [Kr]5s24d105p4.35.

Ejercicios adicionales 41. La luna est a aproximadamente 240.000 millas de la tierra. Cunto tardara un rayo lser en llegar a la luna, ser reflejado y regresar a la tierra? 42. Los nmeros cunticos que se listan a continuacin corresponden a cuatro electrones distintos del mismo tomo. Ordnelos por energa creciente . Indique si hay dos que tengan la misma energa. (a) n = 4, l = 0, ml = 0, ms = +1/2 (b) n = 3, l = 2, ml = 1, ms = +1/2 (c) n = 3, l = 2, ml = -2, ms = -1/2 (d) n = 3, l = 1, ml = 1, ms = -1/2 43. Para cada una de las configuraciones siguientes, determine el elemento al que corresponde y diga si se trata de una configuracin electrnica basal o de estado excitado: (a) [He]2s12p5; (b) [Ar]4s23d10 4p5 ; (c) [Ne]3s23p2 4s1; (d) [Kr]5s24d10 5p1

Respuestas Gua N 31. 2.

(a) metros (m) (b) 1/segundos (s-1), (c) metros / segundos (m/s) Longitud de onda () y frecuencia () son inversamente proporcionales; la constante de proporcionalidad es la velocidad de la (c). = c/. El rango de longitud de onda en la porcin visible del espectro electromagntico es 400-700 nm.

24 3.

(a) verdadero, (b) falso. Toda la radiacin electromagntica se mueve a la misma velocidad (c = 3.0 x 108 m/s). (c) Verdadero.

4. Longitud de onda de: (a) rayos gamma < (d) luz amarilla (visible) < (e) luz roja (visible) < (b) ondas de (radio) FM de 93.1 MHz < (c) ondas (de radio) AM de 680 kHz o 0.680 MHz.5.

a) 5.09 x 1020 s-1; b) 5.87 x 10-4 m ; c) ninguna es visible al ojo humano; d) 1.96 x 109 m (a) 1.73 x 1017 s-1 (b) 3.05 x 10-2 m (c) Si. La radiacin de (b) esta en el rango de microondas. (d) 2.70 x 10-5 m (27.0 m) 6.88 x 1014s-1; azul (a) Cuantizacin significa que la energa slo se puede absorber o emitir en cantidades especficas o en mltiplos de estas cantidades. Esta cantidad mnima de energa es igual a una constante multiplicada por la frecuencia de la radiacin emitida o absorbida; E = h. (b) En las actividades cotidianas, los objetos macroscpicos como nuestros cuerpos, ganan o pierden cantidades totales de energa mucho ms grande que un cuanto individual, h. La ganancia o prdida de la cantidad relativamente minscula de energa no se advierte. (a) E = 3.08 x 10-19 J (b) E = 1.89 x 10-21 J (c) = 241 nm; ultravioleta. E = h AM: 5.43 x 10-28 J, FM: 5.94 x 10-26 J. El fotn de FM tiene 100 veces ms energa que el fotn de la AM. 1.2 x 1020 fotones

6.

7. 8.

9. 10.

11.

12. 95 fotones 1.50 x 10-6 m, de acuerdo con la figura 6.4 (longitudes de onda de la radiacin electromagntica) este film puede ser usado para fotografa infrarroja. 14. (a) Emin = 7.22 x 10-19 J (b) = 275 nm (c) E120 = 1.66 x 10-18 J. El exceso de energa del fotn de 120 nm se convierte en la energa cintica del electrn emitido. Ek = 9.3 x 10-19 J/ electrn.13. 15.

Cuando se aplica a los tomos, la nocin de energas cuantizadas significa que slo se permiten ciertos valores de E, los cuales estn representados por las lneas del espectro de emisin de los tomos excitados.

16. (a) se absorbe (b) se emite (c) se absorbe.

25

17. Transicin electrnica n= 5 a n=1 n= 6 a n=2 n= 4 a n=5 18. Transicin electrnica n=2 a n=7 n=5 a n=6 n=6 a n=319. 20.

E (J) -2.09 *1018 -4.84 *1019 4.1 *1020 E (J) 5.01 x 10-19 2.66 x 10-20 -1.82 x 10-19

(s-1) 3.16*1015 7.31*1014 7.4*1013 (s-1) 7.55 x 1014 4.02 x 1013 2.74 x 1014

(m) 9.49*10-8 4.10*10-7 4.05*10-6 (m) 3.97 x 10-7 7.46 x 10-6 1.09 x 10-6

Emisin o Absorcin Emisin Emisin Absorcin Emisin o Absorcin Absorcin Absorcin Emisin

(a) esta lnea se ubica en la regin del ultravioleta, (b) ni = 6 y nf = 1 (a) Infrarrojo, (b) Usando la ecuacin 6.6 del texto Brown, se obtiene = 1.875 x 10-6 m, como esta longitud de onda es mas larga que 1.282 x 10-6 m, entonces ni = 3 pero nf > 5. Resolvemos entonces la misma ecuacin para buscar ahora el valor de nf, dando = 5, entonces ni = 3 y nf = 5. (a) 2.0 x 10-38 m, (b) 1.2 x 10-34 m, (c) 1.2 x 10-13 m

21.

22. El principio de incertidumbre establece que existe un limite en cuanto a la precisin con la que podemos conocer la posicin y el momento de inercia simultneos de un electrn. En el modelo de Bohr los electrones se mueven en esferas exactas que tienen energa conocida, lo que implica que la posicin y el momento de inercia de un electrn pueden conocerse con exactitud y simultneamente. Esto viola el principio de incertidumbre.23.

= 1.23 x 10-10 m, (1.23 )Tanto los radios atmicos como las distancias interatmicas estn en el orden de 1 a 5 , esta es comparable con el tamao de los tomos.

24. El cuadrado de la funcin de onda tiene el significado fsico de amplitud o de probabilidad. La cantidad 2 en un punto dado del espacio es la probabilidad de localizar el electrn dentro de una pequea unidad de volumen, alrededor de ese punto en cualquier instante dado. La probabilidad total, es decir, la suma de 2 en todo el espacio alrededor del ncleo, debe ser igual a 1.25. 26.

(a) n = 4, l = 3, 2, 1, 0 (b) l = 2, ml = -2, -1, 0 1, 2 (a) n = 5, l = 4, 3, 2, 1, 0 (b) l = 3, ml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3.

26

27. Caso a) cada orbital de subcapa 4f n 4 4 4 4 4 4 4 n 3 3 3 3 3 3 3 3 3 l 3 3 3 3 3 3 3 l 0 1 1 1 2 2 2 2 2 ml 3 2 1 0 -1 -2 -3 ml 0 1 0 -1 2 1 0 -1 -2

b) cada orbital de la capa n = 3 3s 3p 3d

28. (a) Permitida para 2p (b) prohibido para l = 0 ml solo puede valer 0, (c) permitida para 4d, (d) prohibida, si n = 3, los nicos valores posibles de l son 0, 1 y 2.29.

(a) prohibido para n = 1, l solo puede valer 0, (b) permitida para 3s, (c) permitida para 4p, (d) prohibida por l = 1 ya que el valor mximo de ml es 1.

30. (a) Los orbitales 2s y 3s del tomo de hidrgeno tienen la misma forma esfrica general, pero el orbital 3s tiene una extensin radial mayor y un nodo ms que el orbital 2s. (b) La forma de los orbitales 2s y 2p es diferente (esfrica contra forma de lbulo), en tanto que la distancia media del ncleo a un electrn que ocupa uno u otro orbital es similar. (c) En el tomo de hidrgeno, los orbtales 2s y 2p tienen la misma energa y el orbital 3s tiene un nivel ms alto de energa. 31. El mismo nmero cuntico principal, n, (b) los nmeros cunticos principal y azimutal, n y l. 32. (a) +1/2, -1/2, (b) un imn con un campo magntico no homogneo fuerte, (c) deben tener diferentes valores de ms; el principio de exclusin de Pauli. 33. (a) 18, (b) 10, (c) 2, (d) 1

27 34.

B: 1s2, 2s2, 2p1 electrn 1s1 1s2 2s1 2s2 2p1 (todas son posibles) n 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 l 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 ml 0 0 0 0 1 1 1 0 0 -1 -1 ms - - - - -

35.

(a) Cada cuadro representa un orbital. (b) El sentido de las medias flechas representa el espn electrnico. (c) No. En el Be no hay electrones en las subcapas que tienen orbitales degenerados, as que la regla de Hund no se aplica. (a) 2. (b) Si en un orbital hay dos electrones significa que estn apareados y cada electrn tendr un espin opuesto al otro. En un diagrama de orbitales se dibujarn con flechas en direcciones opuestas. Electrones desapareados ubicados en orbitales degenerados tienen el mismo espin y en un diagrama de orbitales se esquematizarn con flechas en la misma direccin. (c) Si. La configuracin electrnica del Si es 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p2, la regla de Hund requiere que los dos electrones de 3p estn desapareados y ubicados en diferentes suborbitales. (a) Rb, [Kr]5s1, (b) Se, [Ar]4s23d104p4, (c) Zn, [Ar]4s23d10, (d) V, [Ar]4s23d3, (e) Pb, [Xe]6s24f145d106p2, (f) Yb, [Xe]6s24f14

36.

37.

38. a) b) c) d) e) f) Elemento K Al S Mn Y Nb Configuracin electrnica 1s , 2s , 2p , 3s , 3p6, 4s1 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d5 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d1 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6, 5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f42 2 6 2

28

39. Elemento a) Ge b) In c) Ni d) Kr e) Br40. 41.

Diagrama de Orbitales

Comentario 2 electrones desapareados 1 electrn desapareado

4s

3d

4p

5s

4d

5p 2 electrones desapareados

4s

3d

0 electrones desapareados 1 electrn desapareado

5s

4d

5p

4s (a) Mg (b) Al, (c) Cr, (d) Te 2.6 s

3d

4p

42. (d) 3p C5H12N2O2 + NH2CONH2 PM(NH2CONH2)= 60,05 g mol-1, PM(C6H14N4O2)=174,2 g mol-1 nNH2CONH2 = 0,095 g/ 60,05 g mol-1 = 0,00158 mol debe provenir de la misma cantidad de moles de C6H14N4O2 mC6H14N4O2 = 0,00158 mol x 174,2 g mol-1 = 0,28 g b. Que masa de ornitina debe haber producido? PM( C5H12N2O2 )= 132,17 g mol-1 nC5H12N2O2= 0,00158 mol mC5H12N2O2= 0,00158 x 132,17 g mol-1 = 0,21 g

94

22.-

Para la siguiente reaccin: 3 NO2 (g) + H2O(l) -------> 2 HNO3(l) + NO(g) a. Calcule la masa de cido ntrico que se forma a partir de 12 g de agua y 90 g de NO2. PM(NO2)= 46 g mol-1; PM(H2O)= 18 g mol-1; PM(HNO3)= 63 g mol-1 nNO2 = 90 g / 46 g mol-1 = 1,96 mol nH2O = 12 g / 18 g mol-1 = 0,666 mol NO2 es limitante, H2O es exceso moles de HNO3 producto = 1,96 mol x 2 /3 = 1,31 mol masa de HNO3 producto = 1,31 mol x 63 g mol-1 = 82 g b. Repita su calculo sabiendo que el rendimiento de la reaccin es de un 72%. % rendimiento = (rendimiento experimental/ rendimiento terico) x 100 = 72 rendimiento terico = 82 g 72 = (rendimiento experimental/ 82 g) x 100 rendimiento experimental = 59 g 23.- Algunas mscaras de respiracin autnoma antiguas contienen superxido de potasio, KO2, el cual al reaccionar con el agua producto de la respiracin libera oxgeno (que permite continuar respirando) de acuerdo a la siguiente ecuacin: 4 KO2(s) + 2 H2O(l) + 4 CO2(g) ----> 4 KHCO3(s) + 3 O2(g) Si una persona exhala 0,667 g de CO2 cada minuto,cuantos gramos de KO2 de la mscara consumir en 5,0 minutos? 24.- El cobre y el azufre reaccionan fcilmente por calentamiento suave en un crisol, para formar sulfuro cprico. Si se hace reaccionar 3,0 g de cobre metlico con 2,0 g de azufre en polvo, de acuerdo a la siguiente reaccin: Cu(s) + S8(l) ------> CuS(s) (NO BALANCEADA) a. Determine el reactivo limitante b. Determine la masa de reactivo en exceso que permanecer sin reaccionar. FORMULA EMPIRICA Y FORMULA MOLECULAR 25.- Durante la actividad fsica en los tejidos musculares se forma cido lctico (Masa Molar = 90,08 g/mol), que es el responsable de los dolores en stos. El anlisis elemental muestra que contiene 40,0% en masa de C, 6,71% en masa de H y 53,3% en masa de O. a. Determine la frmula emprica del cido lctico Suponiendo una base de 100 g nC= 40,0 g / 12,01 g mol-1 = 3,33 mol C nH= 6,71 g / 1,01 g mol-1 = 6,64 mol H nO= 53,3 g / 16,00 g mol-1 = 3,33 mol O Dividiendo por 3,33 resulta que la formula emprica es : CH2O b. Determine la frmula molecular Peso Formula CH2O = 30,03 g mol-1 Formula molecular = (CH2O)n n = Peso Molecular/ Peso Formula = 90,08 / 30,03 = 3 Formula molecular C3H6O3

95

26.- El mentol (Masa Molecular = 156,3 g/mol) es una sustancia compuesta por carbono, hidrgeno y oxgeno, con fuerte olor, la cual se usa en las pastillas para la tos. Cuando 0,1595 g de mentol se someten al anlisis de combustin se produce 0,449 g de anhdrido carbnico y 0,184 g de agua. Calcule la formula emprica y molecular del mentol PM(CO2) = 44 g mol-1, PM(H2O) = 18 g mol-1 masa de carbono en el CO2 = 0,449 g x 12 g / 44 g = 0,123 g (igual a masa de carbono en 0,1595 g de mentol) masa de hidrgeno en H2O = 0,184 g x 2 g / 18 g = 0,0204 g (igual a masa de hidrgeno en 0,1595 g de mentol) masa de oxigeno en 0,1595 g de mentol = 0,1595 - 0,123 g - 0,0204 g = 0,017 g moles de C = 0,123 g / 12 g mol-1 = 0,0102 mol C moles de H = 0,020 g / 1 g mol-1 = 0,0204 mol H moles de O = 0,017 g / 16 g mol-1 = 0,0010 mol O Dividiendo por 0,0010 resulta que la formula emprica es: C10H20O El peso formula es 156,3 g luego la formula molecular es tambin C10H20O . GASES Y ESTEQUIOMETRIA 27.- La reaccin de carburo de calcio y agua produce un gas combustible, el acetileno C2H2: CaC2(s) + 2 H2O(l) C2H2(g) + Ca(OH)2(s) (balanceada) PM(CaC2)= 64 g mol-1, PM(H2O)= 18 g mol-1 a. Determine el reactivo limitante n(CaC2)= 112 g/64 g mol-1= 1,75 mol n(H2O)= 250 g / 18 g mol-1 = 13,9 mol 1,75 mol de CaC2 requiere 3,50 mol de agua para reaccionar completamente, eso es menos de lo que efectivamente hay: EXCESO = H2O , LIMITANTE = CaC2. b. Determine el volumen (L) de acetileno en condiciones normales de presin y temperatura, que se obtienen al tratar 112 gr de CaC2 con 250 gr de agua. n(C2H2) = 1,75 mol en CNTP 1 mol = 22,4 L, luego 1,75 mol corresponde a 39,2 L c. Cunta masa del reactivo en exceso queda sin reaccionar moles de exceso = 13,9 -3,50 = 10,4 mol masa de exceso = 10,4 mol x 18 g mol-1 = 187,2 g d. Si despues de realizada la reaccion se recoge solamente 30 L de acetileno en condiciones normales, determine el rendimiento porcentual de la reaccion. % rendimiento = 30L/39,2L x 100 = 76,5 %

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28.- Cuantos gramos de fosfina (PH3) pueden formarse al hacer reaccionar 37,5 g de fsforo y 83,0 L de hidrgeno gaseoso en condiciones normales de presin y temperatura? Reaccin: P4(s) + 6 H2(g) ------> 4 PH3(g) (BALANCEADA) PM(P4) = 123,88 g mol-1; PM(H2) = 2,02 g mol-1 ; PM(PH3) = 34,00 g mol-1 nP4= 37,5 g / 123,88 g mol-1 = 0,303 mol nH2 = 83,0 L / 22,4 L = 3,71 mol Limitante P4, Exceso H2 El numero de moles de PH3 es 0,303 mol x 4 = 1,212 mol masa PH3 = 1,212 x 34,00 g mol-1 = 41,2 g 29.- Los hidruros metlicos reaccionan con agua para formar gas hidrgeno y el hidrxido metlico correspondiente. Se desea calcular la masa de gas hidrgeno que puede prepararse a partir de 5,00 g de hidruro de estroncio (SrH2) y 4,80 g de agua PM(SrH2)= 89,64 g mol-1; PM(H2O) = 18,02 g mol-1; PM(H2)= 2,02 g mol-1 a. Determine el reactivo limitante Reaccin: SrH2 + 2 H2O ---> Sr(OH)2 + 2 H2 nSrH2 = 5,00 g / 89,64 g mol-1 = 0,0558 mol nH2O = 4,80 g / 18,02 g mol-1 = 0,267 mol 0,0558 mol de SrH2 requiere 0,1116 mol de H2O para reaccionar completamente, eso es menos de los moles de agua existentes (0,267 mol), lo que implica que agua es el reactivo en exceso mientras que SrH2 es limitante b. Cuantos gramos de H2 pueden producirse? 0,0558 mol de SrH2 reaccionara completamente produciendo 2 x 0,0558 = 0,1116 mol de H2 masa H2 = 0,1116 mol x 2,02 g mol-1 = 0,225 g H2 30.- Se posee una muestra de 1,811 g de nitruro de magnesio, el cual reacciona con agua para producir 736 mL de NH3 a 20oC y 745 mmHg. Calcule el % de nitruro de magnesio en la muestra. La reaccin es : Mg3N2(s) + 6 H2O(l) ------> 3 Mg(OH)2(s) + 2 NH3(g) PM(Mg3N2) = 100,9 g mol-1 Para amoniaco gaseoso resulta posible suponer que este se comporta como un gas ideal con P = 745 mmHg x 1 atm/760 mmHg = 0,980 atm V = 736 mL x 1 L / 1000 mL = 0,736 L T = 20 C +273 = 293 K luego el numero de moles de amoniaco es: nNH3 = PV/RT = 0,03 mol para producir 0,03 moles de NH3 se requiere (0,03 mol/2) = 0,015 mol de nitruro de Magnesio la masa de nitruro de magnesio es: m = 0,015 mol x 100,9 g mol-1 = 1,515 g el porcentaje de nitruro de magnesio en la muestra es: % = 1,515 g / 1,811 g x 100 = 83,7 %

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31.- La polica del Departamento de San Francisco requis un paquete del que se sospecha contiene PAX, un tranquilizante ilegal de frmula C24H30N3O, de alta pureza. El laboratorio de criminalstica combustion 10,0 g de la muestra generndose 10,0 L de CO2 en condiciones normales de presin y temperatura. Decida si la sustancia era C24H30N3O realmente puro. Justifique su respuesta. C24H30N3O(s) + 34 O2(g) ----> 24 CO2(g) + 15 H2O(g) + 3 NO2(g) (equilibrada) PM(C24H30N3O) = 376 g mol-1 Si la muestra es PAX puro el numero de moles debiera ser n C24H30N3O= 10 g / 376 g mol-1 = 0,027 mol Al combustionar debiera dar lugar a: 0,027mol PAX x 24 mol CO2/mol PAX = 0,65 mol CO2 que representan en condiciones normales de P y T 0,65 mol x 22,4 L /mol = 14,5 L CO2 El menor volumen de CO2 recogido sugiere que el PAX no es puro o la sustancia no es PAX 32.- El cido frmico, HCHO2, es una fuente de produccin de pequeas cantidades de monxido de carbono en el laboratorio. Cuando se le calienta en presencia de cido sulfrico, se descompone segn la siguiente ecuacin: HCHO2(l) ----> H2O(l) + CO(g) 3 Si se colect 3,85 x 10 cm3 de monxido de carbono sobre agua a 25 C y 689 mmHg Cuantos gramos de cido frmico se consumieron? (Presin de vapor del agua a 25 C = 23,76 mmHg) 33.- El diborano es un compuesto explosivo que se obtiene por la reaccin: NaBH4(s) + BF3(g) Diborano(g) + NaBF4(s). En el anlisis qumico de una muestra de Diborano puro se encontr que est compuesto de 78,14% de boro y 21,86% de hidrgeno. a. Determine la frmula emprica del diborano. b. Si 3,486 g de este gas ocupan un volumen de 3,31 L medidos a 25C y 707 torr de presin, calcule su masa molar . c. Con los datos obtenidos en los dos primeros puntos determine la frmula molecular del diborano. d. Establecida la frmula molecular del diborano, balancear la ecuacin de la reaccin de obtencin de este compuesto.

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SOLEMNE 3 SOLUCIONES 34.- Responda justificando mediante clculos: a.- Cuantos gramos de soluto hay en 50,0 mL de K2Cr2O7 0,850 M? b.- Si 2,50 g de (NH4)2SO4 se disuelven en suficiente agua para formar 250 mL de solucin cual ser la molaridad de sta? 35.- La solucin de amoniaco (NH3) comercial posee una concentracin de 28 %. Si la densidad de la solucin es de 0,90 g/mL: (10 puntos) a. Calcule la molaridad de la solucin. PM(NH3)= 17,03 g mol-1 28 g NH3/ 17,03 g mol-1 = 1,64 mol = 1,64 mol = 15 M 100 g solucion / 0,90 g/mL 111,1 mL 0,1111 L b. Cuantos gramos de amoniaco existen en un litro de esta solucin? M = 15 M, V = 1 L n = M x V = 15 mol m = n x PM = 15 mol x 17,03 g mol-1= 2,6 x 102 g NH3 36.- Calcule: a.- El numero de gramos de soluto en 0,250 L de KBr 0,150 M b.- La concentracin molar de una disolucin que contiene 4,75 g de Ca(NO3)2 en 0,200 L de solucin. PROPIEDADES COLIGATIVAS 37.- Se dispone de una disolucin acuosa de Glicerina de concentracin 2,5 g/L cuya presin osmtica () es 513 mmHg a 30oC: a.- Calcule la masa molar de la glicerina b.- La presin osmtica () de la solucin a 45 oC. 38.- 50,0 mL de una dis olucin acuosa que contiene 1,18 g de un pptido presenta una presin osmtica de 1,48 atm a 27 C. Determine la masa molar del pptido. 39.- El ojo humano posee una presin osmtica de 8 atm a 25C. Para aplacar su irritacin se utiliza gotas de una disolucin que contiene clorhidrato de tetrahidrozolina que es isotnica con el ojo humano (isotnica significa de igual presin osmtica). Calcular: a. La concentracin (mol/L) de clorhidrato de tetrahidrozolina presente en la disolucin. b. La masa molar del clorhidrato de tetrahidrozolina si la solucin contiene 77,414 g de soluto por cada litro solucin. Considere que el soluto no es voltil ni inico. 40.- El anticongelante para automviles es un compuesto denominado etilenglicol (C2H6O2), un soluto no inico ni voltil. Para una solucin formada

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por 25 g de este soluto y 75 g de agua encuentre: Datos: Para agua pura Kb= 1,86C/m Kf = 0,512 C/m a.- La molalidad de la solucin b.- La temperatura de ebullicin de la solucin c.- La temperatura de congelacin de la solucin 41.- Se disuelven 5,00 g de glucosa, C6H12O6 (Mr = 180,2 g/mol), en 72,8 g de agua. Cul ser la disminucin del punto de fusin y el aumento del punto de ebullicin en esta disolucin? Datos: La constante ebulloscpica del agua (Kf) vale 0,512 Kxkg/mol; la constante crioscpica del agua (Kc) vale 1,86 K x kg/ mol. 42.- La insulina es una hormona proteica pequea que regula el metabolismo de los carbohidratos a travs de la disminucin de los niveles de glucosa en la sangre. La deficiencia de Insulina produce diabetes. La presin osmtica de una solucin que contiene 2,00 g de insulina en 10,0 mL de solucin es de 0,853 atm a 25C. A partir de esta informacin estime el peso molecular de la Insulina. V = 0,010 L; m = 2,00 g M =/(RT) = 0,853 atm /(0,082 L atm K-1 mol-1 x 298 K) = 0,0349 M n = M x V = 0,0349 M x 0,010 L = 3,49 x 10-4 mol PM = m/n = 2,00 g / 3,49 x 10-4 mol = 5,73 x 103 g mol-1 43.- Una solucin acuosa de un soluto (no voltil, no electrolito y de masa molar 115 g/mol) tiene una concentracin 20,8% masa/volumen, densidad de 1,015 g/mL y un punto de congelacin de 4,2C. (DATO: Kf(H2O) = 1,86 C/m). Determine: a.- % en masa de la solucin b.- Molalidad c.- Molaridad d.- Fraccin molar del soluto . EQUILIBRIO QUIMICO 44.- La constante de equilibrio para la reaccin: CO(g) + 2 H2 (g) CH3OH(g) Kp= 6,25 x 10-3 a 500 K a. Exprese la constante de equilibrio para dicho sistema b. Si un sistema en equilibrio posee pCO = 10,25 atm y pCH3OH = 3,23 atm cul es el valor de pH2? c. Calcule Kc para la reaccin d. Qu efecto tiene sobre el equilibrio retirar producto del sistema?

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45.- Una muestra de bromuro de nitrosilo (NOBr) se descompone a 100 C de acuerdo a la siguiente ecuacin: 2 NOBr(g) 2 NO(g) + Br+g) Se encuentra que una mezcla de equilibrio en un recipiente de 5,00 L a 100 C contiene 3,22 g de NOBr, 3,08 g de NO y 4,19 g de Br2. Calcule: a.- Las concentraciones de cada especie en el equilibrio PM(NOBr)= 109,9 g mol-1; PM(NO) =30,00 g mol-1, PM(Br2) = 159,80 g mol-1 Moles en el equilibrio: NOBr = 3,22 g / 109,9 g mol-1 = 0,0292 mol; NO = 3,08 g / 30,00 g mol-1 = 0,103 mol Br2 = 4,19 g / 159,80 g mol-1 = 0,0262 mol Concentraciones en el equilibrio: [NOBr]= 0,0292 mol / 5,00 L=5,84 x 10-3 M;[NO]= 0,103 / 5,00 L= 0,0206 M [Br2] = 0,0262 mol / 5,00 L = 5,24 x 10-3 M b.- La constante de equilibrio KC KC = [NO]2[Br2]/[NOBr]2 = 0,0206 2 x (5,24 x 10-3) / ( 5,84 x 10-3)2= 0,0652 c.- Este equilibrio se encuentra desplazado hacia reactantes o hacia productos? KC < 1, El equilibrio esta desplazado hacia los reactantes 46.- Considere la reaccin : 2 N2O5(g) 4 NO2(g) + O2(g) En un sistema cerrado a 700C, la presin de N2O5 es 1,125 atm, la presin de NO2 es 0,124 atm y la presin de O2 es 0,157 atm. a.- Calcule la constante de equilibrio, KC b.- A esta temperatura el equilibrio se favorece hacia reactantes o productos?. Fundamente mediante clculos. 47.- Se coloca 3,00 x 10-2 mol de gas fosfgeno (COCl2) en un contenedor de 1,5 L. Se calienta a 800 K y en el equilibrio se encuentra que la presin del CO es 0,497 atm. a. Calcular la constante Kc y Kp de la reaccin: CO(g) + Cl2(g) COCl2(g) b. Calcular la presin total del sistema en el equilibrio. EQUILIBRIO ACIDO-BASE 48.- Cierta muestra de vinagre tiene un pH de 2,90. Suponiendo que el nico cido en el vinagre es el cido actico (CH3COOH, Ka = 1,80 x 10-5) calcule la concentracin de cido actico inicial en el vinagre. Dato: El cido actico se disocia segn: CH3COOH CH3COO- + H+ 49.- La aspirina o cido acetilsaliclico (Frmula = HC9H7O4) es un cido orgnico monoprtico que posee una KA de 3,27 x 10-4 en agua a 25 C. Si usted antes de tomarlas disuelve DOS tabletas de aspirina de 0,325 g cada una en un vaso de agua a 25 C hasta formar 225 mL de solucin, determine el pH de la solucin que ingerir. La Ecuacin de disociacin del cido acetilsaliclico en agua es:

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HC9H7O4 (aq) C9H7O4-(aq) + H+(aq) PM(HC9H7O4)=180,17 g mol-1; Volumen de solucion = 0,225 L Masa en las dos tabletas de aspirinas = 2 x 0,325 g = 0,650 g moles HC9H7O4 = 0,650 / 180,17 g mol-1 = 3,607 x 10-3 mol Concentracin de HC9H7O4 inicial= 3,607 x 10-3 mol / 0,225 L = 0,0160 M Concentraciones de HC9H7O4, C9H7O4- y H+ en el equilibrio: 0,0160-x, x, y x Ecuacin a resolver: x2 = 3,27 x 10-4 0,0160 - x De donde: x = 2,13 x 10-3 M luego [H+] = 2,13 x 10-3 M , pH= -log (2,13 x 10-3) = 2,67 49.- Se prepara una solucin 0,255 Molar de cido lctico, C3H5O3H ,KA : 1,38 x 10-4. Al respecto calcule el pH: a.- Inicialmente b.- Cuando se agregan 42,0 gramos de lactato de sodio (C3H5O3Na) a 1 litro de la solucin anterior c.- Cuando agrega 4,00 g de NaOH a la solucin preparada en el punto b 50.- El cido monocloroactico (ClCH2CO2H) es un cido moderadamente dbil (KA= 1,40 x 10-3). El cido se disocia en agua de acuerdo a la siguiente ecuacin: ClCH2CO2H(aq) ClCH2CO2H-(aq) + H+(aq) Si se disuelve 1,80 g del cido en 125 mL de agua, calcule (10 puntos): a.- La concentracin inicial de cido tricloroactico b.- El pH de la disolucin. 51.- Se desea preparar 2000 mL de una solucin amortiguadora de cido actico/acetato de pH 4,54, para lo cual se dispone de una disolucin de cido actico 2,00 M. Calcular cuantos gramos de acetato de sodio deben agregarse a dos litros de esta solucin para obtener la solucin amortiguadora requerida. Suponga que la adicin de la sal a la disolucin de cido actico no produce aumento significativo en el volumen final de la mezcla. P.M. NaCH3COO = 82,04 g/mol. Ka (CH3COOH) = 1,8 x 10-5. 52.- Se dispone de tres frascos con disoluciones 0,01 M de cido ntrico, cido sulfrico y cido actico. Por un error en la preparacin, no han sido etiquetados. Para tratar de identificarlos, se mide su acidez, resultando que el frasco A tiene pH = 1,7, el B pH = 2,0 y el C es pH = 3,4. HNO3(ac) H+(ac) + NO3-(ac) H2SO4(ac) 2 H+(ac) + SO42-(ac) CH3COOH (ac) H+(ac) + CH3COO-(ac) a.- Qu frasco corresponde a cada uno de los tres cidos? Justifique su respuesta mediante calculos. b.- Determine la Ka del cido actico.

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