( ) Experiencia m (Ca) g m (O) g 1ª ª ( ) ( )

Transcripción

1 LEYES PONDERALES. Definir: ol, átoo-rao, u..a., peso atóico, peso olecular, núero de Avoadro. Mol: Es la cantidad de sustancia de un sistea que contiene tantas entidades eleentales coo átoos hay en 0 0 K de carbono. Cuando se eplea el ol, las entidades oleculares deben ser especificas, y pueden ser átoos, oléculas, iones, otras partículas o arupaientos especificados de tales partículas. Átoo-rao: Es el peso en raos de un ol de átoos de cualquier eleento. u..a.: Unidad de asa atóica, es la doceava parte de la asa de isótopo de carbono de núero ásico ; equivale a k. Peso atóico: Peso atóico ó asa atóica es la asa de un átoo expresada en unidades de asa atóica. Peso olecular: Es el peso en raos de un ol de oléculas. Núero de Avoadro. Es el núero de átoos existentes en 0 0 K de C y, por consiuiente, el núero de entidades eleentales presentes en un ol de cualquier sustancia. Se representa por N a y toa el valor ol.. Al analizar dos uestras se han obtenido los siuientes resultados: ª uestra,004. de Ca y 0,400 de oxieno. ª uestra,09. de Ca y 0,880 de oxieno. Indicar si se cuple la ley de Proust. Ley de las proporciones definidas ó Ley de Proust: Cuando dos ó ás eleentos se cobinan para forar un copuesto deterinado, lo hacen siepre en una relación en peso constante Ca Experiencia (Ca) (O) O ª ª Se cuple la Ley de Proust. 3. Los eleentos A y B pueden forar dos copuestos diferentes. En el º hay 8. de A por cada 6 de copuesto. En el º tiene una coposición centesial de 5 % de A y 75 % de B. Se cuple la ley de las proporciones últiples. Ley de las proporciones últiples ó Ley de Dalton. Las cantidades de un deterinado eleento que se cobinan con una isa cantidad de otro, para forar en cada caso un copuesto distinto, están en la relación de núeros enteros sencillos 5 A 8 A 8 ª Experiencia. 6 r copuesto : : B B 8 ' ( A) 5 A 5 3 ª Experiencia. 00 r copuesto : : B 75 B ' Se cuple la Ley de Dalton. 5

2 4. Sabiendo que. de Na se cobinan con 3,084 de Cl; de Cl con 0,56. de O, para forar oxido y que de O reacciona con,8738. de Na para dar él oxido de sodio. Coprobar si se cuple la ley de las proporciones recíprocas. Ley de las proporciones reciprocas ó de las proporciones equivalentes, Ley de Richter. Los pesos de diferentes eleentos que se cobinan con un iso peso de otro son los pesos relativos de aquellos eleentos cuando se cobinan entre sí, o bien últiplos o subúltiplos de estos pesos Na 3'084 0'64 : Cl 3'084 3'084 3'084 Cl 0'56 4'436 : O 0'56 0'56 0'56 Na '8738 O Se cuple la Ley de Richter. Na O Cl O '8738 4'436 '8738 4'436 4'436 4' En análisis de dos óxidos de Cr, uestran que,5 del º contienen,305 de Cr, y que 3,08 del º contiene,07. de Cr. Deostrar que se cuple la ley de las proporciones últiples. Ley de las proporciones últiples ó Ley de Dalton. Las cantidades de un deterinado eleento que se cobinan con una isa cantidad de otro, para forar en cada caso un copuesto distinto, están en la relación de núeros enteros sencillos 0'64 Na Cl Masa en Oxido de Croo (Cr) (O) Cr '305 '083 '05 '07 ' 67 '083 0'956 Se cuple la Ley de Dalton 6. El H y él O reaccionan dando aua, pero soetido a una fuerte descara eléctrica pueden producir peróxido de hidroeno. La ª contiene el,% de H, ientras que la ª posee un 5,93%. Deostrar que se cuple la ley de las proporciones últiples. H r.; O 6 r. Ley de las proporciones últiples ó Ley de Dalton. Las cantidades de un deterinado eleento que se cobinan con una isa cantidad de otro, para forar en cada caso un copuesto distinto, están en la relación de núeros enteros sencillos H : 00 ' % H 8 O : 6 O : 00 88'9 8 H : 00 5'88% H 34 O : 3 O : 00 94' % 34

3 para 00 raos de cada copuesto: (H) (O) H O 88 9 H O '88 94' H O ' 88'9 5'86 7'93 7'93 Se cuple la Ley de Dalton 7. Una uestra de óxido de vanadio que pesaba 3,53. se redujo con H obteniendo aua y otro óxido de vanadio que peso,909. Este º óxido se trato de nuevo con H hasta que se obtuvieron,979. de etal. a. cuales son las forulas epíricas de abos óxidos. b. Cual es la cantidad de aua forada en abas reacciones. V 50 9 r.; O 6 r.; H r.. Vx O y + H ( EXC) VzO t + H O O + H ( EXC) V H O Vz t Todo el vanadio presente en los dos óxidos es 979, conocida la asa total de cada óxido, se puede calcular la asa de oxíeno que lleva cada uno de ellos. '979 ( Total) ( V) '979 r ( Total) ( V) V V x O y : O 3'53 '979 '55 V V z O t : O '909 '979 0'93 r Conocidas las asas de cada uno de los eleentos en los dos óxidos, se calculan sus forulas epíricas. Para calcular la forula epírica, se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento y se coparan dividiendo por el enor. (V) '979 ( V) '979 :n(v) 0'0389 M(V) 50'9 n 0' V x O y : '5 (O) '55 '55 : n(v) 0'0969 n(v) 0'0389 M(O) 6 Por cada dos átoos de vanadio hay cinco de oxíeno. V O 5. (V) '979 ( V) '979 : n(v) 0'0389 M(V) 50'9 n 0'058 V z O t : '5 (O) 0'93 0'93 : n(v) 0'058 n(v) 0'0389 M(O) 6 Por cada dos átoos de vanadio hay tres de oxíeno. V O 3. La cantidad de aua forada en cada reacción se calcula a partir de la asa de oxíeno que pierde el oxido, ediante la relación ponderal entre el oxíeno y el aua. La asa de oxíeno que se consue en la priera reacción es la diferencia entre la asa de oxieno del pentaóxido de vanadio y la del trióxido de vanadio. I V O V '55 0'93 0'6 5 O3 3 3

4 Relación ponderal: H O 8 8 H O I O O '6 0'699 Para la seunda reacción, se calcula la asa de aua a partir de la asa de oxíeno del trióxido de vanadio. 8 8 ( H O) II V 0'93 '046 6 O Calcular él % en peso de cada átoo que fora el ácido sulfúrico. H.; S 3.; O 6. El tanto por ciento en peso de cada eleento de una olécula se calcula dividiendo la asa en raos del eleento en la olécula, entre la asa olecular y ultiplicando por cien. H H SO 4 %(H) M H : %(S) M H %(O) M H ( SO 4 ) ( S) ( SO 4 ) ( SO ) ' ' ' La proesterona es un coponente coún de la píldora anticonceptiva, si su fórula es C H 30 O cuál es su coposición porcentual? Datos: C.; H.; O 6. El tanto por ciento en peso de cada eleento de una olécula se calcula dividiendo la asa en raos del eleento en la olécula, entre la asa olecular y ultiplicando por cien. ( C) %(C) '5 M( C H 30O ) 34 ( H) 30 C H 30O : %(S) '55 M( C H 30O ) 34 6 %(O) '0 M( C H 30O ) Calcular el porcentaje de cobre en cada uno de los inerales siuientes cuprita Cu O, piritas cupríferas CuFeS, alaquita Cu CO 3 (OH), Cuántas toneladas de cuprita se necesitan para extraer 500 toneladas de cobre? Datos: Cu 63 5.; O 6.; Fe 55 8.; S 3.; C.; H. El porcentaje en cobre de cada ineral es el cociente entre la asa de cobre del ineral y su peso olecular. 00 ( Cu) ( ) ( Cu) M( CuFeS ) Cu 63'5 Cu O : %Cu 00 88'8 M Cu 43 CuFeS : %Cu M CuFeS 63' '3 34'64 63'5 Cu CO3 ( OH) : %Cu '47 4

5 cobre. Partiendo de la relación ponderal del cobre en la cuprita se obtiene la asa de ineral conocida la de Cu % Cu 00 M Cu M Cu Cu 500 T T %Cu 88'8. Hallar la fórula de un copuesto cuya coposición centesial es: N 0,7%, O 36,8% y Ba 5,5%. Pesos atóicos: N 4, O 6 y Ba Conocida la coposición centesial, se toan 00 r de copuesto: ( N) 0'7 00 r Ba x N yo z : 36'8 ( Ba) 5'5 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( N) 0'7 n N 0'764 M( N) 4 36'8 n O '3 M 6 ( Ba) 5'5 n Ba 0'38 M( Ba) 37'3 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (Ba). N 0'764 Ba 0'38 O '3 6 6 Ba 0'38 Por cada átoo de bario hay átoos de nitróeno y seis de oxíeno. BaN O 6 Ba(NO 3 ) Nitrato de bario.,500 raos de una uestra de un copuesto contiene sólo, C, H y O se queó copletaente. Los únicos productos de la cobustión fueron,738 de CO y 0,7 de H O, Cuál es la fórula epírica del copuesto? Datos: C ; H ; O 6 C x H y O z + O (exceso) CO + H O Conocidas las asas de dióxido de carbono y aua que se han forado en la reacción de cobustión del hidrocarburo oxienado, y ediante las relaciones ponderales entre el oxíeno y el CO y el hidróeno y el aua, se calculan las asas de carbono e hidroeno del copuesto. La asa de oxíeno se calcula por diferencia frente al total. C CO 44 C ( CO ) '738 0'474 5

6 H H O 8 H 8 8 ( H O) 0'7 0'079 ( C H O ) ( C) ( H) '500 0'474 0'079 0' 947 x y z Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( C) 0'474 n C 0'0395 M( C) ( H) 0'079 n H 0'079 M( H) 0'947 n O 0'059 M 6 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (C). H 0'079 C 0'0359 O 0'059 3 '5 C 0'0359 Toando coo base de calculo el.c.. de los denoinadores, se establece la relación entre átoos. nº at H 4 Para dos átoos de C: 3 C nº at C 3 H 4O3 3. Un copuesto está forado por C, H, O y N. Al quear 8,9 del iso se obtiene,7 de aua y 8,8 de CO. Sabeos que en 8,9 hay,4 de N. Al vaporizar 70 o C y 3 at, del iso ocupan 0, litros. Calcular la FE y la FM. N 4 O 6 C H C x H y O z N t + O (exceso) CO + H O Se epieza por calcular la forula epírica, para lo cual, el prier paso será calcular los raos de cada eleento que foran el copuesto. Conocidas las asas de dióxido de carbono y aua que se han forado en la reacción de cobustión del copuesto, y ediante las relaciones ponderales entre el oxíeno y el CO y el hidróeno y el aua, se calculan las asas de carbono e hidroeno del copuesto. La asa de nitróeno es un dato del enunciado, y la asa de oxíeno se calcula por diferencia frente al total. C ( C) ( CO ) 8'8 '4 CO H ( H) ( H O) '7 0'3 H O ( C H O N ) ( C) ( H) ( N) 8'9 '4 0'3 '4 4'8 x y z t 6

7 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( C) '4 n C 0' M( C) ( H) 0'3 n H 0'3 M( H) ( N) '4 n N 0' M( N) 4 4'8 n O 0'3 M 6 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (N). C 0' N 0' H 0'3 3 3 N 0' O 0'3 3 3 N 0' at de C Por cada átoo de nitróeno habrá: 3 at de H C H 3 at de O 3 N) n La forula olecular ( C H 3 O M n n 3 O 3 N se obtiene conocido el peso olecular (M) del copuesto El peso olecular (M) del copuesto se obtiene con la ecuación de ases ideales aplicada a los datos de la vaporización de los r. De copuesto. R T P V n R T P V R T P M R T M M V P V ' 0' M ' Sustituyendo en la expresión de la asa olecular en función de n 78 89n n ( C H 3O3N) C 4H 6O 6 N 7

8 4. Calcúlese la forula olecular de un ácido oránico que posee la siuiente coposición centesial: C 48,64%. H 8,%. O 43,4% sabiendo que la sal de plata tiene un peso olecular de 8. Datos: C ; H ; O 6; A 08 Priero se calcula la forula epírica, y a continuación con la asa olecular la forula olecular. Forula epírica. Conocida la coposición centesial, se toan 00 de copuesto: ( C) 48'64 00 r C x H yo z : ( H) 8' 43'4 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( C) 48'64 n C 4'053 M( C) ( H) 8' n H 8' M( H) 43'4 n O '70 M 6 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (O). C 4'053 3 '5 O '70 H 8' 3 3 O '70 Toando coo base de calculo el.c.. de los denoinadores, se establece la relación entre átoos. 3 nº at C 3 nº at H 3 6 Para dos átoos de O: ( C3H 6O ) Para conocer la asa olecular del ácido, se tiene en cuenta que la asa de la sal de plata será la asa de ácido enos uno (el hidroeno que pierde) + la asa atóica de la plata. M (sal) M (ácido) M (H) + M (A) 8 M (ácido) + 08 M (ácido) 74 ol ( ácido) ( ) n 74 n M n C 3 H 6 O 8

9 5. El equivalente quíico de un ácido dicarboxílico vale 67 y su coposición centesial es la siuiente C 50,9%, H,99% N 8,38%. Calcular su forula olecular. Datos. C ; H ; N 4. Los porcentajes de C, H y N no suan el 00%, eso es debido a que los ácido carboxílicos llevan oxíeno en su constitución, por lo tanto, lo que resta hasta el 00% es el porcentaje de oxíeno. % O Forula epírica. Conocida la coposición centesial, se toan 00 r de copuesto: ( C) 50'9 ( H) '99 00 r C x H yo z N t : 38'34 ( N) 8'38 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( C) 50'9 n C 4' 9 M( C) ( H) '99 r n H '99 M( H) 38'34 n O '40 M 6 ( N) 8'38 n N 0'60 M( N) 4 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (N). C 4' N 0'6 H ' N 0'6 O '4 4 4 N 0'6 7 at de C Por cada átoo de nitróeno habrá: 5 at de H ( C7H 5O 4 N) 4 at de O Para calcular n y obtener la forula olecular se eplea la asa olecular del ácido. La asa olecular se obtiene del valor de equivalente quíico del ácido. M Eq siendo v la valencia ácida, que por ser un ácido dicarboxílico es. v M 67 M 334 ol M n 334 n C 4H0O8N n 9

10 6. Al tratar 9. de Sn con exceso de HCl se han obtenido 9 8. de un cloruro de estaño. Deterinar su forula epírica. ( Sn) r. de Sn x Cl y : ( Cl) 9'8 9 0'8 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( Sn) 9 n Sn 0'076 M( Sn) 8'7 ( Cl) 0'8 n Cl 0'30 M( Cl) 35'5 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (N). Cl 0'3 4 4 Sn 0'76 Por cada átoo de estaño hay cuatro de cloro SnCl Tetracloruro de estaño ó cloruro estannico 4 7. junio 997 Cuando se calienta el cloruro de hierro (III) hexahidratado se transfora en la sal anhidra y aua. Datos: Masas atóicas: Cl 35 5; H ; O 6; Fe 55 9 Calcular: a) El porcentaje en peso que pierde la sal hidratada cuando se transfora en sal anhidra. Q FeCl3 6H O FeCl3 + 6H O 6 M( H O) 6 8 % '94 ( Sal hidratada) M( FeCl3 6H O) ' Al deshidratar el cloruro férrico hexahidratado pierde el 39 94% de su asa b) Los raos de sal hidratada que deberán calentarse para obtener 500 raos de sal anhidra. Si el porcentaje de aua en la sal hidratada en del 39 94%, el porcentaje de sal anhidra es del 60 06% ( ). ( Sal anhidra) ( Sal anhidra) % Sal anhidra 00 Sal hidratada Sal hidratada % Sal anhidra '06 ( Sal hidratada) 00 83'5 00 c) El voluen de vapor de aua que se recoería a 50ºC y 3 at de presión al calentar la sal hidratada en la transforación anterior. El voluen de aua se calcula con la ecuación de ases ideales conocidos los oles de aua y la condiciones de presión y teperatura. ( H O) ( Sal hidratada) ( Sal anhidra) 83'5 500 n H O 8'5 oles M H O M H O 8 ( ) n R T 8'5 0'08 P V n R T V 3'6 L P 3 0

11 8. junio 993 Un copuesto oránico en fase aseosa tiene una densidad de 3 3 /l edida a 95ºC y 758 de H, y su coposición centesial experiental es: C(4 %), H(4 %) y Cl(7 7%). Deterine su fórula epírica. Datos: Masa atóicas:. C ; Cl 35 5; H ; R 0 08 at L/K ol Priero se calcula la forula epírica, y a continuación con la asa olecular la forula olecular. Forula epírica. Conocida la coposición centesial, se toan 00 r de copuesto: ( C) 4' 00 C x H yclz : ( H) 4' ( Cl) 7'7 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( C) 4' n C '07 M( C) ( H) 4'r n H 4' M( H) ( Cl) 7'7 n Cl '00 M( Cl) 35'5 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (C). H 4' C '07 Cl '00 C '0' Por cada átoo de carbono hay dos de hidróeno y uno de cloro. Su forula epírica es: CH Cl La forula olecular tiene la fora: ( CH Cl) n El valor de n se puede calcular a partir del peso olecular. M n ( '5) 49'5 n La asa olecular se obtiene ediante la ecuación de ases ideales en función de la densidad. P V n R T P V R T P M R T P M d R T M V at L 3'3 0' K d R T M l ol K 99'85 P 758 ol at 760 Sustituyendo el valor de M se despeja n. n. ( CH Cl) C H 4Cl

12 9. septiebre 993 Un ainoácido contiene C, H, O y N. En un experiento, la cobustión copleta de 75 de ese ainoácido dio 3 94 de CO y 89 de H O. En un experiento distinto, 873 de ainoácido produjeron de NH 3. Calcule su forula epírica y olecular Puesto que los dos experientos se hacen con diferentes asas de copuesto, del priero se obtienen los tanto por ciento en asa de C e H del ainoácido, del seundo el tanto por ciento en asa del N, y por diferencia hasta cien se obtiene el del oxíeno. Experiento I C x H y O z N t + O (exceso) CO + H O Conocidas las asas de dióxido de carbono y aua que se han forado en la reacción de cobustión del ainoácido, y ediante las relaciones ponderales entre el oxíeno y el CO, y el hidróeno y el aua, se calculan las asas de carbono e hidroeno del copuesto. Conocidas las asas de los eleentos C e H y la asa total de copuesto utilizada en el experiento, se calculan los porcentajes en asa de estos eleentos en el ainoácido. C ( C) '075 C CO 3'94 '075 %(C) '43 CO T '75 H H O 8 H Experiento II N NH 3 4 N 7 8 ( H O) 4 7 ( NH ) 3 8 H '89 0' %(H) T C x H y O z N t NH N 0'436 0'359 r %(N) %(C) %(H) %(N) 00 49'43 9'66 9' 7 ' 74 % Conocida la coposición centesial, se toan 00 r de copuesto: ( C) 49'43 ( H) 9'66 00 C x H yo z N t : '74 ( N) 9' 7 T 0' 00 9'66 '75 0' ' 7 '873 Conocida la asa de cada eleento se calcula el núero de oles de átoos de cada eleento, dividiendo por su átoo-r. ( C) 49'43 n C 4' M( C) ( H) 9'66 n H 9'66 M( H) '74 n O '36 M 6 ( N) 9'7 n N '36 M( N) 4 Conocidos los oles de átoos de cada eleento, se coparan respecto del enor (N).

13 C 4' 3 3 N '36 H 9' N '36 O '36 N '36 Por cada átoo de nitróeno hay uno de oxíeno, 3 de carbono y siete de hidróeno C 3 H 7 ON 0. Un recipiente de 50 litros contiene hidroeno a 5ºC y 5 Kpa de presión. Si el recipiente se pone en contacto con la atósfera, donde la presión es de 0300 Pa deterinar la asa y el voluen de hidróeno en condiciones norales que sale del recipiente. Se pide calcular la variación del núero de oles de un sistea aseoso en el que anteniendo la teperatura y el voluen constante se produce una disinución de presión. Aplicando la ecuación de ases ideales a cada uno de los sisteas por separado, se calculan los oles de cada uno de ellos. Coo las presiones se dan en Pa (Pascal), se utiliza la ecuación de ases ideales en el sistea internacional, V( 3 ), R 8 3 J ol K. 3 P V n '6 oles R T 8'3 88 P V n ' oles R T 8'3 88 n n n ' '6 0'49 oles El sino neativo solo tiene carácter físico, indicando que el sistea pierde asa. ( H ) n( H ) M( H ) 0'49 ol 0'98 ol V( H ) l C.N. '4 n( H ) '4 0'49 0'98 L ol. Una ezcla de ases, a la presión atosférica, esta constituida por 8 % de H, 4 % de CO, 6% CO y 5% de N (% en volúenes). Calcular : a) La asa olecular aparente de la ezcla. b) La densidad de la isa en C.N. c) Las presiones parciales de cada uno de los coponentes. a. La asa olecular aparente de una ezcla aseosa se calcula en función de las fracciones olares de los coponentes de la ezcla y de sus asas oleculares Aplicado a la ezcla propuesta: M a χ M + χ M a M i n 3 χ M i + χ H H CO CO CO CO N N i M + χ M M a '8 ol 3

14 b. De la ecuación de ases ideales se despeja la densidad de la ezcla aseosa. P V n R T P V R T P M R T M V P M d R T P M d R T Aplicada esta ecuación a una ezcla en condiciones norales: P M a 4'8 d '085 R T 0'08 73 L c. Seún la ley de Raoult: Pi P χi En condiciones norales, la presión total es, por tanto las presiones parciales coinciden con las fracciones olares de cada coponente de la ezcla aseosa. P P χ χ 0' 8 at P P CO P H CO N P χ P χ P χ H CO CO N χ χ χ H CO CO N 0'4 at 0'06 at 0'5 at. Se recoen sobre aua exactaente 500 l de nitróeno a 5ºC y 755 de presión. El as está saturado con vapor de aua. Calcular el voluen del nitróeno seco en condiciones norales. Presión de vapor del aua a 5ºC3 8. Por ser una ezcla aseosa, la presión total será sua de las presiones parciales de todos los coponentes (N, H O) P PN + PH O( v) P P P N T HO T ( v) 755 3'8 73'8 H Conocida la presión parcial del nitróeno, se calcula ediante la ecuación de ases ideales aplicada a un coponente de la ezcla, el núero de oles de nitróeno. 73'8 P 0'5 N V P V n( N ) RT : n( N ) 760 N 0'097 oles RT 0'08 98 Teniendo en cuenta el voluen olar en condiciones norales. V.N. '4 n '4 0'097 0'44 L C 44l 4