2. 1,7 g de NaNO 3 (Mr =85) se disuelve en agua para preparar 0,20 dm 3 de solución. Cuál es la concentración de la solución resultante en mol dm -3?

Transcripción

1 QUÍMICA CUANTITATIVA 1. Cuál es la suma de todos los coeficientes cuando de la siguiente ecuación utilizando los números enteros más pequeños posibles? 2. 1,7 g de NaNO 3 (Mr =85) se disuelve en agua para preparar 0,20 dm 3 de solución. Cuál es la concentración de la solución resultante en mol dm -3? 3. Cuántas moléculas están presentes en una gota de etanol, C 2 H 5 OH de masa g? 4. Que muestra tiene mayor masa? 5. La masa molecular relativa de un gas es 56 y su fórmula empírica es CH 2. Cuál es la fórmula molecular del gas? 6. El etanol se utiliza como un componente en combustible en algunos vehículos. Una mezcla de combustible contiene 10 % en masa de etanol en la gasolina sin plomo (gasolina). Esta mezcla se conoce como Gasohol E10. (a) Asumiendo que el otro 90 % de masa de Gasohol E10 es octano. Se quema 1,00 kg de esta mezcla de combustible. i) calcular la masa, en gramos, del etanol y del octano en 1,00 kg de la mezcla de combustible. 1

2 (ii) calcular, en mol, la cantidad de etanol y octanos en 1,00 kg de la mezcla de combustible. (iii) calcular la cantidad total de energía, en kj, lanzado cuando 1,00 kg de la mezcla de combustible se quema completamente. 7. Qué masa, en gramos, de hidrógeno se forma cuando 3 mol de aluminio reaccionar con exceso de ácido clorhídrico según la siguiente ecuación? 8. Cuál es el número total de átomos de hidrógeno en 1,0 mol de benzamida, C 6 H 5 CONH 2? 9. Cuál es la suma de los coeficientes de la ecuación al equilibrio mediante números enteros más pequeños posibles? 10. El C 2 H 3 Cl, reacciona con el oxígeno según la siguiente ecuación. Cuál es la cantidad, en mol, de H 2 O producida cuando 10.0 mol de C 2 H 3 Cl y 10.0 mol de O 2 se mezclan? 11. Una masa fija de gas ocupa un volumen determinado a una temperatura de 50 C. Qué temperatura se requiere para duplicar su volumen, manteniendo la presión constante? 12. Cuál es la concentración de NaCl, en mol. dm -3 cuando se agrega 10,0 cm 3 de solución de NaCl de 0,200 mol.dm -3 a 30,0 cm 3 de solución de NaCl de mol dm -3? 2

3 13. Qué cantidad de los siguientes compuestos contiene el menor número de iones? 14. Cuál es la masa molar aproximada, en g. mol -1, de MgSO 4 7H 2 O? 15. Cuál es a la vez fórmula empírica y fórmula molecular? moléculas de hidrógeno, H 2 (g) y 5 moléculas de gas oxígeno, O 2 (g) se mezclan en las condiciones que permite que la reacción sea completa, según la siguiente ecuación. El siguiente diagrama representa la mezcla de reactivos. Qué diagrama representa la mezcla de reacción cuando la reacción sea completa? 3

4 17. El latón es una aleación de cobre que se utiliza mucho. Se realiza un análisis para determinar el porcentaje de cobre presente en tres muestras idénticas de latón. Las reacciones implicadas en este análisis se muestran a continuación. (a) (i) deducir el cambio en los números de oxidación de cobre y nitrógeno en el paso 1. (ii) identificar al agente oxidante en el paso 1. (b) un estudiante lleva a cabo este experimento tres veces, con tres clavos de latón pequeño idénticos y obtuvo los siguientes resultados. Masa de latón g ± 0,001 g i) calcular la cantidad promedio, en mol, de S 2 O 3 2- en el paso 3. (ii) calcular, en mol, la cantidad de cobre presente en el latón. (iii) calcular la masa de cobre en el latón. (iv) calcular el porcentaje en masa de cobre en el latón. 18. Cuál es el coeficiente de Fe 3 O 4 cuando la siguiente ecuación está equilibrada usando los números enteros más bajos? 19. Qué masa, en gramos, contiene una molécula de etano, C 2 H 6? 20. Qué fórmula molecular es también una fórmula empírica? 21. Cuál de las siguientes es consistente con la ley de Avogadro? 4

5 22. El porcentaje en masa de carbonato de calcio en la cáscara de huevo se determinó añadiendo exceso de ácido clorhídrico para asegurar que había reaccionado todo el carbonato de calcio. El exceso de ácido ces se tituló con hidróxido de sodio acuoso. (a) el estudiante agregó cm 3 de 0,200 mol.dm -3 HCl a g de cáscara de huevo. Calcular la cantidad, en mol, de HCl añadido. (b) el exceso de ácido requiere cm 3 de mol NaOH dm -3 para la neutralización. Calcular, en mol, la cantidad de ácido que se encuentra en exceso. (c) determinar, en mol, la cantidad de HCl que reacciona con el carbonato de calcio en la cáscara de huevo. (d) la ecuación para la reacción de HCl con el carbonato de calcio en la cáscara de huevo. (e) determinar, en mol, la cantidad de carbonato de calcio en la muestra de la cáscara de huevo. (f) calcular la masa y el porcentaje en masa de carbonato de calcio en la muestra del cascarón mol de aluminio reacciona con el oxígeno con óxido de aluminio de forma. Cuál es la cantidad de oxígeno, en mol, necesitan para completar reacción? 24. Cuál es el número total de átomos de nitrógeno en dos moles de NH 4 NO 3? 25. En el análisis, se encontró un compuesto de 60 g de masa por mol y contiene 12 g de carbono, 2 g de hidrógeno y 16 g de oxígeno. Cuál es la fórmula molecular del compuesto? 26. A iguales masas de los metales Na, Mg, Ca y Ag se agregan a cada muestra exceso HCl (ac). Que metal produce mayor volumen total de H 2 (g)? 27. El siguiente gráfico representa la relación entre dos variables en una cantidad fija de gas. 5

6 Cuáles son las variables que podrían ser representadas por cada eje? 28. 8,5 g de NH 3 se disuelven en H 2 O para preparar una solución de 500 cm 3. Qué afirmaciones son correctas? I. El NH 3 es el soluto y H 2 O es la solución II. La concentración de la solución es 17 g. dm -3 III. [NH 3 ] =1.0 mol.dm -3 *29. Considere la siguiente secuencia de reacciones (*Este ejercicio se realizará cuando se estudie la Química Orgánica) RCH 3 es un alcano desconocido donde R representa un grupo alquilo. (a) El alcano contiene 81,7 % en masa de carbono. Determine su fórmula empírica del compuesto (b) Iguales volúmenes de dióxido de carbono y del alcano desconocido tienen la misma masa, medido con una precisión de dos cifras significativas, a la misma temperatura y presión. Deducir la fórmula molecular del alcano. (c) (i) Estado de los reactivos y condiciones necesarias para la reacción 1. (ii) las condiciones necesarias para la reacción 3 (d) reacción 1 implica un mecanismo de radicales libres. Describir el mecanismo de paso a paso, dando ecuaciones para representar los pasos de iniciación, propagación y terminación. (e) el mecanismo de la reacción 2 es descrito como S N 2. (i) el significado de cada uno de los símbolos en S N 2 (ii) explicar el mecanismo de esta reacción usando las flechas rizadas para mostrar el movimiento de los pares de electrones y dibujar la estructura del estado de transición cm 3 de agua se agrega a una solución de 200 cm 3 de cloruro de sodio de 0,5 mol dm -3. Cuál es la concentración de cloruro de sodio en la nueva solución? 6

7 31. La masa molar de un compuesto es aproximadamente de 56 g/ mol. Qué fórmula es posible la de este compuesto? 32. Qué compuesto tiene la fórmula empírica con la mayor masa? 33. Cuál es el coeficiente de O 2 (g) cuando se ajusta la ecuación para la combustión de 1 mol de pentano? 34. Cuál es la máxima cantidad, en gramos, de óxido de magnesio que puede obtenerse de la reacción del oxígeno con 2,4 g de magnesio? 35. Se mezclan 5 dm 3 de monóxido de carbono, CO (g) y 2 dm 3 de oxígeno, O 2 (g), a la misma temperatura y presión. Suponiendo que se completa la reacción según la ecuación dada, cuál es el volumen máximo de dióxido de carbono, CO 2 (g), en dm 3, que se pueden formar? 36. Qué afirmación acerca de las soluciones es correcta? A. Cuando la vitamina D se disuelve en grasa, la vitamina D es el disolvente y la grasa es el soluto. B. En una solución de NaCl en agua, NaCl es el soluto y el agua es el solvente. C. Una solución acuosa se compone de agua disuelta en un soluto. D. La concentración de una solución es la cantidad de solvente disuelto en 1 dm 3 de solución. 37. BIODIESEL hace uso de la capacidad de las plantas para fijar carbono atmosférico por la fotosíntesis. Muchas empresas e individuos ahora están utilizando biodiesel como combustible con el fin de reducir su huella de carbono. BIODIESEL puede ser sintetizado de aceite vegetal según la siguiente reacción. 7

8 (a) Identificar el grupo funcional orgánico presente en el aceite vegetal y biodiésel. (b) Por parte de su investigación de monografía sobre la eficiencia del proceso, un estudiante reaccionó una muestra pura de un aceite vegetal (donde R= C 17 H 33 ) con metanol. Los datos registrados para la reacción son: Masa de aceite: g Masa de metanol: 200,0 g Masa de hidróxido de sodio: 3,5 g Masa de biodiesel producido: g La masa molecular relativa del aceite utilizado por el estudiante es Calcular la cantidad (en moles) del aceite y el metanol utilizados y por lo tanto la cantidad (en moles) de exceso de metanol. (c) las flechas reversibles en la ecuación indican que la producción de biodiesel es un proceso de equilibrio. (i) Explica que significa equilibrio dinámico. (ii) Empleando las abreviaturas aceite de vegetal, metanol, glicerina y biodiesel deducir la expresión constante de equilibrio (Kc) para esta reacción. (iii) sugieren una razón por qué el metanol en exceso se utiliza en este proceso. (iv) exponer y explicar el efecto que tendrá la adición del catalizador hidróxido de sodio en la posición de equilibrio. (d) los reactivos deben agitarse vigorosamente porque formaron dos capas en el recipiente de reacción. Explicar por qué se forman dos capas distintas y por qué agitación aumenta la velocidad de reacción. (e) calcular el porcentaje del rendimiento de biodiesel obtenido en este proceso. (f) Cuando el biodiesel es combustión produce dióxido de carbono. Explicar por qué el uso de biodiesel como combustible no contribuye significativamente al calentamiento global. 38. El porcentaje de iones Fe 2+ en una pastilla puede determinarse disolviendo la pastilla en ácido sulfúrico diluido y valorar con la solución de permanganato de potasio KMnO4(ac). Durante el proceso los iones de hierro (II) son oxidados a hierro (III) y se reduce el ion permanganate a ion manganeso (II). Se encontró que una tableta con una masa de 1.43 g requiere 11.6 cm 3 de 2,00 molar de KMnO4(ac) para alcanzar el punto final. (a) escribe la semiecuación para la oxidación de los iones de hierro (ii) escribe la semiecuación para la reducción de los iones de MnO - 4 en solución ácida. (iii) deducir la ecuación redox global para la reacción. - (b) calcular los moles de MnO 4 que hay en 11.6 cm 3 2,00 molar (ii) calcular la cantidad en moles, de iones Fe 2+ presentes en la pastilla (iii) determinar el porcentaje de Fe 2+ de la pastilla. 8

9 39. Cuál es el número de átomos de oxígeno en un mol de CuSO 4 5H 2 O? 40. Qué muestra tiene mayor masa? 41. Qué volumen de trióxido de azufre, en cm 3, puede prepararse utilizando 40 cm 3 de dióxido de azufre y 20 cm 3 oxígeno gas según la siguiente reacción? Asumir que todos los volúmenes se miden a la misma temperatura y presión. 42. Cuáles de la muestra de gas nitrógeno, N 2, contiene el mayor número de moléculas de nitrógeno? 43. La aspirina es uno de los fármacos más utilizados en el mundo que puede ser preparado de acuerdo con la ecuación. (a) indicar los nombres de los tres grupos funcionales orgánicos de la aspirina. (b) un estudiante reaccionó ácido salicílico con anhídrido etanoico en exceso. La aspirina sólido impuro se obtuvo mediante el filtrado de la mezcla de reacción y por recristalización. La siguiente tabla muestra los datos registrados por el estudiante. (i) determinar, en mol, la cantidad de ácido salicílico usado. (ii) calcular la cantidad en g, de la aspirina (iii) determinar el porcentaje del rendimiento de aspirina pura. 9

10 (iv) indicar el número de cifras significativas asociadas con la masa de aspirina pura obtenida y calcular el porcentaje de incertidumbre asociada con esta masa. (v) otro estudiante repitió el experimento y obtener un rendimiento experimental de 150. El profesor comprueba los cálculos y no encuentra errores. Comentar el resultado. 44. El Smog es común en ciudades en todo el mundo. Un componente del smog es PAN (nitrato de peroxiacilo ) que consiste en 20.2 %C, 11.4 %N, 2,50 % H y 65,9% O en masa. Determinar la fórmula empírica de PAN. 45. Qué no metal forma un óxido XO 2 con una masa molecular relativa de 60? 46. Cuántos átomos de oxígeno existen en 0,20 mol de ácido etanoico? 47. 4,00 mol de un hidrocarburo con una fórmula empírica de CH 2 tiene una masa de 280 g. Cuál es la fórmula molecular de este compuesto? 48. Cuál será la concentración de iones sulfato cuando 0,20 mol de KAl (SO 4 ) 2 se disuelve en agua para obtener 100 cm 3 de solución acuosa? 49. El volumen de un gas ideal a 27.0 C se aumentó de 3.00 dm 3 a 6.00 dm 3. A qué temperatura, en C, el gas tendrá la presión original? 10

11 50. Los datos de un experimento para determinar el porcentaje de hierro presente en una muestra de mineral de hierro se muestra en la tabla. Esta muestra fue disuelta en ácido y todos Fe 2+ se convierte en Fe 3+. La solución resultante se valora con una solución estándar de permanganato de potasio. Este procedimiento se llevó a cabo tres veces. En solución ácida, MnO 4 - reacciona con iones Fe 2+ para formar Mn 2+ y Fe 3+ y el punto final se indica mediante un ligero (leve) color rosado. (a) deducir la ecuación redox para esta reacción en solución ácida. (b) identificar el agente reductor en la reacción. (c) calcular la cantidad en moles, de MnO 4 - utilizado en la valoración. (d) calcular la cantidad en moles, de Fe en la g muestra de mineral de hierro. (e) determinar el porcentaje en masa de Fe presente en la muestra de g de mineral de hierro. 51. Cuáles son los coeficientes de esta ecuación? 52. Qué volumen de dióxido de carbono, en dm 3, bajo condiciones estándar, se forma cuando 7.00 g de eteno (M r = 28.1) sufre una combustión completa? 53. Cuántos átomos de hidrógeno hay en un mol de etanol? 11

12 54. Cuál es el coeficiente de H 2 SO 4 (aq) en la siguiente ecuación, utilizando los más pequeños posibles enteros? 55. Las bolsas de aire en los coches se inflan cuando el nitruro de sodio se descompone para formar sodio y nitrógeno. Calcular la cantidad en moles, de nitrógeno gas producido por la descomposición de 2,52 mol de NaN 3 (s). 56. Qué volumen, en cm 3, de 0,200 mol.dm 3 HCl(ac) se requiere para neutralizar 25,0 cm 3 de 0,200 mol dm -3 Ba(OH) 2 (ac)? mol de hidróxido de aluminio se mezcla con mol de ácido sulfúrico, y se produce la siguiente reacción: (a) determinar el reactivo limitante. (b) calcular la masa de Al 2 (SO 4 ) 3 producido. (c) determinar la cantidad (en mol) de reactivo sobrante que queda. (d) definir un ácido de Brønsted-Lowry y una base de Lewis. (e) El ácido sulfúrico es un ácido fuerte. Indicar el nombre y la fórmula de cualquier ácido débil. 58. Un gas tóxico, A, contiene en 53.8 % de nitrógeno y carbono 46,2 % por masa. A 273 K y 1.01 x 10 5 Pa, g del ocupa 462 cm 3. Determinar la fórmula empírica de la A. Calcular la masa molar del compuesto y determinar su estructura molecular. 12

13 Solucionario Química Cuantitativa 1. D 2. B 3. A 4. B 5. D D 8. D 9. D 10. A 11. D 12. C 13. B 14. D 15. A 16. A B 19. B 20. A 21. D 13

14 C 24. D 25. D 26. B 27. C 28. C C 31. D 32. A 33. C 34. C 35. B 36. B

15 D 40. C 41. B 42. D C 46. B 47. D 15

16 48. D 49. C C 52. D 53. B 54. C 55. C 56. C