PROBLEMAS QUÍMICA. (Proyecto integrado)

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1 PROBLEMAS QUÍMICA. (Proyecto integrado) CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1. Razone qué cantidad de las siguientes sustancias tiene mayor nº de átomos: a) 0 5 moles de SO 2 b) 14 gramos de nitrógeno molecular. c) 67 2 litros de gas helio en condiciones normales de presión y temperatura. Masas atómicas: N=14; O=16; S=32 (Sol. Los 67,2 L de helio) 2. Se dispone de tres recipientes que contienen 1 litro de CH 4 gas, 2 litros de N 2 gas y 1 5 litros de O 3 gas, respectivamente, en las mismas condiciones de presión y temperatura. Indique razonadamente: a) Cuál tiene mayor nº de moléculas? (Sol. Los 2 litros de N 2 ) b) Cuál tiene mayor nº de átomos? (Sol. El litro de CH 4 ) c) Cuál tiene mayor densidad? (Sol. El ozono) 3. a) Cuántos átomos de oxígeno hay en 200 litros de oxígeno molecular en condiciones normales? Cuántos átomos de oxígeno incorpora a su cuerpo por este procedimiento? (Sol. 1, átomos de oxígeno y 334, átomos de oxígeno) 4. Calcule el nº de átomos contenidos en: a) 10 gramos de agua. (Sol átomos) b) 0 2 moles de C 4 H 10. (Sol. 1, átomos) c) 10L de oxígeno en condiciones normales. (Sol. 5, átomos de oxígeno) Masas atómicas: H=1; O=16 5. En tres recipientes de la misma capacidad y que se encuentran a la misma temperatura se introduce, respectivamente, 10 g de hidrogeno, 10 g de oxigeno y 10 g de nitrógeno, los tres en forma molecular y estado gaseoso: a) En cual de los tres recipientes habrá mayor numero de moléculas. (Sol. Hidrógeno) b) En cual de los tres recipientes será mayor la presión. (Sol. Hidrógeno) Masas atómicas: H=1; N=14; O=16 6. En 0,5 moles de CO 2 calcule: a) El numero de moléculas. (Sol 3, moléculas) b) La masa de CO 2. (Sol. 22 gramos) c) Numero total de atomos. (Sol. 9, átomos) Masas atómicas: C=12; O=16

2 7. Una bombona de butano (C 4 H 10 ) contiene 12 kg de este gas. Para esta cantidad calcule: a) El número de moles de butano. (Sol. 206,896 moles) b) Numero de átomos de carbono e hidrógeno. (Sol. 4, átomos de carbono y 12, átomos de hidrogeno) Masas atómicas: H=1; C=12 8. Un recipiente cerrado contiene oxígeno, después de vaciarlo lo llenamos de amoníaco a la misma presión y temperatura. Razona cada una de las siguientes afirmaciones: a) El recipiente contenía el mismo nº de moléculas de O 2 que de NH 3. (Verdadero) b) La masa del recipiente lleno es la misma en ambos casos. (Falso) c) En ambos casos el recipiente contiene el mismo nº de átomos. (Falso) 9. En una inspiración tomamos medio litro de aire que contiene un 21% de oxígeno. En un minuto realizamos 18 inspiraciones. Calcula: (condiciones normales) a) Moles de O 2 /día. (Sol. 121,5 moles de O 2 ) b) Gramos de O 2 /día. (Sol gramos de O 2 ) c) Átomos de O 2 /día. (Sol. 1, átomos) 10. Calcula: a) Cuál es la masa de un átomo de Ca? (Sol. 6, g) b) Cuántos átomos de boro hay en 0 5 gramos de este elemento? (Sol. 2, átomos) c) Cuántas moléculas hay en 0 5 gramos de BCl 3? (Sol. 2, moléculas) Masas atómicas: Ca=40; B=11; Cl= Un recipiente de un litro de capacidad se encuentra lleno de gas amoníaco a 27 o C y 0 1 atm. Calcule: a) La masa de amoníaco presente. (Sol. 0,069 gramos) b) El nº de moléculas de amoníaco en el recipiente. (2, moléculas de NH 3 ) c) El nº de átomos de H y N que contiene. (2, átomos de N y 7, átomos de H) Datos: R=0 082atm L/K mol. Masas atómicas: N=14; H=1

3 FÓRMULA EMPÍRICA Y MOLECULAR 12. Si consideramos los compuestos C 6 H 6 y C 2 H 2, razone las siguientes afirmaciones cuales son ciertas y cuales falsas: a) Los dos tiene la misma fórmula empírica. (Verdadera) b) Los dos tienen la misma fórmula molecular. (Falso) c) Los dos tienen la misma composición centesimal. (Verdadera) 13. La formula empírica del compuesto orgánico es C 2 H 4 O. Si su masa molecular es 88: a) Determina su formula molecular. (Sol. C 4 H 8 O 2 ) b) Calcule el numero de átomos de hidrogeno que hay en 5 g de dicho compuesto. (Sol. 2, átomos) Masas atómicas: H=1; C=12; O= Un hidrocarburo contiene un 80% de carbono en su composición. Si la masa de dicho hidrocarburo gaseoso contenida en un matraz de 0,5 litros a 37ºC y 0,84 atm es de 0,496 gramos, calcula sus fórmulas empírica y molecular. (Sol. CH 3 y C 2 H 6 ) Masas atómicas: C=12; H= Un compuesto orgánico contiene carbono e hidrógeno. Una muestra de 5 gramos se vaporizó ocupando un volumen de 1,575 litros a 760 mmhg de presión y 27ºC. El análisis cuantitativo de una muestra similar indicó que contenía 4,616 gramos de carbono y 0,384 gramos de hidrógeno. De qué compuesto se trata? (Sol. Benceno) Masas atómicas: C=12, H= La estricnina es un poderoso veneno utilizado como raticida. La composición porcentual de la estricnina es: C= 75,45%; H= 6,587%; N= 8,383%; O= 9,581%. Calcula su fórmula empírica. (Sol. C 21 H 21 N 2 O 2 ) Masas atómicas: C=12; H=1; N=14; O= El análisis de un compuesto dio 24,25% en carbono, 71,7% en cloro y 4,05% en hidrógeno. Sabiendo que 1 litro del compuesto en estado gaseoso medido a 744 mmhg y 110ºC tiene una masa de 3,085 gramos, calcula su fórmula molecular. (Sol. C 2 H 4 Cl 2 ) Masas atómicas: C=12; Cl= 35,5; H=1.

4 DISOLUCIONES 18. Se preparan 250 ml de disolución 1,5 M de acido nítrico a partir de un ácido comercial al 67 % en peso y densidad 1,40 g/ml. a) Calcule la molaridad del acido concentrado y el volumen del mismo necesario para preparar los 250 ml de disolución de acido nítrico 1,5 M. (Sol. 14,88 M y 25,3 ml) b) Describa el procedimiento a seguir y el material de laboratorio a utilizar para preparar la disolución anterior. Masas atómicas: H=1; N=14; O= Una disolución de ácido acético tiene un 10% en peso de riqueza y una densidad de 1,05 g/ml. Calcule: a) La molaridad de la disolución. (Sol. 1,75 M) b) La moralidad de la disolución preparada llevando 25 ml de la disolución anterior a un volumen de 250 ml, mediante adición de agua destilada. (Sol. =,175 M) Masas atómicas: H=1; C=12; O= Una disolución acuosa de alcohol etílico (C 2 H 5 OH), tiene una riqueza del 95% y una densidad de 0 9 g/ml. Calcule: a) La molaridad de esa disolución. (Sol. 18,58 M) b) Las fracciones molares de cada componente. (Sol. χ s = 0,88 y χ d = 0,12) Masas atómicas: C=12; O=16; H=1 21. Se mezclan 50 gramos de etanol y 50 gramos de agua para obtener una disolución cuya densidad es 0,954 g/ml. Para la disolución resultante calcúlese: a) La concentración molar de etanol. (Sol. 10,37 M) b) Fracción molar de agua. (χ d = 0,718)

5 ESTEQUIOMETRÍA 22. Se hacen reaccionar 10 gramos de zinc metálico con ácido sulfúrico en exceso. Calcule: a) El volumen de hidrógeno que se obtiene, medido a 27ºC y 740 mmhg de presión. (Sol. 3,86 litros) b) La masa de sulfato de zinc formada si la reacción tiene un rendimiento del 80%. (Sol. 19,743 gramos) Datos: R= 0,082 atm L/mol K. Masas atómicas: O=16; S=32; Zn=65, Dada la ecuación CaCO 3 + HCl CO 2 + CaCl 2 + H 2 O (sin ajustar), calcule: a) La cantidad de un mineral cuya riqueza en CaCO 3 es del 92% en masa, que se necesitaría para obtener 250 kg de CaCl 2. (Sol. 244,8 kg) b) El volumen de ácido clorhídrico comercial del 36% de riqueza y densidad 1,18 g/ml, necesario para obtener la cantidad de cloruro de calcio a la que se refiere el apartado anterior. (Sol. 375,37 litros) Masas atómicas: H=1; C=12; O=16; Cl=35,5; Ca= En la reacción NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO 3, calcule: a) Qué masa de cloruro de plata puede obtenerse a partir de 100 ml de nitrato de plata 0,5 M y 100 ml de cloruro de sodio 0,4 M? (Sol. 5,74 gramos) b) La cantidad de reactivo en exceso que queda sin reaccionar, expresada en gramos. (Sol. 1,7 gramos de nitrato de plata) 25. Dada la siguiente reacción química: 2AgNO 3 + Cl 2 N 2 O 5 + 2AgCl + ½ O 2, calcule: a) Los moles de N 2 O 5 que se obtienen a partir de 20 gramos de AgNO 3. (Sol. 0,06 moles) b) El volumen de oxígeno obtenido, medido a 20ºC y 620 mmhg. (Sol. 0,85 litros) Datos: R= 0,082 atm L/mol K. Masas atómicas: N=14; O=16; Ag= El carbonato de sodio se puede obtener por descomposición térmica del bicarbonato sódico, según la reacción: 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O. Se descomponen 50 gramos de bicarbonato de sodio de un 98% de riqueza en peso. Calcule: a) El volumen de CO 2 desprendido, medido a 25ºC y 1,2 atm. (Sol. 5,9 litros) b) La masa, en gramos, de carbonato de sodio que se obtiene. (Sol. 30,74 gramos) Datos: R= 0,082 atm L/mol K. Masas atómicas: Na= 23; H=1; C=12; O= Se hacen reaccionar 200 g de piedra caliza que contiene un 60% de carbonato de calcio con exceso de ácido clorhídrico y se obtiene bicloruro de calcio, dióxido de carbono y agua. Calcule: a) Los gramos de cloruro de calcio obtenidos. (Sol. 133,2 gramos) b) El volumen de CO 2 medido a 17ºC y a 740 mmhg. (Sol. 29,8 litros) Datos: R= 0,082 atm L/mol K. Masas atómicas: C=12; Cl=35,5; Ca=40.

6 28. El ácido sulfúrico reacciona con el cloruro de bario según la reacción: H 2 SO 4 (ac) + BaCl 2 (ac) BaSO 4 (s) + 2 HCl (ac). Calcule: a) El volumen de una disolución de ácido sulfúrico, de densidad 1,84 g/ml y 96% en masa de riqueza, necesario para que reaccionen totalmente 21,6g de cloruro de bario. (Sol. 5,75 ml) b) La masa de sulfato de bario que se obtendrá. (Sol. 24,27 gramos) Masas atómicas: H=1; S=32; O=16; Ba=137,4; Cl=35, El zinc reacciona con el ácido sulfúrico según la reacción: Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + H 2. Calcule: a) La cantidad de sulfato de zinc obtenido a partir de 10 gramos de Zn y 100 ml de ácido sulfúrico 2 M. (Sol. 24,68 gramos) b) El volumen de hidrógeno desprendido, medido a 25ºC y a 1 atm, cuando reaccionan 20 gramos de zinc con ácido sulfúrico en exceso. (Sol. 7,477 litros) Datos: R= 0,082 atm L/mol K. Masas atómicas: Zn=65,4; O=16; S=32; H= Uno de los alimentos más consumidos es la sacarosa C 12 H 22 O 11. Cuando reacciona con oxígeno se transforma en dióxido de carbono y agua desprendiendo 348,9 kj/mol, a la presión de una atmósfera. El torrente sanguíneo absorbe, por término medio, 26 moles de oxígeno en 24 horas. Con esta cantidad de oxígeno: a) Cuántos gramos de sacarosa se pueden quemar al día? (Sol. 742,14 gramos) b) Cuántos kj se producirán en la combustión? (Sol. 755,16 kj) Masas atómicas: H=1; C=12; O=16.