PAU+25 QUÍMICA TEMA 1. ESTRUCTURA DE LA MATERIA.

Transcripción

1 PAU+5 QUÍICA EA. ESRUCURA DE LA AERIA. Ayudas para la resolución de los ejercicios propuestos al final del tea (pág. 8 a pág. 4) CUESIONES: ) Recuerda que todo átoo o ión viene identificado por su síbolo quíico (una o dos letras, la priera en ayúscula) y dos núeros. El núero atóico Z que nos dice el núero de protones en el núcleo; y el núero ásico A que nos 8 indica el núero de protones as neutrones. Para nuestro caso 9 U. Los electrones se encuentran alrededor del núcleo forando la corteza. Si el átoo es neutro, habrá tantos electrones en la corteza coo protones en el núcleo ya que abos tienen la isa carga eléctrica. ) Utiliza la relación A - Z=nº neutrones. ) odos los isótopos del iso eleento tienen igual Z. 4) Los átoos neutros, que tienen los isos electrones que protones, pueden perder o capturar electrones. Cuando un átoo neutro captura un electrón se transfora en un ANION (-), pero cuando pierde un electrón se transfora en un CAION (+). 5, 6, y 7) se resuelven con las ayudas anteriores. 8) En la página 8 hay una tabla con las propiedades de estas partículas. 9) Observa que la presión y el voluen se odifican en proporción inversa. Busca en qué ley de los gases ocurre eso y cuales son sus condiciones. 0) Qué significa recipiente cerrado? Que no puede salir gas y que no cabia de voluen. Según la ley general de los P P P P gases: coo podeos siplificar y coo al calentar auentaos la teperatura entonces para que se cupla la igualdad P P es decir, tabién auenta la presión. ) La respuesta está en la cuestión anterior. Plantéate la cuestión de la siguiente anera: Podeos auentar la presión de un gas sin que auente el voluen? La respuesta es sí, auentando la teperatura. ) Recuerda que la densidad de una sustancia es la relación (razón) entre su asa y su voluen d. Para auentar la presión de un gas a teperatura constante (Ley de Boyle-ariotte) debeos disinuir el voluen lo que iplica un auento de la densidad (recuerda que pasa si auentaos el denoinador de una fracción anteniendo constante el nuerador) ) Recuerda la hipótesis de Avogadro: olúenes iguales de gases diferentes en las isas condiciones de presión y teperatura, contienen el iso núero de oléculas. Que tabién podeos expresar: En las isas condiciones de presión y teperatura, el iso núero de oléculas de gases diferentes ocupan volúenes iguales. Para nuestro caso, hay doble núero de oléculas de oxígeno que de nitrógeno por lo que el voluen del oxígeno será doble que el de nitrógeno. 4) er página. 5) Que la asa olecular del CO es 44 significa que 44 g de CO es ol de CO, de igual anera que la asa olecular del CO es 8 significa que 8 g de CO es ol de CO. Luego abas cantidades tienen el iso núero de ol que en las isas condiciones de presión y teperatura ocuparán el iso voluen que será de,4 L por tratarse de condiciones norales. PROBLEAS ) Aplica la ecuación de estado de los gases: podeos siplificar: P P P P y coo la teperatura se antiene constante

2 ) Igual que el anterior. ) Seejante al anterior. 4.a) Aplica P P y coo la presión no varía P P por lo que podeos siplificar. uy iportante!: Esta expresión solo es válida si la teperatura la edios en la escala absoluta cuya unidad es el K. 4.b) Aplicaos P P y coo hay variación de y P, tabién debe de variar. 5) Se supone que la bobona no puede variar su voluen y que dentro solo hay gas. Aplica podeos siplificar P P. Recuerda que la teperatura debe estar en K. P P coo 6) Aplica la ecuación de estado de los gases y recuerda que la teperatura debe estar en K. 7) Aplica la ecuación de estado de los gases y ten en cuenta que P =P y que = sustituye y siplifica. Recuerda lo que heos dicho de la teperatura. 8) Aplica la ecuación de estado de los gases. No te olvides de lo de la teperatura. 9) Aplica la ecuación de estado de los gases. en en cuenta que tienes los valores de las presiones en distintas unidades y debes ponerlas en las isas unidades o en at o en Hg (ilíetros de ercurio). Recuerda que: at 760Hg 0) Aplica la ecuación de estado de los gases y ten en cuenta que P =P o P =P /; haz la sustitución y siplificación, ete los datos (la teperatura en K) y calcula..a) Coo encionan la cantidad de gas habrá que utilizar la ecuación general de los gases ideales o perfectos: P n R donde P,, y n son la presión, el voluen, la teperatura y el nº de ol respectivaente; y R es la at L constante universal de los gases para la que utilizaos el valor 0,08 lo que nos obliga a utilizar esas unidades Kol (at para presión P, L (litro) para voluen, K para teperatura y ol para cantidad de sustancia n).b) Este apartado lo puedes resolver de dos aneras (de una o de otra): i) Aplicando la ecuación de estado de los gases. ii) Aplicando la ecuación general de los gases ideales o perfectos, utilizando la nueva presión y teperatura así coo el valor de n que has calculado en el apartado anterior. De abas aneras debes obtener el iso resultado. Copruébalo tú!.c) La densidad?, pero dónde está la densidad? ira: P n R Cada sustancia tiene una asa olecular que podeos interpretar coo la asa en graos de un ol (por ejeplo graos para el oxígeno y cualquier otra asa graos serán n ol. En general, para cualquier sustancia ol podeos expresar: o bien n. Esta expresión nos perite relacionar la cantidad de una sustancia n expresada en asa (graos) con la correspondiente en ol (n). Dicho esto, volveos a donde dijios ira!

3 P n R y ahora podeos sustituir n resultando P R y ahora intercabiaos resultando P R donde d es la densidad. ) En 00 g de esta sustancia 85,7 g corresponden a C y 4,8 g a H; es decir, para forar 00 g de esa sustancia se han tenido que cobinar 85,7 g de C con 4,8 g de H. Desde hace bastante tiepo los quíicos (Proust) se dieron cuenta que dos sustancias que se cobinan, para forar un deterinado copuesto, lo hacen siepre en la isa 85,7 g C g C razón de sus asas; para este caso donde podeos calcular. 4,8 g H 0 g H ) La asa atóica de un eleento quíico es la edia ponderada de la asa de sus isótopos. En este caso al haber dos isótopos uno estará en el porcentaje x y el otro en el porcentaje 00-x. Luego: x 00 x,000,00, 05 de donde deducios x y luego 00-x a) La asa atóica del Ca es 40 lo que significa 4.b) Razona de fora seejante para el Na. 40 g Ca ol luego si 40 g Ca 5g Ca de donde n=0,5 ol de Ca ol n 5) Utilizaos el iso razonaiento anterior para el S: Si Recuerda que antes heos deducido que g S ol g S de donde =8 g de S. 0,5ol n que tabién podeos expresar n 6.a) Cada olécula de SO está forada por átoo de S y átoos de O luego en 0, ol de SO habrá 0, ol de átoos de S y x 0, = 0,4 ol de átoos de O. 6.b) En ol de cualquier especie (átoos, oléculas, iones, etc.) hay 6,0x0 partículas. Pues en 0, ol habrá: ol 0, ol 6,0 0 donde N son los átoos de C que hay en 0, ol de C. De igual anera se procede para los N átoos de O de los que heos calculado que hay 0,4 ol.,5 g AlCl 7) La asa olecular del AlCl es (7)+(5,)=,5 lo que significa que ol,5 g AlCl 5, 4 g AlCl donde n es el núero de ol que se corresponden con 5,4 g de AlCl ol n luego si 8.a) La asa olecular del HNO es ()+(4)+(6)=6 lo que significa que 6g HNO g HNO siendo la asa en g que se corresponden con 0,5 ol de HNO ol 0,5ol 8.b) El procediiento es seejante a 8.a. 6g HNO ol luego si 9) Epieza pensando que debe ser una asa uy pero que uy pequeña! Razona de la siguiente anera, la asa g H atóica del H es ()= lo que significa que pero ol son 6,0x0 oléculas luego ol g H 6,0 oléculas 4, 0 g olécula H coo puedes ver es una asa treendaente pequeña. 0) Nos preguntan en qué porcentaje (%) está las asa de cada eleento respecto de la asa total de un a olécula o de un conjunto de oléculas. La asa de una olécula de K Cr O 7 es (9)+(5)+7(6)=94 ua

4 ) Siilar al anterior. Eleento asa asa total Porcentaje % K (9)=78 ua (78/94)x00= 6,5% Cr (5)=04 ua 94 ua (04/94)x00= 5,7% O 7(6)= ua (/94)x00= 8,09% ) El ás rico en hierro será aquel en el que el Fe esté en ayor proporción o ayor porcentaje, luego calcula el porcentaje de Fe en abas sustancias. en en cuenta que la asa olecular del hidróxido de hierro Fe(OH) es (55,85)+(6+)=06,85 ua. ) Seejante al anterior. 4) Priero deterinaos el porcentaje de cada eleento en el CaCO y después aplicaos esos porcentajes a la asa de,5 g de CaCO. Lo voy a hacer para el Ca y tú haces los otros dos. La asa olecular del CaCO es (40)+()+(6)=00 ua, luego el Ca estará en (40/00)x00=40% en el CaCO y en,5 g habrá,5(40/00)=5 graos de Ca. Los otros dos los calculas tú. 5) La fórula epírica de un copuesto nos indica, por su síbolo quíico, los eleentos quíicos que hay en ese copuesto; y ediante un índice nuérico, la proporción en que se encuentra cada eleento. Supongaos que teneos 00 ua de esa sustancia, pues en ella habrá: (00x0,8)/00=0,8 ua de H (00x6,5)/00=6,5 ua de Na (00x4,6)/00=4,6 ua de P (00x8,)/00=8, ua de O Ahora piensa, si un átoo de H tiene una asa de ua cuántos átoos de H hay en 0,8 ua? Pues eso, 0,8/=0,8 átoos de H. Qué raro verdad? Bueno, razoneos igual para los otros eleentos: En 6,5 ua de Na hay 6,5/=,597 átoos de Na. En 4,6 ua de P hay 4,6/=0,794 átoos de P. En 8, ua de O hay 8,/6=,8 átoos de O. Na,597 H 0,8 P 0,974 O,8 Pero los subíndices de la fórula tienen que ser núeros naturales (,,, 4, ) por lo que tendreos que transforar esos núeros en núeros naturales que guarden entre si la isa proporción cóo? dividiéndolos todos por el ás pequeño y aproxiándolos al natural ás cercano: 0,80/0,794=,597/0,794= 0,794/0,794=,8/0,794= Luego la fórula epírica será: Na H P O 6) Los,5 g de copuesto contienen 6 g de O, 5 g de Ca y, =,5 g de C. Cuántos átoo-grao hay de cada eleento: 5g Ca 40 g / at g 6 go,5 g C 0,5at g Ca ; 0,75at g O ; 0,5at g C 6 g / at g g / at g Ca 0,5 C 0,5 O 0,75 Ahora procedeos a transfora los subíndices en núeros naturales coo se hizo antes: 0,5/0,5= 0,5/0,5= 0,75/0,5= Ca C O 4

5 7) Prier óxido Pb 9, 9,/07=0,4 Pb 0,4 O 0,8 Pb O O 4,5 4,5/6=0,8 Segundo óxido Pb 9, 9,/07=0,4 Pb 0,4 O 0,87 Pb O,6 O,99,99/6=0,87 En este segundo caso no salen los dos subíndices naturales, pero si abos se ultiplican por tres, si salen índices naturales. Luego el segundo óxido será: Pb O 4 8) Con los datos porcentuales podeos deducir la fórula epírica que resulta ser N O pero no sabeos si esta es la fórula olecular o un últiplo de esta (N 4 O 6, ) La segunda parte del enunciado nos perite calcular la asa olecular de la sustancia a partir de P n R o R,8 0,08(7 7) bien P R de donde 76 g / ol ; es decir, la asa olecular se P 0,40 corresponde con la fórula epírica por lo que tabién es la fórula olecular. e habrás fijado que la teperatura la heos puesto en K y que el voluen lo heos puesto litros (40 c 0,40 litros) 9) Priero deterina la fórula epírica a partir de las asas de los eleentos que coponen la sustancia. Después R utiliza la expresión para calcular la asa olecular. En este caso, la asa olecular no se corresponde P con la de la fórula epírica sino con un últiplo de ella. Si estas ayudas te parecen insuficientes, pregúntae el próxio día en clase o ándae un correo a la dirección fqipepgr@gail.co (por favor identifícate) EJERCICIOS PROPUESOS EN PAU+5 ) Átoos y oléculas. Concepto de ol. Fórula epírica y olecular. ) Partículas fundaentales. Protón, neutrón y electrón. Núero atóico. Concepto de ol. ) Estructura de la ateria. Partículas atóicas fundaentales. 4) Átoos y oléculas. asa atóica y olecular. Concepto de ol. 5) Concepto de ol y núero de Avogadro. 6) Partículas fundaentales del átoo. 7) En una bobona de 00 L hay encerrados 560 g de un gas de asa olecular 8 g/ol. 7.a) Calcule la densidad del gas y el núero de oléculas contenidas en el recipiente. (Sol: 0,008 g/l;,x0 5 ) 7.b) Deterine la presión en el recipiente a 5ºC. (Sol:,6 at) DAOS: R=0,08 at L/K ol; N A = 6,0x0 8) En una bobona de 00 L hay encerrados 8 kg de gas CO. 8.a) Calcule los ol de gas CO en la bobona y el núero de oléculas. (Sol: 8,8 ol,x0 6 ) 8.b) Calcule la densidad y la presión del gas a 0ºC. (Sol: 0,8 g/l; 4,7 at) DAOS: R=0,08 at L/K ol; N A = 6,0x0 9) Halle la fórula epírica y nobre la sustancia cuya coposición centesial en peso es la siguiente:,8 % de fósforo, 45,07 % de oxígeno, 0,7 % de hidrógeno y,4 % de sodio. (Sol: Na HPO 4 ) Pesos atóicos: H=; O=6; Na=; P=; 5

6 0) Se introducen conjuntaente g de oxígeno y 69 g de nitrógeno, todo a 5 ºC, en un cilindro cuya capacidad es de 0 litros. Suponer un coportaiento ideal para la ezcla de los gases. 0.a) Cuál es la presión dada en atósferas en el interior del cilindro? (Sol: 7,6 at) 0.b) Si se eleva la teperatura del sistea hasta los 00 ºC, cuál sería la nueva presión? (Sol: 9,5 at) DAOS: asas atóicas(o=6; N=4); R=0,08 at L/K ol ) Un copuesto gaseoso de coposición 80,8 % de flúor y 9,7 % de nitrógeno tiene una densidad a 0 ºC y 700 Hg igual a,6 g/l..a) Deterine la asa olecular de dicho copuesto. (Sol: 70,9 g/ol).b) Establezca la fórula olecular y denoínelo. (NF ) DAOS: R=0,08 at L/K ol; asas atóicas: F=9; N=4. 6