1 UNIVERSIDAD DON BOSCO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS QUIMICA GENERAL CICLO I

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1 1 UNIVERSIDAD DON BOSCO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS QUIMICA GENERAL CICLO I DISCUSIÓN DE PROBLEMAS Nº 1 UNIDAD No. 1: GENERALIDADES SOBRE LA MATERIA OBJETIVOS: El estudiante al resolver esta discusión de problemas: Clasificará las especies químicas como elemento, compuesto y mezcla Dada una lista de propiedades, identificará las físicas y químicas; intensivas y extensivas. De un listado de sustancias, reconocerá la materia como orgánica e inorgánica. Reconocerá un proceso exotérmico y un endotérmico. Resolverá ejercicios de aplicación con las propiedades: densidad absoluta, relativa, temperatura (escalas), calor, calor específico, cantidad de calor en los cambios de fase y el equilibrio térmico. REVISIÓN TEÓRICA. 1. Defina los siguientes términos: a) materia b) masa c) peso d) sustancia e) mezcla f) elemento g) compuesto h) ión i) densidad j) volumen k) propiedad intensiva l) propiedad química m) catión n) calor o) proceso exotérmico p) propiedad extensiva q) mezcla homogénea r) temperatura s) calor de fusión t) calor de vaporización 2. Clasificar las siguientes sustancias como elemento, compuesto o mezcla. a) Hidrógeno b) agua c) azúcar d) oro e) cloruro de sodio f) alcohol g) acero h) platino i) ozono j) leche k) vino l) vinagre m) humo n) agua de mar o) pintura p) gasolina q) tinta de bolígrafo r) pasta dental s) carbonato de calcio t) hoja de aluminio 3. Clasificar las siguientes sustancias como orgánicas o inorgánicas. a) parafina b) agua c) azúcar d) barniz e) cloruro de sodio f) alcohol g) amoníaco h) vidrio i) fórmica j) leche k) nylon l) vinagre m) pegamento n) aceite o) madera p) gasolina q) butano r) plástico s) soda caústica t) aluminio 4. Diga si las siguientes aseveraciones describen propiedades físicas o químicas a) Las moléculas de hemoglobina son de color rojo. b) El agua hierve por debajo de 100ºC en la cima de una montaña. c) El plomo es más denso que el aluminio. d) El azúcar tiene sabor dulce.

2 e) Encender un cerillo genera una llama. f) El magnesio se disuelve en ácido clorhídrico con desprendimiento de hidrógeno gaseoso. g) La densidad del oro es 19.3 g/ml. h) El hierro tiende a oxidarse Cuáles de los siguientes procesos son endotérmicos y cuales exotérmicos? a) combustión de la gasolina b) congelación de un helado c) fundir hielo d) condensación de vapor de agua. e) quemar papel 6. Clasificar las propiedades siguientes como intensivas o extensivas a) longitud b) volumen c) temperatura d) masa e) área f) color g) densidad h) calor i) energía j) calor específico k) dureza l) sabor 7. Explicar la diferencia entre cada par de términos a) propiedad física y propiedad química b) masa y peso c) elemento y compuesto d) mezcla y compuesto e) catíón y anión f) proceso exotérmico y proceso endotérmico g) átomo y molécula h) densidad absoluta y densidad relativa i) fusión y ebullición j) deposición y sublimación k) calor y temperatura. l) calor de fusión y calor de vaporización PROBLEMAS DE APLICACIÓN Factores de conversión: 1 metro = 100 cm 1 km = 1000 m 1 milla = km 1 pulg = 2.54 cm 1 pie = 12 pulg 1 metro 3 = (100 cm) 3 1cc = 1ml 1 litro = 1000 ml 1 galón = litros 1 mg = 10-3 g 1 onza = 28.3 g 1 Kg = 1000 g 1 lb = g 1 ton = 2000 lbs 1 Kg = 2.25 lbs 1 Lb = 16 onzas 1 ton = kg 1 cal = joules 1 kcal = 1000 cal 1 BTU = 252 cal 1 kj =1000 J 1 BTU=1055 Joule 1 Joule= kg m 2 /s 2 1 Joule= cal

3 PROPIEDADES DE LA MATERIA 3 8. Calcular la masa de: a) Una esfera de oro de 10.0 cm de radio (el volumen de una esfera es V = 4/3 π r 3 ; la densidad del oro es 19.3 g/ml) b) Un cubo de platino de 0.040mm de lado (densidad del platino = 21.4 g/cc) c) 50 ml de etanol (densidad = g/ml) d) un cubo de plomo de 2.5 cm de lado. Densidad del plomo = 11.3 g/cc 9. Se tiene un frasco con 236 ml de un líquido orgánico. La masa total del frasco y el líquido es 5.26g y la masa del frasco vacío es 3.01g. Determinar la densidad del líquido en kg/litro. 10. Un trozo de plata (Ag) que pesa g se coloca en una probeta que contiene ml de agua. La altura del volumen ahora en la probeta es de ml. Calcular la densidad de la plata en g / cc. 11. Una muestra sólida que cuyo peso es de 80.0 g desplaza 50 ml de agua por inmersión. Calcular la densidad de la muestra en kg / litro 12. Cuál es la masa (en kg) de tres litros de vinagre? La densidad del vinagre es de g / cc. 13. La densidad de la plata es de 10.5 g / cm 3. a) Determinar el volumen en cm 3 de un lingote de plata con masa de kg. b) Si la muestra de plata es un cubo, qué longitud en cm tendrá cada lado? c) Cuál será la longitud de cada lado en pulgadas? 14. Una sustancia tiene una densidad relativa de Determinar la masa de 3.8 m 3 en kg y en libras. 15. Calcular el volumen, en m3 de un aceite de densidad relativa 0.94, si la masa es de 4.25 kg. MEDICIÓN DE TEMPERATURA Y TRANSFERENCIA DE CALOR 16. Convertir la temperatura a la que funden los metales siguientes a las escalas Celsius y Fahrenheit a) Aluminio K b) Plata K 17. Cuál es el punto de fusión del plomo en ºF y en la escala Kelvin? (p.f = ºC) 18. A qué temperatura la lectura numérica en un termómetro Celsius es igual a la marcada en un termómetro Fahrenheit?

4 19. Calcular el calor específico de un sólido en J/gºC ; en cal/gºc ; en J/kg K si: 4 a) 1638 Joules (J) elevan la temperatura de 125 g del sólido de 25 ºC a 52.6 ºC. b) 100 gramos necesitan 300 cal para cambiar su temperatura en 50 K c) un kg absorbió 6 kcal de calor para cambiar su temperatura de 25ºF a 52ºF d) necesita 120 cal para cambiar su temperatura desde 10ºC a 50ºC, siendo su masa de 1.0kg. 20. Cuántos Joules de energía se requieren para elevar la temperatura de 75 g de agua de 20ºC a 70ºC? 21. Una barra de metal de 250 g requiere kj para cambiar su temperatura de 22ºC a 100ºC. Cuál es el calor específico del metal? 22. Si 500 g de agua absorben 40 kj de energía a 10ºC Cuál es la temperatura final de la mezcla? 23. Un gramo de antracita libera 7000 cal. cuando se quema. a) A cuantos joules equivalen? b) Cuántos gramos de antracita se requieren para elevar la temperatura de 4 litros de agua de 20ºC a 100 ºC? 24. Determinar la cantidad de calor en calorías (cal), Joules(J) y kilojoules (kj) para los cambios siguientes: a) Fundir 45 g de hierro b) vaporizar 0.22 lb de etanol c) congelar 15 g de benceno d) quemar 10g de metanol 25. Calcular, utilizando los datos de los anexos en el manual de laboratorio: a) El calor (en BTU) necesario para llevar 120 g de agua de 20ºC hasta su punto de ebullición. b) Las kcal. necesarias para calentar 25g de plomo desde 25º C hasta 80º C. c) Los BTU que se pierden cuando 250g de aluminio se enfrían desde 200ºC hasta el punto de fusión del hielo. d) El calor en calorías para elevar la temperatura de 40 g de hierro desde 40ºC hasta 300ºC. e) Las calorías necesarias para elevar la temperatura de 100 g de cobre desde 45ºc hasta 80ºC f) El calor (en cal) que se requieren para elevar la temperatura de 50 Ml de etanol en 30ºC. g) El calor (en Joules) para elevar la temperatura de 78.2 g de agua de 15ºC a 32ºC El calor especifico del agua es de J/gºC

5 26. Una muestra de metal con una masa de 212 g se calienta a 125ºC y después se deja caer en 375g de agua a 24ºC. Si la temperatura final del agua es de 34.2ºC Cuál es calor específico del metal? (Suponer que no hay pérdidas de calor a los alrededores) Suponiendo que el sistema no pierde calor, cuál será la temperatura final cuando 50 g de agua a 10ºC se mezclen con 10 g de agua a 50ºC? 28. Un pedazo de oro de 325 g a 427ºC se sumergió en 200ml de agua a 22ºC. El calor específico del oro es J/gºC. calcular la temperatura final de la mezcla. (Asumir que no se perdió calor al ambiente). 29. Un pedazo de hierro de 500g se calienta en una llama y se sumerge en 400 g de agua a 10ºC. La temperatura del agua se eleva a 90ºC. Qué tan caliente estaba el hierro cuando se retiró de la llama? El calor específico del hierro es J /gºc 30. Calcular la cantidad de calor (en kj) necesaria para convertir 74.6 g de agua a vapor a la temperatura de ebullición. 31. Cuánto calor (en kj) se necesita para convertir 866 g de hielo a 10ºC a vapor a 126ºC? Los calores específicos del hielo y del vapor son 2.03 J/g ºC y 1.99 J/gºC, respectivamente. 32. Cien gramos de un sólido, inicialmente a 120 ºC se mezclan con igual cantidad de agua a 25 ºC y la mezcla alcanza una temperatura de equilibrio de 30 ºC. Calcular el calor ganado por el agua. 33. Sesenta gramos de agua a 90 ºC se mezclan con 80 ml de un líquido (densidad = 0,8 g/cc), inicialmente a 20 ºC y cuyo calor específico es 0.5 cal / g ºC. Calcular la temperatura de equilibrio. Considerando que no se pierde calor con el medio. 34. Si en una pila hay 20 litros de agua a 10ºC y se le añade 30 litros a 60ºC. a) Cuál será la temperatura de equilibrio de la mezcla? b) Cuántos litros de agua a 60º habría que añadir a la de 10º para que la temperatura final de la mezcla sea de 50º. Se supone despreciable la pérdida de energía en el medio. 35. Un cuerpo cuyo calor específico es de 0,5 cal/g ºC y 1.0 kg de masa se calienta desde 10ºC hasta 60ºC. Calcular: a) La cantidad de calor que recibió b) Cuánto aumentaría su temperatura si le aplicara 103 cal? c) A una masa desconocida de este cuerpo se le proporcionó una cantidad de calor de 102 cal y su temperatura aumentó en 20º. Cuánto vale la masa?

6 6 36. Determinar la cantidad total de calor (en BTU) necesaria para fundir1.0 kg de hielo a 0ºC, llevarla hasta el punto de ebullición y vaporizarlas a 100ºC. 37. Un trozo de 500 g de hierro se calienta en una llama y se sumerge en 400 g de agua a 10 ºC. La temperatura del agua sube hasta 90 ºC A qué temperatura estaba el hierro antes de sumergirlo en el agua? El calor específico del hierro es de cal / g ºC. 38. Qué cantidad de agua caliente hay que añadir a una bañera de 80 litros a 48ºC para que la mezcla se quede a 60ºC? Temperatura del agua caliente 85ºC 39. Calcular la cantidad de calor necesaria para pasar 500 g de hielo a -10ºC hasta vapor de agua a 100ºC?. Calor específico del hielo = 0,55º cal/g ºC ; Calor específico del agua =1.0 cal/g ºC Calor latente de fusión= 80 cal/g ; calor latente de vaporización= 540 cal/g 40. Calcular la temperatura final de una mezcla de 20 y 60 litros de agua cuyas temperaturas respectivas son 80º y 20º C. 41. Resolver de Whitten Capítulo 13 : Problema Nº 48 y Nº 56