Examen ud. 1 La materia y sus propiedades

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1 OPCIÓN A Examen ud. 1 La materia y sus propiedades 1. Determina el número de moléculas que hay en 22 g de Au(OH) 3. Cuántos átomos de hidrógeno? Datos: Masas moleculares (en g/mol): Au = 197; O = 16; H = 1. NA = 6,022x10 23 Para calcular el número de moléculas empleamos el número de Avogadro, pues éste relaciona los moles con las partículas (en este caso concreto moléculas) de la siguiente manera: 1 mol=6,022 x10 23 moléculas Para calcular los moles que hay en 22 g del hidróxido, lo haremos a través de la fórmula: gramos Masa molecular La masa molecular del compuesto es: M M =197+3 (16+1)=248 g/mol Y por lo tanto, las moléculas se calculan de la siguiente manera: moles de Au(OH) 3 = =0,089moles 0,089 moles 6,022 x 1023 moléculas =5,36 x moléculas de Au(OH ) 1 mol 3 1 átomode Au Para calcular los átomos sabemos que: 1 molécula 3 átomos deo, por lo que: 3átomos de H 5,36 x átomosde H moléculas de Au(OH ) 3 =1,61 x10 23 átomos de H 1 moléculade Au(OH ) 3

2 2. 5 gramos de un compuesto orgánico formado por carbono, hidrógeno y oxígeno se queman y se forman 11,38 g de CO 2 y 4,655 g de H 2 O. Calcula la fórmula empírica y molecular del compuesto sabiendo que su masa molecular es 174 g/mol. Datos: Masas atómicas (g/mol): C = 12; H = 1; O = 16. Primeramente calculamos la cantidad de C, H y O que hay en el compuesto orgánico a partir de lo que se forma de CO 2 y H 2 O, sabiendo que todo el carbono del óxido proviene del compuesto orgánico y que a todo el hidrógeno del agua le ocurre lo mismo. Para calcular la cantidad de oxígeno, restaremos los gramos obtenidos de H y C a los 5 gramos que nos da el problema. Las masas moleculares de los compuestos son: M M (H 2 O)=1 2+16=18 g /mol M M (CO 2 )= =44 g /mol Los gramos de cada elemento son: C 11,38 g deco 2 H 4,655 gde H 2 O 12 g dec 44 g deco 2 =3,1036g dec 1 2g de H =0,5172 gde H 18 gde H 2 O O 5 3,1036 0,5172=1,3792 g de O Ahora podemos calcular la relación existente entre cada átomo en el compuesto problema: C 3,1036 g 0,2586 =0,2586 moles; 12g/mol 0,0862 =3 H 0,5172 g 0,5172 =0,5172 moles; 1 g/mol 0,0862 =6 O 1,3792 g 0,0862 =0,0862 moles; 16 g /mol 0,0862 =1 Por lo que la fórmula empírica es: (C 3 H 6 O) n Para determinar la fórmula molecular dividimos la masa molecular del compuesto entre la de la fórmula empírica, el resultado es el valor de n. 174=( )n 174=58 n n= =3 La fórmula molecular es: (C 3 H 6 O) 3 C 9 H 18 O 3

3 3. Calcula la presión de vapor del agua a 25ºC sabiendo que al añadir 60 g de glucosa (C 6 H 12 O 6 ) a 250 ml de agua la presión de vapor de la disolución resultante es de 23,23 mmhg. Supón que no varía el volumen con la adición del soluto. Datos: Masas atómicas (g/mol): C = 12; H = 1; O = 16. d(h 2 O)=1000 kg/m³ La fórmula que establece la variación de la presión de vapor al añadir un soluto a un disolvente puro es: Δ p= p o p=χ s p o En este problema en concreto, nos están pidiendo que calculemos p o. El problema nos da como dato p, y es necesario que determinemos el valor de la fracción molar. Para hacerlo, necesitamos conocer los moles de soluto y disolvente: M M (glucsa) = =180 g /mol M M(agua) =1 2+16=18 g/mol d agua =1000 kg kg = m m 1000g 3 1 kg masa agua =d agua V =1 250=250 g 1m cm 1 cm3 3 1mL =1g/mL masa M M moles glucosa = =0,33moles moles agua= =13,89moles 0,33 Χ s = 0,33+13,89 =0,023 Sustituimos los datos calculados en la ecuación de Raoult y obtenemos el valor de la presión de vapor del agua a 25ºC. p o 23,23=0,023 p o (1 0,023) p o =23,23 p o =23,05= 23,23 0,977 po =23,78mmHg 4. Calcula la molaridad de una disolución que se prepara disolviendo 5 ml de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) del 98 % de riqueza y con una densidad de 1,85 g/cm³ en 500 ml de agua. Datos: Masas atómicas (g/mol): S = 32; H = 1; O = 16. La fórmula de la molaridad es M= V disolución( L) El volumen total de la disolución son los 500 ml del agua más los 5 ml del ácido, en total 0,505 L Para calcular los moles necesitamos la masa molecular del ácido sulfúrico y una vez conocida, lo haremos por factores de conversión: M M (ác. sulfúrico) = =98 g/mol

4 1,85 g disolución 5mLdisolución H 2 SO 4 1mLdisolución 98 g H SO puro gdisolución 1mol H SO puro g H 2 SO 4 puro =0,0925moles M= 0,0925 0,505 =0,183 M 5. Tenemos una disolución de sosa (NaOH) 1,6 M y dedensidad 1,12 g/cm³. Calcula el % en masa y la molalidad de esa disolución Datos: Masas atómicas (g/mol): Na = 23; H = 1; O = 16. d(h 2 O)=1,00 kg/l Calculamos primero la masa de soluto, disolvente y disolución y los moles de soluto. Posteriormente sustituimos en las fórmulas los valores correspondientes y obtenemos las concentraciones que nos piden. Como el problema no nos pide calcular el volumen, podemos tomar como referencia 1 L de disolución (1000 ml) para hacer los cálculos: d= M v m=d V =1, =1120 g de disolución Los moles de soluto son: M= M V=1,6 1=1,6 moles NaOH V disolución( L) A partir de este dato, podemos calcular los gramos de soluto: M M (NaOH) = =40 g /mol g M M g=moles M M =1,6 40=64 gde NaOH Los gramos de disolvente son: g disolución g soluto = =1056 g disolvente=1,056kg Ya tenemos todos los datos necesarios para calcular las concentraciones que nos pide el problema: masa soluto %masa= masa disolución 100= =5,71 molalidad= kgdisolvente = 1,6 1,056 =1,52m

5 OPCIÓN B Examen ud. 1 La materia y sus propiedades 1. Determina el número de moléculas que hay en 15 g de Ca(OH) 2. Cuántos átomos de oxígeno hay en esos gramos? Datos: Masas moleculares (en g/mol): Ca = 40; O = 16; H = 1. NA = 6,022x10 23 Para calcular el número de moléculas empleamos el número de Avogadro, pues éste relaciona los moles con las partículas (en este caso concreto moléculas) de la siguiente manera: 1 mol=6,022 x10 23 moléculas Para calcular los moles que hay en 15 g del hidróxido, lo haremos a través de la fórmula: gramos Masa molecular La masa molecular del compuesto es: M M =40+2 (16+1)=74 g/mol Y por lo tanto, las moléculas se calculan de la siguiente manera: moles deca(oh ) 2 = =0,203moles 0,203 moles 6,022 x 1023 moléculas =1,22 x10 23 moléculas deca(oh ) 1 mol 2 1 átomode Ca Para calcular los átomos sabemos que: 1 molécula 2 átomos deo, por lo que: 2átomos de H 1,22x átomos deo moléculas deca(oh ) 2 =2,44 x10 23 átomosdeo 1molécula deca(oh ) 2

6 2. 4 g de un compuesto orgánico formado por carbono, hidrógeno y oxígeno se queman completamente obteniéndose 8 g de CO 2 y 3,273 g de H 2 O. Calcula la fórmula empírica y molecular sabiendo que su masa molecular es 88 g/mol. Datos: Masas moleculares (en g/mol): C = 12; O = 16; H = 1. Primeramente calculamos la cantidad de C, H y O que hay en el compuesto orgánico a partir de lo que se forma de CO 2 y H 2 O, sabiendo que todo el carbono del óxido proviene del compuesto orgánico y que a todo el hidrógeno del agua le ocurre lo mismo. Para calcular la cantidad de oxígeno, restaremos los gramos obtenidos de H y C a los 5 gramos que nos da el problema. Las masas moleculares de los compuestos son: M M (H 2 O)=1 2+16=18 g /mol M M (CO 2 )= =44 g /mol Los gramos de cada elemento son: 12 gdec C 8 gdeco 2 =2,182g dec 44 gde CO 2 H 3,273g de H 2 O 1 2g de H =0,364 gde H 18 gde H 2 O O 4 2,182 0,364=1,454 g de O Ahora podemos calcular la relación existente entre cada átomo en el compuesto problema: C 2,182 g 0,182 =0,182moles ; 12 g/mol 0,091 =2 H 0,364 g 0,364 =0,364 moles ; 1 g/mol 0,091 =4 O 1,454 g 0,091 =0,091 moles; 16 g /mol 0,091 =1 Por lo que la fórmula empírica es: (C 2 H 4 O) n Para determinar la fórmula molecular dividimos la masa molecular del compuesto entre la de la fórmula empírica, el resultado es el valor de n. 174=( )n 88=44 n n= =2 La fórmula molecular es: (C 2 H 4 O) 2 C 4 H 8 O 2

7 3. Calcula la masa molecular del fenol sabiendo que la adición de 42 ml de ese compuesto a 500 ml de agua producen un descenso crioscópico de 1,76 K. Datos: d(fenol) = 1,07 g/cm³ d(h 2 O) = 1000 kg/m³ Kc (agua) = 1,86 K kg mol -1 Para determinar la masa molecular del fenol lo haremos a través de la propiedad coligativa de las disoluciones correspondiente al descenso crioscópico: Δ T C =m K C como la molalidad y el número de moles tienen como fórmula: molalidad= kg disolvente gramos Masamolecular Primeramente calcularemos la molalidad a través de la fórmula del descenso crioscópico, después el número de moles y finalmente la masa molecular del fenol. Δ T C =m K C 1,76=m 1,86 m= 1,76 1,86 =0,95molal d agua =1000 kg kg = m m 1000g 3 1 kg 1m cm 1 cm3 3 1mL =1g/mL masa agua =d agua V =1 500=500 g=0,5 kg molalidad= kg disolvente gramos Masamolecular moles 0,95= =0,475 molesde fenol 0,5 masa fenol =d fenol V =1,07 42=44,94 g 0,475= 44,94 M M M M = 44,94 0,475 =94,6g/mol

8 4. Tenemos ácido acético (CH 3 COOH) comercial del 65 % de riqueza en masa y densidad 1,05 g/ml. Qué volumen se necesitan de ese ácido comercial para preparar 100 ml de disolución 0,5 M? Datos: Masas moleculares (en g/mol): C = 12; O = 16; H = 1. La fórmula de la molaridad es M= V disolución(l) Para calcular el volumen, necesitamos saber los gramos de ácido acético que necesitamos, para ello lo haremos empleando la molaridad. Para calcular dichos gramos, necesitaremos la masa molecular del ácido acético: M M (ác.acético ) = =60 g/mol moles M= 0,5= V disolución( L) 0,1 0,5 0,1=0,05 molesdech 3 COOH 0,05 molesch 3 COOH puros 60gCH 3 COOH puros 1mol CH 3 COOH puros 4,40 ml de disolución comercial 100 g disolución 65gCH 3 COOH puro 1mLdisolución 1,05 g disolución

9 5. Tenemos una disolución de ácido clorhídrico (HCl) 0,5 M y densidad 1,09 g/cm³. Calcula la fracción molar de ácido clorhídrico y la molalidad de la disolución. Datos: Masas moleculares (en g/mol): Cl = 35,5; H = 1. d(h 2 O) = 1 kg/m³ Para calcular la fracción molar necesitamos los moles de soluto y de disolvente, y para la molalidad la masa del disolvente en kg. Para obtener esos valores lo haremos a partir de la disolución original suponiendo un volumen de 1 L. moles M= 0,5= 0,5 moles de HCl V disolución(l) 1 M M(HCl) =35,5+1=36,5 g/mol masa masamolecular 0,5= g g=18,25 gde HCl 36,5 A partir de la densidad de la disolución podemos sacar los gramos y moles de disolvente: d disolución = g disolución g disolución 1,09= 1090 g disolución cm 3 disolución 1000 g disolvente= ,25=1071,75 g disolvente(h 2 O)=1,07175 kgde H 2 O M M (H 2 O) =1 2+16=18 g/mol molesdisolvente= 1071,75 =59,54 moles 18 Conocidos todos los datos que necesitamos, podemos calcular la fracción molar y la molalidad: moles HCl Χ HCl = molestotales = 0,5 0,5+59,54 =0,0083 molalidad= molessoluto kgdisolvente = 0,5 =0,47 molal 1,07175