TEMA 0 CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA

Transcripción

1 TEMA 0 CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTAIS EN QUÍMICA 1- Substancias químicas: elementos químicos e compostos químicos. Mestura. Unha mestura é un sistema formado por dúas ou máis substancias que poden separarse por procedementos físicos. Substancia pura. Sistema formado por unha soia substancia. As substancias puras ou especies químicas poden clasificarse en: *Substancias simples ou elementos químicos; formadas por átomos iguais ( do mesmo número atómico). Exemplos: osíxeno, helio, ferro, hidróxeno. **Compostos químicos; substancias formadas por máis dun tipo de átomos. Exemplos: auga, ácido sulfúrico,... A parte máis pequena dun composto químico é unha molécula heteroatómica. 2- Masa atómica, masa molecular. MOL. Masa atómica. A masa atómica indícanos a masa dos átomos e exprésase en u.m.a. Masa molecular. A masa molecular indícanos a masa das moléculas (en u.m.a.) 1 uma. masa de 1 átomo de H. 1 uma = 1/12 masa dun átomo de C-12 ( 12 6C). 1 uma = 1,66A10-27 kg. A r : Masa atómica relativa M r : Masa molecular relativa Así : A r : O=16 ; Cl= 35,5 M r : H 2 O=18 ; H 2 SO 4 =98 masa átomo(molécula)/ masa 1/12 C-12 = número sen unidades MOL- a) O mol é a unidade internacional de cantidade de substancia. Un mol é a cantidade de substancia representada por 6,0225A10 23 entidades elementais ( átomos, moléculas, electróns,...) 1 mol = 6,0225A10 23 entidades elementais 1 mol de sodio = 6,023A10 23 átomos de sodio 1 mol de electróns = 6,023A10 23 electróns 1 mol de auga = 6,023A10 23 moléculas de auga 6,023A10 23 = N A = Número de Avogadro = Número de átomos que hai en 12 g de C-12 b) Un mol dunha substancia é a cantidade desa substancia que, expresada en gramos, coincide numericamente coa masa relativa (A r,m r ) desa substancia. 1 mol de X = M r (g) de X 1 mol de H = 1 g de H 1 mol de Fe = 56 g de Fe 1 mol de H 2 = 2 g de H 2 1 mol de H 2 O = 18 g de H 2 O g de potasio Cantos mol son?. 7 mol de H 2 SO 4 Cantos gramos son? S- 7,69 mol. ; 686 g 2- Dous millóns de moléculas de auga Cantos mol son? S-. 3,3A10-18 mol. 3- Cal é a masa dunha molécula de auga? Cal é a masa dun átomo de hidróxeno? S- 3A10-23 g ; 1,66A10-27 kg. 1

2 3- Composición centesimal dun composto. 1- Calcula a composición centesimal do CuSO Determinación da fórmula dun composto por análise elemental. 1- Un composto está formado por un 56,6 % de K, un 8,7 % de C e un 34,7 % de O. Cal é a fórmula empírica dese composto? S) K 2 CO 3 2- A hidracina, M r =32, está formada por un 87,5 % de N. e un 12,5 % de H. Cal é a súa fórmula empírica? E a molecular? S) NH 2 ; N 2 H 4 3- Un hidrocarburo gasoso de densidade 1,87 g/l (en C.N.) está formado por un 85,7 % de carbono. Averigua a súa fórmula empírica e a súa fórmula molecular? S) CH 2 ; C 3 H 6 4- Pola combustión de 1,5 g de carbono obtivemos 3,5 g dun óxido de carbono. De cal se trata? S) CO 5- Pola combustión completa dun hidrocarburo saturado liberáronse 15,2 g de CO 2 e 7,76 g de auga. Cal é a fórmula do hidrocarburo? S) C 4 H Un hidrocarburo gasoso de densidade 1,25 g/l (en C.N.) queimase de xeito completo obténdose 60 cm 3 de CO 2 e 60 cm 3 de vapor de auga medido nas mesmas condicións de presión e temperatura. Calcula a fórmula empírica e a molecular do hidrocarburo. S) CH 2 ; C 2 H 4 7- Pola combustión dun hidrocarburo acetilénico obtivéronse 10,0 L de CO 2, medidos a 27,0 C e 684 mm de Hg, e 5,50 g de H 2 O. Cal é a fórmula do hidrocarburo? Cantos gramos do mesmo se queimaron? S)C 6 H 10 ; 5,0 g 8- A partir de 2,0 g dun composto de ferro e xofre obtivéronse 1,3 g de Fe 2 O 3. Noutro experimento, a partir de 6,0 g do mesmo composto, obtivéronse 2,24 L de SO 2 (medidos en C.N.). Cal é a fórmula empírica do composto? S) FeS 2 9- Pola combustión de 0,8 g dun hidrocarburo obtivéronse 2,2 g de CO 2 Cal é a fórmula empírica dese hidrocarburo? S) CH Problema 11 do libro. 5- Mestura. Mestura homoxéneas. Disolucións. Unha mestura é un sistema formado por dúas ou máis substancias (especies químicas). Unha mestura é heteroxénea se en distintas partes presenta distintas propiedades. Unha mestura é homoxénea se presenta as mesmas propiedades en tódalas partes. Unha disolución é unha mestura homoxénea. Á compoñente que se presenta en maior proporción, ó medio dispersante, chámaselle disolvente. As compoñentes que se presentan en menor proporción chámaselles soltos. En sentido restrinxido chámaselle disolución a mestura homoxénea na que o disolvente é líquido. 6- Xeitos de expresar a composición das disolucións: % en peso, molaridade, molalidade e fracción molar. O % en peso indícanos os gramos de soluto que hai en cada 100 g de disolución. 1- Disolvemos 200 g de sal e 20 g de azucre en 1 L de auga. Indica a composición da disolución en %. S- 16,4% ; 1,6 % ; 82%. 2- O aire seco está formado por un 21% de osíxeno, 78% de nitróxeno e un 1% de argon (% en volume). Expresa a composición do aire en % en peso. S- 23,2% ; 75,4 % ; 1,4% en peso. 2

3 A molaridade ou concentración molar indícanos o número de moles de soluto que hai en cada litro de disolución. 1- Disolvemos 40 g de NaCl en auga e formamos 600 ml de disolución. Calcula a concentración molar da mesma. S- 1,14 M. A molalidade indícanos o número de moles de soluto que hai na disolución por cada kilogramo de disolvente. 1- Disolvemos 15 g de NaOH en medio litro de auga (d=1g/cm 3 ). Calcula a molalidade da disolución. S- 0,75 molal. Fracción molar x i. A fracción molar indícanos os moles dun compoñente con relación ó número total de moles presentes na disolución. Sexa unha mestura de dous compoñentes, 1 e 2, formada por n 1 mol de 1 e n 2 mol de 2. n T = n 1 + n 2 1- Temos unha disolución formada por 16 g de auga e 90 g de etanol. Calcula a fracción molar de cada compoñente. S- 0,31 ; 0,69 2- O aire está formado por un 21% de osíxeno, 78% de nitróxeno e 1% de Argón (% en volume). Calcula a fracción molar de cada compoñente. S- 0,21 ; 0,78 ; 0,01 3- En 1 L de auga botamos 64 g de KCl e 120 g de NaBr, Calcula a fracción molar de cada compoñente da disolución. S-0,96 ; 0,014 ; 0,02 4-Temos unha disolución de HCl do 36%, d=1,18 g/cc. Calcula a molaridade da mesma, a fracción molar de cada compoñente e a molalidade. S- 11,6 M ; 0,22 ; 0,78 ; 15,36 5-Temos unha disolución de H 2 SO 4 concentrado do 96%, d=1,84 kg/l. Calcula a molaridade da mesma, a fracción molar de cada compoñente e a molalidade. S- 18,02 ; 0,17 ; 0,82 ; 244,8 3

4 7-Comportamento dos gases en condicións ideais. Ecuación de estado. Lei de Dalton das presións parciais. a)lei dos gases perfectos (ecuación de estado) b) Lei de Dalton das presións parciais Recórdese que a presión depende do número de partículas 8- Determinación da masa molecular dun gas a partir de magnitudes relacionadas coa ecuación de estado. 1- Calcula a densidade do CO 2 a 27ºC e 650 mm de Hg. S- 1,52 g/l 2- Un gas ten unha densidade de 0,74 g/l a 122ºC e 1,5 atm. Cal é a súa masa relativa? S Repaso problemas do parágrafo Temos tres botellas, A,B e C, cada unha delas con un gas a presión (osíxeno, hidróxeno e metano). O manómetro de A indica 45 atm, o de B 18,8 atm e o de C 360,4 atm. Os tres envases son iguais e de 200 g cada un e están sometidos a mesma temperatura. A masa da botella A co seu contido é de 500 g, a de B de 450 g e a de C 500 g. Que gas contén cada botella? 4

5 9-Reacción química. Ecuación química. As reaccións químicas consisten na transformación dunhas substancias en outras por rotura duns enlaces e a formación de outros novos. As primeiras chámaselles reactivos, as segundas produtos. Reactivos 6 Produtos 10- Cálculos estequiométricos Reaccións con gases e disolucións Reactivo limitante Reactivos impuros Rendemento dunha reacción. 1- O sodio reacciona co cloruro de amonio para dar hidróxeno (g), cloruro de sodio e amoníaco (g). Cantos gramos de NH 3 e cantos L de H 2 (CN) se obteñen cando reaccionan 7 g de Na? S- 5,17 ; 3,4 2- Que volume de disolución de nitrato de prata 0,010 M necesitamos para precipitar o cloruro existente en 200 ml de disolución 0,0030 M de cloruro de calcio? S- 120 ml. 3- O dióxido de silicio reacciona co fluoruro de hidróxeno dando tetrafluoruro de silicio e auga. Se ó reaccionar polo procedemento anterior 250 ml de disolución de HF se desprenderon 2,4 L de tetrafluoruro de silicio, medidos a 20ºC e 1,1 atm Cal era a concentración da disolución do HF? S- 1,72 M. 4- Facemos reaccionar 300 ml de disolución 0,10 M de hidróxido de sodio con 250 ml de disolución 0,15 M de HCl. Calcula a cantidade de cloruro de sodio que se forma e a concentración do mesmo. Cantos gramos de reactivo quedaron sen reaccionar? S- 1,76 g ; 0,055 M ; 0,26 g. 5- Facemos reaccionar 400 ml de ácido sulfúrico 0,20 M con 20 g de hidróxido de ferro (III). Cantos gramos de sulfato de ferro (III) se forman? S- 10,7 g. 6- O nitrato de chumbo (II) descomponse por efecto da calor dando óxido de chumbo (II), dióxido de nitróxeno e osíxeno. Se polo proceso anterior obtivemos 6,4 L de O 2 medidos a 700 mm de Hg e 50ºC Canto Pb(NO 3 ) 2 se descompuxo? Se no matraz tíñamos metidos 200 g de nitrato de chumbo (II) Cal foi o rendemento do proceso? S- 73,7% 7- Pola combustión do butano obtense CO 2 e auga. Se facemos pasar o CO 2 formado a través dunha disolución de Ca(OH) 2 obtense un precipitado de carbonato de calcio. Seguindo o procedemento anterior fixemos pasar os gases procedentes dun quentador de auga cando queimaba 40 g de butano e obtivemos 255 g de carbonato de calcio. Cal foi o rendemento do quentador? S- 92,5 % 8- Un mineral de cobalto contén un 1,5% de cobalto. Calcula os litros de disolución 0,2 M de sulfato de cobalto (III) que podemos preparar a partir de 2 t de mineral, se o proceso de preparación ten un rendemento do 90 %. S L. 9- Calcula a cantidade de mineral de ferro que debemos empregar para preparar 20 g de ferro sabendo que ese mineral ten unha riqueza en ferro do 12% e que co proceso empregado soamente se acada un rendemento do 60%. S- 278 g. 10- Facemos reaccionar 36 g de sulfuro de sodio con 500 ml de ácido clorhídrico 0,80 M. Obtivemos 4,4 L (CN) de sulfuro de hidróxeno. Cal foi o rendemento do proceso? S- 98% 11- Que cantidade de HCl do 36 %, d=1,18 g/cm 3, precisamos para preparar 250 ml de HCl 0,40 M? S- 8,6 ml 12- Calcula a molaridade dunha disolución de HCl ó 20%, d=1,10 g/ml. S- 6,03 M. 13- Que volume de disolución 2,0 M de HNO 3 necesitamos para preparar 40 ml de disolución 0,50 M? Expresa o resultado en ml S- 10 ml 5