SOLUCIONARIO Guía Técnico Profesional

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1 SOLUCIONARIO Guía Técnico Profesional Estequiometría I: leyes y conceptos de la estequiometría SGUICTC007TC33-A16V1

2 Ítem Alternativa Habilidad 1 C Reconocimiento 2 C Comprensión 3 E Comprensión 4 D Comprensión 5 C Comprensión 6 E Comprensión 7 D Aplicación 8 A Aplicación 9 E ASE 10 E Aplicación 11 B Aplicación 12 B Aplicación 13 B Aplicación 14 E Aplicación 15 B Aplicación 16 C ASE 17 A Comprensión 18 D Aplicación 19 B ASE 20 B ASE

3 EJERCICIOS PSU Ítem Alternativa Defensa 1 C La masa molar de una sustancia corresponde a la masa de un mol de esa sustancia y se expresa en /mol. La masa atómica de un elemento es la masa de un átomo y se expresa en uma. Pese a ser conceptos distintos, los valores numéricos de la masa molar de un elemento y de su masa atómica son iuales, difiriendo en las unidades en que se encuentran expresadas (opción I correcta). Un mol de cualquier sustancia, por definición, contiene 6,02 x entidades elementales (átomos, moléculas o iones), por lo que la opción II es correcta. La opción III es incorrecta, porque lo indicado en dicha afirmación se cumple solo en el caso de los ases ideales, no para cualquier sustancia. 2 C En la fiura se observa que el oxíeno (O) y el cobre (Cu), se pueden unir formando óxido de cobre (II), cuya fórmula es CuO, u óxido de cobre (I), cuya fórmula es Cu 2 O. Esto constituye un ejemplo de que los elementos se pueden combinar en diferentes proporciones para formar distintas moléculas (C correcta), lo cual se relaciona con la ley de las proporciones múltiples. La alternativa A corresponde a la ley de conservación de la masa, pero en la fiura no se muestra una reacción química ni se da información que permita determinar la masa de reactantes y productos al formar cada uno de los compuestos, por lo que no se puede llear a esa conclusión (A incorrecta). La alternativa B corresponde a la ley de las proporciones definidas, cuyo sinificado no se expresa en la fiura proporcionada, ya que se muestran dos compuestos distintos, que difieren en las proporciones de sus elementos constituyentes (D incorrecta). No es correcto concluir a partir de la imaen que los elementos se combinan en todas las proporciones numéricas posibles, ya que solo se muestra un caso en el que los elementos se combinan solo en dos proporciones distintas (E incorrecta). 3 E La masa atómica es la masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Para cualquier elemento, la masa atómica (en uma) es iual a la masa molar (en ramos), por lo que la opción I es correcta. Seún esto, a partir del número de Avoadro, se puede calcular la masa en ramos de un átomo (dividiendo la masa molar por el número de Avorado) (opción II correcta) y el número de partículas contenidas en una determinada masa del elemento (opción III correcta).

4 4 D La masa molecular de un compuesto se calcula sumando las masas atómicas de los elementos que componen la molécula. Alude a una sola molécula, mientras que la masa molar corresponde a un mol (6,022 x ) de moléculas (I correcta). La masa molecular se podría calcular (expresada en ramos) dividiendo la masa molar por el número de Avoadro (II incorrecta). El valor numérico de ambas es el mismo, pero expresado en unidades de masa atómica (uma) en el primer caso y en /mol en el seundo (III correcta). Por ejemplo, la masa molecular del aua (H 2 O) es aproximadamente 18 uma y su masa molar es 18 /mol. 5 C La masa molar de un compuesto corresponde a la masa de un mol del mismo. Por lo tanto, un mol de freón-12 tiene una masa de 121. Como un mol equivale a 6,02 x partículas elementales (átomos para un elemento o moléculas para un compuesto), podemos afirmar que 121 de freón-12 contienen 6,02 x moléculas (A incorrecta). En dicho mol están contenidos 1 mol de C, 2 mol de Cl y 2 mol de F (B incorrecta), por lo que hay en total 5 6, átomos (D incorrecta). Un mol de cualquier as (asumiendo comportamiento de as ideal) en CNPT ocupa un volumen de 22,4 L, por lo tanto, al masar dicho volumen de freón-12 se obtiene una masa de 121 (C correcta). Una masa de 242 corresponde a dos mol del compuesto (2 121 /mol), en los cuales encontramos 2 6, moléculas del compuesto, mismo número que en dos mol de aua (E incorrecta). 6 E La masa molar es la masa de un mol de moléculas. Por lo tanto, un mol de O2 masa 32 ramos (afirmación III correcta) y, como cada molécula está formada por dos átomos, la masa de un mol de átomos de O es 16 ramos (afirmación II correcta). La afirmación I es falsa puesto que la masa de 32 ramos no corresponde a una molécula de O2 sino a un mol de moléculas, es decir, 6,02 x moléculas. 7 D La masa de un mol es iual a la masa molar. Por lo tanto: M.M. Al 2 (SO 4 ) 3 = (2 x 27 /mol) + (32 /mol + 4 x 16 /mol) x 3 M.M. Al 2 (SO 4 ) 3 = 342 /mol Por lo tanto, se tiene que la masa de un mol de sulfato de aluminio es de 342 ramos. 8 A La masa molar del nitróeno es 14 /mol. Cada molécula está constituida por dos átomos y queremos conocer la masa de 2 mol, por lo que: 9 E Habilidad de pensamiento científico: Análisis del desarrollo de aluna teoría o concepto. La ley de proporciones definidas o ley de Proust establece que para un determinado compuesto, los elementos que lo forman se combinan

5 siempre en la misma proporción. Por lo tanto, podemos predecir que si se analizan tres muestras distintas de un mismo compuesto, las tres de iual masa, se debe encontrar la misma masa de cada elemento en cada muestra (alternativa E correcta). Esto se relaciona con el hecho de que cada compuesto tiene una fórmula química propia y distinta a la del resto de los compuestos (A incorrecta). No necesariamente las masas de un elemento contenidas en 1 mol de dos compuestos distintos deben ser distintas, por ejemplo, H 2 O y CO son dos compuestos distintos con O, y para ambos, en un mol del compuesto hay 16 de oxíeno (B incorrecta). Las alternativas C y D no hacen referencia a la ley de proporciones definidas, ya que hablan de dos y tres compuestos distintos, respectivamente, mientras que esta ley se aplica a muestras distintas de un mismo compuesto. 10 E La masa se puede calcular multiplicando el número de mol por la masa molar: 11 B La masa atómica en uma corresponde al mismo valor de la masa molar en /mol, por lo tanto la masa molar del cobre es 63,5 /mol. Lueo se debe calcular a cuántos mol corresponden los 127 ramos de cobre: 127 n = = 2,0 mol de Cu 63,5 /mol Posteriormente, aplicamos el concepto del número de Avoadro: 1 mol 6,02 x átomos 2 mol X átomos X = 2 x 6,02 x átomos 12 B Considerando que la masa de un mol de átomos de calcio es 40 ramos y que 1 mol equivale a 6,02 x átomos, se puede establecer la siuiente relación: 6,02 x átomos 40 1 átomo X X = 40 / (6,02 x )

6 13 B Se pide obtener los mol de ozono (O 3 ) equivalentes en masa a 6 mol de oxíeno (O 2 ). Iualando las masas, se tiene: Masa de ozono (O ) = Masa de oxíeno (O ) 3 2 no M.M O = no M.M O no 2 M.M O2 no 3 = M.M O 6 mol 32 no mol 3 = 48 mol no = 4 mol 3 De otra forma, la masa presente en 6 mol de O 2, es iual a: 3 6 x 2 x MM O = 12 x MM O La masa de 1 mol de O 3 es iual a 3 x MM O. Por lo tanto, 4 mol de O 3 presentarán la misma masa que 6 mol de O E Seún la relación entre mol y número de Avoadro, un mol de CaSO 4 2H 2 O contiene 6,02 x moléculas. En 2 mol habrá 2 x 6,02 x moléculas mol de yeso 6,02x10 moléculas de yeso 2 mol de yeso x moléculas de yeso x , 02x10 moléculas de yeso Pero como se preunta por el número de átomos, hay que multiplicar este valor por el número de átomos en cada molécula, que es 12. Por lo tanto, en 2 mol habrá 12 x 2 x 6,02 x átomos. 1 molécula de yeso 12 átomos ,02x10 moléculas de yeso x átomos x 23 = 24 6,02x10 átomos 15 B Calculando la masa molar del ácido acético (CH 3 COOH), se tiene: MM CH 3 COOH = 2 x 12 /mol + 2 x 16 /mol + 4 x 1 /mol MM CH 3 COOH = 60 /mol % 24 X X = 40%

7 16 C Habilidad de pensamiento científico: Explicación de la importancia de teorías y modelos para comprender la realidad, considerando su carácter sistémico, sintético y holístico, y dar respuesta a diversos fenómenos o situaciones problema. Comparando el valor real o teórico del número de Avoadro con el valor calculado por el estudiante, encontramos una diferencia considerable (A incorrecta). El experimento descrito requiere una serie de estimaciones y aproximaciones, como por ejemplo, la estimación de la masa y del volumen de una ota de ácido oleico o la estimación del volumen de una molécula de ácido oleico. Ninuno de estos valores se mide directamente, sino que se utiliza un método indirecto para determinarlos de forma aproximada. Por ello, es esperable que este procedimiento experimental lleve a un valor empírico del número de Avoadro que difiere bastante del valor real (C correcta; B incorrecta). La ventaja de este método es que resulta bastante simple y no requiere de técnicas complejas (D incorrecta). Como se señala en el enunciado el número de Avoadro es el número de partículas que hay en un mol de cualquier sustancia, independientemente de la masa molar de la misma, por lo que el uso del ácido oleico en el experimento no representa un problema (E incorrecta). 17 A Contando los átomos de C, H, N y O en la molécula de arinina, podemos establecer que su fórmula molecular es C 6 H 14 N 4 O 2. La fórmula empírica es la relación numérica más sencilla en la que se encuentran los átomos que forman un compuesto. En este caso C 3 H 7 N 2 O. 18 D En primer luar se calculan los mol de cada especie: Suponiendo 100 de sustancia, tenemos: H n = 1 O 2 = 2 mol mol 65 n = = 4,1 mol 4 mol 16 mol S 33 n = = 1,03 mol 1 mol 32 mol Dividiendo cada expresión molar por el menor valor, se tiene: H 2 O 4 S 1 Por lo tanto, la fórmula empírica del compuesto es H 2 SO 4. Al calcular la

8 masa molar correspondiente a esta fórmula, se tiene un valor de 98 /mol, iual al señalado para la sustancia buscada, por lo que la fórmula molecular es H 2 SO 4, correspondiente al ácido sulfúrico. 19 B Si el número de partículas elementales (átomos, moléculas o iones) es iual para las tres sustancias, quiere decir que el número de mol también lo es. Por lo tanto, ya que la masa molar es la relación entre la masa y el número de mol, seún la información proporcionada en el ejercicio, la sustancia que presenta mayor masa molar es la 3, seuida por la 2 y por último la 1. Por lo tanto, la opción II es correcta y la III incorrecta. En relación a la opción I, esta es incorrecta porque no se puede hacer ninuna deducción en relación al volumen de las muestras. La afirmación solo sería correcta si las sustancias fueran aseosas y se encontraran en condiciones normales de presión y temperatura. 20 B El esquema muestra que la masa de un átomo de carbono (C) es iual a la masa de tres átomos de X. Puesto que la masa atómica del carbono es de 12 uma, la del elemento X debería ser 4 (12/3 = 4), para que se cumpla la iualdad de masas que representa la fiura. El elemento cuya masa atómica es 4 es el helio (He).