Física e Química 1º Bach.

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1 DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA Física e Química 1º Bach. Recuperación 1º trimestre 13/01/10 TIPO A Nombre: Ver Tipo B 1. Una muestra de 11,00 g de un compuesto orgánico contiene 6,00 g de carbono, 1, átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,20 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm 3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,250 mol/dm 3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. 2. Se tienen 15,0 cm 3 de una disolución de ácido nítrico al 60,0% en masa y densidad kg m -3. Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido nítrico 2,75 M que se puede preparar con los 15,0 cm 3 de la disolución de partida. 3. Un recipiente cerrado de 20,0 dm 3 contiene propano gas a 17 0 C y 0,921 atm. Otro recipiente de 5,0 dm 3 contiene oxígeno a 17 0 C y 0,868 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del propano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. 4. a) Calcula cuántos neutrones hay en y escribe las configuraciones electrónicas de...: a.1) hierro-56, a.2) ión bario-137. b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Cs. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del dióxido de azufre y del amoníaco. d) Cómo explica la teoría cinética el aumento de presión al aumentar la temperatura de un gas? 5. Formulación (en la otra cara)

2 Nombra CH 2 C C CH Formula 3,3-dietil-1-hepteno CH 2 CH 2 H C CH 1,3-ciclopentadieno HC CH F 2-cloro-3-fluoro-1-metilbenceno 1-bromo-4-ciclopropil-3-penten-1-ino (ClO 2 ) dicromato de potasio Fe(BrO 4 ) 2 hidróxido de cadmio Pb(SO 4 ) 2 hidrógenosulfato de manganeso(ii) Sr 3 (PO 4 ) 2 ácido nitroso Ni(HSO 3 ) 2 yoduro de hierro(ii) H H 2 O 2 permanganato de potasio carbonato de calcio (H 2 PO 4 ) amoníaco KOH hidrógenocarbonato de sodio Mg(NO 3 ) 2 ácido fluorhídrico Cada ejercicio vale 2 puntos. En formulación inorgánica, cada respuesta errónea o vacía, descuenta 0,25 puntos. Datos: R = 0,0820 atm dm 3 mol -1 K -1 = 8,31 Pa m 3 mol -1 K -1 1 atm = Pa N A = 6,

3 DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA Física e Química 1º Bach. Recuperación 1º trimestre 13/01/10 TIPO B Nombre: Ver Tipo A 1. Una muestra de 11,60 g de un compuesto orgánico contienen 7,20 g de carbono, 1, átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,32 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm 3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,200 mol/dm 3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. 2. Se tienen 25,0 cm 3 de una disolución de ácido clorhídrico al 36,0% en masa y densidad kg.m -3 Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido clorhídrico 1,25 M que se puede preparar con los 25,0 cm 3 de la disolución de partida. 3. Un recipiente cerrado de 10,0 dm 3 contiene butano gas a 2 0 C y 0,974 atm. Otro recipiente de 15,0 dm 3 contiene oxígeno a 2 0 C y 0,789 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del butano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. 4. a) Calcula cuántos neutrones hay en y escribe las configuraciones electrónicas de...: a.1) cromo-52, a.2) ión bromuro-80. b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Ne. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del ión amonio y del oxígeno. d) Describe el experimento en el que se basó Rutherford para proponer un modelo nuclear del átomo. 5. Formulación (en la otra cara)

4 Nombra CH 2 CH CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 Formula 3,3,4-trietil-1-heptino H 2C C CH CH 2,4-dicloro-1-metilbenceno F 1,4-ciclohexadieno (ClO 4 ) Fe(BrO 2 ) 2 CoAsO 3 H 2 O 2 H 2 SO 4 NH 4 I KOH (NO 3 ) PCl 3 Pb(NO 3 ) 2 3-ciclopropil-2-cloro-2-hexen-4-ino cromato de potasio hidróxido de estroncio hidruro de litio carbonato de aluminio hipoclorito de manganeso(ii) ión amonio hidrógenocarbonato de potasio ácido clórico peróxido de bario ácido selenhídrico Cada ejercicio vale 2 puntos. En formulación inorgánica, cada respuesta errónea o vacía, descuenta 0,25 puntos. Datos: R = 0,0820 atm dm 3 mol -1 K -1 = 8,31 Pa m 3 mol -1 K -1 1 atm = Pa N A = 6,

5 Soluciones TIPO A 1. Una muestra de 11,00 g de un compuesto orgánico contiene 6,00 g de carbono, 1, átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,20 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm 3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,250 mol/dm 3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. Determinación de la fórmula empírica Masa Moles Relac. C 6,00 6,00/12,0 = 0,500 0,500 / 0,249 = 2,01 2 O 0,25 16 = 3,99 1, / 6, = 0,249 0,249 / 0,249 = 1 H 11,00 (6,00 + 3,99) = 1,01 1,01 / 1,01 = 1,01 1,01 / 0,249 = 4, ,00 Fórmula empírica: C 2 H 4 O Masa fórmula empírica = = 44 g/fórmula empírica Cálculo de la masa molar: 2,20g compuesto M = 100 cm 3 disolución 1000 cm 3 disolución =88,0 g/ mol 0,250 mol compuesto Determinación de fórmula molecular: (C 2 H 4 O) n n = Masa molar / Masa fórmula empírica = 88,0 / 44 = 2 Fórmula molecular: C 4 H 8 O 2 2. Se tienen 15,0 cm 3 de una disolución de ácido nítrico al 60,0% en masa y densidad kg m -3. Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido nítrico 2,75 M que se puede preparar con los 15,0 cm 3 de la disolución de partida. : Base de cálculo: V = 15,0 cm 3 de disolución. La densidad es ρ D = kg m -3 = 1,39 g/cm 3. Masa (g) Disolución D V D ρ D = 15,0 1,39 = 20,9 Soluto (HNO 3 ) s 60,0% 20,9 = 12,5 Moles n s = 12,5 / 63 = 0,199 mol HNO 3 Disolvente (H 2 O) d 20,9 12,5 = 8,4 Masa = 0,0084 kg H 2 O a) m= n s m d = 0,199 mol HNO 3 0,0084 kg H 2 O =24 mol HNO 3/ kg H 2 O b) En la disolución final habrá la misma cantidad de soluto: n s = 0,199 mol HNO 3 V '=0,199 mol HNO 3 1dm 3 2,75mol HNO 3 =0,0722dm 3 =72,2 cm 3 de disolución 2,75M que se pueden preparar

6 3. Un recipiente cerrado de 20,0 dm 3 contiene propano gas a 17 0 C y 0,921 atm. Otro recipiente de 5,0 dm 3 contiene oxígeno a 17 0 C y 0,868 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del propano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. : Datos: Primer recipiente Segundo recipiente gas C 3 H 8 O 2 volumen V 1 = 20,0 dm 3 V 2 = 5,0 dm 3 presión P 1 = 0,921 atm. P 2 = 0,868 atm. temperatura t = 17 0 C = 290 K Cálculos: Suponiendo comportamiento ideal para ambos gases n 1 C 3 H 8 = P 1 V 1 R T = 0,921 atm 20,0dm 3 0,0820 atm L mol 1 K K =0,775 mol C 3H 8 en el primer recipiente n 2 O 2 = P 2 V 2 = 0,868atm 5,0dm 3 0,0820atm L mol 1 K K =0,183 mol O 2 en el segundo recipiente Al unir ambos recipientes, habrá: n T (gas) = (0, ,183) = 0,957 mol gas en un recipiente de volumen: V T = V 1 + V 2 = 20,0 + 5,0 = 25,0 dm 3 a) P T = n T R T V T = 0,957 mol 0,0820atm dm3 mol 1 K K =0,910 atm 25,0dm 3 b) C 3 H 8 = n C 3 H 8 n T = 0,775 0,957 =0,809 mol C 3H 8 / mol total c) Cantidad de oxígeno en el segundo recipiente: n 2 (O 2 ) = x(o 2 ) n T2 Como la suma de las fracciones molares es 1, χ 2 (O 2 ) = 1 χ(c 3 H 8 ) = 1 0,809 = 0,191 mol O 2 / mol total La cantidad de gas que hay en el segundo recipiente se calcula dividiendo: entre que da n T2 = P T V 2 R T n T = P T V T n T2 = nt V 3 2 0,958 mol total 5,0 dm = =0,192 mol gasen elsegundo recipiente V T 25,0 dm 3 n 2 (O 2 ) = 0,191 0,192 = 0,0365 mol O 2 en el segundo recipiente. (Otra forma de calcularla: n 2 O 2 = P O 2 V 2 = O 2 P T V 2 Una tercera forma (la más simple): En el segundo recipiente queda de oxígeno = 1 0,809 mol O 3 2 0,910atm 5,0dm 0,082 atm dm 3 mol 1 K k =0,0365mol O 2 en 2º recipiente n 2 O 2 = P O 2 V 2

7 del total de oxígeno Por tanto n O 2 = P O 2 V T n 2 O 2 = n O V 2 2 0,183 mol O = 2 5,0 dm3 =0,0365 mol O V T 25,0dm 3 2 en el segundo recipiente m (O 2 ) = 0,0365 mol O 2 32,0 g/mol = 1,17 g O 2 en el segundo recipiente. 4. a) Calcula cuántos neutrones hay en y escribe las configuraciones electrónicas de...: a.1) hierro-56: n = = 30 n. 26 e: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6 a.2) ión bario-137: n = = 81 n = 54 e: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Cs. Aumenta, al aumentar el número de capas. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del dióxido de azufre y del amoníaco. O S O O S O H N H ó y ó H N H H H d) Cómo explica la teoría cinética el aumento de presión al aumentar la temperatura de un gas? Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de las partículas: por un lado los choques con las paredes se producen con mayor frecuencia, y por otro lado los choques son más violentos. 5. Formulación Nombra Formula CH 2 CH 2 C C -etil-3-metil-1-hexino 3,3-dietil-1-hepteno: CH 2 CH 2 CH 2 C CH CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 H C HC CH 3,4-dimetil-1-ciclobuteno CH 1,3-ciclopentadieno: HC CH HC CH CH 2 F 1-ciclohexil-4-fluorobenceno CH 2-cloro-3-fluoro-1-metilbenceno: 3 Cl F 1,2-dimetil-1-ciclopenteno 1-bromo-4-ciclopropil-3-penten-1-ino: C CH C CBr (ClO 2 ) : ión clorito dicromato de potasio: K 2 Cr 2 O 7 Fe(BrO 4 ) 2 : perbromato de hierro(ii) hidróxido de cadmio: Cd(OH) 2 Pb(SO 4 ) 2 : sulfato de plomo(iv) hidrógenosulfato de manganeso(ii): Mn(HSO 4 ) 2 Sr 3 (PO 4 ) 2 : fosfato de estroncio ácido nitroso: HNO 2 Ni(HSO 3 ) 2 : hidrógenosulfito de níquel(ii) yoduro de hierro(ii): FeI 2 H : ión hidruro permanganato de potasio: KMnO 4

8 H 2 O 2 : peróxido de hidrógeno carbonato de calcio: CaCO 3 (H 2 PO 4 ) : ión dihidrógenofosfato amoníaco: NH 3 KOH: hidróxido de potasio hidrógenocarbonato de sodio: NaHCO 3 Mg(NO 3 ) 2 : nitrato de magnesio ácido fluorhídrico: HF Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4

9 Soluciones TIPO B 1. Una muestra de 11,60 g de un compuesto orgánico contienen 7,20 g de carbono, 1, átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,32 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm 3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,200 mol/dm 3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. : Determinación de la fórmula empírica Masa (g) Cantidad (mol) Relación C 7,20 7,20/12,0 = 0,600 0,600 / 0,199 = 3,01 3 O 0, = 3,19 1, / 6, = 0,199 0,199 / 0,199 = 1 H 11,60 (7,20 + 3,19) = 1,21 0,199 / 1,0 = 1,21 1,21 / 0,199 = 6, ,60 Fórmula empírica: C 3 H 6 O Masa fórmula empírica = = 58 g/fórmula empírica Cálculo de la masa molar: 2,32g compuesto M = 100 cm 3 disolución 1000 cm3 disolución =116 g/ mol 0,200 mol compuesto Determinación de fórmula molecular: (C 3 H 6 O) n n = Masa molar / Masa fórmula empírica = 116 / 58 = 2 Fórmula molecular: C 6 H 12 O 2 2. Se tienen 25,0 cm 3 de una disolución de ácido clorhídrico al 36,0% en masa y densidad kg.m -3 Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido clorhídrico 1,25 M que se puede preparar con los 25,0 cm 3 de la disolución de partida. : Base de cálculo: V = 25,0 cm 3 de disolución. La densidad es ρ D = kg m -3 = 1,18 g/cm 3. Masa (g) Disolución D V D ρ D = 25,0 1,18 = 29,5 Soluto (HCl) s 36,0% 29,5 = 10,6 Moles n s = 10,6 / 36,5 = 0,291 mol HCl Disolvente (H 2 O) d 29,5 10,6 = 18,9 Masa = 0,0189 kg H 2 O a) m= n s 0,291 mol HCl = m d 0,0189 kg H 2 O =15,4 mol HCl/ kg H 2O b) En la disolución final habrá la misma cantidad de soluto: n s = 0,291 mol HCl 1dm 3 V '=0,291 mol HCl 1,25mol HCl =0,233 dm3 =233 cm 3 de disolución 1,25M quesepueden preparar

10 3. Un recipiente cerrado de 10,0 dm 3 contiene butano gas a 2 0 C y 0,974 atm. Otro recipiente de 15,0 dm 3 contiene oxígeno a 2 0 C y 0,789 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del butano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. : Datos: Primer recipiente Segundo recipiente gas C 4 H 10 O 2 volumen V 1 = 10,0 dm 3 V 2 = 15,0 dm 3 presión P 1 = 0,974 atm. P 2 = 0,789 atm. temperatura t = 2 0 C = 275 K Cálculos: Suponiendo comportamiento ideal para ambos gases n 1 C 4 H 10 = P 1 V 1 = 0,974 atm 10,0dm 3 0,0820atm L mol 1 K 1 275K =0,432 mol C 4H 10 en el primer recipiente n 2 O 2 = P 2 V 2 = 0,789 atm 15,0 dm 3 0,0820atm L mol 1 K K =0,525 mol O 2 en el segundo recipiente Al unir ambos recipientes, habrá: n T (gas) = (0, ,525) = 0,958 mol gas en un recipiente de volumen: V T = V 1 + V 2 = 10,0 + 15,0 = 25,0 dm 3 a) P T = n T R T V T = 0,958 mol 0,0820atm dm3 mol 1 K 1 275K 25,0dm 3 b) C 4 H 10 = n C 4 H 10 n T = 0,432 0,958 =0,451 mol C 4 H 10 / mol total =0,863atm c) Cantidad de oxígeno en el segundo recipiente: n 2 (O 2 ) = x(o 2 ) n T2 Como la suma de las fracciones molares es 1, χ 2 (O 2 ) = 1 χ(c 4 H 10 ) = 1 0,451 = 0,549 mol O 2 / mol total La cantidad de gas que hay en el segundo recipiente se calcula dividiendo: entre que da n T2 = P T V 2 R T n T = P T V T n T2 = nt V 2 0,958 mol total 15,0dm3 = =0,574 mol gas en elsegundo recipiente V T 25,0dm 3 n 2 (O 2 ) = 0,549 0,574 = 0,315 mol O 2 en el segundo recipiente. (Otra forma de calcularla: n 2 O 2 = P O 2 V 2 = O 2 P T V 2 Una tercera forma (la más simple): En el segundo recipiente queda de oxígeno 0,549 0,863 atm 15,0 dm 3 = 0,082 atm dm 3 mol 1 K K =0,315 mol O 2 en 2º recipiente n 2 O 2 = P O 2 V 2

11 del total de oxígeno Por tanto n O 2 = P O 2 V T n 2 O 2 = n O V 2 2 0,525 mol O = 2 15,0 dm3 =0,315 mol O V T 25,0 dm 3 2 en el segundo recipiente m (O 2 ) = 0,315 mol O 2 32,0 g/mol = 10,1 g O 2 en el segundo recipiente. 4. a) Calcula cuántos neutrones hay en y escribe las configuraciones electrónicas de...: a.1) cromo-52 : n = = 28 n. 24 e: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 4 a.2) ión bromuro-80.: n = = 45 n = 36 e: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Ne. Aumenta, al aumentar la carga nuclear manteniéndose el número de capas. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del ión amonio y del oxígeno. H H H N H ó H N H y O O ó O O H H d) Describe el experimento en el que se basó Rutherford para proponer un modelo nuclear del átomo. Bombardeo de láminas de oro muy finas con partículas alfa y observación de que algunas se deviaban y unas pocas incluso rebotaban. 5. Formulación Nombra Formula CH 2 CH CH 2 CH 2 CH 2 C CH 2 4,4-dietil-1-hexeno 3,3,4-trietil-1-heptino: CH 2 CH 2 CH C C CH CH 2 CH 2 CH 2 H 2C C CH CH 1,3-dimetil-1-ciclobuteno 2,4-dicloro-1-metilbenceno: 3 CH Cl Cl F 1-ciclopentil-3-fluorobenceno 1,4-ciclohexadieno: 1,2-dietilbenceno 3-ciclopropil-2-cloro-2-hexen-4-ino: C Cl C C C (ClO 4 ) : ión perclorato cromato de potasio: K 2 CrO 4 Fe(BrO 2 ) 2 : bromito de hierro(ii) hidróxido de estroncio: Sr(OH) 2 CoAsO 3 : arsenito de cobalto(iii) hidruro de litio: LIH H 2 O 2 : peróxido de hidrógeno carbonato de aluminio: Al 2 (CO 3 ) 3 H 2 SO 4 : ácido sulfúrico hipoclorito de manganeso(ii): Mn(ClO) 2

12 NH 4 I: yoduro de amonio ión amonio: (NH 4 ) + KOH: hidróxido de potasio hidrógenocarbonato de potasio: KHCO 3 (NO 3 ) : ión nitrato ácido clórico: HClO 3 PCl 3 : tricloruro de fósforo peróxido de bario: BaO 2 Pb(NO 3 ) 2 : nitrato de plomo(ii) ácido selenhídrico: H 2 Se Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4