Técnico Profesional QUÍMICA

Transcripción

1 Programa Técnico Profesional QUÍMICA Estequiometría I: leyes y conceptos de la estequiometría Nº Ejercicios PSU Para la solución de algunos de los ejercicios propuestos, se adjunta una parte del sistema periódico hasta el elemento Nº H 1,0 3 Li 6,9 11 Na 23,0 19 K 39,1 4 Be 9,0 12 Mg 24,3 20 Ca 40,0 5 B 10,8 13 Al 27,0 Número atómico Masa atómica 6 C 12,0 14 Si 28,1 7 N 14,0 15 P 31,0 8 O 16,0 16 S 32,0 9 F 19,0 17 Cl 35,5 2 He 4,0 10 Ne 20,2 18 Ar 39,9 GUICTC007TC33-A16V1 1. En relación con el concepto de mol, cuál(es) de las siguientes afirmaciones es (son) correcta(s)? MTP I) La masa de un mol de un elemento, en gramos, es numéricamente igual a su masa atómica en uma. II) El número de entidades elementales existentes en un mol de sustancia es siempre 6,02 x III) El volumen de un mol de cualquier sustancia, en condiciones normales de presión y temperatura, es 22,4 L. A) Solo I D) Solo II y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo I y II Cpech 1

2 QUÍMICA 2. Qué se puede concluir a partir de la siguiente figura? MTP Oxígeno Cobre Óxido de cobre (II) Óxido de cobre (I) A) En toda reacción química, la masa total de los reactantes es igual a la masa total de los productos. B) Diferentes muestras de una sustancia pura siempre contienen la misma proporción de elementos. C) Los elementos se pueden combinar en diferentes proporciones para formar distintas moléculas. D) Distintas muestras de un compuesto pueden presentar distintas proporciones de sus elementos constituyentes. E) Los elementos se combinan entre sí en todas las proporciones numéricas posibles. 3. Si se conoce la masa atómica de un elemento, se puede determinar para el mismo MTP I) la masa en gramos por mol. II) la masa en gramos de un átomo individual. III) el número de partículas presentes en una determinada masa. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo I y II. D) solo II y III. E) I, II y III. 2 Cpech

3 GUÍA 4. Qué diferencia(s) existe(n) entre la masa molecular de un compuesto y su masa molar? MTP I) La primera se refiere a una molécula y la segunda a un mol de moléculas. II) La primera se calcula multiplicando la segunda por el número de Avogadro. III) La primera se expresa en unidades de masa atómica y la segunda en gramos/mol. A) Solo I D) Solo I y III B) Solo III E) I, II y III C) Solo I y II 5. La masa molar del gas freón-12 (CCl 2 F 2 ) es 121 g/mol. Entonces, es posible afirmar que A) 6,02 x átomos de freón-12 tienen una masa de 121 g. B) la masa de un mol de C, un mol de F y un mol de Cl es de 121 g. C) si se masa un volumen de 22,4 L de freón-12 en CNPT, se obtienen 121 g. D) 121 g de freón-12 contienen 3 x 6,02 x átomos de distintos elementos. E) 242 g de freón-12 contienen mayor número de moléculas que 2 mol de agua. 6. El gas oxígeno (O 2 ) tiene una masa molar de 32 g/mol. A partir de esta información, es correcto afirmar que I) la masa de una molécula de O 2 es 32 gramos. II) la masa de un mol de átomos de O es 16 gramos. III) la masa de un mol de O 2 es 32 gramos. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo II y III C) Solo III 7. La masa de un mol de sulfato de aluminio (Al 2 (SO 4 ) 3 ) es A) 123 g B) 150 g C) 219 g D) 342 g E) 603 g 8. La masa de 2 mol de gas nitrógeno (N 2 ) es A) 56 g B) 32 g C) 28 g D) 14 g E) 7 g Cpech 3

4 QUÍMICA 9. La ley de proporciones definidas establece que en un compuesto dado, los elementos constituyentes se combinan siempre en la misma proporción. A partir de esta ley, es posible predecir que A) las fórmulas químicas de dos compuestos distintos pueden ser iguales entre sí. B) las masas de O contenidas en un mol de distintos compuestos oxigenados deben ser distintas. C) si se descomponen 10 g de distintos compuestos formados por H y C, se obtendrá la misma masa de uno de los elementos. D) si se descomponen tres compuestos formados por N y O hasta obtener 0,5 g de O, las masas de N obtenidas deben ser iguales. E) si se analizan tres muestras de 5 g del mismo compuesto, deben contener la misma masa de cada elemento constituyente. 10. La masa molar del ácido acético (CH 3 COOH) es 60 g/mol. Qué masa del ácido se encuentra contenida en 3 mol de esta sustancia? A) 0,15 g D) 60,00 g B) 20,00 g E) 180,00 g C) 40,00 g 11. Considerando que la masa atómica del cobre (Cu) es 63,5 uma, los átomos de cobre contenidos en 127 gramos de dicho metal son A) 6,02 x átomos. B) 2 x 6,02 x átomos. C) 6,02 x / 63,5 átomos. D) 6,02 x / 127 átomos. E) 63,5 x 6,02 x átomos. 12. La masa de un átomo de calcio es A) 40 x 6,02 x g B) 40 / (6,02 x ) g C) (6,02 x ) / 40 g D) 6,02 x g E) 6,02 x g 13. Cuántos mol de ozono (O 3 ) se necesitan para obtener la misma masa que hay en 6 mol de oxígeno (O 2 )? A) 2 B) 4 C) 6 D) 12 E) 16 4 Cpech

5 GUÍA 14. El yeso es sulfato de calcio dihidratado (CaSO 4 2H 2 O). Cuántos átomos hay en 2 mol de yeso? A) 2 átomos B) 24 átomos C) 2 x 6,02 x átomos D) 12 x 6,02 x átomos E) 24 x 6,02 x átomos 15. El porcentaje de carbono en el ácido acético (CH 3 COOH) es A) 25% B) 40% C) 50% D) 55% E) 65% 16. El número de Avogadro (6,023 x ) es el número de partículas que hay en un mol de cualquier sustancia. Para verificarlo, un estudiante deposita 250 gotas de ácido oleico en un vaso de precipitado usando una bureta, y determina su masa y volumen. Luego calcula el volumen de una gota y agrega una en un matraz aforado de 500 ml, completando el volumen con etanol. A continuación, calcula la concentración de ácido oleico disuelto y el volumen del aceite que está contenido en una gota de disolución. En un instrumento llamado cristalizador, deposita una gota de la disolución de ácido oleico, la que forma una película monomolecular sobre el agua. Esto le permite estimar el volumen de una molécula de ácido oleico y, sabiendo el volumen del compuesto contenido en una gota de disolución, calcula el número de moléculas presentes en la gota. A partir de la densidad, calcula la masa de ácido oleico contenida en la gota y, ya conocida la masa molar del compuesto, calcula el número de moléculas contenidas en un mol. Este resulta ser 6,6 x Con respecto a este experimento, es correcto que A) permitió validar empíricamente el valor del número de Avogadro. B) permitió establecer un valor más preciso para el número de Avogadro. C) origina discrepancias con el valor teórico debido a que requiere numerosas estimaciones. D) genera diferencias con el valor real debido a que requiere la aplicación de técnicas muy complejas. E) el compuesto utilizado no es adecuado para determinar el valor del número de Avogadro debido a su elevada masa molar. Cpech 5

6 QUÍMICA 17. A continuación se representa una molécula del aminoácido arginina: O HO H C C N CH 2 H H CH 2 CH 2 NH H 2 N C NH A partir de la imagen, se puede establecer que sus fórmulas empírica y molecular son A) B) C) D) E) Fórmula empírica Fórmula molecular C 3 H 7 N 2 O C 6 H 14 N 4 O 2 C 6 H 14 N 4 O 2 C 6 H 14 N 4 O 2 C 3 H 5 N 2 O C 6 H 10 N 4 O 2 C 3 H 5 N 2 O C 3 H 5 N 2 O C 12 H 28 N 8 O 4 C 3 H 7 N 2 O 18. En la siguiente tabla se presenta la composición porcentual de una sustancia: Elemento Composición Hidrógeno 2% Oxígeno 65% Azufre 33% Teniendo en cuenta que la masa molar de la sustancia es 98 g/mol, la fórmula molecular es A) H 18 SO 3 B) H 2 S 2 O 2 C) H 4 S 2 O D) H 2 SO 4 E) H 2 SO 3 6 Cpech

7 GUÍA 19. Se tienen tres muestras de sustancias puras diferentes. La masa disponible de cada una de ellas MTP se indica en la siguiente figura: Sustancia 1 (X gramos) Sustancia 2 (Y gramos) Sustancia 3 (Z gramos) Si se sabe que el número de partículas elementales es igual en las tres muestras y que X < Y < Z, es correcto afirmar que I) las tres muestras tienen el mismo volumen. II) la masa molar de la sustancia 1 es menor que la de la sustancia 2. III) la masa molar de la sustancia 2 es mayor que la de la sustancia 3. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) Solo I y III C) Solo III 20. El siguiente esquema hace referencia a la masa atómica de dos elementos diferentes. MTP x x x C Al respecto, a qué elemento pueden corresponder los átomos representados por X? A) Hidrógeno B) Helio C) Litio D) Berilio E) No se puede determinar Cpech 7

8 QUÍMICA Tabla de corrección Ítem Alternativa Habilidad 1 Reconocimiento 2 Comprensión 3 Comprensión 4 Comprensión 5 Comprensión 6 Comprensión 7 Aplicación 8 Aplicación 9 ASE 10 Aplicación 11 Aplicación 12 Aplicación 13 Aplicación 14 Aplicación 15 Aplicación 16 ASE 17 Comprensión 18 Aplicación 19 ASE 20 ASE 8 Cpech

9 GUÍA Resumen de contenidos La estequiometría (del griego stoicheîon, elemento y metrie, medida ) es el cálculo de las proporciones cuantitativas o relaciones de masa entre los reactantes y productos en el transcurso de una reacción química. Leyes de la estequiometría Ley de conservación de la masa (ley de Lavoisier): En una reacción química la masa permanece constante, es decir, la masa de los reactantes será igual a la de los productos. Por ejemplo, en la reacción de formación del agua (2H 2 + O 2 2H 2 O), cuando 4 gramos de hidrógeno reaccionan con 32 gramos de oxígeno, se forman 36 gramos de agua. Ley de las proporciones definidas (ley de Proust): En un compuesto dado, los elementos participantes se combinan siempre en la misma proporción, sin importar su origen y modo de obtención. Por ejemplo, en el óxido de cinc (ZnO) siempre hay un átomo de cinc por cada átomo de oxígeno y la proporción de masas es 80,3% de cinc y 19,7% de oxígeno. Ley de las proporciones múltiples (ley de Dalton): Cuando dos o más elementos se combinan para dar más de un compuesto, las masas de uno de ellos, que se unen a una masa fija del otro, tienen como relación números enteros y sencillos. Por ejemplo, en los anhídridos de nitrógeno (N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 y N 2 O 5 ), si se fija la masa de nitrógeno en 7 gramos, las masas de oxígeno en cada compuesto son, respectivamente, 8 g, 16 g, 24 g, 32 g y 40 g. La razón entre estas masas es: 8 : 16 : 24 : 32 : 40 = 1: 2 : 3 : 4 : 5 Conceptos estequiométricos Mol: es la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas u otras partículas) como átomos hay exactamente en 12 gramos del isótopo de carbono-12. Número de Avogadro (N A ): número de entidades elementales que hay en un mol. Este número se determina experimentalmente y su valor es de 6,02 x Al igual que una docena de naranjas contiene 12 naranjas, un mol de átomos de H contiene 6,02 x átomos y un mol de moléculas de CO 2, 6,02 x moléculas. Unidad de masa atómica (uma o u): unidad utilizada para expresar la masa de un átomo. Equivale a la duodécima parte (1/12) de la masa de un átomo de carbono uma = 1,66 x g Cpech 9

10 QUÍMICA Masa atómica (o peso atómico): masa de un átomo en unidades de masa atómica (uma). Por ejemplo, la masa atómica del oxígeno (O) es 16,0 uma. Masa molecular (o peso molecular): masa de una molécula (suma de las masas atómicas, en uma). Por ejemplo, la masa molecular del SO 2 es 64 uma (32 uma + 2 x 16 uma). Masa molar: masa (en gramos) de 1 mol de unidades (átomos o moléculas) de una sustancia. Por ejemplo, la masa molar del SO 2 es 64 g/mol (32 g/mol + 2 x 16 g/mol). Para cualquier átomo o molécula: masa atómica o molecular (uma) = masa molar (gramos) A nivel molecular + Un átomo de C (12 uma) Una molécula de O 2 (32 uma) Una molécula de CO 2 (44 uma) A nivel macroscópico 12 g de carbono en un vidrio de reloj 32 g de oxígeno en un globo 44 g de dióxido de carbono en un globo + Es útil recordar la relación que existe entre número de mol (n), masa en gramos (m) y masa molar (MM): Que también se puede expresar como: n = m MM m = n MM 10 Cpech

11 GUÍA Masa molar (g/mol) 6,02x10 23 partículas 1 mol Volumen gases (en C.N.P.T.) = 22,4 L Composición porcentual: informa sobre el porcentaje de cada elemento presente en un compuesto. Para calcularla, se debe considerar la masa molar del compuesto como el 100%. Por ejemplo, para determinar el porcentaje de hidrógeno presente en el agua (H 2 O), cuya masa molar es 18 g/mol, hay que realizar el siguiente cálculo utilizando la masa molar del hidrógeno (1 g/mol): 18 g/mol 100% 2 g/mol X X = 11,11% de hidrógeno Cpech 11

12 QUÍMICA b A c Glosario Ley: en ciencias, una ley consiste en la descripción de un fenómeno observable, generalmente en términos matemáticos. Puede entenderse como una regla fija a la que está sometido un fenómeno determinado, bajo ciertas condiciones bien definidas. Masa: magnitud física que expresa la cantidad de materia de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo (kg). Macroscópico: cualquier objeto que es observable a simple vista, sin necesidad de un microscopio. Proporción: término matemático que se refiere a la igualdad de dos razones. Ejemplo: 5 15 = 1 3 Razón: cociente entre dos cantidades. Ejemplo: 5 15 Volumen: magnitud física que expresa la extensión de un cuerpo en tres dimensiones, largo, alto y ancho. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m 3 ). Registro de propiedad intelectual de Cpech. Prohibida su reproducción total o parcial. 12 Cpech