DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA ALUMNOS PENDIENTES PROBLEMAS DE FÍSICA Y QUÍMICA 1º DE BACHILLERATO

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1 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA ALUMNOS PENDIENTES PROBLEMAS DE FÍSICA Y QUÍMICA 1º DE BACHILLERATO LEYES FUNDAMENTALES DE LA QUÍMICA Reacción Hidrógeno + oxígeno = agua 1 1g 8g 9g 2 4g 32g 36g 3 6,5g 52g 58,5g 4 11,1g 88,8g 99,9g 5 25g 200g 225g Estudia con detenimiento los datos experimentales que se refieren a las masas de sustancias que intervienen en una reacción química. Responde luego las preguntas que se formulan. 1.-Encuentra dos leyes referentes a las masas que intervienen en las reacciones químicas. Comprueba que se cumplen para todos los casos. 2.- Con cuánto oxígeno reaccionarán 1,5 g de hidrógeno? Qué cantidad de agua se formará? 3.- Qué harías para obtener 18 g de agua? Y para obtener 540 g? 4.-Haces reaccionar 10 g de hidrógeno con 100 g de oxígeno. Explica lo que sucede y calcula la composición final resultante. 5.- Cómo explica Dalton que se conserve la masa en una reacción química? 6.- Cuál es la masa molecular del carbonato de calcio, CaCO 3? Cuál es la masa de un mol de esta sustancia? 7.- Cuántos moles de ácido sulfúrico, H 2 SO 4 hay en 4,9 g de dicho ácido? Cuántas moléculas hay? 8.- Cuántos moles de agua, H 2 O son: a) 54 g; b) 3,6 g; c) ½ Kg;; d) 45cm 3 ; e) ¼ litro? 9.- Cuántas moléculas de agua caben en un vaso (aproximadamente ¼ de litro)? 10.-Calcula la masa de 0,02 moles de sacarosa C 12 H 22 O Qué pesa más: 2 moles de NaOH o 1 mol de H 2 SO 4? 12.-Calcula la masa de agua que contienen 0,23 moles de agua (Masas atómicas: A r (O) = 16; A r (H) = 1). [Sol: 4,14 g] 13.-Ordena de menor a mayor el número de moléculas que contienen: a) 20 g de agua; b) moléculas de oxígeno; c) 1,3 moles de dióxido de aluminio Al 2 O 3 (Masas atómicas: A r (O) = 16; A r (H) = 1). [Sol: b>c>a] 14.- Cuántos moles de nitrógeno hay en 1, moléculas? [Sol: 1,993] 15.-Calcula el número de átomos de contenidos en 12,23 mg de cobre. (Masa atómica: A r (Cu) = 63,5). [Sol: 1, átomos] 16.-Calcula la masa en kilogramos de una molécula de glucosa, C 6 H 12 O 6 (Masas atómicas: A r (C) = 12; A r (H) = 1; A r (O) = 16). [Sol: 2, ] 1

2 P (mm) V (L) 0,5 0,75 0, Completa la tabla que tienes al lado y representa la gráfica P / V (Presión en ordenadas) Qué le sucede a la presión si el volumen se hace el doble? Y si se hace la mitad? 19.-Un recipiente contiene 20 litros de un gas a mm de presión y 27 ºC de temperatura. Qué volumen ocuparía a la presión atmosférica y a la misma temperatura? [Sol: 30,26 litros] 20.- Cómo explica la teoría cinético-molecular los estados de agregación? 21.-La rueda de un coche contiene aire a 1,5 atm y su temperatura es de 27 ºC. Después de unos kilómetros de recorrido, la rueda se ha calentado hasta 47 ºC. Cuál es ahora la presión interior? [Sol: 1,6 atm] T (ºC) T (K) P (atm) Completa la tabla que tienes al lado y dibuja la gráfica P(atm)/T(K) (Presión en ordenadas). Comprueba que la ley de Gay-Lussac, tal como lo hemos expresado, no se cumple midiendo la temperatura en ºC Qué le sucede a la presión de una gas encerrado en un recipiente si su temperatura absoluta se hace el doble? Y si se hace la mitad? 24.-A la presión de 1 atm y 27 ºC de temperatura, un gas ocupa un volumen de 20 litros. Calcula su volumen a 900 mm de presión y 57 ºC de temperatura. [Sol: 18,6 litros] 25.-Un gas se encuentra en condiciones normales cuando su presión es de una atmósfera y su temperatura es de 0 ºC (273 K). Encuentra el volumen en condiciones normales de un gas que a 25 ºC y 850 mm ocupa un volumen de 10 litros. [Sol: 10,2 litros] 26.-Tenemos 25 litros de un gas en condiciones normales. Calcula su volumen a 1,5 atm y 127 ºC. [Sol: 24,4 litros] 27.-Determina a qué presión debe someterse un gas que ocupa 80 litros a 2 atm si queremos que tenga un volumen de 10 litros sin variar la temperatura.[sol: 16 atm] 28.-Se calientan 50 ml de cierto gas desde 300 ºK hasta 400 ºK y se aumenta su presión desde Pa hasta Pa. Calcula el nuevo volumen de gas. [Sol: 30,3 ml] 29.-Determina la relación entre la presión inicial y la final de una masa de gas si hemos disminuido su volumen a su quinta parte y hemos aumentado su temperatura al doble. 30.-Calcula el volumen de 1 mol de gas en condiciones normales (T = 273 K y P = 1 atm). Datos: R = 0,082 atm L mol 1 K Determina el volumen que ocuparán en condiciones normales 100 g de butano C 4 H Un recipiente de 10 litros contiene gas hidrógeno, H 2, a la presión de 2 atm y a 50 ºC de temperatura. Calcula cuántos moles de hidrógeno contiene. 33.-a) Calcula la masa de oxígeno, O 2 que contiene una botella de 5 litros, sometida a una temperatura de 50 ºC y una presión de 1,5 atmósferas. b) Cuántas moléculas de O 2 hay? 34.-a) Calcula la masa de SO 2 que contiene una botella de 5 litros, sometida a una temperatura de 50 º C y una presión de 1,5 atmósferas. b) Cuántas moléculas de SO 2 hay? Compara este resultado con el del problema anterior. 2

3 35.-Determina la densidad, a 1 atm y 0ºC del dióxido de azufre gas, SO 2. Datos: Masas atómicas: S = 32 u; O = 16 u. [Sol: 2 86 g/l] 36.-Los 3,3 L de un gas a 28ºC y 1000 mm Hg tienen una masa de 5,98 g. Determina su masa molecular. [Sol: 34 g/mol] 37.-La densidad de cierto gas a 30ºC y 310 mmhg es 1,02 g/l, calcula su masa molecular. [Sol: 62,13 g/mol] 38.-Calcula la densidad del vapor de hexafluoruro de uranio, UF 6, a 56ºC y 1,7 atmósferas de presión. [Sol: 22,2 g/l] 39.-En condiciones normales, 5,22 g de acetileno gas ocupan un volumen de 4,5 L. Determina: a) La densidad del acetileno en las condiciones dadas. b) La masa molar del acetileno. Datos: R = 0,082 atm L K 1 mol 1 [Sol: 1,16 g/l; 26 g/mol] 40.-Tenemos V litros de gas hidrógeno (H 2 ) en condiciones normales. Se calienta el gas y su volumen aumenta hasta 2V litros. a) Ha variado la masa de gas? b) Ha variado el número de moléculas de gas? c) Ha variado la cantidad de sustancia? d) Ha variado la densidad? 41.-Tenemos 1 mol de agua líquida y 1 mol de Cl 2 (g) en condiciones normales. a) Son iguales sus cantidades de sustancia? b) Tienen igual masa? c) Ocupan el mismo volumen? d) Tienen igual número de partículas 42.- Qué volumen ocupan en C.N. 34 g de gas amoníaco (NH 3 )? [Sol: 44,8 L] 43.-En 4,83 g de un hidrocarburo gaseoso hay 4,14 g de carbono. Haya su fórmula molecular sabiendo que los 4,83 g ocupan un volumen de 2,82 L a 18 ºC y 740 mmhg. Datos: masas atómicas: C = 12; H = 1; R = 0,082 atm L K 1 mol 1 DISOLUCIONES 1.-Se pesan 15 g de NaCl y se añaden a 185 ml de agua. a) Qué masa hay de soluto? b) Y de disolvente? c) Y de disolución? d) Cuál es la concentración centesimal (en masa) de la disolución resultante. e) Se puede saber el volumen del soluto, del disolvente y de la disolución? 2.-Calcula la concentración molar (o molaridad) de la disolución anterior. Datos: δ (disolución) = 1,01 g/cm 3 ; masas atómicas: A r (O) = 16; A r (H) = 1; A r (Cl) = 35,5; A r (Na) = 23 [Sol: 1 29 M] 3.-a) Calcula cuántos moles de soluto hay en 150 cm 3 de una disolución 1 29 M (ó 1 29 mol/l); b) Calcula qué volumen de la disolución anterior (1 29 M) contiene 2 moles. [Sol: a) mol; b) 1 55 L] 3

4 4.-Un chico quiere preparar 1,5 litros de limonada para lo cual introduce 90 gramos de azúcar en una botella vacía que tiene esa capacidad. A continuación añade el agua con limonada, y agita hasta que todo el azúcar queda disuelto. Luego comprueba que efectivamente hay 1,5 litros observando que la botella está llena. a) Cuál es la concentración de azúcar (en gramos de soluto por litro de disolución) en esa limonada? b) Si tomamos un vaso de 250 cm 3, Cuál será la concentración de azúcar en ese vaso? c) Qué cantidad de azúcar habría en el vaso? [Sol: a) 60 g/l; c) 15 g] 5.-Para preparar una disolución 0,5 M (o 0,5 mol/l) de glucosa (C 6 H 12 O 6 ) en agua se añaden 0,5 moles (o 90 g) en un matraz de 1 litro y a continuación, agitando, se añade cuidadosamente agua hasta alcanzar exactamente la marca de 1 litro. Por qué se añade al matraz en primer lugar la glucosa y no el agua? Datos: Masas atómicas: A r (C) = 12; A r (H) = 1; A r (O) = Calcula la molaridad de una disolución obtenida al disolver 12 g de NaCl en agua destilada hasta obtener 250 ml de disolución. Datos: Masas atómicas: A r (Na) = 23 u; A r (Cl) = 35,5 u [Sol: 0,82 mol/l] 7.- Cuántos moles de KCl contienen 50 ml de una disolución de concentración 0,1 M? Datos: Masas atómicas: A r (K) = 39; A r (Cl) = 35,5 [Sol: 0,005 mol] 8.- Cuántos gramos de alcohol (C 2 H 5 OH) hay que disolver en agua para preparar 600 ml de una disolución 0,5 M? [Sol: 13,8 g] 9.-Una disolución acuosa de ácido nítrico contiene 0,2 moles de ácido en medio litro de disolución. Cuál es la molaridad de esa disolución? [Masas atómicas: A r (N) = 14 u; A r (H) = 1 u; A r (O) = 16 u]. [Sol: 0,4 mol/l] 10.-a) Qué masa de glucosa (C 6 H 12 O 6 ) debe disolverse en agua para preparar 250 ml de una disolución 0,1 M? b) Qué volumen de la disolución resultante contiene 0,01 moles de glucosa? Datos: Masas atómicas: A r (C) = 12; A r (H) = 1; A r (O) = 16 [Sol: a) 4,5 g; b) 0,1 L] 12.-Una muestra de 2,0 g de permanganato de potasio (KMnO 4 ) se disolvió en la cantidad de agua suficiente para dar 2,0 litros de disolución. Cuál es la molaridad de la disolución de permanganato de potasio obtenida? Datos: Masas atómicas: A r (K) = 39 u; A r (Mn) = 55 u; A r (O) = 16 u [Sol: 0,006 mol/l] 13.-Calcula el porcentaje en masa y en volumen de una disolución formada por 25 g de alcohol y 82 g de agua, si suponemos que el volumen es aditivo. [δ (alcohol) = 780 kg/m 3 ] [Sol: %m = 23,36%; %V = 28,1%] 14.-Disolvemos 7,2 g de sacarosa, C 12 H 22 O 11, en 103,5 g de agua. Calcula el porcentaje en masa de sacarosa, su molaridad, su molalidad y la fracción molar. Supón que el volumen de la disolución coincide con el volumen inicial de agua. [Sol: %m = 6,5%; 0,2 M; 0 2 m; χ = 0 004] 15.-a) Calcula la molaridad de 300 ml de una disolución acuosa que contiene 12 g de ácido sulfúrico disueltos. Datos: Masas atómicas: A r (S) = 32; A r (H) = 1 ; A r (O) = 16 [Sol: 0,41 mol/l] 4

5 16.-Calcula la molalidad y la fracción molar de etanol (C 2 H 6 O) en una disolución de 20 g de etanol en 100 g de agua. Datos: Masas atómicas: A r (C) = 12; A r (H) = 1 ; A r (O) = 16 [Sol: 4,3 m; χ = 0 007] LAS REACCIONES QUÍMICAS 1.-Ajusta las siguientes ecuaciones químicas: a) N 2 + H 2 NH 3 b) KClO 3 KCl + O 2 c) C 3 H 8 + O 2 CO 2 + H 2 O d) CaO + C CaC 2 + CO e) H 2 SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 + HCl f) HCl + Al AlCl 3 + H 2 g) H 2 S + O 2 SO 2 + H 2 O 2.-Al hacer reaccionar aluminio metálico con yodo se obtiene triyoduro de aluminio. Calcula la masa de este producto que se obtendrá a partir de 25 g de yodo. [Sol: 26 8 g] 3.-Al tratar una muestra de dióxido de manganeso con 20 g de cloruro de hidrógeno, se obtiene cloruro de manganeso (II), gas cloro y agua. Escribe y ajusta la reacción y calcula la masa de MnCl 2 que se obtendrá [Sol: 17 3 g] 4.-Calcula la masa de yoduro de plomo (II), PbI 2, que se obtendrá al hacer reaccionar 15 g de yoduro de potasio, con un exceso de nitrato de plomo (II), Pb(NO 3 ) 2. En la reacción también se produce nitrato de potasio, KNO 3. [Sol: 20 8 g] 5.-Calcula la masa de hidróxido de calcio, Ca(OH) 2, necesaria para reaccionar con 16 5 g de ácido clorhídrico, HCl. [Sol: 16 7 g] 6.-El agua reacciona con el carbono para dar monóxido de carbono e hidrógeno. Calcula la masa de carbono necesaria para obtener 100 L de H 2 a 1 atm y 273 K, así como el volumen de monóxido de carbono, en las mismas condiciones, que se formará. [Sol: 53 6 g y 100 L] 7.-El clorato de potasio. KClO 3, se descompone por la acción del calor y produce cloruro de potasio, KCl, y oxígeno, O 2, gas. Si partimos de 23 g de clorato de potasio, calcula la masa de cloruro de potasio y el volumen de O 2 a 1 atm y 273 K que se obtendrá. [Sol: 14 g y 6 3 L] 8.-La combustión de gas butano, C 4 H 10, en presencia de oxígeno produce dióxido de carbono y agua. Calcula la masa de butano que debe quemarse para producir 145 L de CO 2, medidos a 75 ºC y 750 mmhg de presión. [Sol: 72 7 g] 9.-Dada la reacción: CaCO 3 + 2HCl CO 2 + H 2 O + CaCl 2, determina: a) La masa de dióxido de carbono que se desprende al tratar 205 g de carbonato de calcio con ácido clorhídrico en exceso. b) Qué volumen ocupa esa masa de gas a 30 ºC y 780 mmhg? [90 2 g; 49 6 L] 5

6 10.-Se hacen reaccionar 10 g de hidrógeno con 40 g de oxígeno obteniéndose agua según la reacción: H 2 + O 2 H 2 O. a) Ajusta la reacción. b) Averigua cuál es el reactivo que está en exceso y cuál es el limitante. c) Cuántos gramos de agua se obtienen? 11.-Hacemos reaccionar 10 g de sodio metálico con 9 g de agua. Determina cuál de ellos actúa como reactivo limitante y qué masa de hidróxido de sodio se formará. En la reacción también se desprende hidrógeno. [Sol: 17 4 g] 12.-Hacemos reaccionar 25 g de nitrato de plata con cierta cantidad de cloruro de sodio y obtenemos 14 g de precipitado de cloruro de plata. Averigua la masa de nitrato de plata que ha reaccionado. [Sol: 16 6 g] 13.-Calcula la masa de hierro que reaccionará con 250 ml de disolución de sulfato de cobre (II) al 15 % en masa, para dar sulfato de hierro (II) y cobre metálico. La densidad de la disolución de sulfato de cobre (II) es de 1 05 g L 1. [Sol: 13 8 g] 14.-Añadimos 150 ml de disolución 2 M de hidróxido de sodio a otra disolución sulfato de magnesio. Averigua la masa de hidróxido de magnesio que se formará si el sulfato de magnesio, MgSO 4, está en exceso. [Sol: 8 7 g] 15.-Se descomponen 300 g del mineral calcita CaCO 3, cuya riqueza es del 80 %. Cuánto CaO se obtiene? [Sol: g] 16.-La tostación del sulfuro de plomo (II) con oxígeno produce óxido de plomo (II) y dióxido de azufre gaseoso. Calcula la cantidad de PbO (s) que podemos obtener a partir de 500 g de PbS (s) si la reacción tiene un rendimiento del 65%. [Sol: 303 g] 17.-Una muestra de carbón de 55 g de masa se quema en presencia de oxígeno suficiente. Calcula el volumen de dióxido de carbono a 1 atm y 273 K, que se obtendrá si el carbón tiene una riqueza en carbono del 88 %. [Sol: 90 3 L] 18.-En determinadas condiciones de presión y temperatura, se sabe que el rendimiento de la reacción de síntesis del amoníaco, NH 3, partir de N 2 y H 2 gaseosos es del 60 %. Averigua la masa de amoníaco que se puede obtener a partir de 50 L de N 2, medidos a 1 atm y 273 K. [Sol: 45 5 g] 19.-A 10 ml de una disolución de NaCl 1M añadimos AgNO 3 en cantidad suficiente para que precipite todo el cloruro de plata, AgCl. Determina la masa de este producto que obtendremos si el rendimiento de la reacción es del 85 %. [Sol: 1 2 g] 20.-Tratamos una muestra de cinc puro con salfumán (ácido clorhídrico al 70 % de riqueza en masa). Si necesitamos 150 g de salfumán para que el metal reaccione completamente, calcula el volumen de H 2 a 1 atm y 273 K, que obtendremos. [Sol: 32 2 L] 21.- Cuántos litros de oxígeno, medidos a 25ºC y 740 mmhg, se obtienen en la descomposición de 40 g de clorato de potasio, KClO 3, del 95 % de pureza? Qué masa de cloruro de potasio se obtendrá? [Sol: 11 5 L; 23 1 g] 6

7 FORMULACIÓN Y NOMENCLATURA INORGÁNICA ÚNICAS NOMENCLATURAS ACEPTADAS: Compuestos binarios: Cr 2 O 3 Con prefijos multiplicadores: Trióxido de dicromo Valencia con números romanos: Óxido de cromo (III) Ácidos: H 2 SO 3 Nombre tradicional Ácido sulfuroso [ No!, nomenclatura de Stock] [Trioxosulfato (IV) de hidrógeno] NO! Sales: Fe(IO 3 ) 2 Nombre tradicional Yodato de hierro (II) [ No!, nomenclatura de Stock] [Trioxoyodato (V) de hierro (II)] NO! Nombres antiguos incorrectos: Cr 2 O 3 = Óxido crómico Fe(IO 3 ) 2 = Yodato ferroso Es decir, no se usarán los sufijos oso e ico en los metales, sino que se escribirá la valencia con números romanos. 1.-Formula los siguientes compuestos: 1.-Hipobromito de manganeso (II) 2.-Clorato de calcio 3.-Sulfato de hierro (III) 4.-Sulfito de cobre (I) 5.-Monocloruro de plata 6.-Nitrito de cinc 7.-Nitrato de plomo (IV) 8.-Carbonato de potasio 9.-Hidróxido de cobalto (II) 10.-Permanganato de potasio 11.-Hidróxido de magnesio 12.-Hidróxido de aluminio 13.-Peróxido de sodio 14.-Óxido de hierro (II) 7

8 15.-Ácido clorhídrico 16.-Ácido sulfhídrico 17.-Ácido nitroso 18.-Ácido fosforoso 19.-Cloruro de plata 20.-Nitruro de potasio 2.-Nombra las siguientes sustancias: 1.- K 2 O Mg 3 (PO 3 ) NiS 4.- Fe(NO 2 ) Cr(OH) Mn 2 (SO 3 ) CuOH 8.- AgBrO 9.- Au 2 (SO 4 ) Au 2 CO HgCl ZnMnO Sn(NO 3 ) PbSO NaBrO HlO 2 8

9 17.- CCl SF Cl 2 O H 2 S 9