Química General II Semestre Serie I

Transcripción

1 Instrucciones. Resuelve los siguientes problemas, escribe el procedimiento que vas a seguir para ello. Léelo y piensa si lo que propones te va a llevar a conseguir la respuesta. Si no es así, replantea nuevamente y procede si así lo consideras. Indica todas las operaciones de manera clara y encierra en un cuadro o círculo la respuesta. 1. Determina el porcentaje en masa de cada una de las siguientes disoluciones: a g de bromuro de sodio en g de disolución. b g de cloruro de potasio en 152 g de agua. c. 4.5 g de tolueno en 29 g de benceno. 2. Determina la masa de agua que se deben agregar a: a) 5.0 g de urea para preparar una disolución 16.2 % en masa, si la urea con la que se cuenta tiene una pureza del 96 % b) 26.2 g de cloruro de magnesio para preparar una disolución al 3.6 % en masa, si el cloruro de magnesio tiene % de impurezas. 3. Una muestra de 50 g de clorato de potasio (S= 7.1 g /100 ml de agua a 20 C) está contaminada con 10 % de cloruro de potasio (S = 25.5 g /100 ml de agua a 20 C). a) Determina el volumen mínimo de agua, a 20 C, necesaria para disolver todo el cloruro de potasio de la muestra. b) Qué masa de clorato de potasio quedará después de este tratamiento? (Suponga que las solubilidades no cambian por la presencia de otro compuesto) 4. Plantea y balancea las siguientes reacciones: Cloro gaseoso reacciona con hidróxido de potasio obteniéndose cloruro de potasio, clorato de potasio y agua. Oxalato de calcio reacciona con permanganato de potasio en presencia de ácido sulfúrico forman sulfato de calcio, sulfato de manganeso (II), sulfato de potasio, dióxido de carbono y agua. Zinc metálico reacciona con nitrato de sodio en presencia de hidróxido de sodio, produciendo zincato de sodio, amoniaco y agua. Dicromato de potasio en medio ácido (ácido sulfúrico) reacciona con etanol obteniéndose sulfato de cromo (III), ácido acético, sulfato de potasio y agua. 5. Determine las fórmulas empíricas y moleculares de las siguientes sustancias: a) Cafeína, conformada por 49.5% de C, 5.15% de H, 28.9% de N y 16.5% de O, y cuya masa molar es de alrededor de 195 g/mol b) Glutamato monosódico (MSG), un intensificador del sabor añadido a algunos alimentos; contiene 35.51% C, 4.77% de H, 37.85% de O, 8.29% de N y 13.60% de Na, y cuya masa molar es de aproximadamente 169 g/mol c) Ibuprofeno, cuyos contenido elemental es, 75.69% de C, 8.80% de H, y 15.51% de O, cuya masa molar es de 206 g /mol 6. El olor característico de la piña se debe al butirato de etilo, un compuesto que contiene carbono, hidrógeno y oxígeno. La combustión de 2.78 mg de butirato de etilo produce 6.32 mg de CO 2 y 2.58 mg de agua. Determine la fórmula empírica del compuesto.

2 7. La sal de EPSOM, no es más que sulfato de magnesio hidratado. Cuando una muestra de g de esta sustancia se calienta a 250 C, pierde el agua de hidratación, dejando g de sulfato de magnesio. Establece la fórmula de la sal de EPSOM 8. Completa la siguente tabla: m (g) de permanganato de potasio en 100 ml de disolución. densidad de la disolución (g/ml) % m/v % m/m Molaridad molalidad fracción mol m de Agua (g) m(g) de cloruro de litio densidad de la disolución (g/ml) % m/v % m/m Molaridad molalidad fracción mol masa de agua (g) Las bolsas de aire de los automóviles se inflan cuando la azida de sodio se descompone en sus elementos: a) Escribe la ecuación balanceada de este proceso. b) Determina la masa de azida de sodio que se requiere, para formar 10.0 g de nitrógeno gaseoso. c) Determina la masa de azida de sodio que se necesita para producir un volumen de 1.0 m 3 de nitrógeno gaseoso. La densidad de este gas es de 1.25 g/l 10. Un carbón mineral conocido como hulla contiene 2.8 % en masa de azufre. Cuando se quema la hulla, el azufre se convierte en dióxido de azufre gaseoso, el cual se hace reaccionar con óxido de calcio para producir sulfito de calcio sólido. a) Escribe la ecuación balanceada que representa este proceso. b) Si se queman 2000 toneladas de hulla al día, determina la masa de sulfito de calcio producida por día, por semana y por mes. Expresa tu resultado en kilogramos. 11. Se derrama un poco de ácido sulfúrico en una mesa de laboratorio. El ácido puede neutralizarse añadiéndole bicarbonato de sodio, el cual reacciona con el ácido sulfúrico para producir sulfato de sodio, dióxido de carbono y agua. Si se derraman 27 ml de ácido sulfúrico, 6.0 M: a) Escribe la ecuación química balanceada. b) Qué masa mínima de bicarbonato de sodio se debe agregar para neutralizar el ácido? 12. Te encuentras trabajando en una empresa metalúrgica y requieres convertir una mena de óxido de hierro(iii) en hierro. Por lo que haces reaccionar una pequeña porción de la mena con monóxido de carbono. Escribe la ecuación química indicando los estados de agregación de todas las especies. Si se parte de 150 g de óxido de hierro (III), determina la masa de hierro obtenida.

3 Si en otra prueba, utilizas 150 g de óxido de hierro (III) y obtienes 87.9 g de hierro, determina el rendimiento de la reacción. 13. El hidróxido de sodio reacciona con el dióxido de carbono para generar carbonato de sodio y agua. Si se hacen reaccionar en un contenedor, 1.70 mol de hidróxido de sodio y 1.00 mol de dióxido de carbono, determina la masa de todas las especies que queden en el contenedor al finalizar la reacción. 14. Después de una noche de copas, tú y tu acompañante deciden conducir aún considerando que no están en condiciones para hacerlo. Por fortuna, después de manejar unas calles, son detenidos por los agentes del alcoholímetro; sin embargo, éste no funcionó, por lo que los remiten al mini laboratorio que tienen junto, a ti te toman una muestra de sangre de 10.0mL la cual titulan con 4.23mL de dicromato de potasio (mol/l), para determinar el porcentaje de alcohol en ella: a) Determina el porcentaje masa volumen de alcohol en tu sangre Nota: Investiga la reacción de valoración b) Si el límite de porcentaje de alcohol en sangre permitido es de 0.3 % m/v pasarás unas horas en el torito o te irás a tu casa con una experiencia nueva para contar el lunes por la mañana a tus amigos? 15. Cuando se burbujea sulfuro de hidrógeno en una disolución de hidróxido de sodio, se forma sulfuro de sodio y agua. Determina la masa de sulfuro de sodio que se forma si 2.00 g de sulfuro de hidrógeno se burbujean en una disolución que contiene 25 ml de hidróxido de sodio 1.6 mol/l. 16. Una planta química utiliza energía eléctrica para descomponer disoluciones acuosas de cloruro de sodio, y obtener cloro, hidrógeno e hidróxido de sodio: a) Plantea la reacción de descomposición de la disolución de cloruro de sodio considerando al agua líquida como un reactivo más. b) Si la planta produce ! Kg de cloro diariamente. Determina el volumen de hidrógeno y la masa de hidróxido de sodio producidos diariamente en la planta. (Considera condiciones de trabajo de 1 atm y 35 C) 17. Se enciende una mezcla que contiene 500 ml de acetileno (C! H! ) y 10.0 g de oxígeno, produciéndose dióxido de carbono y agua. a) Escribe la ecuación química balanceada para esta reacción. c) Cuáles son los volúmenes de todas las especies al término de la reacción? c.1 Considerando condiciones estándar de presión y temperatura c.2 Considerando condiciones de atm y 21 C d) Cuáles son las concentraciones molares de todas las especies al finalizar la reacción, suponiendo que la reacción se dio en un cámara cuyas dimensiones son 12.0 m 12.6 m 10.3 m? 18. Cuando el cianuro de potasio reacciona con el ácido clorhídrico se desprende un gas venenoso (ácido cianhídrico) y también se genera cloruro de potasio. Determina el volumen de ácido cianhídrico producido, si reaccionan g de cianuro de potasio en un exceso de ácido clorhídrico. (Considere condiciones de trabajo de 1.25 atm y 35 C)

4 19. El sulfato de amonio es una sal que se utiliza como fertilizante. Para sintetizarlo se emplea amoníaco gaseoso, el cual es burbujeado en ácido sulfúrico para general la sal correspondiente. a) Qué volumen de amoníaco se necesita para producir ! Kg de sulfato de amonio de la pregunta anterior, si las condiciones a las que se trabajó la reacción fueron 0.77 atm y 69 C? 20. Un método para la preparación de oxígeno gaseoso en el laboratorio utiliza la descomposición térmica del clorato de potasio. Suponiendo que la descomposición es completa. Determina el volumen que se generan de oxígeno, si se utilizan 46.0 g de clorato de potasio. (A condiciones de 0.79 atm y 10 C) Nota: los productos de la descomposición del clorato de potasio son cloruro de potasio y oxígeno. 21. La nitroglicerina (C! H! N! O! ) es un explosivo muy potente. Su descomposición produce nitrógeno, dióxido de carbono, agua, oxígeno y es exotérmica. La velocidad de formación de estos productos, así como su rápida expansión, es lo que causa la explosión. Cuál es el volumen máximo de nitrógeno, dióxido de carbono y oxígeno que se obtendrán, a partir de 200 g de nitroglicerina? (Considere condiciones de 120 C y 25 atm) 22. El proceso industrial mediante el cual se obtiene ácido nítrico se conoce como el método de Ostwald, representado por las siguientes reacciones químicas. NH! (g) + O! (g) NO (g) + H! O (l) NO g + O! g NO! g NO! g + H! O l HNO! ac + HNO! (ac) Determina la masa de amoníaco que se debe utilizar para producir una tonelada de ácido nítrico, si en cada reacción hay un rendimiento del 88%. 23. Una barra de hierro tiene una masa de 664 g. Después de que la barra se dejó a la intemperie durante un mes, una octava parte de la masa de hierro reaccionó con el oxígeno produciéndose óxido de hierro (III). a) Determina la masa de óxido de hierro (III) formada si el rendimiento de la reacción fue del 92% b) Cuál es la masa final de la barra de hierro? 24. Una muestra de zinc se trata con un exceso de ácido sulfúrico, resultando sulfato de zinc e hidrógeno. a) Escribe la reacción química de este proceso. b) Si se obtienen g de hidrógeno a partir de 3.86 g de muestra, determina el porcentaje de pureza de la muestra. c) Qué suposición puede hacerse con respecto al resultado del inciso anterior? 25. La hemoglobina C!"#! H!""! N!"# O!"# S! Fe! es la proteína encargada de transportar el oxígeno a la sangre. a) Determina su masa molar.

5 b) En promedio un adulto tiene alrededor de 5.0 L de sangre, cada mililitro de sangre tiene aproximadamente ! eritrocitos, y cada eritrocito tiene aproximadamente ! moléculas de hemoglobina. Determina la masa de hemoglobina contenidas en un adulto promedio. 26. Una muestra de g de una mezcla que contiene clorato de potasio, bicarbonato de potasio, carbonato de potasio y cloruro de potasio, se sometió a calentamiento y produjo 1.80 g de agua, 13.2 g de dióxido de carbono y 4.00 gramos de oxígeno. Las ecuaciones del proceso son: KClO! KCl + O! KHCO! K! O + CO! + H! O K! CO! K! O + CO! Determina la composición porcentual de la mezcla considerando que el cloruro de potasio no experimenta ningún cambio 27. El hidróxido de aluminio reacciona con el ácido sulfúrico para generar sulfato de aluminio (III) y agua. Determina la masa final de los productos si se hacen reaccionar g de hidróxido de aluminio con 25 ml de ácido sulfúrico 2.3 M. Indica la masa del reactivo en exceso, si lo hay. 28. Se tiene una muestra de 100 ml de hidróxido de calcio que se hace reaccionar con 48.8 ml de ácido bromhídrico 5.00 X 10-2 M. Determina la concentración del hidróxido de calcio. 29. Se ha calculado que durante la erupción del Monte Santa Elena (el 18 de mayo de 1980) se emitieron a la atmósfera alrededor de ! toneladas de dióxido de azufre. Si todo este óxido se convierte en ácido sulfúrico. Determina la masa de ácido sulfúrico que se produjo e indica cuál sería la mejor unidad para expresarla. 30. La piedra caliza (carbonato de calcio) se descompone, por calentamiento en cal viva (óxido de calcio) y dióxido de carbono. Determina la masa de cal viva que se produce a partir de 1.0 Kg de piedra caliza. (Considere que el carbonato de calcio presente en la piedra caliza representa un 96.5%) 31. La grasa almacenada en la joroba de un camello es fuente tanto de energía como de agua. Determina el volumen de agua que se produce al metabolizarse 1.0 Kg de grasa, suponiendo que la grasa consiste exclusivamente en triestearina (C!" H!!" O! ), una grasa animal típica, y que durante el metabolismo del camello reacciona con oxígeno, produciendo dióxido de carbono y agua. Nota: Considera la densidad del agua como g/ml