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- 1 - ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS 380 Ejercicios resueltos “química general de Brown” para BioQUIMICA Y FARMACIA Bolívar Edmundo Flores Humanante Riobamba - 2008
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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE
CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
380 Ejercicios resueltos
“química general de Brown”
para
BioQUIMICA Y FARMACIA
Bolívar Edmundo Flores Humanante
Riobamba - 2008
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INTRODUCCION
Los jóvenes que concluyen el bachillerato en las distintas instituciones educativas de nuestro
país, se enfrentan al reto de poder matricularse en una universidad. La duda de los aspirantes
es saber, si sus conocimientos están acordes con el nivel de exigencia requerido; razón por la
cual, este trabajo tiene como propósito principal, servir de guía para superar los primeros
niveles de una ciencia básica como es la química.
Me daré por satisfecho, si mi propósito coadyuva a la preparación de la juventud ecuatoriana
para continuar con sus estudios universitarios.
El autor
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INDICE GENERAL
Capítulo I
INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA QUÍMICA.......................................... 05
¿Qué es la Química?
Materia y Energía
Propiedades de la Materia.
Unidades de Medición SI y no SI
Densidad y Peso Específico.
Calor y Temperatura.
Transferencia de Calor y Medición de Calor.
Capítulo II y III
FÓRMULAS QUÍMICAS Y NOMENCLATURA…………………………………… 26
Teoría Atómica de la Materia.
Átomos, Moléculas, Fórmulas Químicas.
Iones y Compuestos Iónicos.
Descubrimiento de la Estructura Atómica.
Pesos Atómicos.
Capítulo IV
ESTEQUIOMETRÍA, CÁLCULOS CON FÓRMULAS
Y ECUACIONES QUÍMICAS…………………………………………………… 56
¿Qué es una ecuación química?
Patrones sencillos de reactividad química: metátesis.
Cálculos basados en ecuaciones químicas.
Pesos formulares.
La mol.
Fórmulas empíricas a partir de análisis.
Información cuantitativa a partir de ecuaciones balanceadas.
Reactivos limitantes y en exceso.
Capítulo V
REACCIONES EN MEDIO ACUOSO
Y ESTEQUIOMETRÍA DE DISOLUCIONES…………………………………. 98
Propiedades generales de las disoluciones en medio acuoso.
Reacciones de precipitación.
Reacciones de neutralización ácido base.
Introducción a las reacciones de óxido – reducción.
Concentración de disoluciones.
Uso de las disoluciones en análisis químico.
Valoraciones.
Capítulo VI
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ATÓMOS………………………… 133
Radiación electromagnética.
El efecto fotoeléctrico.
Espectros atómicos y el átomo de Bohr.
Descripción mecanocuántica del átomo.
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Números cuánticos.
Representación de orbitales atómicos.
Configuraciones electrónicas.
Tabla periódica.
Capítulo VII
PERIODICIDAD QUÍMICA…………………………………………………….. 136
Desarrollo de la tabla periódica.
Representación de Lewis para los electrones de valencia de los elementos representativos.
Tamaño de los átomos y de los iones.
Energía de ionización.
Afinidades electrónicas.
Electronegatividad.
Metales, no metales y metaloides
BIBLIOGRAFIA
QUIMICA, LA CIENCIA CENTRAL. 10ma Edición: Brown, Lemay y Bursten. 2008
QUIMICA, PRINCIPIOS Y APLICACIONES. 3ra Edición: Sienko Plane. 2004
GENRAL CHEMISTRY. 8th Edition: Whitten, Davis and Peck. 2008
NUCLEAR PHYSICS. 2th Edition: Acosta, Cowan and Graam. 1980
QUIMICA INORGANICA: 3ra Edición: Buchelli P. EPN-Quito. 2000
NESTRA QUIMICA: Nomenclatura y Mecanismos de Reacción. 2da Edición.
UESFN-Riobamba. 2008.
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CAPITULO I CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LA MATERIA.
1. Clasifique cada una de las siguientes como sustancia pura o mezcla, si una mezcla,
indique es homogénea o heterogénea: (a) arroz con leche; (b) agua mar; (c) magnesio;
(d) gasolina.
Solución:
a) Arroz con leche Mezcla heterogénea
b) Agua de mar Mezcla homogénea
c) Magnesio Sustancia pura (elemento)
d) Gasolina Mezcla homogénea
2. Clasifique cada una de las siguientes como sustancia pura o mezcla; si es una mezcla,
indique si es homogénea o heterogénea: (a) aire; (b) jugo de tomate; (c) cristales de
yodo; (d) arena
Solución:
a) Aire Sustancia pura
b) Jugo de tomate Mezcla homogénea
c) Cristales de yodo Sustancia pura (elemento)
d) Arena Mezcla heterogénea
3. Escriba el símbolo químico de los siguientes elementos: (a) aluminio; (b) sodio; (c)
bromo; (d) cobre; (e) silicio; (f) nitrógeno; (g) magnesio; (h) helio.
Solución:
a) Al e) Si
b) Na f) N
c) Br g) Mg
d) Cu h) He
4. Escriba el símbolo químico para cada uno de los siguientes elementos: (a) carbono;
(b) potasio; (c) cloro; (d) zinc; (e) fósforo; (f) argón; (g) calcio; (h) plata.
Solución:
a) C e) P
b) K f) Ar
c) Cl g) Ca
d) Zn h) Ag
5. Nombre los elementos químicos representados por los siguientes símbolos: (a) H; (b)
Mg; (c) Pb; (d) Si; (e) F; (f) Sn; (g) Mn; (h) As.
Solución:
a) Hidrógeno e) Flúor
b) Magnesio f) Estaño
c) Plomo g) Manganeso
d) Silicio h) Arsénico
6. Nombre los siguientes elementos: (a) Cr; (b) I; (c) Li; (d) Se; (e) Pb; (f) V; (g) Hg; (h)
Ga.
Solución:
a) Cromo e) Plomo
b) Yodo f) Vanadio
c) Litio g) Mercurio
d) Selenio h) Galio
7. Una sustancia sólida blanca A se calienta intensamente en ausencia de aire y se
descompone para formar una nueva sustancia blanca B y un gas. El gas tiene
exactamente las mismas propiedades que el producto que se obtiene cuando se quema
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carbono con exceso de oxígeno. Con base en estas observaciones, ¿podemos
determinar si los sólidos A y By el gas C son elementos o compuestos? Explique sus
conclusiones para cada sustancia.
Solución:
R.- C es un compuesto, contiene carbono y oxígeno. A es un compuesto; contiene
al menos carbono y oxígeno. B no está definido por los datos indicados; es
probablemente un compuesto porque pocos elementos existen en forma de sólidos
blancos.
8. En 1807, el químico inglés Humpry Davy pasó una corriente eléctrica por hidróxido
de potasio fundido y aisló una sustancia brillante y reactiva. Davy aseguró haber
descubierto un nuevo elemento, al que llamó potasio. En esos tiempos, antes de la
aparición de los instrumentos modernos, ¿cómo se justificaba la aseveración de que
una sustancia era un elemento?
Solución:
K(OH) K
Sustancia Elemento
Sabemos que una sustancia es un elemento ya que está definida como la mezcla de
varios compuestos químicos y por ende estos últimos se forman por la combinación de
elementos químicos.
9. Haga un dibujo, como el de la figura 1.5, que muestre una mezcla homogénea de
vapor de agua y gas argón (que existe como átomos de argón).
Solución:
Átomos de Ar
Moléculas de H2O
10. Haga un dibujo, como el de la figura 1.5, que muestre una mezcla heterogénea de
aluminio metálico (que se compone de átomos de aluminio) y oxígeno gaseoso (que se
compone de moléculas que contienen dos átomos de oxígeno cada una).
Solución:
Átomos de Aluminio
Moléculas O2
11. En un intento por caracterizar una sustancia, un químico hace las siguientes
observaciones. La sustancia es un metal lustroso color blanco plateado que se funde a
649°C y hierve a 1105°C; su densidad a 20°C es de 1.738 g/cm3. La sustancia arde en
aire, produciendo una luz blanca intensa, y reacciona con cloro para producir un sólido
blanco quebradizo. La sustancia se puede golpear hasta convertirla en láminas
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delgadas o estirarse para formar alambre, y es buena conductora de la electricidad.
¿Cuáles de estas características son propiedades físicas y cuáles químicas?
Solución:
Propiedades Químicas
Reacciona con el cloro, arde en el aire produciendo una luz blanca.
Propiedades Físicas:
Un metal lustroso; se funde a 649°C, hierve a 1105°C, su densidad a 20°C es
de 1.738 g/cm3; se pueden convertir en láminas para formar alambres.
12. Lea la siguiente descripción del elemento zinc e indique cuáles de las propiedades son
físicas y cuáles químicas. El zinc es un metal color gris plateado que funde a 420°C.
Cuando se añade gránulos se zinc a ácido sulfúrico diluido, se desprende hidrógeno y
el metal se disuelve. El zinc tiene una dureza en la escala Mohs de 2.5 y una densidad
de 7.13 g/cm3 a 25°C. Reacciona lentamente con oxígeno gaseoso a temperaturas
elevadas para formar óxido de zinc, ZnO .
Solución:
Propiedades Físicas
Metal color gris plateado, se funde a 420°C, tiene una dureza en la escala de
Mohs de 2.5 y una densidad de 7.13 g/cm3 a 25°C.
Propiedades Químicas:
Cuando de añaden gránulos de zinc a ácido sulfúrico diluido, se desprende
hidrógeno y el metal se disuelve, reacciona lentamente con oxígeno gaseoso a
temperaturas elevadas para formar óxido de zinc, ZnO.
13. Rotule cada uno de los siguientes como proceso físico o químico: (a) corrosión de
aluminio metálico; (b) fundir hielo; (c) pulverizar una aspirina; (d) digerir una
golosina; (e) explosión de nitroglicerina.
Solución:
a) Química
b) Física
c) Física
d) Química
e) Química
14. Se enciende un fósforo y se sostiene bajo un trozo de metal frío. Se hacen las
siguientes observaciones: (a) el fósforo arde. (b) El metal se calienta. (c) Se condensa
agua sobre el metal; (d) Se deposita hollín (carbono) en el metal. ¿Cuáles de estos
sucesos se deben a cambios físicos y cuáles a cambios químicos?
Solución:
a) Cambio químico
b) Cambio físico
c) Cambio químico 1
d) Cambio químico
15. Un matraz contiene un líquido transparente e incoloro. Si es agua, ¿cómo podría
determinar si contiene sal de mesa disuelta o no? ¡No la pruebe!
Solución:
Primero sometería al calor el líquido, con el propósito de que el agua se
evapore, si hay residuo, procedería a medir las propiedades físicas que este
presenta tales como: color, densidad, y más. Si las propiedades concuerdan
con las de NaCl, el agua contenía sal de mesa, y si no presenta las mismas
propiedades entonces el residuo es un sólido disuelto diferente, finalmente se
asume que si no hay residuo, nunca hubo un sólido disuelto.
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16. Sugiera un método para separar cada una de estas mezclas en sus dos componentes:
(a) azúcar con arena; (b) hierro con azufre.
Solución:
a) Filtración
b) Decantación
UNIDADES DE MEDICION 17. ¿Qué potencia decimal representan las siguientes abreviaturas: (a) d; (b) c; (c) f; (d)
; (e) M; (f) k; (g) n; (h) m; (i) p?
Solución:
a) deci = 10-1
e) mega = 106 i) Pico = 10
-12
b) centi = 10-2
f) kilo = 103
c) femto = 10-15
g) Nano = 10-9
d) micro = 10-6
h) Mili = 10-3
18. Use prefijos métricos apropiados para describirlas siguientes mediciones sin usar
exponentes:
(a) m6105.6 ; (b) L41035.6 ; (c) L3105.2 ; (d) 391023.4 m ;
(e) kg8105.12 ; (f) s11105.3 ; (g) fs91054.6 .
Solución:
a) m.5.6 e) cKg.5.12
b) 0.635 mL f) ps35
c) mL5.2 g) Gfs54.6
d) 323.4 nm
19. Realice las conversiones siguientes: (a) 25.5 mg a g; (b) 10100.4 m a nm; (c) 0.575 a
m .
Solución:
a)
mg5.25 19
mg100= 0.025 g
21055.2
b)
m10100.4 nm1
m9101= 0.4 nm
c)
mn575.0 m.
6101
m3101m
.575m
20. Convierta (a) 1.48 x 10
2 Kg a g; (b) 0.00023 m a nm; (c) 7.25 x 10
-4 a ms.
Solución:
a)
Kg21048.1 g1000
Kg1g5105.1
b)
m.0023.0
m.1
m6101
n9101
nm1nm3.2
c)
- 9 -
s41025.7 m13101
= 0.725 ms
21. Indique si las siguientes son mediciones de longitud, área, volumen, masa, densidad,
tiempo o temperatura: (a) 5 ns; (b) 5.5 Kg/m3; (c) 0.88 pm; (d) 540 Km
2; (e) 173 K; (f)
2mm3; (g) 23°C.
Solución:
a) Tiempo e) Temperatura
b) Densidad f) Volumen
c) Longitud g) Temperatura
d) Área
22. ¿Qué tipo de medición (por ejemplo longitud, volumen, densidad) indica las siguientes
unidades: (a) mL; (b) cm2; (c) mm
3; (d) mg/L; (e) ps; (f) nm; (g) K?.
Solución:
a) Volumen c) Volumen e) Tiempo g) Temperatura
b) Área d) Densidad f) Longitud
23. (a) Una muestra de tetracloruro de carbono, un líquido que solía usar para el lavado en
seco, tienen una masa de 39.73 g y un volumen de 25.0 mL a 25°C. Calcule su
densidad a esta temperatura. ¿El tetracloruro de carbono flota en agua? (Los materiales
menos densos que el agua flota en ella). (b) La densidad del platino es de 21.45 g/cm3
a 20°C. Calcule la masa de 75.00 cm3 de platino a esa temperatura. (c) La densidad del
magnesio es del 1.738 g/cm3 a 20°C. Calcule el volumen de 87.50 g de este metal a
esa temperatura.
Solución:
a) Datos:
m = 39.73g v
m
v = 25.0 ml ml
g
0.25
73.39
t = 25°C mlg /59.1
= ?
El tetracloruro no flota en el agua puesto que su densidad es mayor a esta.
b) Datos:
= 21.45 g/cm3 vm
T = 20°C 3
300.7545.21 cm
cm
gm
m = ? gm 75.1608
v = 75.00 cm3
c) Datos:
= 1.738 g/cm3
mv
T = 20°C 3/738.1
50.87
cmg
gv
v = ? 335.50 cmv
m = 87.50g
24. (a) Un cubo del metal osmio de 1.500 cm por lado tiene una masa de 76.31 g a 25°C.
Calcule su densidad en g/cm3 a esa temperatura. (b) La densidad del metal titanio es
de 4.51 g/cm3 a 25°C. ¿Qué masa de titanio desplaza 65.8 mL de agua a 25°C. (c) La
- 10 -
densidad del benceno a 15°C es de 0.8787 g/mL. Calcule la masa de 0.1500 L de
benceno a esa temperatura.
Solución:
a) Datos:
v = (1.500cm)3 = 3.375 cm
3
v
m
m = 76.31g 3375.3
31.76
cm
g
T = 25°C 3/61.22 cmg
= ?
b) Datos:
MT = 4.51g/cm3 vm
T = 25°C 3
38.6551.4 cm
cm
gm
v = 65.8 ml gm 76.296
m = ?
c) Datos:
T = 15°C vm
B = 0.8787g/ml mlml
gm 1508787.0
m = ? gm 80.131
v = 0.1500L*1000ml = 15 ml
25. (a) Para identificar una sustancia líquida, una estudiante determinó su densidad.
Empleando una probeta graduado midió una muestra de 45 mL de la sustancia. A
continuación, determinó la masa de la muestra, encontrando que pesaba 38.5 g. Ella
sabía que la sustancia teníia que ser alcohol isopropílico (densidad = 0.785 g/mL) o
bien tolueno (densidad = 0.866 g/mL). ¿Cuál fue la densidad calculada y cuál es la
probable identidad de la sustancia? (b) Un experimento requiere 45.0 g de
etilenglicol, un líquido cuya densidad es de 1.114 g/mL. En vez de pesar la muestra en
una balanza, un químico opta por medir el líquido con una probeta graduada. ¿Qué
volumen de líquido deberá usar? (c) Un trozo cúbico de un metal mide 5.00 cm por
lado. Si el metal es níquel, con densidad de 8.90 g/cm3, ¿qué masa tiene el cubo?
Solución:
a) Datos:
v = 45ml v
m
m = 38.5g ml
g
45
5.38
AI = 0.785 g/ml mlgT /86.0
T = 0.866 g/ml
b) Datos:
m = 45.0 g m
V
= 1.114g/ml mlg
gV
/114.1
0.45
V = ? mlm 39.40
- 11 -
c) Datos:
V = (5.00)cm3 125 cm
3 vm
= 8.90 g/cm3 3
312590.8 cm
cm
gm
gm 5.1112
gm 31011.1
26. (a) Habiéndose desprendido la etiqueta de un frasco que contiene un líquido
transparente el cual se piensa que es benceno, un químico midió la densidad del
líquido con objeto de verificar su identidad. Una porción de 25.0 mL del líquido tuvo
una masa de 21.95 g. En un manual de química se indica que la densidad del benceno
a 15°C es de 0.8787 g/mL. ¿La densidad calculada concuerda con el valor tabulado?
(b) Un experimento requiere 15.0 g de ciclohexano, cuya densidad a 25°C de diámetro
es de 0.7781 g/mL. ¿Qué volumen de ciclohexano debe usarse?, (c) Una esfera de
plomo tiene 5.0 cm de diámetro. ¿Qué masa tiene la esfera si la densidad del plomo es
de 11.34 g/cm3? (El volumen de la esfera es de (4/3 .r
3).
a) Datos:
v = 25.0ml v
m
m = 21.95g ml
g
0.25
95.21
T = 25ºC mlg /8787.0
= 0.8787 g/ml
b) Datos:
m = 15.0 g m
V
= 0.7781 g/ml mlg
gV
/7781.0
0.15
T = 25ºC V = 19.27ml
V = ?
c) Datos:
d = 5.220.5 cm vm
m = ? 3
344.6534.11 cm
cm
gm
= 11.34 g/cm3 gm 08.742
3.3
4rv
27. El oro puede martillarse hasta formar láminas extremadamente delgadas llamadas pan
de oro. Si un trozo de 200 mg de oro (densidad = 19.32 g/cm3) se martillea hasta
formar una lámina que mide 2.4 x 1.0 ft. Calcule el espesor medio de la lámina en
metros. ¿Cómo podría expresarse el espesor sin notación exponencial, empleando un
prefijo métrico apropiado?
Solución:
Datos:
m = 200 mg = 0.2g
= 19.32 g/cm3
2
2
22
22.076.10
14.2m
ft
mft
- 12 -
mV
3/32.19
2.0
cmg
gV
3010.0 cmV 3010.0 cm 31m
36101 cm
38101 m
A
VE
21
38
102.2
101
m
mE
mE 81054.4
28. Una varilla cilíndrica de silicio tiene 16.8 cm de longitud y una masa de 2.17 kg. La
densidad del silicio es de 2.33 g/cm3. ¿Qué diámetro tiene el cilindro? (El volumen se
un cilindro está dado por .r2h, donde r es el radio y h es la altura).
Solución:
Datos:
m = 2.17 g
= 2.33 g/cm3
d =?
V = .r2h
v
m hrV 2,
mV
h
Vr
.
2
3/33.2
2170
cmg
gV
cm
cmr
68.1.
33.931 32
333.931 cmV cm
cmr
3
77.52
33.931
cmr 20.4 cmd )20.4)(2(
cmd 40.8
29. Efectúe las conversiones siguientes: (a) 62°F a °C; (b) 216.7°C a °F. (c) 233°C a K;
(d) 315K a °F; (e) 2500°F a K.
Solución:
a) 62°F a °C b) 216.7°C a °F
ºF = 32 + 1.8ºC ºF = 32 + 1.8(216.7)
G2 = 32 + 1.8ºC ºF = 32 + 390.06
(62-32)/1.8 = ºC ºF = 422.06
ºC = 16.66
c) 233°C a K d) 315K a °F
ºK = 273 + ºC ºK = 273 + ºC
ºK = 273 + 233 315- 273 = ºC
ºK = 506 ºC = 42
ºF = 32 + (1.8)ºC
- 13 -
ºF = 32 + (1.8)(42)
ºF = 32 + 75.6
ºF = 107.6
e) 2500°F a K
ºF = 32 + 1.8ºC
(2500-32) / 1.8 = ºC
ºC = 1371.11
ºK = 1371.11
ºK = 273 + ºC
ºK = 273 + 1371.11
ºK = 1644.11
30. (a) La temperatura en un tibio día de verano es de 87°F. Exprese esa temperatura en
°C. (b) El punto de fusión del bromuro de sodio (una sal) es de 755°C. Exprese esta
temperatura en °F. (c) El tolueno se congela a -95°C. Exprese su punto de
congelación en kelvin y en grados Fahrenheit. (d) Muchos datos científicos se reportan
a 25°C. Exprese esta temperatura en kelvin y en grados Fahrenheit. (e) El neón, el
elemento gaseoso empleado para fabricar anuncios luminosos, tiene un punto de
fusión de -248.6°C y un punto de ebullición de -246.1°C. Exprese esta temperatura en
kelvin.
Solución:
a) 87°F a °C b) 755°C a °F
ºF = 32 +1.8ºC ºF = 32 + 1.8ºC
(87-32) /1.8 = 30.55ºC ºF = 32 + (1.8)(755)
ºF = 32 +1359
ºF = 1391
c) -95°C a ºK a ºF
ºK = 273 + ºC ºF = 32 + 1.8ºC
ºK = 273 – 95 ºF = 32 + 1.8(-95)
ºK = 178 ºF = 32 – 93.2
ºF = - 139
d) 25ºC a ºK a ºF
ºF = 32 +1.8ºC ºK = 273 + ºC
ºF = 32 +1.8(25) ºK = 273 + 25
ºF = 32 + 45 ºK = 298
ºF = 77
e) -248.6 ºC a ºK -246.1ºC a ºK
ºK = 273 + ºC ºK = 273 + ºC
ºK = 273 + 248.6 ºK = 273 – 246.1
ºK = 24.4 ºK =26.9
INCERTIDUMBRE EN LA MEDICIÓN
31. Indique cuáles de los siguientes son números exactos: (a) la masa de un broche para
papel; (b) el área total de una moneda; (c) el número de pulgadas que hay en una
milla; (d) el número de onzas que hay en una libra; (e) el número de microsegundos
que hay en una semana; (f) el número de páginas que tiene este libro.
Solución: a) Número inexacto
b) Número inexacto
c) Número exacto
- 14 -
d) Número exacto
e) Número exacto
32. Indique cuáles de los siguiente son números exactos: (a) la masa de una lata de café de
32 onzas; (b) el número de estudiantes en su grupo de química; (c) la temperatura de
la superficie del sol; (d) la masa de un sello de correo; (e) el número de mililitros en
un metro cúbico de agua; (f) la estatura media de los estudiantes de su escuela.
Solución: a) Número exacto
b) Número exacto
c) Número exacto
d) Número exacto
e) Número inexacto
ANÁLISIS DIMENSIONAL
33. (a) Si un automóvil eléctrico puede viajar 225 km con una sola carga, ¡cuántas cargas
necesitará para viajar de Boston, Massachussets, a Miami, Florida, una distancia de
1486 mi, suponiendo que inicia el viaje con una carga completa? (b) Si un somorgujo
migratorio vuela con una velocidad media de 14 m/s ¡Qué velocidad media tiene en
mi/h? (c) Calcule el desplazamiento en litros de los pistones de un motor cuyo
desplazamiento se da como 450 pulg3., (d) En marzo de 1989, el Exxon Valdez
encalló y derramó 240.000 barriles de petróleo crudo cerca de las costas de Alaska. Un
barril de petróleo equivale a 42 gal. ¿cuántos litros de petróleo se derramaron?
Solución:
a) Datos:
d = 225 Km
No. cargas = ?
Kmm
Kmmid 97.2390
1
16091486
# cargas= 1 carga x 2390.974Km= 10.62
225Km
b) Datos:
Vm = 14m/s
Vm = mi/h
hmih
s
Km
mi
m
Km
s
m/32.31
1
3600
609.1
1
1000
114
c) Datos:
d = ? L
d = 450 pulg3
Lcm
L
pu
cmpu37.7
1000
1
lg1
39.16lg45033
33
d) Datos:
Lp = ?
Lgalón
L
bpetróleo
galonesbpetróleo68.45823
1
546.4
1
42000.240
34. La densidad del aire a presión atmosférica normal y 250C es de 1.19 g/L. Calcule la
masa, en kilogramos, del aire contenido en una habitación que mide 12.5 x 15.5 x 8.0
ft.
- 15 -
Solución:
Datos:
T = 25ºC
Lg /19.1
Kgg
Kgg 31019.11000
119.1
m = ? Kg
v = 1550 ft3
Lft
Lft91.43896
03531.0
115503
3
P = 1atm.
v
m
vm
LL
Kgm 91.438961019.1 3
m = 52.237 Kg de aire
35. La concentración de monóxido de carbono en un departamento urbano es de 48 3/. mg . ¿Qué masa de monóxido de carbono en gramos está presente en una
habitación que mide 9.0 x 14.5 x 18.8 ft?
Solución:
Datos:
= 48 .g/m3
356
3/108.4
101.48cmg
m
g
m = ? g
v = 2453.4 ft3
3
3
33
69.681
028.02453cm
ft
cmftv
vm
3
3
5 69.68108.4 mm
gm
gm 31029.3
36. Una refinería de cobre produce un lingote de cobre que pesa 150 lb. Si el cobre se
estira para formar alambre de 8.25 mm de diámetro, ¿cuántos pies de cobre podrán
obtenerse del lingote?. La densidad del cobre es de 8.94 g/cm3.
Solución:
Datos:
n = 150 lb
glb
glb5.68038
1
59.453150
d = 8.25 mm
cmm
cm
mm
mmm825.0
1
100
1000
125.8
C = 8.94 g/cm3
- 16 -
v
m hr 2.
m
v 2.r
vh
3/94.8
5.68038
cmg
gv
2
3
1701.0.
57.7610
cm
cmh
357.7610 cmv cm
ftcmh
48.30
173.14241
fth 24.467
37. El dólar de plata Morgan tiene una masa de 26.73 g. Por ley, esta moneda debía
contener 90% de plata, siendo el resto cobre. (a) Cuando la moneda se acuñó a finales
del siglo XIX, la onza troy (31,1 g) de plata costaba $ 1.18. A este precio, ¿cuánto
valía la plata de moneda? (b) Hoy día, la plata se vende a $ 5.30 la onza troy.
¿Cuántos dólares de plata se requieren para obtener $ 25.00 de plata pura?
Solución:
Datos:
m = 26.73g
a)
x =26.73g x 90% = 24.05gAg
100%
x = 1.18$ x 24.05gAg= 0.91 $
31.1gAg
b) x = 5.30USD x 24.05 gAg = 4.09 USD
31.1gAg
x = 4.095USD x 25gAg = 4.25 USD
24.05gAg
38. Empleando técnicas de estimación, determine cuál de estas cosas es la más pesada y
cuál es la más ligera: una bolsa de papas de 5 lb., una bolsa de azúcar de 5 kg o 1
galón de agua (densidad = 1.0 g/mL).
Solución:
Datos:
Bp = 5 lb
Kglb
Kglb26.2
1
4536.05
BA = 5 Kg.
16 H2O = 10 g/ ml
v
m ml
lit
ml
OgalónH
litOgalónH3.8345
1
1000
1
3453.81
2
2
m = .v
mLml
gm 3.83450.1
Kgg
Kggm 34.8
1000
13.8345
+ Pesada H2O
- 17 -
+ Ligera. Bolsa de papas.
39. Empleando técnicas de estimación, ordene estas cosas de la más corta a la más larga;
un tramo de 57 cm de cordón, un zapato de 14 pulg. De largo y un tramo de 1.1. m de
tubo.
Solución:
Datos:
57 cm cordón
cmpu
cmpu56.35
lg1
540.2lg14
cmm
cmm110
1
1001.1
14 pulgadas de largo de un zapato (35.56)cm.
Un tramo de 57 cm. de cordón
Un tramo de 1.1 m. de tubo (110cm)
40. ¿Qué significan los términos composición y estructura cuando se refieren a la materia?
Solución: Composición: Se refiere a los tipos de elementos que contiene.
Estructura: Forma en la que se componen los átomos de esos elementos.
41. Clasifique cada una de las siguientes como sustancia pura, disolución o mezcla
heterogénea: una moneda de oro; una taza de café; una tabla de madera. ¿Qué
ambigüedades hay al determinar claramente la naturaleza del material a partir de la
descripción dada?
Solución: Una moneda de oro = Mezcla homogena.
Una taza de café = Disolución
Una tabla de madera = Sustancia pura
Las tres ocupan un lugar en el espacio, por tanto llegan a considerarse como materia,
además ase encuentran en la proporción de uno
42. (a) ¿Qué diferencia hay entre una hipótesis y una teoría? (b) Explique la diferencia
entre una teoría y una ley científica. ¿Cuál se refiera a cómo se comporta la materia y
cuál a por qué se comporta como lo hace?
Solución: a) La diferencia radica en que una hipótesis es el planteamiento del problema a una
suposición, en tanto que una teoría llega a considerarse como un conocimiento
especulativo puramente racional e independiente de toda aplicación.
b) La teoría es una hipótesis cuyas consecuencias se aplican a toda una ciencia a
parte de ella, mientras que la ley científica da lugar a las observaciones y
experimentos, reglas generales que resumen el comportamiento de la naturaleza.
TEORÍA = Se refiere a como se comporta la materia.
LEY CIENTÍFICA = Por qué se comporta y como lo hace.
43. Una muestra de ácido ascórbico (vitamina C) se sintetiza en un laboratorio. L muestra
contiene 1.50 g de carbono y 2.00 g de oxígeno. Otra muestra de ácido ascórbico
aislada de cítricos contiene 6.35 g de carbono ¿Cuántos gramos de oxígeno contiene
esta otra muestra? ¿Qué ley se está suponiendo al contestar esta pregunta?
Solución:
Datos:
MC = 1.50 g
MO = 2.0 g
- 18 -
gOgC
gOcg46.8
150
0.2)(635
MC ácido = 6.35 g
MO = ?
Se está aplicando la ley de composición constante.
44. Dos estudiantes determinan el porcentaje de plomo en una muestra, como ejercicio de
laboratorio. El verdadero porcentaje es de 22.52%. Los resultados de los estudiantes
para las tres determinaciones son:
1. 22.52, 22.48, 22.54
2. 22.64, 22.58, 22.62
(a) Calcule el porcentaje promedio de cada juego de datos, e indique cuál es el más
exacto con base en el promedio. (b) La precisión puede evaluarse examinando la
media de las desviaciones respecto al valor medio para ese conjunto de datos. (Calcule
el valor promedio de las desviaciones absolutas de cada medición respecto al valor
medio) ¿Cuál conjunto de resultados es más preciso?
Solución:
a) Datos:
P. verdadero = 22.52%
51.223
54.2248.2252.22
61.223
62.2258.2264.22
45. El punto de ebullición del neón es de -246.10C. Exprese esta temperatura en kelvin y
en oF.
Solución:
Datos:
P. Ebullición del Ne = - 246.1°C
°K = 273 + °C °F = 32 + 18°C
°K = 273 – 246.1 °F = 32 – (1.8)(246.1)
°K = 26.9 °F = 32 – 442.98
°F = - 410.98
46. Indique las unidades SI derivadas para cada una de las siguiente cantidades en
términos de unidades SI fundamentales: (a) aceleración = distancia/tiempo2; (b) fuerza
= masa x aceleración; (c) trabajo = fuerza x distancia; (d) presión = fuerza/área; (e)
potencia = trabajo/tiempo.
Solución:
a) 22 s
m
s
m c) J = Nm e)
seg
J
seg
J
J = J
b)
NewNew
s
KgmNew
2 d)22 m
N
m
N
47. Un recipiente que contiene 40 lb de turba mide 14 x 20 x 30 pulg. Un recipiente que
contiene 40 lb de tierra tiene un volumen de 1.9 gal. Calcule la densidad media de la
turba y de la tierra en g/cm3. ¿Sería correcto decir que la turba es “más ligera” que la
tierra? Explique.
Solución:
- 19 -
Kg
g
l
Kglb
1
1000
1
4536.040
=18144 g
3
33
06102.0
1lg8400
pul
cmpu
= 137659.78 cm3
gal
cmgal4
3
10642.2
19.1
= 7191.52 cm3
v
m
378.137659
18144
cm
g
3/131.0 cmg
v
m
352.7191
18144
cm
g
3/52.2 cmg
Si puesto que la densidad de la turba es menor a la de la tierra.
48. Se fabrican esferas pequeñas con la misma masa, de plomo (densidad = 11.3 g/cm3),
plata (10.5g/cm3) y aluminio (2.70 g/cm
3). ¿Cuál esfera tiene mayor diámetro y cuál
tiene el diámetro más pequeño?
Solución:
Datos:
mPb = mAg = mAl
La de Al tiene el diámetro más grande (1.92 cm); la de Pb tiene el más pequeño
(1.19 cm).
Adviértase que las de Pb y Ag, de densidad semejante, tiene diámetros
similares; la de AL, con una densidad mucho menor, tiene un diámetro mucho
más grande.
49. Las sustancias líquidas mercurio (densidad = 13.5 g/mL), agua (1.00 g/mL) y
ciclohexano (0.778 g/mL) no forman una disolución al mezclarse; se separan en capas.
Dibuja cómo se ubicarían los líquidos en un tubo de ensayo.
Solución:
Ciclo hexano – 0.788 g/ml
H2O – 1.00 g/ml
Hg – 13.5 g/ml
50. La producción anual de hidróxido de sodio en Estados Unidos en 1999 fue de 23,200
millones de libras (a) ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio se produjeron en ese
año? (b) La densidad de hidróxido de sodio es de 2.130 g/cm3. ¿Cuántos kilómetros
cúbicos se produjeron?
Solución:
a) Datos:
- 20 -
m = 23.200 millones de libros
lb
glb
1
5924.4531023200 6
= 1.05 * 10 13
g.Na(OH)
b) Datos:
= 2.130g/cm3
m = 10523.52
v = ?
s
mv
3
13
/130.2
10053.1
cmg
gv
33
39
3
3
36312
1094.4101
1
1
1011094.4Km
m
Km
cm
mcmv
Se formaron 4.94 x 10-3
Km3.
51. (a) Se nos da un frasco que contiene 4.59 cm3 de un sólido metálico. La masa total del
frasco y el sólido es de 35.66 g. El frasco vacío pesa 14.23 g. Calcule la densidad del
sólido. (b) El mercurio se vende en un frasco cuya etiqueta indica que tiene una masa
neta de34.5 kg. Calcule el volumen del envase de mercurio si la densidad del metal es
de 13.6 g/mL. (c) A un estudiante de licenciatura se le ocurre quitar una esfera
decorativa de piedra, que tiene 28.9 cm de radio, de la fachada es un edificio del
campus. Si la densidad de la piedra es de 3.52 g/cm3, ¿qué masa tiene la esfera? (El
volumen de una esfera es V = (3/4) nr3). ¿Es verosímil que pueda llevársela cargando
sin ayuda?
Solución:
a) Datos:
VFS = 4.59 cm3 ms = mT – m ft v
m
mt = 35.66 g ms = 35.66 – 14.23 359.4
43.21
cm
g
mfv = 14.23 g ms = 21.43 g = 4.66 g/cm3
b) Datos:
Mn = 34.5 Kg me = Mn – Mn m
v
v = ? me = 24500 g – 200.59 g mlg
gv
/6.13
41.34299
= 13.6 g/ml me = 34299.41 g v = 2522.015 ml
c) Datos:
r = 28.9 cm 3.3
4rv vm
P = 3.52g/cm3 33)9.28(
3
4cmv
33 78.56872/52.3 cmcmgm
m = ? 356.241373
4cmv m = 200192.18 g
3.3
4rv 378.56872 cmv
- 21 -
52. Una muestra de 32.65 g de un sólido se coloca en un matraz. Se añade al matraz
tolueno, en el que el sólido es insoluble, de modo que el volumen total del sólido y el
líquido es 50.00 mL. El sólido y el tolueno juntos pesan 58.58g. La densidad del
tolueno a la temperatura del experimento es de 0.864 g/mL. Calcule la densidad del
sólido.
Solución:
Datos:
ms = 32.65 g msmtmTo s
mvTo
Vs = 50.00 ml ggmTo 65.3258.58 mlg
gvTo
/864.0
93.25
mT =58.58 g gmTo 93.25 mlvTo 01.30
T = 0.864 g/ml
S = ? ToTs VVV v
ns
mlVs 20 mlgs /63.1
53. Suponga que decide definir su propia escala de temperatura empleando el punto de
congelación (- 11.5oC) y el punto de ebullición (197.6
oC) del etilenglicol. Si establece
el punto de congelación como 0oC, y el de ebullición como 100
oC, ¿Cuál sería el
punto de congelación del agua en esta nueva escala?
Solución:
ETILENGLICOL
P. congelación = - 11.5°C
P. ebullición = 197.6°C
197.6°C
- 11.5°C
100°C
0°C
P. congelación = 0°C
P. ebullición = 100°C
197.6°C
- 11.5°C
100°C
X= 5.8°C
54. Hace poco, uno de los autores de este libro corrió una media maratón, una carrera del
13 ml 192 yd, en un tiempo de 1 h, 44 min y 18 s, (a) Calcule la velocidad promedio
del corredor en millas por hora. (b) Calcule el paso del corredor en minutos y
segundos por milla.
Solución:
a) mimimiyd
miyd1.131310.0
1
00056818.0192
hhh
s73.173.0
min60
1min*3.4444min3.0
60
min1185
- 22 -
t
xv
h
millasv
173
1.13
millasv 57.7
b) min601
min601
hh s
h
sh 3600
1
36001
min3.060
min118
ss s2640
min1
605min44
t
xv
t
xv
min3.104
1.13 miv
62585
1.13 miv
min/12.0 miv segmiv /10093.2 3
55. La distancia entre la Tierra y la Luna es de aproximadamente 240,000 mi. (a) Exprese
esta distancia en metros. (b) El Concorde SST tiene una velocidad respecto al aire de
2400 km/h. Si el Concorde pudiera volar a la Luna, ¿cuántos segundos tardaría?
Solución:
a) mmi
mmi 8108.3386160000
1
16092400
b) smh
Km
m
h
Km/66.666
36005
1
1
10002400
v
xt
sm
mt
/66.666
108.3 8
st 5107.5
56. Una moneda de 25 centavos de dólar tiene una masa de 5.67 g y un espesor
aproximado de 1.55 mm. (a) ¿Cuántas de estas monedas tendrían que apilarse para
alcanzar una altura de 575 ft, la misma que tiene el Monumento a Washington? (b)
¿Cuánto pesaría esta pila? (c) ¿Cuánto dinero contendría esta pila? (d) En 1998 la
deuda nacional de Estados Unidos era de 4.9 billones de dólares. ¿Cuántas pilas como
la que se describe aquí se necesitarían para saldas esta deuda?
Solución:
a)
Datos:
m = 5.67g
e = 1.55 mn
h = 575 ft
113071
96.11307055.1/175260
1
10
1
48.30575 mnmn
cm
mn
ft
cmft
b)
113070 monedas x 5,62 g = 64412,34 g
1moneda
- 23 -
Kgg
Kggx 11.641
1000
134.64412
c)
113.071 mon x 25 cts = 2826.8 cts
1 mon
d)
2826.8 cts x 1 dólar = 28.3 dólares
100 cts
1 pila = 28.3 dólares
4.9 billones de dólares
No. pilas.
4.9 x 1012
USD x 1 pila = 1.73 x 10 11
pilas
28.3 USD
57. En Estados Unidos, el agua empleada para riego se mide en acre-pie. Un acre-pie de
agua cubre un acre hasta una profundidad exacta de un pie. Un acre mide 4840 yd2.
Un acre-pie es suficiente agua para aprovisionar dos hogares típicos durante 1.00 años.
El agua desalinizada cuesta cerca de $ 2480 por acre-pie. (a) ¿Cuánto cuesta el litro de
agua desalinizada? (b) ¿Cuánto tendría que pagar un hogar al día si ésta fuera la única
fuente de agua?
Solución:
Datos:
Acre = 48.40 yd2
32
2
22
43560435601
94840ftftft
yd
ftyd
dialtltltft
ltft88.1689365/6.6168092/2.1233619
1
32.28435603
3
a)
1233619.2 lt
1 lt
2480 USD
X =2.01*10-3
USD
b)
1 lt
1689.88 lt
2.01 * 10-3
USD
X = 3.39
USD x día
58. Un recipiente cilíndrico con radio r y altura h tiene un volumen de .r
2h. (a) Calcule
el volumen en centímetros cúbicos de un cilindro con radio de 3.55 cm y altura de
75.3 cm. (b) Calcule el volumen en metros cúbicos de un cilindro de 22.5 pulg de
altura y 12.9 pulg de diámetro. (c) Calcule la masa en kilogramos de un volumen de
mercurio igual al volumen del cilindro de la parte (d). La densidad del mercurio es de
13.6 g7cm3.
Solución:
- 24 -
a) Datos:
v = cm3 hrv 2.
r = 3.55 cm )3.75()55.3)(( 2v
h = 75.3 cm 331098.2 cmv
b) Datos:
v = m3 m
pu
mpu515.0
lg1
1054.2lg5..22 2
h = 22.5 pulgadas mpu
mpu3276.0
lg1
1054.2lg9.12 2
d = 12.9 pulgadas d = 0.3276 m
20
3276.0 mr
r = 0.1638 m
hrv 2.
)5715.0()1638.0)(( 2v
304817.0 mv
c) Datos:
m = …? Kg 3
3
363
170.481
10104817.0cm
m
cmm
g = 13.6g/cm3 vm
V = 0.04813 m3
3
348170
6.13cm
cm
gm
Kgg
kggm 11.655
1000
1112.655
59. Un tubo cilíndrico de vidrio con una longitud de 15.0 cm, sellado en un extremo, se
llena con etanol. Se determina que la masa de etanol necesaria para llenar el tubo es de
11.86 g. La densidad del etanol es de 0.789 g/mL. Calcule el diámetro interior del tubo
en centímetros.
Solución:
Datos:
M = 11.86 g
= 0.789g/ml
d = …? Cm
m
v hrv 2.
3/789.0
86.11
cmg
gv
h
vr
.
2
303.15 cmv
h
vr
.
)0.15(
03.15r
cmr 564.0
rd 2
- 25 -
cmd )564.0(2
cmd 128.1
60. Suponga que recibe una muestra de un líquido homogéneo. ¿Qué haría para
determinar si es una disolución o una sustancia pura?
Solución: → Considero que debería someterse el líquido homogéneo a un método de
separación física, y de esta forma si el líquido presenta una composición variable
llega a considerarse como disolución y si no como una sustancia pura.
61. La cromatografía (Figura 1.14) es un método sencillo pero confiable para separar una
mezcla en sus sustancias constituyentes. Suponga que usa la cromatografía para
separar una mezcla de dos sustancias. ¿Cómo sabría si logró separarlas? ¿Puede
proponer una forma de cuantificar qué tan buena es la separación?
Solución: → Es posible diferenciar los componentes de la mezcla gracias a los diferentes
colores que éstos adquieren.
62. Le han encargado separar un material granular necesario, cuya densidad es de 3.62
g/cm3, de un material granular indeseable cuya densidad es de 2.04 g/cm
3. El método
que ha escogido consiste en agitar la mezcla con un líquido en el cual el material más
pesado se irá al fondo y el más ligero flotará. Un sólido flota en cualquier líquido que
sea más denso. Utilizando un manual de química, encuentre las densidades de las
siguientes sustancias: tetracloruro de carbono, hexano, benceno y yoduro de metileno.
¿Cuál de estos líquidos serviría para efectuar la separación, suponiendo que no hay
interacción química entre el líquido y los sólidos.
Solución:
SUSTANCIAS DENSIDADES (Kg/m3) – (g/cm
3)
Tetracloruro de Carbono * 1.5947 g/cm3
Hexano * 0.6603 g/cm3
Benceno * 880 Kg/m3 0.87654 g/cm
3
Yoduro de metileno * 3.3254 g/cm3
Solo el yoduro de metileno separa los dos sólidos granulares
63. No siempre es fácil entender los conceptos de exactitud y precisión. A continuación
describimos dos estudios (a) la masa de un patrón segundario de peso se determina
pesándolo en una balanza muy precisa en condiciones de laboratorio estrictamente
controladas. Se toma como peso del patrón el promedio de 18 mediciones. (b) Un
grupo de 10,000 hombres entre los 50 y 55 años de edad se investiga para determinar
si hay alguna relación entre la ingesta de calorías y el nivel de colesterol en la sangre.
El cuestionario que deben contestar los sujetos es muy detallado, y les pregunta acerca
de sus hábitos de alimentación, bebida, tabaquismo, etc. El informe de resultados dice
que, para hombres con estilos de vida comparables, hay una posibilidad del 40% de
que el nivel de colesterol en la sangre rebase 230 si la persona consume más de 40
calorías por gramo de peso corporal por día.
Comente, y compare estos dos estudios en términos de la precisión y la exactitud del
resultado en cada caso. ¿Qué diferencia hay entre la naturaleza de los dos estudios en
cuanto a aspectos que afectan la exactitud y la precisión de los resultados? ¿Qué se
requiere para que cualquier estudio dado tenga alta precisión y exactitud? En estos dos
estudios, ¿qué factores que podrían afectar la exactitud y la precisión no se están
controlando? En general, qué medidas pueden tomarse para lograr una mayor
precisión y exactitud?
Solución:
- 26 -
a) Se da una gran exactitud, pero en cuanto a la precisión no se puede decir nada ya
que no se conoce sus condiciones.
b) Presenta poca exactitud y buena precisión.
CAPITULO II
TERORIA ATOMICA Y EL DESCUBRIMIENTO DE LA
ESTRUCTURA ATÓMICA 65. Cómo se explica la teoría de Dalton el hecho de que cuando 1.00 g de agua se
descompone en sus elementos, se obtiene 0.111 g de hidrógeno y 0.889 g de oxígeno,
sea cual sea el origen del agua?
Solución: El postulado 4 de la teoría atómica establece que el número relativo y los tipos de
átomos de un compuesto son constantes, cualquiera que sea la fuente, por lo tanto
1.0 gramos de agua pura debe contener siempre las mismas cantidades relativas
de hidrógeno y oxígeno, no importa de donde o como se haya obtenido la muestra.
66. El sulfuro de hidrógeno se compone de dos elementos: hidrógeno y azufre. En un
experimento, 6.55 g de sulfuro de hidrógeno se descompone totalmente en sus
elementos. (a) Si en este experimento se obtiene 0.384 g de hidrógeno, ¿cuántos
gramos de azufre se deberá obtener? (b) ¿Qué ley fundamental ilustra este
experimento? (c) ¿Cómo explica la teoría atómica de Dalton esa ley?
Solución:
a) Datos:
mH = 0.384 g
mS = …?
SH 2
ggPFG 64.32100792.12
gPFG 07994.34
gSSgHSgH
gS1155.6500.6
07994.34
064.322
2
b) El experimento ilustra y manifiesta la ley de la composición constante.
c) Cuando se combina átomos de más de un elemento se forman compuestos; un
compuesto dado tiene el mismo número relativo de la misma clase de átomos.
67. Un químico observa que 31.82 g de nitrógeno reacciona 17.60 g 35.20g 70.40 g u
88.00 g de oxígeno para formas cuatro compuestos distintos. (a) Calcule la masa de
oxígeno por gramo de nitrógeno en cada uno de esos compuestos. (b) ¿Cómo apoyan
la teoría atómica los resultados de la parte (a)?
Solución:
a) Datos:
mO / gm = ?
gNgOgNgN
gO1/571.01
82.30
60.17
gNgOgNgN
gO1/142.11
82.30
20.35
gNgOgNgN
gO1/284.21
82.30
40.70
- 27 -
gNgOgNgN
gO1/8552.21
82.30
00.88
b) Las cifras del literal (a) obedecen la Ley de las proporciones múltiples, mismas
que se deben a que los átomos llegan a constituirse como entidades indivisibles
que se combinan según lo establece la teoría atómica de Dalton.
68. En una serie de experimentos, un químico preparó tres compuestos distintos que sólo
contienen yodo y flúor; y determinó la masa de cada elemento en cada elemento en
cada compuesto:
Compuesto Masa de yodo (g) Masa de Flúor (g)
1 4.75 3.56
2 7.64 3.43
3 9.41 9.86
(a) Calcule la masa de flúor por gramos de yodo en cada compuesto. (b) ¿Cómo
apoyan la teoría atómica los resultados de la parte (a)?
Solución:
a) Datos:
mF/1gI = ?
Para el compuesto1
gIgFgIgI
gF1/749.01
75.4
56.3
Para el compuesto 2
gIgFgIgI
gF1/448.01
64.7
43.3
Para el compuesto 3
gIgFgIgI
gF1/048.11
41.9
86.9
b) Las cifras del inciso (a) para los diferentes compuestos obedecen la ley de las
proporciones múltiples, mismas que se deben a que los átomos llegan a constituirse
como entidades indivisibles que se combinan, según lo establece la tecnología atómica
de Dalton.
69. Resuma las pruebas en que J. J, Thomson basó su argumento de que los rayos
catódicos consisten en partículas con carga negativa:
Solución: (1) Los campos eléctricos y magnéticos desviaban los rayos del mismo modo
que desvían partículas con carga negativa.
(2) Una placa metálica expuesta a los rayos catódicos adquiera una carga
negativa.
70. Se hace pasar una partícula con carga negativa entre dos palcas cargadas
eléctricamente, como se ilustra en la figura 2.8. (a)¿Por qué se reflexiona la trayectoria
de la partícula cargada.(b) Si se aumenta la carga d e las placas, ¿habría esperar que la
flexión aumente, disminuya o permanezca inalterada? (c) Si se aumenta la masa de la
partícula sin cambiar su velocidad, ¿cabría esperar que la flexión aumente, disminuya
o permanezca inalterada?. (d) Una partícula desconocida se introduce en el aparato. Su
trayectoria se desvía en la dirección opuesta a la de la partícula con carga negativa, y
la magnitud de su desviación es menor. ¿Qué puede concluir acerca de esta partícula
desconocida?
- 28 -
Solución: a) La trayectoria de la partícula se flexiona debido a que ésta pasa cerca del núcleo y
de esta manera puesto que la partícula está cargada negativamente extraída por la
carga positiva.
b) Definitivamente la trayectoria de la partícula presenta una flexibilidad mayor a
causa del aumento de las cargas en las placas.
c) Habría que esperar que la flexión disminuya, ya que al aumentar la masa aumentan
protones por lo tanto la atracción disminuye.
d) La partícula desconocida llegaría a ser aquella que presente carga positiva y de
esta manera se desviaría hacia la carga negativa
71. (a) ¿Cuál es el propósito de la fuente de rayos X en el experimento de la gota de aceite
de Millikan (Figura 2.5). (b) Como se muestran en la figura 2.5, la placa con carga
positiva está arriba de la placa con carga negativa. ¿Qué efecto cree que tendría
invertir la carga de las placas ¿(negativa arriba de la positiva) sobre la velocidad de las
gotitas de aceite que caen?. (c) En su serie original de experimentos, Millikan midió la
carga de 58 gotas de aceite individuales. ¿Por qué cree se escogió tantas gotas antes de
llegar a sus conclusiones finales?
Solución: a) En el experimento de la gota de aceite de Millikan los rayos X interactúan con
átomos o moléculas gaseosas en la cámara y forman iones positivos y electrones
libres.
b) Si la placa positiva estuviere más abajo que la placa negativa, las gotas de aceite
“recubiertas” de electrones con carga negativa serían atraídos hacia la placa con
carga positiva y descenderían mucho más a prisa.
c) Cuanto mayor es el número de veces que se repite una medición, tanto mayor es la
posibilidad de detectar y compensar los errores experimentales. Millikan quería
demostrar la valides de sus resultados con la base en su reproducibilidad.
72. Millikan determinó la carga de electrón estudiando las cargas estáticas en gotitas de
aceite que caen en un campo eléctrico. Una estudiante realizó el experimento
empleando varias gotas de aceite para sus mediciones y calculó la carga de las gotas.
Sus resultados fueron: Gotita Carga calculada (C)
A 1.60 x 10-19
B 3.15 x 10-19
C 4.81 x 10-19
D 6.31 x 10-19
Solución: (a) ¿Qué importancia tiene el hecho de que las gotas adquieran diferentes números de
cargas? (b) ¿Qué conclusión puede la estudiante obtener de estos datos en lo que se
refiere a la carga del electrón? (c) ¿Qué valor (y con cuántas cifras significativas)
deberá informar para la carga electrónica?
Al observar las gotitas, se pudo medir como el vinagre de las placas afectaba su
rapidez de caída, con base en estos datos al calcular las cargas de las gotas se prueba
que las cargas siempre eran múltiples enteros de 1.60 x 10-14
C.
El estudiante puede concluir que las cargas eran múltiples enteros de 1.60 x 10-
14C, cantidad que se puede deducir como la carga de un solo electrón.
73. (a) En la figura 2.8, un campo eléctrico no desvía los rayos . ¿Qué podemos concluir
acerca de la radiación y con base en esta observación? (b) ¿Por qué los rayos se
desvían en direcciones opuestas en un campo eléctrico, como se muestra en la figura
2.8?
- 29 -
Solución:
a) Puesto que el campo eléctrico no desvía los rayos y estos no tienen carga.
b) Si los rayos son desviados en sentidos opuestos en un campo eléctrico, deben
tener cargas eléctricas opuestas
74. ¿Por qué el modelo nuclear del átomo de Rutherford es más congruente con los
resultados de su experimento de dispersión de partículas , que el modelo de “pudín
de pasas” de Thomson?
Solución:
El modelo nuclear del átomo de Rutherford es más congruente (lógico) debido
a que éste posee menos errores que el modelo de Thomson, además el primero
al hablar de cómo las laminillas delgadas dispersan partículas demostraron
que el átomo tienen un núcleo denso y positivo.
VISIÓN MODERNA DE LA ESTRUCTURA ATÓMICA, PESOS
ATÓMICOS.
75. El radio de un átomo de kripton (Kr) es de aproximadamente 1.9 A° . (a) Exprese
esta distancia en nanómetros (nm) y en picómetros (pm). (b) ¿Cuántos átomos de
kriptón tendría que alinearse para abarcar 1.0 cm? (c) Si suponemos que el átomo es
una esfera, ¿qué volumen en cm3 tiene un solo átomo de Kr?
Solución:
a) Datos:
ra + (Kr) = 1.9°
d = ¿ nm
d = ¿ pm
nmm
nm
A
mA19.0
101
1
1
1019.19
10
pmm
pm
A
mA190
101
1
1
1011912
10
b) Datos:
Átomos Kr = ?
d = 1.0 cm
d = ¿ pm
cmm
cm
A
mA 810
109.11
100
1
1019.1
r = 1.9 x 10-8
cm
d = 21
d = 3.8 x 10-8
cm
1 átomo Kr
X =
38 x 10-8
cm
1.0 cm
c) Datos:
v = ? cm3
Sabiendo que el volumen de una esfera es:
3.3
4rv
- 30 -
cmm
cm
A
mA 810
109.11
100
1
1019.1
38109.13
4cmv
323106161.1 cmv
76. El diámetro aproximado de un átomo (Rh) es de 2.5 x 10-8
cm. (a) Exprese el rodio de
un átomo de rodio en ángstrom (A°) y en metros (m). (b) ¿Cuántos átomos de rodio
tendrían que alinearse para abarcar una distancia de 6.0 m?. (c) Si suponemos que el
átomo es una esfera, ¿qué volumen en cm3 tiene un solo átomo de Rh?
Solución:
a) Datos:
d(Rh) = 2.50 x 10-8
cm / 2 = 1.25 x 10-8
cm
r (m) =
r (A°) =
mcm
mcm 108
1025.1100
11025.1
Am
A
cm
mcm25.1
101
1
100
11025.110
8
b) Datos:
Átomos Rh = ?
d = 6.0 m
mm
m
cm
mcm.105.2
101
.1
100
1105.2 4
6
8
1 átomo Rh
X =
2.5 x 10-4
um
6.0 um
m
atomoRhmx
.105.2
1.0.64
x = 24000 átomos de Rh
c) Datos:
vcm3 = ?
Sabiendo que el volumen de una esfera es:
3.4
3rv
38 )1025.1)((4
3cmv
32410601.4 cmv
77. Conteste estas preguntas sin consultar la tabla 2.1: (a) ¿Qué partículas subatómicas
constituyen el átomo? (b) ¿Qué carga, en unidades de carga electrónica, tiene cada una
de las partículas? (c) ¿Cuál de las partículas tiene mayor masa?, ¿Cuál tiene la menor
masa?
Solución:
a)
- 31 -
* Protón * Neutrón * Electrón
b)
N = Carga neutra (0)
P = Carga positiva (1+)
e- = Carga negativa (1-)
c)
e- = Tiene menor masa.
Neutrón = Tiene mayor masa
78. Determine si son ciertas o falsas estas afirmaciones, si alguna es falsa, corrija de
modo que sea verdad: (a) el núcleo tiene la mayor parte de la masa y ocupa la mayor
parte del volumen de un átomo; (b) todos los átomos de un elemento dado tiene el
mismo número de protones, (c) el número de electrones de un átomo es igual al
número de destrones de ese átomo, (d) los protones del núcleo del átomo de helio se
mantiene unidos por una fuerza llamada fuerza nuclear fuerte.
Solución: a) El núcleo concentra casi toda la masa del átomo en un volumen tan pequeño.
b) Verdadero
c) El número de electrones de un átomo es igual al número de protones.
d) Verdadero
79. ¿Cuántos protones, neutrones y electrones hay en los siguientes átomos: (a) 28
SI; (b) 60
Ni; (c) 85
Rb; (d) 128
Xe; (e) 195
Pt; (f) 238
U?.
Solución: a) Z = 14
N = 14
e- = 14
b) Z = 28
N = 32
e- = 28
c) Z = 54
n = 74
e- = 54
d) Z = 78
N = 117
e- = 78
e) Z = 92
N = 146
e- = 92
80. Todos los núclidos siguientes se emplean en medicina. Indique el número de protones
y neutrones que tiene cada núclido: (a) fósforo; (b) cromo; (c) cobalto 60; (d) tecnecio
99; (e) yodo; (f) talio 201.
Solución: a) Z = 15 b) Z = 24 c) Z = 27
N = 17 N = 27 N = 33
d) Z = 43 e) Z = 53 f) Z = 81
N = 56 N = 78 N = 120
81. Llene los huecos de la siguiente tabla, suponiendo que cada columna representa un
átomo neutro:
Solución:
- 32 -
SIMBOLO
52Cr
75As
40Ca
222Rn
198Ir
Protones 24 33 20 86 77
Neutrones 28 42 20 136 116
Electrones 24 33 20 86 77
Num. masa 52 75 40 222 193
82. Llene los huecos de la siguiente tabla, suponiendo que cada columna representa un
átomo neutro.
Solución:
SIMBOLO
121Sb
88Sr
182W
139La
239Pu
Protones 51 38 74 57 94
Neutrones 70 50 108 82 145
Electrones 51 38 74 57 94
Num. masa 121 88 182 139 239
83. Escriba el símbolo correcto, con subíndice y superíndice, de cada uno de los siguientes
(use la lista de elementos del interior de la portada si es necesario): (a) el núclido de
hafnio que contiene 107 neutrones; (b) el isótopo de argón con número de masa 40; (c)
una partícula ; (d) el isótopo de indio con número de masa 115; (e) el núclido de
silicio que tiene el mismo número de protones y de neutrones.
Solución:
a) 107
179
72 Hf
b) 22
40
18 Ar
c) 2
4
2 He
d) 66
115
49 In
e) 14
28
14 Si
84. Una forma de estudiar la evolución de la Tierra como planeta es midiendo las
cantidades de ciertos núclidos en las rocas. Una cantidad que se ha medido
recientemente es la razón 129
e / 130
e en algunos minerales. ¿En qué difieren estos dos
núclidos y en qué aspectos son iguales.
Solución:
75
129
54 eX
76
130
54 eX
Ambos elementos llegan a constituirse GASES NOBLES, además tienen 54
protones y únicamente difieren en el número de neutrones y consecuentemente
en su número másico.
85. (a) ¿Qué isótopo se usa como estándar para establecer la escala atómica de masa?; (b)
el peso atómico del cloro se informa como 35.5; pero ningún átomo de cloro tiene una
masa de 35.5 uma. Explique.
Solución:
a) C12
6
b) Los pesos atómicos son masas atómicas promedio, esto es, la suma de cada
isótopo de origen natural multiplicado por su abundancia fraccionaria.
Cada átomo de Cl tiene la masa de una de los isótopos de origen natural, en tanto
que el “peso atómico” es un valor promedio: 2.23207 uma.
- 33 -
86. (a) ¿Qué masa en uma tiene un átomo de carbono 12? (b) ¿Por qué el peso atómico
del carbono se informa como 12.011 en la tabla de elementos y en la tabla periódica en
el interior de la portada de este libro?
Solución: a) 1.6605 x 10
-24g
b) Porque este valor llega a considerarse como la masa atómica promedio, es decir,
realizó la multiplicación entre la masa del isótopo y su abundancia y dividido
para el 100%.
87. El plomo elemental (Pb) consta de cuatro isótopos naturales cuyas masas son
203.97302; 205.97444; 206.97587 y 207.97663 uma. Las abundancias relativas de
estos cuatro isótopos son 1.4; 24.1 y 52.4%, respectivamente. Calcule la masa atómica
promedio del plomo.
Solución: MASA (uma) ABUNDANCIA
203.97302 1.4%
205.97444 24.1%
206.97587 22.1%
207.97663 52.4%
PA (Pb) = (0.014)(203.97302) + (0.241)(205.97111) + (0.221)(206.9758) + (0.524)(207.97663)
PA (Pb) = 207.21 uma 88. Sólo hay dos isótopos de cobre en la naturaleza,
63Cu (masa = 62.9296 uma;
abundancia 69.17%) y 65
Cu (masa = 64.9278 uma, abundancia 30.83%). Calcule el
peso atómico (masa atómica media) del cobre.
Solución: ISOTOPOS MASA (uma) ABUNDANCIA
63Cu 62.9296 69.17%
65Cu 64.9278 30.83%
2
9278.643083.09296.626917.0)(CuPa
mam = 31.77 uma
89. (a) ¿Qué relación fundamental tiene a espectrometría de masas con los experimentos
del tubo de rayos catódicos de Thomson (Figura 2.4)? (b) ¿Cómo se rotulan los ejes
de un espectro de masas?, (c) Para poder medir el espectro de masas de un átomo, éste
debe ganar o perder primero uno o más electrones. ¿Por qué?.
Solución: a) En los experimentos de Thomson con rayos catódicos y en la espectrometría de
masa se hace pasar una luz de partículas con carga entre los polos de imán. El campo
magnético desvía las partículas con carga en función de su masa y carga.
b) El rótulo del EJE X es de peso atómico y el EJE Y es de intensidad de señal
c) Las partículas sin carga no son desviadas en un campo magnético. El efecto del
campo magnético sobre las partículas con carga en movimiento es la base de su
separación según su masa.
90. El magnesio natural tiene las abundancias isotópicas siguientes:
ISOTOPOS MASA (uma) ABUNDANCIA
24Mg 78.99% 23.98504
25Mg 10.00% 24.98584
26Mg 11.01% 25.98259
(a) Calcule la masa atómica promedio del Mg.
- 34 -
(b) Grafique el espectro de masas del Mg.
Solución:
a) PA(Mg) = (0.7899)(23.98504) + (0.1)(24.98584) + (0.1101)(25.98259)= 24.30
uma
b)
24 25 26
(2,8)
(1) (1,1)
* In
ten
sid
ad
de
se
ña
l
* Peso Atómico (uma) 91. Es más común aplicar la espectrometría de masa a moléculas que a átomos. En el
capítulo 3 veremos que el peso molecular de una molécula es la suma de los pesos
atómicos de los átomos que la componen. Se obtiene el espectro de masa de H2 en
condiciones tales que no se descomponen en átomos de H. Los dos isótopos naturales
del hidrógeno son 1H (masa = 1.00783 uma; abundancia 0.0115%). (a) ¿Cuántos picos
tendrá el espectro de masas?; (b) Cite las masas atómicas relativas de cada uno de esos
picos. (c) ¿Cuál pico será más grande, y cuál será más pequeño?
Solución: b) El espectro de la masa tendrá 2 picos puesto que tiene 2 ISÓTOPOS.
b) m(H2) = 100783 uma - m(
2H) = 201410 uma.
c) El pico más grande será de 2 y el más pequeño de 1.
LA TABLA PERIÓDICA; MOLÉCULAS E IONES
92. Para cada uno de los elementos siguientes, escriba su símbolo químico, localice en la
tabla periódica, e indique si es un metal, un metaloide o un no metal:(a) plata; (b)
helio; (c) fósforo; (d) cadmio; (e) calcio; (f) bromo; (g) arsénico.
Solución:
a) Ag = metal e) Ca = metal
b) He = no metal f) Br = no metal
c) P = no metal g) As = metaloide
d) Cd = metal
93. Localice cada uno de los siguientes elementos en la tabla periódica; indique si es un
metal, un metaloide o un no metal; y dé el nombre del elemento: (a) Li; (b) Sc; (c) Ge;
(d) Yb; (e) Mn; (f) Au; (g) Te.
Solución: a) Litio = metal e) Manganeso = metal
b) Escandio = metal f) Oro = metal
c) Germanio = metaloide g) Teluro = metaloide
d) Iterbio = metal
94. Para cada uno de los elementos siguientes, escriba su símbolo químico, determine el
nombre del grupo al que pertenece (Tabla 2.3) e indique si se trata de un metal, un
metaloide o un no metal: (a) potasio; (b) yodo; (c) magnesio; (d) argón; (e) azufre.
Solución: a) K = metal alcalino
b) I = Halógeno (no metal)
c) Mg = metal alcalinotérreo
d) Ar = gas noble (no metal)
- 35 -
e) S = Calcógeno (no metal)
95. Los elementos del grupo 4ª exhiben un cambio interesante en sus propiedades
conforme aumenta el periodo. Dé el nombre y el símbolo químico de cada elemento
del grupo, e indique si es un no metal, un metaloide o un metal.
Solución: ( C ) Carbono → No metal
(Si) Silicio → Metaloide
(Ge) Germanio → Metaloide
(Sn) Estaño → Metal
(Pb) Plomo → Metal
96. ¿Qué sabemos acerca de un compuesto si conocemos la fórmula empírica? ¿Qué
información adicional proporciona la fórmula molecular? ¿La fórmula estructural?
Explique en cada caso.
Solución: Una fórmula empírica muestra la relación más simple de los diferentes átomos
de una molécula. Una fórmula molecular muestra el número exacto y los tipos
de átomos de una molécula. Una formula estructural muestra como están
dispuestos estos átomos.
97. Dos compuestos tienen la misma fórmula empírica. Una sustancia es gaseosa; la otra,
un líquido viscoso. ¿Cómo es posible que dos sustancias con la misma fórmula
empírica tengan propiedades tan distintas?
Solución: Esto es posible porque la fórmula empírica únicamente me da a conocer las
proporciones relativas de los átomos de cada clase y por tanto el hecho de que
dos sustancias tengan igual fórmula empírica no quiere decir que éstas sean
poseedoras de iguales propiedades, ya que estamos hablando de sólidos y
líquidos y por tanto sus propiedades serán opuestas
98. Determine las fórmulas molecular y empírica de lo siguiente: (a) el disolvente
orgánico benceno, que tiene seis atómicos de carbono y seis átomos de hidrógeno (b)
El compuesto tetracloruro de silicio, que tiene un átomo de silicio y cuatro átomos de
cloro y se usa en la fabricación de chips para computadora.
Solución: a) C6H6 → Fórmula molecular
CH → Fórmula empírica
b) SiCl4 → Fórmula molecular
SiCl4 → Fórmula empírica
99. Escriba las fórmulas molecular y empírica de lo siguiente: (a) La sustancia reactiva
diborano, que tiene dos átomos de boro y seis de hidrógeno, (b) el azúcar llamada
glucosa, que tiene seis átomos de carbono, doce de hidrógeno y seis de oxígeno.
Solución: a) B2H6 → Fórmula molecular
BH3 → Fórmula empírica
b) C6H12O6 → Fórmula molecular
CH2O → Fórmula empírica
100. ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en cada uno de los siguientes: (a) C2H5OH; (b)
Ca(CH3COO)2; (c) (NH4)3PO.
Solución:
a) 6 átomos de H
b) 6 átomos de H
c) 12 átomos de H
- 36 -
101. ¿Cuántos de los átomos que se indican están representados en cada fórmula química?
(a) átomos de carbono C2H5COOCH3; (b) átomos de oxígeno en Ca(ClO3); (c) átomos
de hidrógeno en (NH2)2HPO4 .
Solución: a) 4 átomos de C
b) 6 átomos de O
c) 9 átomos de H
102. Escriba las fórmulas molecular y estructural de los compuestos que se representan con
los modelos molecular siguientes:
C
(a), (b),
H
H H
CC
P
E
F
(c), (d) Solución:
a) C2H6O
H
H
H C O
H
H
C H
b) C2H5OH
H
H
H C C
H
H
O H
c) CH4O
H
H
H C O H
d) PF3
- 37 -
F
F P F
103. Escriba las fórmulas molecular y estructural de los compuestos que se representan con
los modelos moleculares siguientes:
B
C
(a),
N
(b),
C
C
(c), (d)
HH
C C
H
H
Solución:
C2H5Br
Br
H
H C
H
H
C H
C2H7N
H
H C N
H
C H
H
H
CCl2H2
H
H
Cl C Cl
- 38 -
NH2 OH
OH
H-N-H
104. Escriba la fórmula empírica correspondiente a cada una de estas fórmulas moleculares:
(a) A12Br6; (b) C8H10; (c) C4 H8 O2 ; (d) P4 O10 ; (e) C6 H4 C12; (f) B3 N3 H6.
Solución: a) AlBr3
b) C4H5
c) C2H4O
d) P2O5
e) C3H2Cl
f) BNH2
105. En la lista siguiente, encuentre los grupos de compuestos que tienen la misma fórmula
empírica: C2H2, N2O4, C2H4, C6H6, NO2, C3H6; C4H8.
Solución:
C2H2
C6H6
CH
N2O4
NO2
NO2
C2H4
C3H6
CH2
106. Cada uno de los elementos siguientes puede formar un ion en reacciones químicas.
Consultando la tabla periódica, prediga la carga del ion más estable de cada uno: (a)
Al; (b) Ca; (c) S; (d) I; (e) Cs.
Solución: a) Al
3+ c) S
2- e) Cs
+
b) Ca2+
d) I -
107. Empleando la tabla periódica, prediga las cargas de los iones de los siguientes
elementos: (a) Sc; (b) Sr; (c) P; (d) K; (e) F.
Solución: a) Sc
3+ c) P
3 - e) F
-
- 39 -
b) Sr 2+
d) K +
108. Con la tabla periódica como guía, prediga la fórmula y el nombre del compuesto
formado por los elementos siguientes: (a) Ga y F; (b) Li y H; (c) Al e I; (d) K
y S.
Solución: a) Ga
3+F
- → GaF3 = Fluoruro de Galio (III)
b) L +H
- → Hidruro de Litio
c) Al 3+
I - → Al I3 = Yoduro de aluminio (III)
d) K +S
2- → K2S = Sulfuro de di potasio
109. La carga más común asociada a la plata en sus compuestos es 1+. Indique las fórmulas
empíricas que cabría esperar para los compuestos formados por Ag (a) yodo; (b)
azufre; (c) flúor.
Solución: a) Ag
+ I
- → AgI
b) Ag + S
2- → Ag2S
c) Ag+F
- → Agf
110. Prediga la fórmula empírica del compuesto iónico formado por (a) Ca2+
y Br; (b)
NH4+
y Cl-; (c) Al
3+ y C2H3O2
-; (d) K
+ y SO4
2-; (e) Mg
2+ y PO4
3-.
Solución:
Datos:
a) Ca2+
Br - → CaBr2
b) NH4 +Cl
- → NH4Cl
c) Al 3+
C2H3O2 - → Al(C2H3O2)3
d) K +SO4
2- → K2SO4
e) Mg 2+
PO4 3-
→ Mg3(PO4)2
111. Prediga la fórmula empírica de los compuestos formados por los pares de iones
siguientes: (a) NH4+ y SO2
2- ; (b) Cu
+ y S
2-; (c) La
3+ y F
- ; (d) Ca
2+ y
PO43-
; (e) Hg22+
y CO32-
.
Solución:
Datos:
a) (NH4)+ + (SO4)
2- → (NH4)2(SO4)
b) Cu +S
2- → Cu2S
c) La 3+
F - → LaF3
d) Ca 2+
PO4 3-
→ Ca3(PO4)2
e) Hg2(CO3)2 → Hg(CO3)
112. Prediga si cada uno de los compuestos siguientes es molecular o iónico: (a) B2H6; (b)
CH3OH; (c) LiNO3 ; (d) Sc2O3; (e) CsBr; (f) NOCl; (g) NF3; (h) Ag2SO4.
Solución: a) B2H6 = C. Molecular e) CsBr = C. Iónico
b) CH3OH = C. Molecular f) NOCl = C.Molecular
c) LiNO3 = C. Iónico g) NF3 = C. Molecular
d) Sc2O3 = C. Iónico h) Ag2SO4 = C. Iónica
113. ¿Cuáles de los siguientes son iónicos y cuáles moleculares? (a) PFs; (b) NaI; (c) SCl2;
(d) Ca(NO3)2; (e) FeCl3; (f) LaP; (g) CoCO3; (h) N2O4.
Solución: a) PFs = C. Molecular e) FeCl3 = C. Iónico
b) NaI = C. Iónico f) LaP = C. Iónico
c) SCl2 = C. Molecular g) CoCO3 = C. Iónico
d) Ca(NO3)2 = C. Iónico h) N2O4 = C. Molecular
→ Nomenclatura de compuestos inorgánicos; moléculas orgánicas.
- 40 -
114. Escriba la fórmula química de (a) ion clorito; (b) ion cloruro; (c) ion clorato; (d) ion
perclorato; (e) ion hipoclorito.
Solución:
a) H+ Cl
-O
2- → H
+ + (ClO)
- (a): (ClO2)
-
b) H+ Cl
3+O
2- → H
+ + (ClO2)
- (b): Cl
-
c) H+ Cl
5+O
2-3 → H
+ + (ClO3)
- (c): (ClO3)
-
d) H+ Cl
7+O
2-4 → H
+ + (ClO4)
- (d): (ClO4)
-
e) (e): (ClO)-
115. El selenio, un elemento requerido en la nutrición en cantidades traza, forma
compuestos análogos a los del azufre. Nombre estos iones: (a) SeO42-
; (b) Se2-
; (c)
HSe-; (d) HSeO3
-.
Solución: a) H
+2Se
+6O
-24 → (SeO4)
2- Ion Perseleniato
b) Se2-
Ion Selenuro
c) H Se - Ion Selenuro ácido
d) H SeO3- → Ion Selenato ácido
116. De los nombres de los compuestos iónicos siguientes: (a) AlF3; (b) Fe(OH)2; (c)
Cu(NO3)2; (d) Ba(ClO4)2; (e) Li3PO4; (f) Hg2S; (g) Ca(C2H3O2)2; (h) Cr2(CO3)3; (i) K2
CrO4; (j) (NH4)2SO4.
Solución: a) AlF3 Fluoruro de aluminio
b) Fe(OH)2 Hidróxido de hierro (II)
c) Cu(NO3)2 Nitrato de cobre (II)
d) Ba(ClO4)2 Perclorato de bario.
e) Li3PO4 Fosfato de litio
f) Hg2S Sulfuro de mercurio (I)
h) Cr2(CO3)3 Carbonato de cromo (III)
i) K2CrO4 Cromato de potasio
j) (NH4)2SO4 Sulfato de amonio
117. Nombre los siguientes compuestos iónicos: (a) Li2O; (b) Fe2(CO3)3; (c) NaClO; (d)
(NH4)2SO3; (e) Sr(CN)2; (f) Cr(OH)3; (g) Co(NO3)2; (h) NaH2PO4; (i) KMnO4; (j) Ag2
Cr2O7.
Solución: a) Óxido de litio
b) Carbonato de hierro (III)
c) Hipoclorito de sodio
d) Sulfito de amonio
e) Cianuro de estroncio (II)
f) Hidróxido de cromo (III)
g) Nitrato de cobalto (II)
h) Ortofosfato diácido de sodio
i) Permanganato de potasio
j) Dicromato de plata
118. Escriba la fórmula química de los compuestos siguientes; (a) óxido de cobre; (b)
peróxido de potasio; (c) hidróxido de aluminio; (d) nitrato de zinc; (e) bromuro de
mercurio (I); (f) carbonato de hierro (III); (g) hipobromito de sodio.
Solución:
a) Cu+O
2- → Cu2O
b) K +O
2- → K2O + O →K2O2
c) Al3+
(OH) - → Al(OH)3
- 41 -
d) Zn2+
(NO3) -
2 → Zn(NO3)2
e) Hg2Br2
f) Fe2(CO3)3
g) Br+Na
+O
-2 → NaBrO
119. Escriba la fórmula química de cada uno de los compuestos iónicos siguientes: (a)
dicromato de potasio; (b) nitrato de cobalto (II) (c) acetato de cromo (III) (d) hidruro
de sodio; (e) hidrógeno carbonato de calcio; (f) bromato de bario; (g) perclorato de
cobre (II).
Solución: a) K
1+2(C2O7)
2-
b) Co2+
(NO3) - → Co(NO3)2
c) Cr+3
(C2H3O2) - → Cr(C2H3O2)3
d) Na+H
- → NaH
e) Ca2+
(HCO3) -2
f) Ba2+
(BrO3) - → Ba(BrO3)2
g) Cu2+
(ClO4) - → Cu(ClO4)2
120. De el nombre o la fórmula química, según sea apropiado; para da uno de los ácidos
siguientes: (a) HBrO3; (b) HBr; (c) H3PO4; (d) ácido yódico; (f) ácido sulfuroso.
Solución: a) Ácido brómico
b) Ácido bromhídrico
c) Ácido fosfórico
d) H+Cl
–O
2- → HClO
e) H+ I
5+O
2-3 → HIO3
f) H2SO3
121. Dé el nombre o la fórmula química, según sea apropiado, para cada uno de los ácidos
siguientes; (a) ácido bromhídrico; (b) ácido sulfhídrico; (c) ácido nitroso; (d) H2CO3;
(e) HClO3; (f) HC2H3O2.
Solución: a) HB1
b) H2S
c) H +N
3+O
2-2 → HNO2
d) Ácido carbónico
e) Ácido clórico
f) HC2H3O2 → Etilengenciol 1- Al
122. Indique el nombre o la fórmula química, según sea apropiado, de cada una de las
sustancias moleculares siguientes: (a) SF6; (b) IF5; (c) XeO3; (d) tetróxido de
dinitrógeno; (e) cianuro de hidrógeno; (f) hexasulfuro de tetrafósforo.
Solución: a) Hexafluoruro de azufre
b) Pentafluoruro de yodo
c) Trióxido de xenón
d) N2O4
e) HCN
f) P4S6
123. Los óxidos de nitrógeno son importantes ingredientes de la contaminación del aire
urbano. Nombre estos compuestos: (a) N2O; (b) NO; (c) NO2; (d) N2 O5; (e) N2O4.
Solución: a) Öxido de dinitrógeno
b) Óxido de nitrógeno
- 42 -
c) Dióxido de nitrógeno
d) Pentóxido de dinitrógeno
e) Tetróxido de dinitróneno
124. Escriba la fórmula química de cada sustancia mencionada en las descripciones
textuales siguientes (consulte en el interior de la portada los símbolos de los elementos
que no conozca). (a) El carbonato de zinc puede calentarse para formar óxido de zinc
y dióxido de carbono. (b) Al tratarse con ácido fluorhídrico, el dióxido de silicio forma
tetrafluoruro de silicio y agua. (c) El dióxido de azufre reacciona con agua para formar
ácido sulfuroso. (d) La sustancia fosfuro de hidrógeno, que se llama comúnmente
fosfina, es un gran tóxico. (e) El ácido perclórico reacciona con cadmio para formar
perclorato de cadmio (II). (f) El bromuro de vanadio (III) es un sólido colorido.
Solución: a) ZnCO3 → ZnO + CO2
b) HF + SiO2 → SiF4 + H2O
c) SO2 + H2O → H2SO3
d) H3P o PH3
e) HClO4 + Cd → Cd(ClO4)2
f) VBl3
125. Suponga que encuentra las siguientes frases en sus lecturas. Escriba la fórmula
química de cada una de las sustancias mencionadas. (a) El hidrógeno carbonato de
sodio se usa como desodorante. (b) El hipoclorito de calcio se utiliza en algunas
soluciones blanqueadoras. (c) El cianuro de hidrógeno es un gas muy venenoso. (d) El
hidróxido de magnesio se usa como purgante. (e) El fluoruro de estaño (II) se ha usado
como aditivo en dentífricos. (f) Si tratamos el sulfuro de cadmio con ácido sulfúrico se
desprenden vapores de sulfuro de hidrógeno.
Solución: a) H2CO3
b) H+Cl
+O
2-→(ClO)
-: Ca
2+(ClO)
- → Ca(ClO)2
c) HCN
d) Mg2+
(OH) - → Mg(OH)2
e) Sn2+
F - → SnF2
f) Cd2+
S 2-
→ CdS
CdS + H2SO4 → H2S
126. (a) ¿Qué es un hidrocarburo? (b) ¿Todos los hidrocarburos son alcanos? (c) Escriba la
fórmula estructural del etano:
Solución: a) Los hidrocarburos son compuestos que sólo contienen carbono e
hidrógeno.
b) Todos los alcanos son hidrocarburos; pero otros compuestos además de
los alcanos también pueden ser hidrocarburos.
c) C2H6
H
H
H C C
H
H
H
g) C4H10 Fórmula Molecular
C2H5 Fórmula Empírica
- 43 -
H
H
H C
H
H
C
H
H
C
H
H
C H
127. (a) ¿Qué terminación llevan los nombres de los alcanos? (b) ¿Todos los alcanos son
hidrocarburos? (c) Escriba la fórmula estructural del propano (C3H8) (d) El n – hexano
es el alcano con todos sus átomos de carbono en cadena. Escriba la fórmula estructural
de este compuesto y determine sus fórmulas molecular y empírica. (Sugerencia: Tal
vez necesite consultar la tabla 2.6).
Solución: a) El nombre de todos los alcanos termina en ANO.
b) Todos los alcanos son hidrocarburos, pero otos compuestos además de los
alcanos también pueden ser hidrocarburos.
c) C3H8
H
H
H C
H
H
C
H
H
C H
d) C6H14 Fórmula Molecular
C3H7 Fórmula Empírica
H
H
H C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C H
128. (a) ¿Qué es un grupo funcional? (b) ¿Qué grupo funcional caracteriza a los alcoholes?
(c) Remitiéndose al ejercicio 2.63, escriba una fórmula estructural para n-butanol, el
alcohol derivado del n-butano, efectuando una sustitución en uno de los átomos de
carbono de los extremos.
Solución: a) Los grupos funcionales son grupos de átomos específicos que son constantes en
todas las moléculas.
b) – OH
c)
H
H
H C
H
H
C
H
H
C
H
H
C OH
129. (a) ¿Qué tienen en común el etano, el etanol y el etileno? (b) ¿En qué difiere el 1-
propanol del propano? (c) Con base en la fórmula estructural del ácido etanoico dada
en el texto, proponga una fórmula estructural para el ácido propanoico. ¿Qué fórmula
molecular tiene?
Solución:
a) Los tres están constituidos por carbono e hidrógeno.
- 44 -
b) La diferencia radica en que el 1-PROPANOL es un alcohol y por tanto está
constituido por el grupo funcional OH, en tanto que propano no es un alcohol sino
un alcano.
c) Fórmula Molecular: C3H6O2
H
H
H C
H
H
C
O
C OH
130. Describa una contribución importante a la ciencia hecha por cada uno de los
científicos siguientes: (a) Dalton; (b) Thomson; (c) Millikan; (d) Rutherford.
Solución: a) John Dalton da a conocer la teoría atómica de la materia, en la que planteó
cuatro postulados básicos.
1. Cada elemento se compone de átomos.
2. Los átomos de un elemento no se transforma en átomos diferentes durante
las reacciones químicas.
3. Todos los átomos de un elemento dado son idénticos.
4. Al combinar átomos de más de un elemento se forman compuestos.
b) Los experimentos de Thompson sobre el comportamiento de los rayos catódicos en
campos magnéticos y eléctricos dieron pie al descubrimiento del electrón e
hicieron medir la relación entre su carga y su masa.
c) El experimento de la gota de aceite de Millikan permitió determinar la masa del
electrón.
d) El modelo de Rutherford que explica la dispersión de partículas . Cuando una
partícula choca con un núcleo de oro (o pasa muy cerca de él), experimenta una
fuerte repulsión. La partícula menos másica, es desviada de su trayectoria por
esa interacción repulsiva.
131. Suponga que un científico repite el experimento de la gota de aceite de Millikan, pero
informa las cargas de las gotas utilizando una unidad desusada (e imaginaria) llamada
warmomb (wa). Los datos que obtiene para cuatro gotas son:
Gotita Carga calculada (wa)
A 3.84 x 10-8
B 4.80 x 10-8
C 2.88 x 10-8
D 8.64 x 10-8
a) Si todas las gotitas tuvieran el mismo tamaño, ¿cuál caería más lentamente en el
aparato? (b) Con base es estos datos ¿cuál sería la carga más probable del electrón en
warmombs? (c) Con base en su respuesta a la parte (b), ¿cuántos electrones hay en
cada gotita? (d) Obtenga el factor de conversión entre warmombs y coulombs?.
Solución:
132. ¿Qué es radiactividad? Indique si está de acuerdo o no con la afirmación siguiente, y
dé sus razones: el descubrimiento de la radioactividad hecho por Henri Becquerel
demuestra que el átomo no es indivisible, como se había pensado durante tanto
tiempo.
Solución: Radiactividad: Emisión espontánea de radiación por átomos. El descubrimiento de
Becguerel mostró que los átomos se podían desintegrar o degradar lo que implica
que no son indivisibles. Sin embargo, no fue hasta que Rutherford y otros
- 45 -
caracterizaron la naturaleza de las emisiones radioactivas que se hizo evidente en su
totalidad la trascendencia del descubrimiento.
133. ¿Cómo interpretó Rutherford las siguientes observaciones efectuadas durante sus
experimentos de dispersión de partículas ? La mayor parte de las partículas no
sufrían una desviación apreciable al atravesar la laminilla de oro; (b) unas cuantas
partículas se desviaban con ángulos muy grandes; (c) ¿Qué diferencias cabría
esperar si se usa un laminilla de berilio en vez de una de oro en el experimento?
Solución:
a) La mayor parte de las partículas no sufrían una desviación apreciable al
atravesar la laminilla de oro, porque lo hacían directamente ya que no topan con
el diminuto núcleo, simplemente pasan por el espacio vacío del átomo.
b) Unas cuantas partículas se desviaban con ángulos muy grandes, esto se da por
la repulsión de las partículas menos masivas con el núcleo del átomo.
c) No cabría esperar ninguna diferencia, solo que el oro es posible laminar fino,
pero para el experimento se concluye que ambos son metales.
134. Una partícula es un núcleo de un átomo de 4He. (a) ¿Cuántos protones y neutrones
tiene una partícula ? (b) ¿Qué fuerza mantiene unidos los protones y neutrones de la
partícula ? (c) ¿Qué carga tiene una partícula en unidades de carga electrónica? (d)
la relación carga/masa de una partícula es de 4.8224 x 104 C/g. Con base en la carga
de esta partícula, calcule su masa en gramos y en uma. (e) Utilizando los datos de la
tabla 21, compare su respuesta para la parte (d) con la suma de las masas de las
partículas subatómicas individuales.
Solución: a) 4
He
Z = 2
N = 2
b) La fuerza de cohesión mantiene unidos los protones y neutrones de una
partícula .
c) La partícula tiene una carga de 4.8224 x 104C
d) gC
gCm 24
4
19
1064399.6108224.4
)10602.1(2
umag
umag 00.4
1066054.1
11064399.6
24
24
135. La abundancia natural de 3He es de 0.00013%. (a) ¿Cuántos protones, neutrones y
electrones tiene un átomo de 3He? (b) Con base en la suma de las masas de sus
partículas subatómicas, ¿qué cabe esperar que sea mas masivo, un átomo de 3He o uno
de 3H (que también se llama tritio)? (c) Con base en su respuesta para la parte (b),
¿qué precisión necesitaría tener un espectrómetro de masas que puede distinguir entre
los picos producidos por 3He y 3H?
Solución: a) 3
He
Z = 2
N = 1
e - = 2
b) El tritio ( 3H ) tiene más masa.
c) Se necesitará una precisión de 1 x 10-27
g para distinguir entre 3H y el
3He.
136. Un cubo de oro que mide 1.00 cm por lado tiene una masa de 19.3g. un solo átomo de
oro tiene una masa de 197.0 uma. (a) ¿Cuántos átomos de oro contiene el cubo? (b)
- 46 -
Con la información dad, estime el diámetro en A de un solo átomo de oro. (c) ¿Qué
supuso para obtener su respuesta en la parte (b)?
Solución:
a) Datos:
V = 1 cm3
mc =19.3g
Mat.Au = 197.0 uma
Atmos. Au = ?
guma
guma 2224
1027.31
1066054.10.197
atomosAug
g
atomoAu 27
2710902.5
3.19
1027.3
1
b) 3.rV rd 2
Vr 3 cmd 6827.02
3
31cmr A
m
A
cm
mcmd 136540000
101
1
100
13654.110
cmr 6827.0
c) Para poder resolver el literal (b) parto del volumen de un cubo, seguidamente
despejo de ésta fórmula para luego multiplicar por 2 y obtener el diámetro.
137. El diámetro de un átomo de rubidio es de 4.95 A°. Consideraremos dos formas de
acomodar los átomos en una superficie. En el acomodo A, todos los átomos están
alineados. El acomodo B se denomina empacado compacto porque los átomos se
acomodan en las “depresiones” formadas pro la fila anterior de átomos.
(a) (b)
(a)Utilizando el acomodo A, ¿cuántos átomos de Rb podrían colocarse en una
superficie cuadrada de 1.0 cm por lado? (b) ¿Cuántos átomos de Rb podrían
colocarse en una superficie cuadrada de 1.0 cm por lado si se usa el acomodo B? (c)
¿En qué factor aumentó el número de átomos en la superficie al pasar del acomodo A
al B? Si se extiende a tres dimensiones ¿cuál acomodo hará que el Rb metálico sea
más denso?
Solución:
Datos:
d(Rb) = 4.95°
átomos (Rb) = ?
cmm
cm
A
mA 810
1095.41
100
1
10195.4
a)
- 47 -
1 átomo Rb
16 átomos Rb
4.95 x 10-8
cm
X
x = 7.92 x 10
-7cm
b)
1.0 cm
16 átomos Rb 7.92 x 10-7
cm
X
X = 20202020. 2 átomos Rb
c) Se aumentó el número de átomos en el acomodo B, ya que se reduce el espacio
entre las moléculas y esto da cabida a más átomos.
138. (a) Suponiendo las dimensiones del núcleo y el átomo dadas en la figura 2.12 ¿qué
fracción del volumen del átomo ocupa el núcleo? (b) Utilizando la masa del protón de
la tabla 2.1 y suponiendo que su diámetro es de 10 x 10-15m, calcule la densidad de
un protón en g/cm3.
Solución:
a) mA
mA 14104
101
1010 Volumen – núcleo
radio = 5 x 10-15
m 3.3
4rV
mA
mA 10
10
1051
105
3151053
4mV
Radio = 2.5 x 10-10
V= 5.235 x 10-43
m3
Volumen - átomo
3.3
4rV
310105.23
4mV
V = 6.5449 x 10 -29
b) guma
gumam 24
24
10673.11
1066054.10073.1
Diámetro = 1.0 x 1015
m
v
md
350
24
10235.5
10673.1
cm
gd
375 /101958.3 cmgd
Radio = 5 x 1014
m
3.3
4rd
- 48 -
3141053
4mv
350
3
36344 10235.5
1
1010235.5 cm
m
cmmv
139. El elemento oxígeno existe como tres isótopos en la Naturaleza, con 8, 9 y 10
neutrones en el núcleo, respectivamente. (a) Escriba los símbolos químicos completos
de estos tres isótopos. (b) Describa las similitudes y diferencias de los tres tipos de
átomos de oxígeno.
Solución:
a) 8
16
8 O
9
17
8 O
10
18
8 O
b) Similitudes: Estos tres isótopos tienen 8 protones en el núcleo y 8 electrones en
la envoltura.
Diferencias: Los tres isótopos difieren en el número de neutrones y por ende en
su número másico.
140. Los químicos suelen usar el término peso atómico en vez de masa atómica promedio.
En el texto dijimos que este último término es más correcto. Considerando las
unidades de peso y masa, ¿puede explicar esa afirmación?
Solución:
La masa atómica promedio de cada elemento (expresada en uma) también se
denomina peso atómico. A pesar de que el término masa atómica promedio es
más correcto, y a menudo se usa el término más sencillo de masa atómica, el uso
del término peso atómico es lo más común.
141. El galio (Ga) consiste en dos isótopos naturales con masa de 68.926 y 70.925 uma. (a)
¿Cuántos protones y neutrones hay en el núcleo de cada isótopo? Escriba el símbolo
químico completo de cada uno, indicando el número atómico y el número de masa. (b)
La masa atómica media del Ga es 69.72 uma. Calcule la abundancia de cada isótopo.
Solución:
a) 38
69
31Ga 40
71
31Ga
b) Isótopo 1:
umaumanuman 72.69925.701926.68
umanuma 205.19999.1
6028.0n
Abundancia: 0.6028 x 100% = 60.28%
Isótopo 2:
umaumanuman 72.69925.70926.681
umanumanumauma 72.69925.70926.6892.68
umanuma 794.09999.1
3971.0n
Abundancia: 0.3971 x 100% = 39.71%
142. Utilizando una referencia adecuada, como el CRC Handbook of Chemistry and Physics,
consulte la información siguiente par el níquel: (a) el número de isótopos conocidos; (b)
las masas atómicas (en uma) y la abundancia natural de los cinco isótopos más
abundantes.
Solución:
a) ISOTOPO MASA ATÓMICA ABUNDANCIA
- 49 -
(uma)
57 56.939765 Despreciable
58 57.935342 67.88
59 58.934344 Despreciable
60 59.930783 26.23
61 60.931049 1.19
62 61.928345 3.66
63 62.929666 Despreciable
64 63.927959 1.08
65 64.930041 Despreciable
143. El bronce es una aleación metálica que se usa con frecuencia en aplicaciones
decorativas y en esculturas. Un bronce típico consiste en cobre, estaño y zinc, con
cantidades menores de fósforo y plomo. Localice todos estos elementos en la tabla
periódica, escriba sus símbolos, e identifique el grupo de la tabla periódica al que
pertenecen.
Solución:
Cobre: Cu → grupo IB
Estaño: Sn → grupoIVA
Zinc: Zn → grupo IIB
Fósforo: P →VA
Plomo : Pb →IVA
144. De la lista de elementos siguientes: Ar, H, Al, Ca, Br, Ge, K, O, escoja al que mejor se
ajuste a cada descripción : use cada elemento sólo: (a) un metal alcalino; (b) un metal
alcalinotérreo; (c) un gas noble; (d) una halógeno; (e) un metaloide; (f) un no metal
que aparece en el grupo 1A; (g) un metal que forma un ion3+; (h) un no metal que
forma un ion2-; (i) un elemento que se parece al aluminio.
Solución: a) Li d) Br g) Al
b) Ca e) Ge h) O
c) Ar f) H i) Ga
145. Los primeros átomos se seaborgio (Sg) se identificaron en 1974. el isótopo de más
larga vida de Sg tiene un número de masa de 266. (a) ¿Cuántos protones, electrones y
neutrones hay en el núclido de 266Sg? (b) Los átomos de Sg son muy inestables por
lo que es muy difícil estudiar las propiedades de este elemento. Con base en la
posición de Sg en la tabla periódica, ¿a qué elemento debería parecerse más en
términos de propiedades químicas?
Solución: a) 266
Sg.
Z = 106
e - = 106
n = 160
b) El Sg en el grupo 6B e inmediatamente debajo de Tungsteno, W, entonces
es de esperar que las propiedades químicas del Sg se parezcan más a las
del W
146. Con base en las estructuras moleculares que se muestran, identifique las que
corresponde a cada una de las especies siguientes: (a) cloro gaseoso; (b) propano
C3H8; (c) ion nitrato; (d) trióxido de azufre; (e) cloruro de metilo CH3Cl.
- 50 -
NF
(i), (ii)
(iii), (iv)
S
C
HCl
(v)
H
C
Solución:
ii
v
i
iii
iv 2.82 Llene los huecos de la tabla siguiente:
Símbolo 102
Ru3+
Ce
Protones 34 76
Neutrones 46 116 74 82
Electrones 36 54
Carga neta 2+ 11- 3+
Solución: Símbolo
102Ru
3+ 280
34 Se 76Os Xe Ce
Protones 44 34 76 54 58
Neutrones 58 46 116 74 82
Electrones 41 36 76 54 58
Carga neta 4+ 4+ 2+ 1- 3+
147. Nombre los óxidos siguientes. Suponiendo que los compuestos sean iónicos, ¿qué
carga está asociada al elemento metálico en cada caso? (a) NiO; (b) MnO2; (c) Cr2O3;
(d) MoO3.
Solución: a) Óxido de niquel (II) Ni
2+O
-2 → NiO
b) Óxido de manganeso (IV) Mn4+
O22-
→ MnO2
c) Óxido de cromo (III) Cl23+
O32-
→ Cr2O3
d) Óxido de molibdeno (VI) Mo6+
O32-
→ MoO3
148. El ácido yódico tiene la fórmula molecular HlO3. Escriba las fórmulas de lo siguiente:
(a) el anión yodato; (b) el anión peryodato; (c) el anión hipoyodito; (d) el ácido
hipoyodoso; (e) el ácido periódico.
- 51 -
Solución: (IO3)
–
(IO4) –
(IO) –
HIO
HIO4
149. Los elementos del mismo grupo de la tabla periódica a menudo forman oxianiones con
la misma fórmula general. Los aniones también se designan de manera similar. Con
base en estas observaciones, sugiera una fórmula química o nombre, según sea
apropiado, para cada uno de los iones siguientes: (a) BrO4-
; (b) SeO32-
; (c) ion
arseniato; (d) ion hidrógeno telurato.
Solución: a) Perbromato
b) Serenato
c) AsC43-
d) HTeO42-
150. De los nombres químicos de cada uno de los compuestos conocidos siguientes: (a)
NaCl (Sal de mesa); (b) NaHCO3 (polvo para hormear); (c) NaOCl (en muchos
blanqueadores); (d) NaOH (sosa cáustica); (e) (NH4)2CO3 (sales aromáticas); (f)
CaSO4 (yeso de París).
Solución: a) Cloruro de sodio.
b) Bicarbonato de sodio
c) Hipoclorito de sodio
d) Hidróxido de sodio
e) Carbonato de amonio
f) Sulfato de calcio
151. Muchas sustancias muy conocidas tienen nombres comunes, no sistemáticos. Para
cada uno de los siguientes, dé el nombre sistemático correcto: (a) sal nitro, KNO3; (b)
sosa comercial, Na2CO3; (c) cal viva, CaO; (d) ácido muriático, HCl; (e) sal de
Epsom, MgSO4; (f) leche de magnesia, Mg(OH)2.
Solución: a) Nitrato de potasio
b) Carbonato de sodio
c) Óxido de calcio
d) Ácido clorhidrico
e) Sulfato de magnesio
f) Dióxido de magnesio
152. Muchos iones y compuestos tienen nombres muy similares y es fácil confundirlos.
Escriba las fórmulas químicas correctas para distinguir entre (a) sulfuro de calcio e
hidrógeno sulfuro de calcio; (b) ácido bromhídrico y ácido brómico; (c) nitruro de
aluminio y nitrito de aluminio; (d) óxido de hierro (II) y óxido de hierro (III); (e) ion
amonio y amoniaco; (f) sulfito de potasio y bisulfito de potasio; (g) cloruro mercuroso
y cloruro mercúrico; (h) ácido clórico y ácido perclórico.
Solución: a) Sulfuro de Calcio: Ca
2+ S
2- → CaS
Hidrógeno sulfuro de calcio: Ca2+
(HS)2-
b) Ácido Bromhídrico: H+ Br
- → HBr
Ácido Brómico: H+ Br
5+O3
2- →
HBrO3
c) Nitruro de Aluminio: Al3+
N 3-
→ AlN
- 52 -
Nitrito de Aluminio: N23+
+ H2O → H2N2Cl4 → HNO2: Al3+
(NO2) -3
d) Óxido de Hierro (II) : Fe2+
O2-
→ FeO
Óxido de Hierro (III): Fe23+
O3 2-
→ Fe2O3
e) Ion Amonio: NH4-
Amoniaco: NH3
f) Sulfito de Potasio: S4+
O22-
+ H2O →H2SO3 → K2+(SO3)
2-
Bisulfito de Potasio: KHSO1
3
g) Cloruro Mercuroso: Cl –Hg
+ → HgCl
Cloruro Mercúrico: Cl –Hg
2+ →Hgd2
h) Ácido Clórico: H+Cl
5+O3
2- → HClO3
Ácido Perclórico: H+ Cl
7+O4
2- → HClO4
153. Empleando el Handbook of Chemistry and Physics, obtenga la densidad, el punto de
fusión y el punto de ebullición de (a) PF3; (b) SiCl4; (c) etanol, C2H6O.
Solución: a) Densidad:
Punto de fusión:
Punto de ebullición:
b) Densidad:
Punto de Fusión: -68.8°C
Punto de Ebullición:
c) Densidad: 1.3580 g/m
Punto de fusión: 130°
Punto de ebullición: 78°
154. Los hidrocarburos aromáticos son hidrocarburos derivados del benceno (C6H6). La
fórmula estructural del benceno es la siguiente:
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
a)¿Qué formula empírica tiene el benceno? (b) ¿El benceno es un alcano? Explique
someramente su respuesta. (c) El alcohol derivado del benceno, llamado fenol, se usa
como desinfectante y anestésico local. Proponga una fórmula estructural para el fenol y
determine su fórmula molecular.
Solución: CH
El benceno no es un alcano, porque los alcanos son hidrocarburos cuyos
enlaces son todos sencillos.
La fórmula molecular es C6H6O ó C6H5OH, en tanto que su fórmula
estructural es:
H
OH
H
H
H
H
- 53 -
155. El benceno (C6H6; vea el ejercicio anterior) contiene 0.9226 g de carbono por gramo
de benceno; el resto de la masa es hidrógeno. La tabla siguiente da el contenido de
carbono por gramo de sustancia para varios otros hidrocarburos aromáticos:
Hidrocarburo
Aromático
Gramos de carbono por gramo de
hidrocarburo
Xileno 0.9051
Bifenilo 0.9346
Mesitileno 0.8994
Tolueno 0.9125
Para el benceno, calcule la masa de H que se combina con 1 g de C. (b) para
los hidrocarburos de la tabla, calcule la masa de H que se combina con 1 g de
C. (c) Comparando los resultados de la parte (b) con los de la parte (a),
determine las proporciones de números pequeños de átomos de hidrógeno por
átomos de carbono para los hidrocarburos de la tabla. (d) Escriba las fórmulas
empíricas para los hidrocarburos de la tabla.
Solución:
a)
X = 1.08gC6H6
0.9266gC 1gC6H6
1gC
1.08gC6H6
0.0774gH 1gC6H6
X = 0.0836gH
b)
1g
1g Xileno 0.9051gC
x = 1.1059 Xileno
X = 0.1048gH
1gXileno 0.0949gH
1.1059 g
Xileno
- 54 -
1gC
1g Bifenio 0.9346gC
x = 1.0699
Bifenio
x =
0.06997gH
1g Bifenio 0.0654gH
1.0694 g
Bifenio
1gC
1g mesitileno 0.8994gC
x =
1.11185gMesitileno
x = 0.1120gH
1g mesitileno 0.1008 gH
1.11185 g mesitileno
1gC
1g tolveno 0.9125gC
x = 1.0958 g
x =
0.096gH
1g
Tolveno0.0875gH
1.0958 g
c)
Xileno:
atHgH
atHgH 39733.1
075.0
11048.0
Bifenio:
atHgH
atHgH 932.0
075.0
106997.0
- 55 -
Mesitileno:
atHgH
atHgH 493.1
075.0
11120.0
Tolveno
atHgH
atHgH 2667.1
075.0
1095.0
Símbolo Gramo de Hidrógeno
Por gramo de Carbono
Xileno 0.1048 Gh
Bifenio 0.06997 gH
Mesitileno 0.1120 gH
Tolueno 0.095 gH
Átomos de Hidrógeno
Por Átomo de Carbono
1.3973 átomos H
0.932 átomos H
1.493 átomos H
1.2667 átomos H
d)
Xileno → C8H10
Bifelino → C12H10
Mesitileno → C6H3(CH3)3
Tolveno → C7H8
156. El compuesto ciclohexano es un alcano en el que seis átomos de carbono forman un
anillo. La fórmula estructural parcial del compuesto es:
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
(a) Complete la fórmula estructural del ciclohexano. (b) ¿La fórmula molecular del
ciclohexano es la misma que la del n – hexano, donde los átomos de carbono están en
línea recta? Si puede, explique a qué se debe cualquier diferencia. (c) Proponga una
fórmula estructural para el ciclohexanol, el alcohol derivado del ciclohexano. (d)
Proponga una fórmula estructural para el ciclohexeno, que tiene un doble enlace
carbono – carbono. ¿Tiene la misma fórmula molecular que el ciclohexano?
Solución:
a)
C
H H
C C
H H
C
HH
HC
HH
C
HH
H
b) La fórmula molecular del ciclo hexano es lamisca que la del n – hexano,
pero su fórmula estructural varía, ya que en el ciclo hexano es de cadena
cerrada y en el n – hexano en tanto es de cadena abierta.
c)
- 56 -
C
H OH
C C
H H
C
HH
HC
HH
C
HH
H
d) m
C
H
C C
H
H
C
H
HC
HH
C
HH
H
No tiene la misma fórmula molecular: C6H10.
CAPITULO IV
BALANCEO DE ECUACIONES QUIMICAS 157.(a) ¿Qué principio o ley científica se aplica en el proceso de balancear ecuaciones
químicas? (b) Al balancear ecuaciones, ¿Por qué no deben modificarse los subíndices
de las fórmulas químicas? (c) ¿Qué símbolos se emplean para representar gases,
líquidos y soluciones acuosas en las ecuaciones químicas?
Solución:
a) Para balancear ecuaciones químicas se aplica la ley de la conservación de la
masa.
b) Los subíndices de las fórmulas químicas no se deben modificar al balancear
ecuaciones, porque al cambiar el subíndice cambia la identidad del compuesto
“Ley de la Composición Constante”.
c) Los símbolos empleados son:
(g) → GAS
(l) → LÍQUIDO
(s) → SÓLIDO
(ac) → DISOLUCIÓN ACUOSA
158.(a) ¿Qué diferencia hay entre añadir un subíndice 2 al final de la fórmula de CO para
dar CO2 y anteponer un coeficiente a la fórmula para dar 2CO? (b) La ecuación
química siguiente, tal como está escrita, ¿es congruente con la ley de conservación de
la masa?
3Mg(OH)2(s) + 2H3PO4(ac) → Mg3(PO4)2(s) + H2O(l)
¿Por qué si o por qué no?
Solución:
a) Se puede establecer una diferencia, mediante la utilización del siguiente cuadro:
SIMBOLO QUIMICO SIGNIFICADO COMPOSICIÓN
CO2 1 Molécula de
dióxido de C.
1 Átomo de C y
2 átomos de O
2CO 2 Moléculas de 2 Átomos de C
- 57 -
monóxido de C. y 2 átomos de O.
b)No es congruente con la ley de la conservación de la masa, puesto que esta
ecuación no está balanceada, es decir, no satisface la condición que manifiesta que
toda ecuación química debe tener números iguales de átomos de cada elemento a
cada lado de la flecha.
159.Los diagramas que siguen ilustran la reacción entre el reactivo A y el reactivo B:
Con base es este diagrama, ¿cuál ecuación es la que mejor describe la reacción?
(a) A2 + B → A2B (b) A2 + 4B → 2AB2
(c) 2ª + B4 → 2AB2 (d) A + B2 → AB2
La ecuación (a) es la que mejor concuerda con el diagrama. 160.Balancee las ecuaciones siguientes: (a) SO2(g) + O2(g) → SO3(g); (b) P2O5(s) +
H2O(l) → H3PO4(ac); (c) CH4(g) + Cl2(g) → CCl4(l) + HCI(g); (d) Al4C3(s) +
H2O(l) → Al(OH)3(s) + CH4(g); (e) C4H10O(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g); (f)
Fe(OH)3(s) + H2SO4(ac) → Fe2(SO4)3(ac) + H2O(l); (g) Mg3N2(s) + H2SO4(ac) →
MgSO4(ac) + (NH4)2SO4(ac).
Solución:
a) 2SO2(g) + O2(g) → 2SO3(g)
b) P2O5(s) + 3H2O(l) → 2H3PO4(ac)
c) CH4(g) + 4Cl2(g) → CCl4(l) + 4HCI(g)
d) Al4C3(s) + 12H2O(l) → 4Al(OH)3(s) + 3CH4(g)
e) C4H10O(l) + 6O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(g)
f) 2Fe(OH)3(s) + 3H2SO4(ac) → Fe2(SO4)3(ac) + 6H2O(l)
g) Mg3N2(s) + 4H2SO4(ac) → 3MgSO4(ac) + (NH4)2SO4(ac)
161.Balancee las ecuaciones siguientes: (a) Li(s) + N2(g) → Li3N(s); (b) TiCl4(l) +
H2O(l) → TiO2(s) + HCl(ac); (c) NH4NO3(s) → N2(g) + O2(g) + H2O(g); (d)
Ca3P2(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(ac) + PH3(g); (e) Al(OH)3(s) + HClO4(ac) →
Al(ClO4)3(ac) + H2O(l); (f) AgNO3(ac) + Na2SO4(ac) → Ag2SO4(s) + NaNO3(ac);
(g) N2H4(g) + N2O4(g) → H2O(g) + N2(g).
Solución:
a) 6Li(s) + N2(g) → 2Li3N(s)
b) TiCl4(l) + 2H2O(l) → TiO2(s) + 4HCl(ac)
c) 3NH4NO3(s) → 2N2(g) + O2(g) + 6H2O(g)
d) Ca3P2(s) + 6H2O(l) → 3Ca(OH)2(ac) + 2PH3(g)
e) Al(OH)3(s) + 3HClO4(ac) → Al(ClO4)3(ac) + 3H2O(l)
f) 2AgNO3(ac) + Na2SO4(ac) → Ag2SO4(s) + 2NaNO3(ac)
g) 2N2H4(g) + N2O4(g) → 4 H2O(g) + 3N2(g)
162.Escriba ecuaciones químicas balanceadas que correspondan a cada una de las
descripciones siguientes: (a) El carburo de calcio sólido, CaC2; reacciona con agua
para formar una disolución acuosa de hidróxido de calcio y acetileno gaseoso, C2H2.
(b) Cuando se calienta clorato de potasio sólido, se descompone para formar cloruro
de potasio sólido y oxígeno gaseoso. (c) El zinc metálico sólido reacciona con ácido
- 58 -
sulfúrico para formar hidrógeno gaseoso y una disolución acuosa de sulfato de zinc.
(d) Si se agrega tricloruro de fósforo líquido a agua, reacciona para formar ácido
fosforoso acuoso, H3PO3(ac) y ácido clorhídrico acuoso. (e) Cuando se hace pasar
sulfuro de hidrógeno gaseoso sobre hidróxido de hierro (III) sólido caliente, la
reacción resultante produce sulfuro de hierro (III) sólido y agua gaseosa.
Solución:
a) CaC2(s) + 2H2O(l) → Ca(OH)2(ac) + C2H2(g)
b) 2KClO3(s) → 2KCl(5) + 3O2(g)
c) 2n(s) + H2SO4(ac) → 2nSO4(ac) + H2(g)
d) PCl3(l) + 3H2O(l) → H3PO3(ac) + 3HCl(ac)
e) 3H2S(g) + 2Fe(OH)3(s)→ Fe2S3(s) + 6H2O(g)
163.Convierta estas descripciones en ecuaciones balanceadas: (a) Cuando trióxido de
azufre gaseoso reacciona con agua, se forma una disolución de ácido sulfúrico. (b)
Sulfuro de boro, B2S3(s), reacciona violentamente con agua para formar ácido bórico
disuelto, H3BO3, y sulfuro de hidrógeno gaseoso. (c) La fosfina, PH3(g), se quema en
oxígeno gaseoso para formar agua gaseosa y decaóxido de tetrafósforo sólido. (d) Si
se calienta nitrato de mercurio (II) sólido, se descompone para formar óxido de
mercurio (II) sólido, dióxido de nitrógeno gaseoso y oxígeno. (e) El cobre metálico
reacciona con una disolución concentrada caliente de ácido sulfúrico para formar
sulfato de cobre (II) acuoso, dióxido de azufre gaseoso y agua.
Solución:
a) SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(ac)
b) B2S3(s) + 6H2O(g)→ 2H3BO3(ac) + 3H2S(g)
c) 4PH3(g) + 5O2(g) → H2O(g) + P4O10(s))
d) 2Hg(NO3)2(s) → 2HgO(s) + 4NO2(g) + O2(g)
e) Cu(s) + 2H2SO4(ac) → CuSO4(ac) + SO2(g) +2H2O(g)
PATRONES DE REACTIVIDAD QUÍMICA
164.(a) Cuando el elemento metálico sodio se combina con el elemento no metálico
bromo, Br2(l), ¿cómo podemos determinar la fórmula química del producto? ¿Cómo
sabemos si el producto es sólido, líquido o gaseoso a la temperatura ambiente?
Escriba la ecuación química balanceada para la reacción. (b) Cuando un hidrocarburo
arde en aire; ¿qué reactivo además del hidrocarburo interviene en la reacción? ¿Qué
productos se forman? Escriba una ecuación química balanceada para la combustión
de benceno, C6H6(l), en aire.
Solución:
a) Determina la fórmula balanceando las cargas positivas y negativas en el producto
iónico, además se debe tener presente que todos los compuestos iónicos son sólidos.
2Na(s) + Br2(l) → 2NaBr(s)
b) El segundo reactivo es C2(g). Los productos son CO2(g) y H2O(l).
2C6H6(l) + 15O2(g) → 12CO2(g) + 6H2O(l)
165.(a) Determine la fórmula química del producto que se forma cuando el elemento
metálico calcio se combina con el elemento no metálico oxígeno, O2. Escriba la
ecuación química balanceada para la reacción. (b) ¿Qué productos se forman cuando
un compuesto que contiene C, H, y O se quema totalmente en aire? Escriba una
ecuación química balanceada para la combustión de la acetona, C3H6(l), en aire.
Solución:
a)2Ca(s) + O2(g) → 2CaO(s)
b1) CHO + O2(g)→ CO2(g) + H2O (l)
b2) C3H6O(l) + 4O2(g) → 3CO2(g) + 3H2O(l)
- 59 -
166.Escriba una ecuación química balanceada para la reacción qur tiene un lugar cuando
(a) Mg(s) reacciona con Cl2(g); (b) hidróxido de níquel (II) se descompone para dar
óxido de níquel (II) y agua al calentarse; (c) el hidrocarburo estireno, C8H8(l) arde en
aire; (d) el aditivo para gasolina MTBE (metil terbutil éter), C5H12O(l), se quema:
Solución:
f) Mg(s) + Cl2(g) → MgCl2(s)
g) Ni(OH)2(s) → NiO(s) + H2O(g)
h) C8H8(l) + 10 O2(g) → 8CO2(g) + 4H2O(l)
i) 2C5 H12O(l) + 15O2(g) → 10CO 2(g) + 12H2O(l)
167.Escriba una ecuación química balanceada para la reacción que tiene lugar cuando (a)
aluminio metálico sufre una reacción de combinación con Br2(l); (b) carbonato de
estroncio se descompone para dar óxido de estroncio y dióxido de carbono al
calentarse; (c) heptano, C7H16(l), arde en aire; (d) dimetil éter, CH3OCH3(g), se
quema en aire.
Solución:
a) 2Al(s) + 3Br2(l) → 2AlBr3(s)
b) SrCO3(s) → SrO(s) + CO2(g)
c) C7H16(l) + 11O2(g) → 7CO2(g) + 8H2O(l)
d) 3C2H6O(g) + 9O2(g) → 6CO2(g) + 9H2O(l)
168.Balancee las ecuaciones siguientes e indique si son reacciones de combinación,
descomposición o combustión:
a) Al(s) + Cl2(g) → AlCl3(s)
b) C2H4(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
c) Li(s) + N2(g) → Li3N(s
d) PbCO3(s) → PbO(s) + CO2(g)
e) C7H8O2(l) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g)
Solución:
a) 2Al(s) + 3 Cl2(g) → 2AlCl3(s) R. de combinación.
b) C2H4(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 2 H2O(g) R. de combustión.
c) 6Li(s) + N2(g) → 2Li3N(s) R. de combinación.
d) PbCO3(s) → PbO(s) + CO2(g) R. de descompos.
e) C7H8O2(l) + 8O2(g) → 7CO2(g) + 4 H2O(g) R. de combustión.
169.Balancee las ecuaciones siguientes e indique si son reacciones de combinación,
descomposición o combustión:
a) C3H6(g) + O2(g) → CO2(s) + H2O(g)
b) NH4NO3(s) → N2O(g) + H2O(g)
c) C5H6O(l) + O2(g) → CO2 (g) + H2O(g)
d) N2(g) + H2(g) → NH3(g)
e) K2O(s) + H2O(l) → KOH(ac)
Solución:
a) 2C3H6(g) + 9O2(g) → 6CO2(s) + 6H2O(g) R. de combustión.
b) NH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(g) R. de descompos.
c) C5H6O(l) + 6O2(g) → 5CO2 (g) + 3H2O(g) R. de combustión.
d) N2(g) + H2(g) → 2NH3(g) R. de combinación.
e) K2O(s) + H2O(l) → 2KOH(ac) R. de combinación
PESOS FORMULARES 170.Determine los pesos formulares de cada uno de los componentes siguientes: (a) H2S;
(b) NiCO3; (c) Mg(C2H3O2)2; (d) (NH4)2 SO4; (e) fosfato de potasio; (f) óxido de
hierro (II)¸(g) pentasulfuro de difósforo.
- 60 -
Solución:
a) H2S
06.32100797.12PF
umaPF 07594.34
b) NiCO3
9994.153011.12171.581PF
umaPF 792.118
c) Mg(C2H3O2)2
9994.15400797.1601.12431.241PF
umaPF 39942.142
d) (NH4 ) SO4
9994.154066.32100797.1401.141PF
umaPF 09948.114
e) K3PO4
9994.15497.301102.39PF
umaPF 2736.212
f) FeO
9994.151847.551PF
umaPF 8464.71
g) P2S5
06.32597.302PF
umaPF 24.222
171.Determine el peso formular de cada uno de los compuestos siguientes: (a) óxido
nitroso, N2O, conocido como gas de la risa y empleado como anestésico en
odontología; (b) ácido benzoico, HC7H5O2, una sustancia empleada como
conservador en alimentos; (c) Mg(OH)2, el ingrediente activo de la leche de
magnesia; (d) urea, (NH2)2CO, un compuesto empleado como fertilizante
nitrogenado; (e) acetato de isopentilo; CH3CO2C5H11, que produce el olor a plátano.
Solución:
a) N2O
9994.15101.142PF
umaPF 0194.44
b) HC7H5O2
9994.15200797.15011.12700797.11PF
umaPF 12362.122
c) Mg(OH)2
00797.129994.15231.241PF
umaPF 32474.58
d) (NH2)2CO
9994.151011.12100797.1401.142PF
umaPF 06228.60
e) CH3CO2CsH11
00797.111011.1259994.152011.12100797.13011.121PF
umaPF 18738.130
172.Calcule el porcentaje en masa de oxígeno en cada uno de los compuestos siguientes:
(a) SO2; (b) sulfato de sodio; (c) C2H5COOH, (d) Al(NO3)3; (e) Nitrato de amonio.
Solución:
- 61 -
a) SO2
9994.15206.321PF
9988.3106.32PF
molgPF /0588.64
Omolg
molg%9.49%100
/0588.64
/9988.31
b) Na2SO4
9994.15406.321989.222PF
9976.6306.32978.45PF
molgPF /0356.142
Omolg
molg%05.45%100
/0356.142
/9976.63
c) C3H6O2
9994.15200797.16011.123PF
9988.3104782.6033.36PF
molgPF /07962.74
Omolg
molg%2.43%100
/07962.74
/9988.31
d) Al(NO3)3
9994.15901.14398.261PF
9946.14303.4298.26PF
molgPF /0046.213
Omolg
molg%60.67%100
/0046.213
/9946.143
e) N2H4O3
9994.15300797.1401.142PF
9982.4703188.402.28PF
molgPF /05008.80
Omolg
molg%9.59%100
/05008.80
/9982.47
173.Calcule el porcentaje en masa del elemento indicado en los compuestos siguientes: (a)
carbono en acetileno, C2H2, un gas empleado en soldadura; (b) hidrógeno en sulfato
de amonio, (NH4)2SO4, sustancia empleada como fertilizante nitrogenado; (c) oxígeno
en ácido ascórbico, HC6H7O6, también llamado vitamina C; (d) platino en
PtCl2(NH3)2, un agente quimioterapéutico llamado cisplatino; (e) carbono en la
hormona sexual femenina estradiol, C18H24O2; (f) carbono en capsicina, C18H27NO3,
el compuesto que hace que piquen los chiles.
Solución:
a) C2H2
00797.12011.122PF
01594.2022.24PF
- 62 -
molgPF /03794.26
Cmolg
molg%25.92%100
/03794.26
/022.24
b) (NH4)2SO4
9994.15406.32100797.1801.142PF
9976.6306.3206376.802.28PF
molgPF /14136.132
Hmolg
molg%10.6%100
/14136.132
/06376.8
c) C6H8O6
9994.15600797.18011.126PF
9964.9506376.8066.72PF
molgPF /12616.176
Omolg
molg%50.54%100
/12616.176
/9964.95
d) PtCl2(NH3)2
00797.1601.14235.35209.1951PF
04782.602.287.7009.195PF
molgPF /85782.299
Ptmolg
molg%06.65%100
/85782.299
/09.195
e) C18H24O2
9994.15200797.124011.1218PF
9988.3119126.24195.216PF
molgPF /38808.272
Cmolg
molg%37.79%100
/38808.272
/198.216
f) C18H27O3
9994.15301.14100797.127011.1218PF
9982.4701.1421519.27195.216PF
molgPF /42139.305
Cmolg
molg%78.70%100
/42139.305
/198.216
174.Con base en las fórmulas estructurales siguientes, calcule el porcentaje de carbono
presente en cada compuesto
C
C
C C
C
C
H
H
C
H
H H
a) H
O
Benzaldehíco
(aromas de almendras)
- 63 -
C
C
C C
C
C
HO
H3CO
C
H
H H
b) H
O
Vainilla
(sabor de vainilla)
H3Cc)
Acetato de isopentilo
(sabor de plátano)
C
H
H3C
C
H
H
C
H
H
O C
O
CH3
Solución:
a) C7H6O
9994.15100797.16011.12PF
9994.1504782.6077.84PF
molgPF /12422.106
Cmolg
molg%22.79%100
/12422.106
/077.84
b) C8H8O3
9994.15300797.18011.128PF
9982.4706376.8088.96PF
molgPF /14996.152
Cmolg
molg%15.63%100
/14996.152
/088.96
c) C7H14O2
9994.15200797.114011.127PF
9988.3111158.14077.84PF
molgPF /18738.130
Cmolg
molg%6.64%100
/18738.130
/077.84
175.Calcule el porcentaje en masa de carbono en cada uno los compuestos representados
por los siguientes modelos:
- 64 -
C
(a),
O
(c)
H
C
(b),
H
(d)
C
S
N
C
Solución:
a) CO2
9994.152011.121PF
9988.31011.12PF
molgPF /0098.44
Cmolg
molg%29.22%100
/0098.44
/011.12
b) CH4
9994.15100797.14011.121PF
9994.1503188.4011.12PF
molgPF /04228.32
Cmolg
molg%5.37%100
/04228.32
/011.12
c) C2H6
00797.16011.122PF
04782.6022.24PF
molgPF /06982.30
Cmolg
molg%80%100
/06982.30
/022.24
d) CH4NaS
06.32101.14200797.14011.121PF
06.3202.2803188.4011.12PF
molgPF /12288.76
Cmolg
molg%78.15%100
/12288.76
/011.12
LA MOL 176. (a) ¿Qué es el número de Avogadro y qué relación tiene con el mol? (b) ¿Qué
relación hay entre peso formular de una sustancia y su masa molar?
Solución:
a) La mol de una sustancia es el número de Avogadro (6.02 x 1023
) de unidades
formulares de esa sustancia.
b) El peso fórmula de una sustancia en uma tiene le mismo valor numérico que la
masa molar expresada en gramos.
- 65 -
177.(a) ¿Qué masa tiene, en gramos, un mol de 12
C?; (b) ¿Cuántos átomos de carbono hay
en un mol de 12
C?
Solución:
a) 12.011g12
C
b) CátomosCmolécula
Cátomo
Cmol
CmoléculasCmol 1223
12
12
12
122312
002.61
1
1
1002.61
178.Sin efectuar cálculos detallados (pero usando la tabla periódica para obtener pesos
atómicos), ordene las muestras siguientes de menor a mayor número de átomos:
0.5mol de H2O; 23 g de Na; 6.0 x 1023
moléculas de N2.
Solución:
1) molmolNa
átomoNa
gNa
molNagNa1
1
1
989.22
123de átomos de Na.
2) 5.11
35.0
2
22
OmolH
OátomosHOmolesH moles de átomos de H2O.
3) 21
2
1002.6
11002.6
2
2
2
23
22
23
móléculaN
átomosN
moléculasN
molNmoléculasN átomos N2.
179.Sin efectuar cálculos detallados (pero usando la tabla periódica para obtener pesos
atómicos), ordene las muestras siguientes de menor a mayor número de átomo. 3.0 x
1023
moléculas de H2O2; 2.0 mol de CH4; 32 g de O2.
Solución:
21
2
9982.31
132
2
2
2
2
molO
átomosO
gO
molOgOa átomos O2. (1)
101
50.2
4
44
molCH
átomosCHmolesCH átomos de CH4. (2)
2
221
224
22231002.6
221
2223100.3
OmolH
OátomosH
OmoléculasH
OmolHOmoléculasH átomos H2O2.
180.¿Qué masa tiene, en kilogramos, un número de Avogadro de balas para lanzamiento
olímpico si cada una tiene una masa de 16 lb? Compárela con la masa de la Tierra
5.98 x 1024
Kg.
Solución:
Kglb
Kglb2576.7
1
4535.016
1 bala
6.02 x 1023
balas
7.2576 Kg
x = 4.36 x 1024
Kg
- 66 -
181.Si el número de Avogadro de monedas de centavos de dólar se divide equitativamente
entre los 250 millones de habitantes de Estados Unidos, ¿cuántos dólares recibirá
cada uno? Compare esa cifra con la deuda nacional de Estados Unidos, que era de $
5.5 billones de dólares cuando se escribió este texto.
Solución:
dólarescentavos
dólarcentavos 2123 1002.6
100
11002.6
teshabidólaresteshabi
dólarestan/10408.2
tan10250
1002.6 13
6
21
182. Transforme las siguientes cantidades:
a) Masa, en gramos, de 1.73 mol de CaH2.
b) Moles de Mg(NO3)2 en 3.25 g de esta sustancia.
c) Número de moléculas en 0.245 mol de CH3OH.
d) Número de átomos de H en 0.585 mol de C4H10.
Solución:
a)
2
2
22 82.721
09.473.1gCaH
molCaH
gCaHmolesCaH
b)
23
23
232302.0
3264.148
125.3NOmolesMg
NOgMg
NOmolMgNOgMg
c)
OHmoléculasCOmolCH
OHmoléculasCOmolesCH4
23
4
423
4 1047.11
1002.6245.0
d)
átomosHHmoléculaC
átomosH
HmolC
HmoléculasCHmolesC 24
104104
10423
104 1052.31
10
1
1002.6585.0
183. Calcule las cantidades siguientes:
(a) Masa, en gramos, de 2.50 x 10-2
mol de MgCl2
(b) Moles de NH4Cl en 76.5 g de esta sustancia.
(c) Número de moléculas en 0.0772 mol de HCHO2
(d) Número de iones NO3- en 4.88 x 10
-3 mol de Al(NO3)3.
Solución:
a)
2
2
222
37.21
01.951050.2gMgCl
molMgCl
gMgClmolMgCl
b)
ClmolesNHClgNH
ClmolNHClgNH4
4
44 43.139188.53
15.76
c)
222
2
223
2 1054.41
1002.60772.0CHOmoléculasH
molHCHO
CHOmoléculasHmolesHCHO
- 67 -
d) 4.88x10-3
moles Al(NO3)3 x 6.02x1023
moléc.Al(NO3)3 x 3 iones (NO3)3
=
= 8.88 x 1021
iones nitrato
184. (a) ¿Qué masa tiene, en gramos , 2..50 x 10-3 mol de sulfato de aluminio? (b) ¿Cuántos
moles de iones cloruro hay en 0.0750g de cloruro de aluminio? (c) ¿Qué masa tienen, en
gramos, 7.70 x 1020 moléculas de cafeína, C8H10N4O2? (d) ¿Qué masa molar tiene el
colesterol si 0.00101 mol pesa 0.406 g?
Solución:
a)
342
342
3423423
85.01
1328.3421050.2SOgAl
SOmolAl
SOgAlSOmolesAl
c)
24108
24108
2410823
241082410820
1
2065.194
1002.6
11070.7
ONHmolC
ONHgC
ONHmoléculasC
ONHmolCONHmolesC
2410824.0 ONHgC
d)
molgmol
g/66.386
00105.0
405.0
185.¿Qué masa tiene, en gramos, 0.0714 mol de fosfato de hierro (III)? (b) ¿Cuántos moles
de iones amonio hay en 4.97 g de carbonato de amonio? (c) ¿Qué masa tiene, en gramos,
6.52 x 1021 moléculas de aspirina, C9H8O4? (d) ¿Qué masa molar tienen el diazepan
(Valium®) si 0.05570 mol pesa 15.86g?.
Solución:
a)
4
4
44 76.101
846.1500714.0gFePO
molFePO
gFePOmolesFePO
c)
489
489
48923
48948921
1
16036.180
1002.6
11052.6
OHmolC
OHgC
OHmoléculasC
OHmolCOHmoléculasC
48995.1 OHgC
d)
molgmol
g/73.284
05570.0
86.15
186. La fórmula molecular de la alicina, el compuesto que produce el olor característico del
ajo es C6H10OS2. (a) ¿Qué masa molar tiene la alicina?; (b) ¿Cuántos moles de alicina
están presentes en 5.00 mg de esta sustancia?; (c) ¿Cuántas moléculas de alicina hay en
5.00 mg de esta sustancia?; (d) ¿Cuántos átomos de S están presentes en 5.00 mg de
alicina?.
Solución:
a) C6H10OS2
06.3229994.15100797.110011.126PF
molgPF /2651.162
b)
1mol Al(NO3)3 1 moléc.Al(NO3)3
- 68 -
2105
2106
2106
2106
21062106 1008.32651.162
1
1000
100.5OSHC
OSHgC
OSHmolC
OSHmgC
OSHgCOSHmgCc
c)
210619
2106
210623
21065
1085.11
1002.61008.3OSHmoléculasC
OSHmolC
OSHmoléculasCOSHmolesC
d)
219
2106
2210619
107.31
21085.1átomosS
OSHmoléculaC
átomosSOSHmoléculasC
187. El aspartamo, un edulcorante artificial comercializado como Nutra Sweet ®
, tiene una
fórmula molecular de C14H18N2O5: (a) Calcule la masa molar del aspartamo. (b)
¿Cuántos moles de aspartamo hay en 1.00 mg de aspartamo?; (c) ¿Cuántas moléculas de
aspartamo hay en 1.00 mg de aspartamo?; (d) ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en
1.00 mg de aspartamo?
Solución:
a) C14H18N2O5
9994.15501.14200797.118011.1214.molarm
molgmolarm /31446.294.
b)
521814
521814
521814
521814521814
31446.294
1
1000
100.1
ONHgC
ONHmolC
ONHmgC
ONHgCONHmgC
52181461039.3 ONHmolesC
c)
521814
52181423
5218146
1
1002.61039.3
ONHmolC
ONHmoléculasCONHmolesC
521814181004.2 ONHmoléculasC
d)
átomosHONHmoléculaC
átomosHONHmoléculasC 19
521814
52181418
1063.11
81004.2
188. Una muestra de glucosa, C6H12O6; contiene 5.77 x 1020
átomos de carbono. (a)
¿Cuántos átomos de hidrógeno contiene?; (b) ¿Cuántas moléculas de glucosa
contiene?; (c) ¿Cuántos moles de glucosa contiene?; (d) Calcule la masa de la muestra
en gramos.
Solución:
a)
átomosHOHmoléculaC
átomosHOHmoléculasC 21
6126
612519
1015.11
121061.9
b)
6126191061.9 OHmoléculasC
c)
612641059.1 OHmolesC
d)
- 69 -
6126
6126
612623
6126612620
1
15804.180
1002.6
1
6
1/1077.5
OHmolC
OHgC
OHmoléculasC
OHmolC
átomosC
OHmoléculaCCátomos
6126028.0 OHgC
189. Una muestra de la hormona sexual masculina testosterona, C19H28O2, contiene 3.08 x
1021
átomos de hidrógeno. (a) ¿Cuántos átomos de carbono contiene? (b) ¿Cuántas
moléculas de testosterona contiene? (c) ¿Cuántos moles de testosterona contiene? (d)
Calcule la masa de la muestra en gramos.
Solución:
a)
átomosCOHmoléculaC
átomosC
átomosH
OHmoléculaCátomosH 21
22819
2281921
1009.21
19
28
11008.3
b)
228192022819
21
101.128
11008.3OHmoleculasC
átomosH
OHmoléculaCátomosH
c)
228194
2281923
228192281920
108.11002.6
1101.1OHmolesC
OHmoléculasC
OHmolCOHátomosC
d)
22819
2
22819
22819228194
1029.51
403.288108.1OHgC
OHmolC
OHCOHmolesC
190. El nivel permisible de concentración de cloruro de vinilo, C2H3Cl, en la atmósfera de
una planta química es de 2.0 x 10-6
g/L. ¿Cuántos moles de cloruro de vinilo por libro
representa esta concentración? ¿Y cuántas moléculas por litro?
Solución:
ClHLCmolesClHgC
ClHmolCClHgC32
8
32
32326
/1022.33959.62
1100.2
ClHLCmoléculasClHmolC
ClHmoléculasC
L
ClHmolesC32
18
32
3223
328
/1093.11
1002.61022.3
191. Se requiere un mínimo de 25 g de tetrahidrocannabinol (THC), el ingrediente activo de
la marihuana, para producir intoxicación, la fórmula molecular de THC es C21H30O2.
¿Cuántos moles de THC representan esos 25 g? ¿Cuántas moléculas?
Solución:
23021
8
23021
23021
23021
230216
23021 1094.74689.314
1
1
10125 OHmolesC
OHgC
OHmolC
OHgC
OHgCOHCg
23021
16
23021
2302123
230218
1077.41
1002.61094.7OHmoléculasC
OHmolC
OHmoléculasCOHmolesC
192. Escriba la fórmula empírica de cada uno de los compuestos siguientes, dado que una
muestra contiene (a) 0.0130 mol de C, 0.0390 mol de H y 0.0065 mol de O; (b) 11.66 g
de hierro y 5.01 g de oxígeno; (c) 40.0% de C, 6.7% de H y 53.3% de O en masa.
Solución: Elemento No. Moles Redondeo
C 0.0130 0.0130
0.0065
2
- 70 -
H 0.0390 0.0390
0.0065
6
O 0.0065 0.0065
0.0065
1
a) FE = C2H6O
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
Fe 11.66 0.2087 0.2087
0.2087
1
O 5.01 0.3131 0.3131
0.3131
3
b) FE = Fe2O3
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 40.0 3.3302 3.3302
3.3302
1
H 6.7 6.6470 6.6470
3.3302
2
O 53.3 3.3313 3.3313
3.3302
1
c) FE = CH2O
193. Determine la fórmula empírica de cada uno de los compuestos siguientes, dado que una
muestra contiene (a) 0.104 mol de K, 0.052 mol de C y 0.156 mol de O; (b) 5.28 g de Sn
y 3.37 g de F, (c) 87.5% en masa de N y 12.5% en masa de H.
Solución:
Elemento No. Moles Redondeo
K 0.104 0.104
0.052 2
C 0.052 0.052
0.052 1
O 0.156 0.156
0.052 3
a) FE = K2CO3
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
Sn 5.28 0.0444 0.0444
0.0444
1
F 3.37 0.1773 0.1773
0.0444
4
b) FE = SnF4
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
N 87.5 6.2455 6.2455
6.2455
1
H 12.5 12.4013 12.4011
6.2455
2
- 71 -
c) FE = NH2
194. Determine las fórmulas empíricas de los compuestos con las composiciones de masa
siguientes: (a) 10.4% de C, 27.8% de S y 61.7% de Cl; (b) 21.7% de C, 9.6% de O y
68.7% de F; (c) 32.79% de Na, 13.02% de Al y 54.19% de F
Solución:
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 10.4 0.8658 0.8658
0.8658
1
S 27.8 0.8671 0.8671
0.8658
1
Cl 61.7 1.7454 1.7454
0.8658
2
a) FE = CSCl2
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 21.7 1.8066 1.8066
0.6000
3
O 9.06 0.6000 0.6000
0.6000
1
F 68.7 3.6157 3.6157
0.6000
6
b) FE = C3F6O
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
Na 32.79 1.49263 1.4263
0.4825
3
F 54.19 2.8521 2.8521
0.4825
6
c) FE = Na3AlF6
195. Determine las fórmulas empíricas de los compuestos con las composiciones de masa
siguientes: (a) 55.3% de K, 14.6% de P y 30.1% de O; (b) 24.5% de Na, 14.9% de Si y
60.6% de F; (c) 62.1% de C, 5.21% de H, 12.1% de N y 20.7% de O.
Solución: Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
K 55.3 1.4142 1.4142
0.4714
3
P 14.6 0.4714 0.4714
0.4714
1
O 30.1 1.8813 1.8813
0.4714
4
a) FE = K3PO4 Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
Na 24.5 1.0657 1.0657
0.5304
2
- 72 -
Si 14.9 0.5304 0.5304
0.5304
1
F 60.6 3.1894 3.1894
0.5304
6
b) FE = Na2SiF6
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 62.1 5.1702 5.1702
0.8636
12
H 5.21 5.1688 5.1688
0.8636
12
N 12.1 0.8636 0.8636
0.8636
2
O 20.7 1.2937 1.2937
0.8636
3
c) FE = C12H12N2O3
196. Escriba la fórmula molecular y estructural de cada uno de los siguientes compuestos: (a)
fórmula empírica CH2, masa molar = 84 g/mol. (b) fórmula empírica NH2Cl, masa
molar = 51.5 g/ml:
Solución:
a) Fm = nFe
Fe
Fmn
molg
molgn
/02694.14
/84 26 CHFm
6n 12HCFm G
b) Fmolecular = nFempírica
Fe
Fmn
molg
molgn
/37594.51
/5.51 ClNHFm 21
1n ClNHFm 2
197. Escriba la fórmulas molecular de cada uno de los siguientes compuestos: (a) fórmula
empírica HCO2, masa molecular = 90.0 g/mol. (b) fórmula empírica C2H4O, masa molar
= 88 g/mol
Solución:
a) Fm = nFe
Fe
Fmn
molg
molgn
/01777.45
/0.90 22 HCOFm
2n 422 OCHFm
b) Fm = nFe
Fe
Fmn
- 73 -
molg
molgn
/05328.44
/88 OHCFm 422
2n 284 OHCFm
198. Determine las fórmulas empírica y molecular de cada una de las sustancias siguientes:
a)Cafeína, un estimulante presente en el café que contiene 49.5% en masa de C,
5.15% de H, 28.9% de N y 16.5% de O; masa molar de alrededor de 195 g/mol.
b)Glutamato monosódico (MSG), un intensificador del sabor añadido a algunos
alimentos y que contiene 35.51% en masa de C, 4.77% de H, 37.85% de O, 8.29% de
N y 13.60% de Na; masa molar de 169 g/mol.
Solución: Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 49.5 4.1212 4.1212
1.0312
4
H 5.15 5.1092 5.1092
1.0312
5
N 28.9 2.0628 2.0628
1.0312
2
O 16.5 1.0312 1.0312
1.0312
1
a) FE = C4H5N2O
b) Fm = nFe
Fe
Fmn
molg
molgn
/10325.97
/195 ONHCFm 2542
2n 24108 ONHCFm
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 35.51 2.9564 2.9564
0.5915
5
H 4.77 4.7322 4.7322
0.5915
8
O 37.85 2.3657 2.3657
0.5915
4
N 8.29 0.5917 0.5917
0.5915
1
Na 13.60 0.5915 0.5915
0.5915
1
Fórmula Empírica = NaC5H8O4N
Fm = nFe
Fe
Fmn
molg
molgn
/11536.169
/169 NOHNaCFm 4851
1n NOHNaCFm 485
199. Determine las fórmulas empírica y molecular de cada una de las sustancias siguientes:
- 74 -
a)Ibuprofeno, un analgésico que contiene 75.69% en masa de C, 8.80% de H y
15.51% de O; masa molar aproximada de 206 g/mol.
b)Epinefrina (adrenalina) una hormona secretada hacia el torrente sanguíneo en
momento de peligro o tensión: 59.0% en masa de C, 7.1% de H, 26.2% de O y 77%
de N; PM de cerca de 180 uma.
Solución:
a) Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 75.69 6.3017 6.3017
0.9694
13
H 8.80 8.7304 8.7304
0.9694
18
O 15.51 0.9694 0.9694
0.9694
2
FE = C13H18O2
Fm = nFe
Fe
Fmn
molg
molgn
/28526.206
/206 218131 OHCFm
1n 21813 OHCFm
b) Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 59.0 4.9121 4.9121
0.5496
9
H 7.1 7.0438 7.0438
0.5496
13
O 26.2 1.6375 1.6375
0.5496
3
N 7.7 0.5496 0.5496
0.5496
1
FE = C9H13O3N
Fm = nFe
Fe
Fmn
molg
molgn
/21081.183
/180 NOHCFm 31391
1n NOHCFm 3139
200. (a) Un análisis por combustión del tolueno, un disolvente orgánico común, da 5.86 mg
de CO2 y 1.37 g de H2O. Si el compuesto únicamente contiene carbono e hidrógeno,
¿qué formula empírica tiene?; (b) El mentol, la sustancia que podemos oler en las
pastillas mentoladas para la tos, se compone de C, H y O. Se quemó una muestra de
0.1005 g de mentol, y podujo 0.2829 g de CO2 y 0.1159 g fr H2O. Determine la fórmula
empírica del mentol. Si el compuesto tiene una masa molar de 156 g/mol, ¿qué formula
molecular tiene?
Solución:
a) OHgCOgClHC 22297 1828374
- 75 -
5.86 mg 1.37mg
0016.01
011.12
28
28
0098.44
1
1000
186.5
22
2
2
22
molC
gC
molesCO
molesC
gCO
molCO
mgCO
gCOmgCO gC
0002.01
00797.1
18
36
01534.18
1
1000
137.1
22
2
2
22
molH
gC
OmolesH
molesH
OgH
OmolH
OmgH
OgHOmgH gH
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 0.0016 0.0001 0.0001
0.0001
1
H 0.0002 0.0002 0.0002
0.0001
2
b)
lOHgCOgOCHO 222
g2829.0 g1159.0
077.01
011.12
1
1
0098.44
12829.0
22
22
molC
gC
molCO
molC
gCO
molCOgCO gC
013.01
00797.1
1
2
01534.18
11159.0
22
22
molH
gH
OmolH
molesH
OgH
OmolHOgH gH
gO0105.0013.0077.01005.0
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 0.077 0.0064 0.0064
0.00065
10
H 0.013 0.01289 0.01289
0.00065
20
O 0.0105 0.00065 0.00065
0.00065
1
FE = C10H20O
Fm = nFe
Fe
Fmn Fm = nFe
molg
molgn
/2688.156
/156 OHCFm 20101
1n OHCFm 2010
201. (a) 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 CO2 y 2.58 mg de H2O. Determine la fórmula empírica del
compuesto. (b) La nicotina, un componente del tabaco, se compone de C, H y N. se
quemó una muestra de 5.250 mg de nicotina, y produjo 14.242 ,g de CO2 y 4.0833 mg
de H2O.¿Qué fórmula empírica tiene la nicotina? Si la sustancia tiene una masa molar
de 160 + 5 g/mol ¿qué fórmula molecular tendrá?
Solución:
a) lOHgCOgOCHO 222
2.78mg 6.32mg 2.58 mg
- 76 -
0017.01
011.12
1
1
0098.44
1
1000
132.6
22
2
2
22
molC
gC
molCO
molC
gCO
molCO
mgCO
gCOmgCO gC
0003.01
00797.1
1
2
01534.18
1
1000
158.2
22
2
2
22
molH
gH
OmolH
molesH
OgH
OmolH
OmgH
OgHOmgH Gh
gO0008.000028.00017.000278.0
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 0.0017 0.0001 0.0001
0.0001
1
H 0.0003 0.0003 0.0003
0.0001
3
O 0.0008 0.0001 0.0001
0.0001
1
Fe = CH3O
b)
lOHgCOgOCHN 222
mg250.5 mg242.14 mg083.4
0039.01
011.12
1
1
0098.44
1
1000
1242.14
22
2
2
22
molC
gC
molCO
molC
gCO
molCO
mgCO
gCOMgCO gC
0005.01
00797.1
1
2
01534.18
1000
1000
1083.4
22
2
2
22
molHOmolH
molesH
OgH
OH
OmgH
OgHOmgH gH
Elemento Masa (g) No. Moles Redondeo
C 0.0039 0.0003 0.0003
0.0001
3
H 0.0005 0.0005 0.0005
0.0001
5
N 0.0009 0.0001 0.0001
0.0001
1
F Empírica = C3H5N
Fm = nFe
Fe
Fmn Fm = nFe
molg
molgn
/13285.55
/160 NHCFm 533
3n 3159 NHCFm
202. La sosa para lavar, un compuesto que se emplea para acondicionar aguas duras para el
lavado de ropa, es un hidrato, lo que significa que su estructura sólida incluye cierto
número de moléculas de agua. Su fórmula puede escribirse como Na2CO3 x H2 O, donde
x es el número de moles de H2O por cada mol de Na2CO3. Cuando una muestra de 2.558
- 77 -
g de sosa para lavar se calienta a 125°C, se pierde toda el agua de hidratación, dejando
0.948 g de carbonato¿Cuánto vale x?
Solución:
gCONaOHOHCONa 106322232
g558.2 g948.0
OHCOmolesNaOHCOgNa
OHCOmolNaOHCOgNa232
2
232
232232 1020025.124
1558.2
OmolesHOgH
OmolHOH2
2
2
22 109.801534.18
161.1
323
32
323 109.8106
1948.0COmolesNa
COgNa
COmolNagNaCO
Sabemos que entre los moles de Na2CO3 x H2O hay una diferencia de diez
moles con los de la sosa, por tanto x equivale a 10.
203. Las sales de Epsom, un fuerte laxante empleado en medicina veterinaria, es un hidrato,
lo que implica que su estructura sólida incluye cierto número de moléculas de agua. La
fórmula de las sales de Epsom puede escribirse como MgSO4 x H2O, donde x inidca el
número de moles de H2O por cada mol de MgSO4. Cuando una muestra de 5.061 g de
este hidrato se calienta a 250°C, se pierde toda agua de hidratación, dejando 2.472 g de
MgSO4 ¿Cuánto vale x?
Solución:
4224 MgSOOHOHMgSO
g061.5 589.2 g472.2
OHmolesMgSOOHgMgSO
OHmolMgSOOHgMgSO24
2
24
2424 107.33839.138
1061.5
OmolesHOgH
OmolHOgH2
1
2
22 104.101534.18
1589.2
42
4
44 1023686.120
1472.2molesMgSO
gMgSO
molMgSOgMgSO
CALCULOS BASADOS EN ECUACIONES QUÍMICAS
204. ¿Por qué es indispensable usar ecuaciones químicas balanceadas al determinar la
cantidad de un producto que se forma a partir de cierta cantidad de un reactivo?
Solución:
Si no se balancean la ecuación, las relaciones molares derivadas de los
coeficientes serán incorrectas y darán lugar a un cálculo erróneo de las
cantidades de productos.
205. ¿Qué partes de las ecuaciones químicas balanceadas dan información acerca de los
números relativos de moles de reactivos y productos que intervienen en una reacción?
Solución:
Los coeficientes con los encargados de dar información acerca de los números
relativos de moles de reactivos y productos que intervienen en una reacción,
g) El diagrama que sigue representa una reacción a alta temperatura entre CH4 y
H2O. Con base en esta reacción, ¿cuántos moles de cada producto pueden
obtenerse a partir de 4.0 mol CH4?
- 78 -
Solución:
224 3HCOgOHgCH
mol1 mol1 mol1 moles3
mol0.4
molesCOmolCH
molCOmolesCH4
1
10.4
4
4
2
4
24 121
30.4molesH
molCH
molesHmolesCH
206. Si se quema totalmente en oxígeno 1.50 mol de cada uno de los compuestos siguientes,
¿cuál produciría el mayor número de moles de H2O? ¿cuál producirá menos? Explique
C2H5OH, C3H8, CH3 CH2 COCH3.
Solución:
lOHgCOgOOHC 22262 323
5.1
OmolesHmolesO
OmolesHmolesO2
2
22 5.13
35.1
lOHgCOgOHC 22283 435
5.1
OmolesHmolesO
OmolesHmolesO2
2
22 2.15
45.1
lOHgCOgOOHC 22284 88112
OmolesHmolesO
OmolesHmolesO2
2
22 09.111
85.1
207. El ácido fluorhídrico, HF(ac), no se puede guardar en frascos de vidrio porque ciertos
compuestos del vidrio llamados silicatos son atacados por él. Por ejemplo, el silicato de
sodio (Na2SiO3) reacciona así: Na2SiO3(s) + 8HF(ac) → H2
SiF2(ac)+2NaF(ac)+3H2O(l).
(a) ¿Cuántos moles de HF se requieren para reaccionar con 0.300 mol de Na2SiO3?
(b) ¿Cuántos gramos de NaF se forman cuando 0.500 mol de HF reacciona con
Na2SiO3 en exceso?
(c) ¿Cuántos gramos de Na2SiO3 pueden reaccionar con 0.800g de HF?
Solución: g? g800.0
lOHacNaFacSiFHacHFsSiONa 26232 328
moles300.0 moles? moles?
a)
- 79 -
molesHFSiOmolNa
molesHFSiOmolesNa4.2
1
8300.0
32
32
b)
gNaFmolNaF
gNaF
molesHF
molesNaFmolesHF25.5
1
989.41
8
2500.0
c)
32
32
3232 61.01
0662.122
8
1
00797.20
1800.0SiOgNa
SiOmolNa
SiOgNa
molesHF
SiOmolNa
gHF
molHFgHF
208. La fermentación de la glucosa (C6H12O6) produce alcohol etílico (C2H5OH) y CO2:
gCOacOHHCacOHC 2526126 22
(a) ¿Cuántos moles de CO2 se producen cuando 0.400 mol de C6H12O6, reaccionan de
esta manera?
(b) ¿Cuántos gramos de C6H12O6 se requieren para formar 7.50g de C2H5OH?
(c) ¿Cuántos gramos de CO2 se forman cuando se producen 7.50g de C2H5OH?
moles400.0 moles?
gCOacOHHCacOHC 2526126 22
g50.7 g?
Solución:
a)
2
6126
26126 8.01
2400.0molesCO
OHmolC
molesCOOHmolesC
b)
6126
6126
6126
52
6126
52
5252 66.141
15804.180
2
1
06922.46
15.7OHHgC
OHmolC
OHgC
OHHmolesC
OHmolC
OHHgC
OHHmolCOHHgC
c)
2
2
2
52
2
52
5252 16.71
0098.44
2
2
06922.46
150.7gCO
molCO
gCO
OHHmolesC
molesCO
OHHC
OHHmolCOHHgC
209. El sulfuro de aluminio reacciona con agua para formar hidróxido de aluminio y sulfuro
de hidrógeno. (a) Escriba la ecuación química balanceada para esta reacción, (b)
¿Cuántos gramos de hidróxido de aluminio se obtienen de 10.5 g de sulfuro de
aluminio?.
Solución:
a)
SHOHAllOHsSAlk 23232 326
g5.10 g?
b)
3
3
3
2
3
32
3232 )(91.10)(1
)(00211.78
)(1
2
14.150
15.10OHgAl
OHmolAL
OHgAl
OHmolAl
OHmolesAl
SAl
SmolAlSgAl
210. El hidruro de calcio reacciona con agua para formar hidróxido de calcio e hidrógeno
gaseoso. (a) Escriba una ecuación química balanceada para la reacción. (b) ¿Cuántos
gramos de hidruro de calcio se requieren para formar 5.0 g de hidrógeno
Solución:
a)
- 80 -
)(22 2222 gHOHCalOHsCaH
g? g0.5
b)
2
2
2
2
2
2
22 20.521
09594.42
2
1
01594.2
10.5gCaH
molCoH
gCaH
molesH
molCoH
H
molHgH
211. Las bolsas de aire de los automóviles se inflan cuando azida de sodio, NaN3, se
descompone rápidamente en sus elementos componentes;
)(3)(2)(2 23 gNsNasNaN
(a) ¿Cuántos moles de N2 se producen al descomponerse 2.50 mol de NaN3?
(b) ¿Cuántos gramos de NaN3 se requieren para formar 6.00 g de nitrógeno gaseoso?
c) ¿Cuántos gramos de NaN3 se necesitan para producir 10.0 ft3 de nitrógeno
gaseoso si la densidad de este es de 1.25 g/L?
Solución:
a)
2
3
23 57.32
350.2molesN
molesNaN
molesNmolesNaN
b)
3
3
3
2
3
2
22 28.91
019.65
3
2
02.28
100.6gNaN
molNaN
NaN
molesN
molesNaN
gN
molNgN
c)
lft
ft2.283
1
3221.280.103
3
v
m
vm 2.283/25.1 gm
gm 354
3
3
3
2
3
2
22 62.5471
019.65
3
2
02.28
1354gNaN
molNaN
gNaN
molesN
molesNaN
gN
molNgN
212. La combustión completa de octano C8 H18, un componente de la gasolina, procede así:
)(18)(16)(250)(2 222188 gOHgCOglHC
(a) ¿Cuántos moles de O2 se necesitan para quemar 0.750 mol de C8H18?
(b) ¿Cuántos gramos de O2 se requieren para quemar 5.00 g de C8H18?
c) El octano tiene una densidad de 0.692 g/ml a 20°C ¿Cuántos gramos de O2 se
requieren para quemar 1.00 gal de C8H18?
Solución:
a)
2
188
2188 375.92
25750.0molesO
HmolesC
molesOHmolesC
b)
2
2
2
188
2
188
188188 50.171
9988.31
2
25
23146.114
100.5gO
molO
gO
HmolesC
molesO
HgC
HmolCHgC
c) Datos:
- 81 -
mlgHC /692.0188
T = 20°C
mlgalón
mlgalones785.3
1
785.300.1
vm mlmlgm 785.3/692.0
gm 61922.2
2
2
2
188
2
188
188188 17.91
9988.31
2
25
23146.114
161922.2gO
molO
gO
HmolesC
molesO
HgC
HmolCHgC
213. Se permite que un trozo cuadrado de papel de aluminio de 1.00 cm por lado y 0.550 mm
de espesor reaccione bromo para formar bromuro de aluminio, como se muestra en la
foto. (a) ¿Cuántos moles de aluminio se usan (La densidad del aluminio es de 2.699
g/cm3)? (b) ¿Cuántos gramos del bromuro de aluminio se forman, suponiendo que todo
el aluminio reacciona?
Solución:
Datos:
A = 1cm2
E = 0.550mn = 0.055 cm
2Al(s) + 3Br2 → 2 AlBr3
A
vE vm
AEv 33 055.0/99.6 cmcmgm 2155.0 cmcmv gm 148445.0
3055.0 cmv
molesAlgAl
molAlgAl 31050.598.26
1148445.0
b)
3
3
333
46.11
71.266
1
11050.5AlBr
molAlBr
gAlBr
molAl
molAlBrmolesAl
214. La denotación de la nitroglicerina procede así:
OHgogNgCOlONHC 22229353 10)()(6)(12)(4
(a) Si se denota una muestra que contiene 3.00 ml de nitroglicerina (densidad = 1.592
g/ml), ¿cuántos moles de gas se producen en total?; (b)si cada mol de gas ocupa L en
las condiciones de la explosión, ¿cuántos litros de gas producen?; (c) ¿cuántos gramos
de N2 se producen en la denotación?
Solución:
Datos:
v= 3.00 ml mlg /592.1
vm mlmlgm 00.3/592.1
gm 776.4
2
2
2
9353
29353 06.0
009.44
1
32.908
)(108.928776.4 molesCO
gCO
molCO
ONHgC
ggCOONHgC
- 82 -
2
2
2
9353
9353 031.094.28
1
32.908
)(084.168776.4 molesN
gN
molN
ONHgC
ggNaONHgC
molesgO
molO
ONHgC
ggCONHgC 005.0
998.31
1
32.908
)(998.31776.4
2
2
9353
29353
OmolesHOgH
OmolH
ONHgC
OgHONHgC 2
2
2
9353
29353 053.0
18
1
32.908
180776.4
Total del gas = 0.149 moles
b)
gasmolGas
lmolesGas 1951.8
1
55149.0
c)
2
2
2
9353
2
9353
93539353 88.0
1
02.28
4
6
09745.227
1776.4 gN
molN
gN
ONHmolesC
molesN
ONHgC
ONHmolCONHgC
REACTIVOS LIMITANTES, RENDIMIENTOS TEÓRICOS 215. (a) Defina los términos reactivo limitante y reactivos en exceso; (b) ¿Por qué las
cantidades de productos formados en una reacción están determinadas sólo por la
cantidad del reactivo limitante?
Solución: a)Reactivo Limitante, determina el número máximo de moles de producto que se
obtiene de una reacción química; todos los demás reactivos son reactivos en exceso.
b)El reactivo limitante regula la cantidad de productos porque se consume en su
totalidad durante la reacción; no se puede formar más productos si no está
disponible uno de los reactivos
Rendimiento teórico.- Es la cantidad de producto que según los cálculos se
formará cuando reaccione todo el reactivo limitante.
Rendimiento real.- Es la cantidad d producto que realmente se obtiene en una
reacción)
El rendimiento real casi siempre es menor (y nunca puede ser mayor) que el
rendimiento técnico debido a que a veces es posible que una parte de los
reactivos reaccione, o que reaccione de una forma diferente de la deseada,
además no siempre es factible recuperar todo el producto de reacción de la
mezcla de reacción
216. El nitrógeno (Na) y el hidrógeno (H2) reaccionan para formar amoniaco (NH3).
Considere la mezcla de H2 y N2 que se muestra en el diagrama. Dibuje una
representación del producto obtenido, suponiendo que la reacción es total. ¿Cómo
decidió la forma de representarlo? ¿Cuál es el reactivo limitante en este caso?
Solución:
N2 = CO NH3 =
- 83 -
322 23 NHHN
Ocho átomos de N (4 moléculas de N2) requieren 24 átomos de H (12
moléculas de H2) para que la reacción sea completa. Sólo están disponibles 9
moléculas de H2; por lo tanto, el H2, el H2 es el reactivo limitante. Nueve
moléculas de H2 (18 átomos de H) determinan la producción de 6 moléculas
de NH3. Hay una molécula de N2 en exceso.
217. El monóxido de nitrógeno y el oxígeno reaccionan para formar dióxido de nitrógeno.
Considere la mezcla de y O2 que se muestran en el diagrama. Dibuje una representación
del producto obtenido, suponiendo que la reacción es ¿Cómo decidió la forma de
representarlo? ¿Cuál es el reactivo limitante en este caso?
Solución:
218. Un fabricante de bicicletas tiene 4.250 ruedas, 2755 cuadros y 2255 manubrios. (a)
¿Cuántas bicicletas pueden fabricarse usando estros componentes? (b) ¿Cuántos
componentes de cada tipo sobran? (c) ¿Cuál componente mita la producción de
bicicletas?
Solución:
BicicletaMCR
21252
4250 2755
1
2755 2255
1
2250
Reactivo limitante: 2125 ruedas
a)
2 ruedas
4250
ruedas
1 bicicleta
x = 2125
bicicletas
b)
cuadroscuadroscuadros 63021252755
manubriosmanubriosmanubrios 13021252755
g) El componente que limita la producción de bicicletas es la rueda. 219. Una planta embotelladora tiene 115.350 botellas con una capacidad de 355 mL 122.500
tapas y 39.375 L de bebida (a) ¿Cuántas botellas pueden llenarse y taparse? (b) ¿Cuánto
de cada cosa queda? (c) ¿Qué componente limita la producción?
- 84 -
Solución: 115.350 botellas
355 mL
122.500 tapas
39.375 L de bebida
mLL
mLL375.39
1
1000375.39
a)355
375.39Botellas
= 110.91 Se pueden llenar y tapar.
b) 59.1191.110500.122 tapastapas Tapas sobrantes
44.491.110350.115 botellasbotellas Botellas
c)La producción está limitada por la cantidad de líquido.
d)El hidróxido de sodio reacciona con dióxido de carbono así:
)()()(2 2322 lOHsCONaCOsNaOH
220. ¿Cuál reactivo es el limitante cuando se permite que reaccionen 1.70 moles de NaOH y
1.00 moles de CO2? ¿Cuántos moles de Na2CO3 pueden producirse? ¿Cuántos moles del
reactivo en exceso quedan al término de la reacción?.
Solución:
a)
85.02
70.1
4
4
molesNaO
molesNaO 1
1
00.1
2
2
molCO
molesCO
Reactivo limitante= NaOH
b)
3232 85.0
2
170.1COmolesNa
molesNaOH
COmolNamolesNaOH
c)
22 85.0
2
170.1molesCO
molesNaOH
molCOmolesNaOH
222 15.085.000.1 molesCOmolesCOmolesCO R. en exceso
221. El hidróxido de aluminio reacciona con ácido sulfúrico así:
)(6)()()(3)()(2 2342423 lOHacSOAlacSOHsOHAl
¿Cuál reactivo es el limitante cuando se permite que reaccione 0.450 moles de Al(OH)3
y 0.550 moles de H2SO4? ¿Cuántos moles de Al2(SO4) pueden producirse en estas
condiciones? ¿Cuántos moles del reactivo en exceso quedan al término de la reacción?
Solución:
a)
225.0)(2
)(450.0
3
3
OHmolesAl
OHmolesAl 183.0
3
550.0
42
42
SOmolesH
SOmolesH
R. limitante= H2SO4
b)
342
42
34242 )(183.03
)(1550.0SOmolesAl
SOmolesH
SOmolAlSOmolesH
c)
3
42
342 )(366.03
)(2550.0OHmolesAl
SOmolesH
OHmolesAlSOmolesH
- 85 -
333 )(084.0)(366.0)(450.0 OHmolesAlOHmolesAlOHmolesAl
222. El burbujeo que produce una tableta de Alka – Seltzer ® al disolver en agua se debe a
la reacción entre bicarbonato d sodio (NaHCO3) y ácido cítrico (H3C6H5O7):
)()(3)(3)()(3 75632275633 acOHCNalOHgCOacOHSHacNaHCO
En cierto experimento, se permite que reaccionen 1.00 g de bicarbonato de sodio y 1.00
g de ácido cítrico. (a) ¿Cuál es el reactivo limitante? (b) ¿Cuántos gramos de dióxido de
carbono se producen? (c) ¿Cuántos gramos del reactivo en exceso quedan después de
consumirse totalmente el reactivo limitante?
Solución:
a)
00396.001851.252
00.1
3
3
NaHCO
gNaHCO 00520.0
12556.192
00.1
7563
7563
OHCgH
OHCgH
R. limitante= NaHCO3
b)
2
2
2
3
2
3
33 524.01
0098.44
3
3
00617.84
100.1gCO
molCO
gCO
molesNaHCO
molesCO
gNaHCO
molNaHCOgNaHCO
c)
7563
3
75633 762.001851.252
12556.19200.1OHCgH
gNaHCO
OHCgHgNaHCO
238.0762.000.1 75637563 OHCgHOHCgH
223. Uno de los pasos del proceso comercial para convertir amoniaco en ácido nítrico implica
la conversión de NH3 en NO:
)(6)(4)(5)(4 223 gOHgNOgOgNH
En cierto experimento, 2.25 g de NH3 reacciona con 3.75 g de O2. (a) ¿Cuál reactivo
es el limitante?; (b) ¿Cuántos gramos de NO se forman?; (c) ¿Cuántos gramos de
reactivo en exceso quedan una vez que se ha consumido totalmente el reactivo
limitante?
Solución:
a)
033.013564.68
25.2
3
3
gNH
gNH 023.0
994.159
75.3
2
2
gO
gO
R. limitante= O2
b)
gNOmolNO
gNO
molesO
molesNO
gO
molOgO8135.2
1
0094.30
3
4
9988.31
175.3
22
22
c)
3
2
32 60.1994.159
13564.6875.3gNH
gO
gNHgO
333 65.060.125.2 NHgNHgNH R. en exceso
224. Las soluciones de carbonato de sodio y nitrato de plata reaccionan para formar
carbonato de plata y sólido y una disolución de nitrato de sodio. Una disolución que
contiene 6.50 g de carbonato de sodio se mezcla con otra que contiene 7.00 g de nitrato
de plata ¿cuántos gramos de carbonato de sodio, nitrato de plata, carbonato de plata y
nitrato de sodio están presentes al término de la reacción?
332332 2)()(2)( NaNOCOAgNOAgCONa
- 86 -
32
32
32
3
32
3
33 68.51
7492.275
2
1
8782.169
100.7COgAg
COmolAg
COgAg
molesAgNO
COmolAg
gAgNO
molAgNOgAgNO
3
3
3
3
3
3
33 50.31
9972.84
2
2
8782.169
100.7gNaNO
molNaNO
gNaNO
molesAgNO
molesNaNO
gAgNO
molAgNOgAgNO
32
3
323 1836.27564.339
9872.10500.7COgNa
gAgNO
COgNagAgNO
6.50 – 2.1836 = 4.32g Na2CO3
3
3
33 00.77564.339
7564.33900.7gAgNO
gAgNO
gAgNOgAgNO
7.00gAgNO3 –7.00gAgNO3 = 0.00gAgNO3
225. Soluciones de ácido sulfúrico y acetato de plomo (II) reaccionan para formar sulfato de
plomo (II) sólido y una disolución de ácido acético. Se mezcla 7.50 g de ácido sulfúrico
y 7.50g de acetato de plomo (II). Calcule el número de gramos de ácido sulfúrico,
acetato de plomo (II), sulfato de plomo (II) y ácido acético que están presentes en la
mezcla al término de la reacción.
242422242 2)(2 OHCPbSOOCPbSOH
g50.7 g50.7
Solución:
0382.014708.196
50.7
42
42
SOgH
SOgH 0159.0
)(4208.470
)(50.7
222
222
OCgPb
OCgPb
4
222
4222 67.94208.470
5152.606)(50.7gPbSO
OCgPb
PbSOOCPb
242
222
242222 96.04208.470
5152.60650.7OHgC
OCgPb
OHgCOCPb
42
222
42222 12.34208.470
14708.19650.7SOgH
OCgPb
SOgHOCPb
424242 38.412.350.7 SOgHSOgHSOgH
222222222 000.050.750.7 OCgPbOCgPbOCgPb
226. Cuando el benceno (C6H6) reacciona con bromo (Br2), se obtiene bromobenceno
(C6H5Br):
HBrBrHCBrHC 56266
(a)Calcule el rendimiento teórico del bromobenceno en esta reacción di 30.0 g de
benceno reacciona con 65.0 g de bromo. (b) Si el rendimiento real de bromobenceno
fue de 56.7 g, calcule el porcentaje de rendimiento.
Solución:
a)
- 87 -
03840.011382.78
0.30
66
66
HgC
HgC 4066.0
832.159
50.6
2
2
gBr
gBr
BrHgCBrHmolC
BrHgC
HmolC
BrHmolC
HgC
HmolCHC56
66
56
66
56
66
6666 31.601
02185.157
1
1
11382.78
10.30
b)
%01.94%10031.60
7.56dim%
56
56
BrHgC
BrHgCientoren
227. Cuando el etano reacciona con cloro, el producto principal es C2H5Cl, pero también se
obtienen pequeñas cantidades de otros productos clorados, como C2H4Cl2. La formación
de esos otros productos reduce el rendimiento de C2H5Cl. (a) Suponiendo que C2H6 y
Cl2 reaccionan para formar únicamente C2H5Cl y HCl, calcule el rendimiento teórico de
C2H5Cl (b) Calcule el porcentaje de rendimiento de C2H5Cl si la reacción de 125 g de
C2H6 con 255 g de Cl2 produce 206 g de C2H5Cl.
HClClHCClHC 52262
g125 g255 ?
Solución:
a)
157.406982.30
125
62
62
HgC
HgC 607.3
7.70
255
2
2
gCl
gCl
R, Limitante = Cl2
ClHgCClHmolC
ClHgC
molCl
ClHmolC
gCl
molClgCL52
52
52
2
52
2
22 32.2321
41185.64
1
1
7.70
1255
b)
%67.88%10032.232
206dim%
52
52
ClHgC
ClHgCientoren
228. El litio y el nitrógeno reaccionan para producir nitruro de litio:
)(2)()(6 3 sNLigNasLi
Si se hacen reaccionar 5.00 g de cada reactivo y el rendimiento es del 80.5%,
¿Cuántos gramos de Li3N se obtienen en la reacción?
Solución:
120.064.41
00.5
gLi
gLi 178.0
02.28
00.5
2
2
gN
gN
gLiNNmolLi
NgLi
molesLi
NmolesLi
gLi
molLigLi36.8
1
83.34
6
2
940.6
100.5
3
33
8.36gLi3N
x
100%
80.5
%
x = 6.73gLi3N es el rendimiento real 229. Cuando se burbujea sulfuro de hidrógeno gaseoso en una disolución de hidróxido de
sodio, la reacción forma sulfuro de sodio y agua. ¿Cuántos gramos de sulfuro de sodio
se forman si 2.00 g de sulfuro de hidrógeno se burbujea en una disolución que contiene
- 88 -
2.00 g de hidróxido de sodio, suponiendo que el rendimiento de sulfuro de sodio es del
92.0%?
)(2))((2)( 222 lOHSNaacOHNagSH
g00.2 g00.2 g?
Solución:
059.007594.34
00.2
2
2
SgH
SgH 025.0
)(99274.79
)(00.2
OHgNa
OHgNa
SgNaSmolNa
gNaS
OHmolesNa
SmolNa
OHgNa
OHmolNaOHgNa2
2
2 95.11
038.78
)(2
1
)(99637.39
)(1)(00.2
1.95gNa2
S
x
100%
92.0
%
x = 1.794 gNa2S
230. Escriba la ecuación química balanceada para (a) combustión total del ácido butírico,
HC4H7O2(l), un compuesto que se produce cuando la mantequilla se enrancia; (b) la
descomposición de hidróxido de cobre (II) sólido para producir óxido de cobre (II)
sólido y vapor de agua; (c) la reacción de combinación entre zinc metálico y cloroso
gaseoso.
Solución:
a) )(4)(4)()( 222284 lOHgCOgSOlOHC
b) )()()()( 22 gOHsCuOsOHCu
c) )()()( 202 sZnClgClsZno
231. La eficiencia de los fertilizantes nitrogenados depende tanto de su capacidad para
suministrar nitrógeno a la plantas como de la cantidad de nitrógeno que pueden
suministrar. Cuatro fertilizantes nitrogenados comunes son amoniaco, nitrato de amonio,
sulfato de amonio y urea CONUH 22 )( . Ordene estos fertilizantes en términos del
porcentaje de nitrógeno en masa que contienen.
Solución:
a) NH3 )00797.1(3)01.14(1PF
molgPF /03391.13
Nmolg
molg%24.82%100
/03391.13
/01.14
b) N2H4O3 )9994.15(3)00797.1(4)01.14(2PF
molgPF /05.80
%0031.35%100/05.80
/02.28
molg
molg
c) (NH4)2(SO4) )9994.15(4)06.32(1)00797.1(8)01.14(2PF
molgPF /14.132
- 89 -
%20.21%100/14.132
/02.28
molg
molg
d) CONH 22 )(
)9994.15(1)011.12(1)00797.1(4)01.14(2PF
molgPF /06228.60
%651.46%100/06228.60
/02.28
molg
molg
Orden de Fertilizantes
NH3
CONH 22 )(
N2H4O3
(NH4)2(SO4) 232. (a) El diamante es una forma natural de carbono puro. ¿Cuántos moles de carbono hay
en un diamante de 1.25 quilates (1 quilate = 0.200g)? ¿Cuántos átomos hay en este
diamante? (b) La fórmula molecular del ácido acetilsalicílico (aspirina), un de los
analgésicos más comunes, es HC9H7O4. ¿Cuántos moles de HC9H7O4 hay en una tableta
de 0.500 g de aspirina? ¿Cuántas moléculas de HC9H7O4 hay en esa tableta?
Solución:
a) Datos:
No. moles C = 1.25 quilates
No. átomos C = 1.25 quilates
gquilate
gquilates25.0
1
200.0125
molesCgC
molgC020.0
011.12
125.0
átomosCmoléculaC
átomoC
molC
moléculasC
gC
molCgC 2223
1025.11
1
1
1002.6
011.12
125.0
b) Datos:
HC9H2O4
No. moles C9H8O4 = 0.500g C9H8O4
No. átomos C9H8O4 = 0.500g C9H8O4
C9H8O4
PM = 9(12.011)+8(1.00797)+4(15.9994)
PM =180.16036
C9H8O41077.2C9H8O416036.180
C9H8O41C9H8O4500.0 3 molesg
molg
48921
489
48928
4893
1066.11
1002.61077.2OHmoléculasC
OHmolC
OHmoléculasCOHmolesC
233. Se están investigando cristales muy pequeños, constituidos por entre 1000 y 100.000
átomos y llamados puntos cuánticos, para usarse en dispositivos electrónicos. (a)
Calcule la masa en gramos de un punto cuántico que consta de 10.000 átomos de silicio.
(b) Si el silicio del punto tiene una densidad de 2.3 g/cm3, ¿qué volumen tienen el
punto? (c) Suponga que el punto es cúbico. Calcule la longitud de una artista del cubo.
Solución:
a)
- 90 -
gSimolSi
gSi
imoléculasS
molSi
átomoSi
moléculaSiátomosSi 19
231066.4
1
086.28
1002.6
1
1
1000.10
b)
Datos:
3/3.2 cmgSi
gSimSi 191066.4
v
m
mv
3
19
/3.2
1066.4
cmg
gSiv
Sicmv 3191002.2
c) 3 8191002.2 cml
cml 71087.5
234. La serotonina es un compuesto que conduce impulsos nerviosos en el cerebro. Contiene
68.2% en masa de C, 6.86% de H, 15.9% de N y 9.08% de O. Su masa molar es de
176g/mol. Determine su fórmula molecular.
Elemento
Masa (g)
No. moles
Redondeo
C 68.20 5.68 5.67
0.56
10
H 6.86 6.80 6.80
056
12
N 15.9 1.13 1.13
0.56
2
O 9.08 0.56
0.56
1
nFeFm
Fe
Fmn
molg
molgn
/2.176
/176
1n
)(1 21210 ONHCFm
ONHCFm 21210
235. El koala se alimenta exclusivamente de hojas de eucalipto. Su sistema digestivo
destoxifica el aceite esencial de eucalipto, que es venenoso para otros animales. El
principal constituyente del aceite esencial de eucalipto es una sustancia llamada
eucaliptol, que contiene 77.87% de C, 11.76% de H y el resto O, (a) Determine la
fórmula empírica de esta sustancia; (b) Un espectro de masa del eucaliptol muestra un
pico alrededor de154 uma. Determine la fórmula molecular de la sustancia.
Elemento
Masa (g)
No. moles
Redondeo
C 77.87 77.87
12.011
6.48
0.64
10
- 91 -
H 11.76 11.76
1.00797
11.76
0.64
18
O 10.37 10.37
16
0.64
0.64
1
Solución:
a) OHCFe 1810
b) nFeFm
Fe
Fmn
uma
uman
25.154
154
1n
)(1 1810 OHCFm
OHCFm 1810
236. La vainilla, el saborizante que domina en la vainilla, contiene C, H y O. Cuando se
quema totalmente 1.05 g de esta sustancia, se producen 2.43 g de CO2 y 0.50g de H2O.
Determine la fórmula empírica de la vainilla.
Solución:
gCmolC
gC
molCO
molC
gCO
molCOgCO6632.0
1
011.12
1
1
011.44
143.2
22
22
gHgHmolH
gC
OmolH
molH
OgH
OmolHOgH0559.0
1
01594.2
1
1
01534.18
150.0
22
2
2
22
masa O = mas de la muestra – (masa de C + masa de H)
masa O = 1.05g – (0.6632+0.0559)
masa O = 0.3309 g
Elemento
Masa (g)
No. moles
Redondeo
C 0.6632 0.6632
12.011
0.0552
0.0206
3
H 0.0559 0.0559
1.00797
0.0554
0.0206
3
O 0.3309 0.3309
15.9994
0.0206
0.0206
1
Fórmula empírica = C3H3O
237. Un método utilizado por la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos
para determinar la concentración de ozono en el aire consiste en hacer pasar la muestra
de aire por un “burbujeador” que contiene yoduro de sodio, el cual captura el ozono
según esta ecuación:
)(2)()()()(2)( 2223 acNaOhsIgOIOHacNaIgO
(a) ¿Cuántos moles de yoduro de sodio re requieren para eliminar 3.8 x
10-5
mol de O3? (b) ¿Cuántos gramos de yoduro de sodio se necesitan para
capturar 0.550 mg. de O3?
Solución: a)
- 92 -
molesNaImolO
molesNaImolesO 5
3
35
106.71
2108.3
b)
gNaIgO
NaI
mgO
gOmgO 3
33
33 1044.348
77.299
1000
1550.0
238. Una planta química utiliza energía eléctrica para descomponer soluciones acuosas de
NaNl y obtener Cl2, H2 y NaOH:
)()()(2)(2)(2 222 gClgHacNaOHlOHacNaCl
La planta produce 1.5 x 10-6
Kg (1500 toneladas métricas) de Cl2 diariamente. Estime
las cantidades de H2 y NaOH producidas
Solución:
a)
2
2
2
2
226
24.427710047.70
01594.2
1
1000105.1gH
gCl
gH
KgCl
gClKgCl
b)
gNaOHgCl
gNaOH
KgCl
gClKgCl1697158557
7.70
99274.79
1
1000105.1
22
226
239. La grasa almacenada en la joroba de un camello es fuente tanto de energía como de
agua. Calcule la masa de H2O que se produce al metabolizarse 1.0 Kg de grasa,
suponiendo que la grasa consiste exclusivamente en triestearina (C57H110O6), una grasa
animal típica, y que durante el metabolismo la triestearina reacciona con O2 para formar
solamente CO2 y H2O.
Solución:
OHCOOOHC 222611057 1101141632
Kg0.1
OmolH
OgH
OHmolesC
OmolesH
OHgC
OHmolC
OHKgC
OHgCOHKgC
2
2
611057
2
611057
611057
611057
611057611057
1
01534.18
2
110
50.891
1
1
10000.1
OKgHOgH
OKgHOgH2
2
22 11.11000
147.1111
240. Si se queman hidrocarburos en una cantidad limitada de aire, se forma CO además de
CO2. Cuando se quemó 0.450 g de cierto hidrocarburo en aire, se formaron 0.467 g de
CO 0.733 g de CO2 y 0.450 g de H2O. (a) Determine la fórmula empírica del
compuesto. (b) ¿Cuántos gramos de O2 se consumieron en la reacción? (c) ¿Cuántos
gramos se requerirán para una combustión completa?
Solución:
OHgCOgCOgOCHO 222 )()()(
g450.0 g733.0 g467.0 g450.0
gCmolC
gC
molCO
molC
gCO
molCOgCO2000.0
1
011.12
1
1
0098.44
1733.0
22
22
2
2
2
2
2
2
22 0504.01
01594.2
1
1
01534.18
1450.0gH
molH
gH
OmolH
molH
OgH
OmolHOgH
gOg 1996.0)0504.02000.0(450.0
Elemento
Masa (g)
No. moles
Redondeo
- 93 -
C 0.2000 0.0167 0.0162
0.0125
1
H 0.0504 0.0500 0.0500
0.0125
4
O 0.01996 0.0125 0.0125
0.0125
1
Fórmula empírica = CH4O
b)
OHgCOgOOCH 2224 4)(2)(32
g450.0
2
2
2
4
2
4
44 674.01
9988.31
2
3
04228.32
1450.0gO
molO
gO
OmolesCH
molesO
OgCH
OmolCHOgCH
c) Se necesitan 0.450g de CH4O y 0.674g de O2.
241. Una mezcla de N2(g) y H2(g) reacciona en un recipiente cerrado para formar amoniaco,
NH3(g). La reacción separa antes de que algunos de los reactivos se haya consumido
totalmente. En este momento, están presentes 2.0 moles de N2, 2.0 moles de H2 y 2.0
moles de NH3. ¿Cuántos moles de N2 y H2 estaban presentes originalmente?
Solución:
)(2)(3)( 32 gNHgHgNa
moles0.2 moles0.2 moles0.2
2
3
23 12
10.2molN
molesNH
molNmolesNH
2
3
23 32
30.2molesH
molesNH
molesHmolesNH
→ 2.0 moles N2 + 1 mol N2 = 3 moles N2.
→ 3 moles H2 + 2 moles H2 = 5 moles H2.
242. Una mezcla que contiene KCIO3, KHCO3 y KCI se calentó y produjo CO2, O2 y H2O
gaseosas según las ecuaciones siguientes:.
)(3)(2)(2 23 gOsKCIsKCIO
)(2)()()(2 2223 gCOgOHsOKsKHCO
)()()( 2232 gCOsOKsCOK
El KCI no reacciona en las condiciones de la reacción. Si 100.0 g de la mezcla
produce 1.80 g de H2O, 13.20 g de CO2 y 4.00 g de O2, ¿qué composición tenía la
mezcla original? (Suponga que la mezcla se descompone por completo).
Solución:
3
3
3
2
3
2
22 20.101
4502.122
3
2
32
100.4gKClO
molKClO
KClO
molesO
molesKClO
gO
molOgO
3
3
3
2
3
2
22 0.201
11917.100
1
2
01534.18
180.1gKHCO
molKHCO
gKHCO
OmolH
molesKHCO
OgH
OmolHOH
243. Si se enciende una mezcla de 10.0 g de acetileno, C2H2, y 10.0 g de oxígeno, O2, la
reacción de combustión resultante produce CO2 y H2O. (a) Escriba la ecuación química
balanceada para esta reacción. (b) ¿Qué reactivo es el limitante en esta reacción? (c)
¿Cuántos gramos de C2H2, O2, CO2 y H2O están presentes al término de la reacción?
Solución: d)
- 94 -
)(2)(4)(52 22222 gOHgCOgOHC
g0.10 g0.10
e)
1920.007588.52
0.10
22
22
HgC
HgC 0625.0
994.159
10
2
2
gO
gO
Reactivo Limitante: O2 f)
22
22
22
2
22
2
22 2549.31
03794.26
5
2
9988.31
10.10HgC
HmolC
HgC
molesO
HmolesC
gO
molOgO
222222 745.62549.30.10 HgCHgCHgC
2
2
2
2
2
2
22 0029.111
0098.44
5
4
9988.31
10.10gCO
molCO
gO
molesO
molesCO
gO
molOgO
OgHOmolH
OgH
molesO
OmolesH
gO
molOgO2
2
2
2
2
2
22 252..21
01534.18
5
2
9988.31
10.10
0.000gO2 ya que es el reactivo limitante. 244. La aspirina (C9H8O4) se produce el ácido salicílico (C7H6O3) y anhídrido acético
(C4H6O3):
232489364367 OHHCOHCOHCOHC
¿Cuánto ácido salicílico se requiere para producir 1.5 x 102 Kg de aspirina, suponiendo que
todo el ácido silícico se convierte en aspirina? (b) ¿Cuánto ácido salicílico se requeriría si sólo
el 80% del ácido se convirtiera en aspirina? (c) Calcule el rendimiento teórico de aspirina de
185 Kg de ácido salicílico se hace reaccionar con 125 Kg de anhídrido acético. (d) Si la
situación descrita en la parte (c) produce 182 Kg de aspirina, calcule el porcentaje de
rendimiento.
Solución:
a)
489
489
489
4894892
16036.180
1
1
1000105.1
OHgC
OHmolC
OHKgC
OHgCOHKgC
367
367
367
469
367 06.1150001
12302.138
1
1OHgC
OHmolC
OHgC
OHmolC
OHmolC
b)
115000.06gC7H6O3
x
100%
80%
x = 92000.048gC7H6O3
c)
39.133912302.138
000.185
367
367
OHgC
OHgC 41.1224
09002.102
125000
364
364
OHgC
OHgC
364
489
364
364364
1
1
09002.102
1125000
OHmolC
OHmolC
OHC
OHmolCOHC
- 95 -
489
489489
489 59.2201000
1
1
16036.180OHCKg
OHgC
Kg
OHmolC
OHgC
d)
%10059.220
182dim%
489
489
OHKgC
OHKgCientoren
%83
245. Considere una muestra de carbonato de calcio en forma de cubo que mide 1.25 pulg. por
lado. Si la muestra tiene una densidad de 2.71 g/cm3, ¿Cuántos átomos de oxígeno
contiene?
Solución:
)()( 32
32 COCaCOCa
Datos:
3/71.2 cmg
No. átomos O = ?
3
3
33
9605.31lg1
39.16lg95.1cm
pu
cmpu
v
m
vm 33 9605.31/71.2 cmcmgm
gm 61.86
átomosOgCOmoléculaCa
átomosO
molCaCO
CaCOmoléculasg
gCaCO
molCaCOgCaCO 24
33
323
3
33 1056.11
3
1
1002.6
0892.100
161.86
246. (a) Le dan un cubo de plata metálica que mide 1.000 cm por lado. La densidad de la
plata es de 10.49 g/cm3. ¿Cuántos átomos hay en ese cubo? (b) Dado que los átomos
son esféricos, no pueden ocupar todo el espacio del cubo. Los átomos de plata se
empacan en el sólido de forma tal que ocupan el 74% del volumen del sólido. Calcule el
volumen de un solo átomo de plata. (c) Utilizando el volumen de un átomo de plata y la
fórmula del volumen de una esfera, calcule el radio en ángstrom de un átomo de plata.
Solución:
a) Datos:
v = 1cm3
3/49.10 cmgAG
No. átomos del cubo = ?
v
m
vm 33 1/49.10 cmcmgm
gAgm 49.10
átomosAggmoléculaAg
átomoAg
molAg
Agmoléculasg
gAg
molAggAg 2223
1085.51
1
1
1002.6
87.107
149.10
b)
- 96 -
5.85 x 1022
átomos Ag
x
100%
74%
x = 4.329 x 1022
átomos Ag
4.329 x 1022
átomos Ag
1 átomo Ag
1 cm3
x = 2.31 x 10-23
cm3
x = 2.31 x 10- 23
cm3
c)
Datos:
3.3
4rv
Ar
3.3
4rv
3
3/4
vr
3
323
3/4
1031.2 cmr
cmr 81076.1
Am
A
cm
mcm76.1
101
1
100
11076.110
8
247. Si un automóvil viaja 125 millas con un rendimiento de 19.5 mi/gal de gasolina,
¿cuántos kilogramos de CO2 se producen? Suponga que la gasolina se compone de
octano, C2H18(l), y que tiene una densidad de 0.69 g/ml.
Solución:
1886415.19
1125 HgalónC
mi
galónmi
OHCOOHC 222188 1816252
g16.228 g5.799 g84.703 g82.323
188HC
mlgalones
mlgalonesv 41047.2
26.0
100041.6
mlg /69.0
gmlml
gm 44 1070.110247
69.0
24
88
288
4 10.5216.228
84.7031070.1 gCO
HgC
gCOHgC
- 97 -
2
2
22
4 521000
1102.5 gCO
KgCO
KgCOgCO
248. En 1865, un químico informó que había hecho reaccionar una cantidad previamente
pesada de plata pura con ácido nítrico y que había recuperado toda la plata como nitrato
de plata puro. Se calculó que la reacción de masa entre la plata y el nitrato de plata era
0.634985. empleando sólo esta relación y los valores aceptados actualmente para los
pesos atómicos de la plata y el oxígeno, calcule el peso atómico del nitrógeno. Compara
este peso atómico calculado con el valor aceptado actualmente.
Solución:
233 222 HAgNOHNAg
gOmolAgNO
gOmolAgNO 97.47
2
94.951
3
3
gAgmolAgNO
gAgmolAgNO 86.107
2
72.2151
3
3
gNgAggOAgNO 1486.10797.4783.169 3
249. Cierta hulla contiene 2.5% en masa de azufre. Cuando se quema esta hulla, el azufre se
convierte en dióxido de azufre gaseoso. Se hace reaccionar el dióxido de azufre con
óxido de calcio para formar sulfito de calcio sólido. (a) Escriba la ecuación química
balanceada para la reacción. (b) Si la hulla se quema en una planta de energía que gasta
2000toneladas de hulla al día, calcule la producción diaria de sulfito de calcio.
Solución:
Datos:
Hulla → 2.5%S
a)
S(s) + O2(g) → SO2(g)
SO2(g) + CaO(g) → Ca(SO3)(s)
h) Hulla se quema 2000 toneladas de una hulla al día 2000 toneladas
/1días → CaSO3
día
aSOtoneladasC 32000
250. El cianuro de hidrógeno, HCN, es un gas venenoso. La dosis letal es de
aproximadamente 300 mg de HCN por kilogramo de aire inhalado. (a) Calcule la
cantidad de HCN que produce la dosis letal en un laboratorio pequeño que mide 12 x 15
x 8.0 ft. La densidad del aire a 26°C es de 0.00118 g/cm3. (b) Si el HCN se forma por la
reacción de NaCN con un ácido como H2SO4, ¿qué masa de NaCN produce la dosis
letal en el laboratorio
)(2)()()(2 4242 gHCNacSONaacSOHsNaCN
(c) Se forma HCN cuando arden fibras sintéticas que contienen Orlón® o Acrilán
(R)
tiene la fórmula empírica CH2CHCN, así que el HCN es el 50.9% en masa de la
fórmula. Si una alfombra que mide 12 x 15 ft y contiene 30 oz de fibras de Acrilán®
por yarda cuadrada se quema, se generará una dosis letal de HCN en el laboratorio?
Suponga que el rendimiento de HCN de las fibras es del 20% y que se consume el
50% de la alfombra.
Solución:
a)
36
3
33 1081.40
)28.3(
)100(1440 cm
ft
cmftV
3/00118.0 cmg
- 98 -
Kgg
Kggm 36 1015.48
1000
11015.48
mgHCNKg
mgHCNKg 63 1024.12
1
3001015.48
b)
)(2)()()(2 4242 gHCNacSONaacSOHsNaCN
g98.97 g02.98 g98.141 g02.54
gHCNmgHCN 36 1024.121024.12
gNaCNgHCN
gNaCNmgHCN 36 1020.22
02.54
98.971024.12
CAPITULO V
ELECTRÓLITOS
251. Aunque el agua pura es un mal conductor de la electricidad, se nos advierte que no
debemos operar aparatos eléctricos cerca del agua. ¿Por qué?
Solución:
El agua tiene electrolitos disueltos en cantidades suficientes para completar un circuito
entre un aparato eléctrico y nuestro cuerpo, lo cual produce un choque.
252. Cuando preguntan a un estudiante qué hace que las disoluciones de electrólitos
conduzcan la electricidad, con testa que se debe al movimiento de electrones dentro de
la disolución. ¿Tiene razón? Si no, ¿cuál es la respuesta correcta?-
Solución:
No tiene razón, por que se debe a que el soluto iónico se disocia en sus iones
componentes con la ayuda del agua ya que aunque es una molécula eléctricamente
neutra un extremo de la molécula (el átomo de O) es rico en electrones y por tanto
tiene una carga negativa parcial. El otro extremo (los átomos de H) tienen una carga
positiva parcial eso implica que los iones negativos sean atraídos por el extremo
positivo del agua, y los iones positivos sean atraídos por el extremo negativo del agua,
y el compuesto iónico queda rodeado de moléculas de agua y evita que los iones y
cationes del compuesto iónico se recombinen dispersándose de una manera uniforme
en la disolución.
253. Cuando se disuelve metanol (CH3OH) en agua, se obtiene una disolución no conductora.
Cuando se disuelve ácido acético (HC2H3O2) en agua, la disolución es ácida y conduce
débilmente la electricidad. Describa qué sucede después de la disolución en ambos
casos, y explique la diferencia en los resultados.
Solución:
CH3OH(s) + H2O(l) CH3OH(ac)
Cuando se disuelve CH3OH, las moléculas neutras de CH3OH que se dispersan en la
disolución no tiene carga eléctrica y la disolución no es conductora
- 99 -
HC2H3O2(s) + H2O(l) H+(ac) + (C2H3O2)
-(ac)
Cando se disuelve HC2H3O2 unas cuantas moléculas se ionizan en H+(ac) y
(C2H3O2)-(ac). Estos pocos iones tienen carga, y la disolución es débilmente
conductora.
254. En este capítulo vimos que muchos sólidos iónicos se disuelven en agua como
electrólitos fuertes, es decir, como iones separados en disolución. ¿Qué propiedades del
agua facilitan este proceso?
Solución:
El agua permite que los soluto iónico se disocia en sus iones componentes con la ayuda
del agua, ya que aunque es una molécula eléctricamente neutra un extremo de la
molécula (el átomo de O) es rico en electrones y por tanto tiene una carga negativa
parcial. El otro extremo (los átomos de H) tiene una carga positiva parcial.
255. Especifique cómo se disocia en iones (ioniza) cada uno de estos electrólitos fuertes al
disolverse en agua:
Solución:
(a) ZnCI2; ZnCl2(ac) Zn2+
(ac) + 2Cl-(ac)
(b) HNO3(ac) H+(ac) + NO3
-(ac)
(c) K2SO4(ac) 2K+(ac) + SO4
-(ac)
(d) Ca(OH)2(ac) Ca2+
(ac) + 2OH-(ac)
256. Especifique cómo se disocia en iones (ioniza) cada uno de estos electrólitos fuertes al
disolverse en agua:
Solución:
(a) MgI2(ac) Mg2+
(ac) + 2I-(ac)
(b) Al(NO3)3(ac) Al3+
(ac) + 3NO3-(ac)
(c) HClO4(ac) H+(ac) + ClO4
-(ac)
(d) (NH4)2SO4(ac) 2NH4-(ac) + SO4
2-(ac)
257. Los tres diagramas que siguen representan disoluciones acuosas de tres sustancias
distintas, AX, AY y AZ. Identifique cada sustancia como electrolito fuerte, electrolito
débil o no electrolito.
Solución:
- AX no electrolito.
- AY electrolito débil.
- AZ es un electrolito fuerte.
258. Los dos diagramas representan disoluciones acuosas de dos sustancias distintas, AX y
BY. ¿Las sustancias son electrólitos fuertes, electrólitos débiles o no electrólitos? ¿Cuál
cabria esperar que conduzca mejor la electricidad? Explique.
Solución:
- 100 -
- AX electrolito débil
- BY electrolito fuerte.
- El que mejor podría conducir la electricidad es el compuesto BY
259. El ácido fórmico, HCHO2, es un electrolito débil. ¿Qué partículas de soluto están
presentes en una disolución acuosa de este compuesto? Escriba la ecuación química para
la ionización de HCHO2.
Solución:
Molécula de HCHO2, iones de H+, y iones de CHO2
-
HCHO2(ac) H+(ac) + CHO2
-(ac)
260. La acetona, CH3COCH3, es un no electrolito; el ácido hipocloroso HClO, es un
electrolito débil; y el cloruro de amonio, NH4Cl, es un electrolito fuerte.
Solución:
(a) ¿Qué partículas de soluto están presentes en disoluciones acuosas de cada
compuesto?
CH3COCH3(ac) CH3COCH3(ac)
Aquí están presentes partículas de CH3COCH3 y no existe iones
HClO(ac) H+(ac) + ClO
-(ac)
Aquí están presentes partículas de HClO, iones de H
+ y iones de ClO
-
CH4Cl(ac) CH4+
(ac) + Cl-(ac)
Aquí están presentes partículas de CH4Cl, iones de CH4+ y iones de Cl
-
(b) Si se disuelve 0.1 mol de cada compuesto, ¿cuál disolución contendrá 0.2 mol de
partículas de soluto, ¿cuál contendrá 0.1 mol de partículas .de soluto y cuál
contendrá entre 0.1 y 0.2 mol de partículas de soluto?
En el HClO al ser un electrolito débil al disociarse en mínima cantidad puede
estar entre 0.1 moles de soluto y entre 0.2 moles de soluto
En el CH3COCH3 siempre abra 0.1 mol de soluto
En el CH4Cl al disociarse en sus iones constitutivos podría tener 0.1 mol de
cada iones sumando estos porcentajes podría dar 0.2 moles de soluto.
REACCIONES DE PRECIPITACIÓN Y ECUACIONES IÓNICAS NETAS
261. Empleando reglas-de solubilidad; prediga si cada uno de los compuestos siguientes es
soluble o insoluble en agua:
Solución:
(a) NiCl2 Soluble
(b) Ag2S; Insoluble
(c) CS3PO4; Soluble
(d) SrCO3;; Insoluble
- 101 -
(e) (NH4)2SO4. Soluble
262. Prediga si Cada uno de los compuestos siguientes es soluble o insoluble en agua:
(a) Ni(OH)2; Insoluble
(b) PbSO4; Insoluble
c) Ba(NO3)z; Soluble
(d) AlPO4: Insoluble
(e) AgC2H3O2. Soluble
263. ¿Habrá precipitación al mezclarse las disoluciones siguientes Si la hay escriba una
ecuación química balanceada para la reacción:
(a) Na2CO3 y AgNO3;
Na2CO3(ac) + 2AgNO3(ac) Ag2CO3(s) + 2NaNO3(ac)
(b) NaNO3 y NiSO4;
NaNO3(ac) + NiSO4(ac) Ni(NO3)2(ac) + Na2SO4(ac)
No hay precipitado.
(c) FeSO4 y Pb(NO3)2
FeSO4(ac) + Pb(NO3)2(ac) PbSO4(s) + Fe(NO3)2(ac)
264. Identifique el precipitado (si lo hay) que se forma al mezclarse las disoluciones
siguientes, y escriba una ecuación brincada para cada reacción,
Solución:
(a) Sn(NO3)2 y NaOH;
Sn(NO3)2(ac) + 2NaOH(ac) 2NaNO3(ac) + Sn(OH)2(s)
(b) NaOH y K2SO4
NaOH(ac) + K2SO4(ac) KOH(ac) + Na2SO4(ac)
No hay precipitado.
(c) Na2S y Cu(C2H3,O2)2.
Na2S(ac) + Cu(c2H3O2)2(ac) CuS(s) + Na(C2H3O2)(ac)
265. Escriba las ecuaciones iónicas completas y ecuaciones iónicas netas balanceadas para
las reacciones que ocurren mezclar cada par de disoluciones:
Solución:
(a) Na2CO3(ac) y MgSO4(ac)
Na2CO3 (ac) + MgSO4 (ac) MgCO3(s) + Na2SO4 (ac)
2Na+(ac) + CO3
2-(ac) + Mg
2+(ac) + SO4
2-(ac) MgCO3(s) + 2Na
+(ac) +
SO42-
(ac)
- 102 -
Mg2+
(ac) + CO32-
(ac) MgCO3(s)
(b) Pb(NO3)2(ac) y Na2S(ac)
Pb(NO3)2(ac) + Na2S(ac) 2NaNO3(ac) + PbS(s)
Pb2+
(ac) + 2NO3(ac) + 2Na+(ac) + S
2-(ac) 2Na
+(ac) + 2NO3(ac) + PbS(s)
Pb2+
(ac) + S2-
(ac) PbS(s)
(c) (NH4)3PO4(ac) y CaCl2(ac)
2(NH4)3PO4(ac) + 3CaCl2(ac) Ca3(PO4)2(s) + 6NH4Cl(ac)
6NH4+(ac) + 2PO4
3-(ac) + 3Ca
2+(ac) + 6Cl
-(ac) Ca3(PO4)2(s) + 6NH4
+(ac) +
6Cl-(ac)
3Ca2+
(ac) + 2PO43-
(ac) Ca3(PO4)2(s)
266. Escriba ecuaciones iónicas netas balanceadas para las reacciones que ocurren en cada
uno de los casos siguientes. Identifique el o los iones espectadores en cada reacción.
(a) Cr2(SO4)3(ac) + 3(NH4)2CO3(ac) 3(NH4)2SO4(ac) + Cr2(CO3)3(s)
2Cr3+
(ac) + 3SO42-
(ac) + 6NH4+(ac)
+ 3CO3
2-(ac) 6NH4
+(ac) + 3SO4
2-(ac) +
Cr2(CO3)3(s)
2Cr3+
(ac) + 3CO32-
(ac) Cr2(CO3)3(s)
(b) 2AgNO3(ac) + K2SO4(ac) 2KNO3(ac) + Ag2SO4(ac)
2Ag+(ac) + 2NO3
-(ac) + 2K
+(ac) + SO4
2-(ac) 2K
+(ac) + 2NO3
-(ac) +
2Ag+(ac) + SO4
2-(ac)
No hay iónica neta por que no forma precipitado
(c) Pb(NO3)2(ac) + 2KOH(ac) 2KNO3(ac) + Pb(OH)2 (s)
Pb2+
(ac) + 2NO3-(ac) + 2K
+(ac) + 2(OH)
-(ac) 2K
+(ac) + 2NO3
-(ac) + Pb(OH)2 (s)
Pb2+
(ac) + 2(OH)-(ac) Pb(OH)2 (s)
267. Muestras individuales de una disolución de una sal desconocida se tratan con
disoluciones diluidas de HBr, H2SO4 y NaOH. Sólo se forma un precipitado con H2SO4.
¿Cuál de los cationes siguientes podría contener la disolución: K+; Pb
2+, Ba
2+.
Solución:
La disolución debe contener Ba2+
podría contener K+ pero no formaría precipitado o
Pb pero nos dice que es una sal, solo con el Ba2+
se pude formar una sal y precipitado
si se combina con el acido sulfúrico.
268. Muestras individuales de una disolución de un computo iónico desconocido se tratan
con soluciones diluidas de AgNO3, Pb(NO3)2 y BaCl2. Se forman precipitados los tres
casos. ¿Cuál de los siguientes podría ser el anión de la sal desconocida: Br-; CO3
2-; NO3
-
?
Solución:
- 103 -
En este coso seria el CO32-
ya que solo con este anión su pude formar precipita con
los tres compuestos dados
269. Se desprendió la etiqueta de dos frascos, uno que contenía Mg(NO3)2 y otro que
contenía Pb(NO3)2. Usted tiene a mano un frasco de H2SO4 diluido. ¿Cómo podría
usarlo para probar una muestra de cada disolución e identificar cuál disolución es cuál?
Solución:
Podría usar la solubilidad de los compuestos dados de la siguiente manera el
H2SO4(ac) forma precipitado con el Pb(NO3)2(ac) mientras que con el Mg(NO3)2(ac)
270. Usted sabe que un frasco sin etiqueta contiene una de sustancias siguientes: AgNO3,
CaCl2 o Al2(SO4)3. Un amigo sugiere probar una muestra del contenido del frasco con
Ba(NO3)2 y luego con NaCl. ¿Qué comportamiento cabría esperar cuando cada uno de
estos compuestos añade a la disolución desconocida?
Solución:
Cuando se combina el Ba(NO3)2(ac) solo forma precipitado con el Al(SO4)3(ac) y
con los demás no forma precipitado, mientras que si se combina el NaCl forma
precipitado solo con el AgNO3 y con los demás no forma precipitado.
REACCIONES ÁCIDO-BASE
271. Describa la diferencia entre:
(a) un ácido monoprótíco y un ácido diprótico; La diferencia es que el ácido
monoprótico tiene un Hidrogeno ionizables (ácido), mientras que los ácidos dipróticos
tienen dos H ionizables.
(b) un ácido débil y un ácido fuerte; Un ácido fuerte esta totalmente disociado en
disolución acuosa, en tanto que una facción de aproximadamente el 1% de una
molécula de acido débil se disocia en una disolución acuosa.
(c) un ácido y una base. Un acido es donador de H+ mientras que una base es un
receptor de H+.
272. Explique las observaciones siguientes:
(a) NH3 no con tiene iones OH-, pero sus disoluciones acuosas son básicas; Es por
que al disociarse en una disolución acuosa se disocia en NH4OH+ y OH
- pero en un
porcentaje del 1% es significa que es un electrolito débil por lo tanto tienden a
recombinarse.
(b) Se dice que HF es un ácido débil, pero es muy reactivo; Es un acido débil por
que se ioniza parcialmente en una disolución acuosa la reactividad de este compuesto
se debe a la acción combinada del H+(ac) y el F
-(ac).
(c) Aunque el ácido sulfúrico es un electrolito fuerte, una disolución acuosa de
H2SO4 contiene más iones HSO4- que iones SO4
2-. Explique.- esto se debe a que hay
una primera reacción que ocurre así H2SO4(ac) H+(ac) + HSO4
-(ac) solo en esta
reacción forman iones que no tienden a una recombinación.
273. Clasifique cada uno de los siguientes como ácido o base fuerte o débil:
(a) HCIO4; Acido fuerte
(b) HCIO2; Acido débil
(c) NH3; Base débil
(d) Ba(OH)2. Base fuerte
274. Clasifique cada uno de los siguientes como ácido o base fuerte o débil:
(a) CsOH; Base fuerte
- 104 -
(b) H3PO4; Acido débil
(c) HC7H5O2; Acido débil
(d) H2SO4; Acido fuerte
275. Rotule cada una de las siguientes sustancias como ácido, base, sal o ninguna de las tres
cosas. Indique si la sustancia existe en disolución acuosa totalmente en forma molecular,
totalmente como iones o como una mezcla de moléculas y iones,
(a) HF; Acido, mezcla de iones y moléculas por lo tanto electrolito débil
(b) acetonitrilo, CH3CN; Nada de las anteriores solamente moléculas y demás no es
electrolito
(c) NaClO4; Es una sal tiene solo iones y además es un electrolito fuerte
(d) Ba(OH)2; Es una base contiene solo iones es un electrolito fuerte
276. Una disolución acuosa de un soluto desconocido se prueba con papel tornasol y se
determina que es ácida. La disolución conduce débilmente la electricidad en
comparación con una disolución de NaCl con la misma concentración.
¿Cuál de las siguientes sustancias podría ser la desconocida: KOH, NH3, HNO3, KClO2,
H3PO3, CH3COCH3 (acetona)?
Podría ser el HNO3(ac) ya que nos dice que es un ácido soluble para que forme
iones.
277. Clasifique cada una de las sustancias siguientes como no electrolito, electrolito débil o
electrolito fuerte:
(a) H2SO3; Electrolito débil
(b) C2H5OH(etanol); No es electrolito
(c) NH3; Electrolito débil
(d) KClO3; Electrolito fuerte
(e) Cu(NO3)2; Electrolito fuerte
278. Clasifique cada una de las sustancias siguientes como no electrolito, electrolito débil o
electrolito fuerte;
(a) HBrO; Electrolito débil
(b) HNG3; Electrolito fuerte
(c) KOH; Electrolito fuerte
(d) CH3COCH3 (acetona); No electrolito
(e) CoSO4; Electrolito débil
(f) C12H22O11 (sacarosa); No electrolito
279. Complete y balancee las ecuaciones moleculares siguientes, y luego escriba la ecuación
iónica neta para cada una:
(a) HBr(ac) + Ca(OH)2(ac)
2HBr(ac) + Ca(OH)2(ac) CaBr2(ac) + 2H2O(l)
H+(ac) + OH
-(ac) H2O(l)
(b) Cu(OH)2(s) + HClO4(ac)
Cu(OH)2(s) + 2HClO4(ac) Cu(ClO4)2(ac) + 2H2O(l)
Cu(OH)2(s) + 2H+(ac) 2H2O(l) + Cu
2+(ac)
(c) Al(OH)3(s) + HNO3(ac)
Al(OH)3(s) + 3HNO3(ac) Al(NO3)3(ac) + 3H2O(l)
Al(OH)3(s) + 3H+(ac) 3H2O(l) + Al
3+(ac)
280. Escriba las ecuaciones moleculares y iónicas netas balanceadas para cada una de las
siguientes reacciones de neutralización:
(a) Ácido acético acuoso es neutralizado por hidróxido de potasio acuoso.
- 105 -
HC2H3O2(ac) + KOH(ac) KC2H3O2(ac) + H2O(l)
H+(ac) + OH
-(ac) H2O(l)
(b) Hidróxido de cromo (IIl) sólido reacciona con ácido nítrico.
Cr(OH)3(s) + 3HNO3(ac) Cr(NO3)3(ac) + 3H2O(l)
Cr(OH)3(s) + 3H+(ac) 3H2O(l) + Cr
3+(ac)
(c) Reaccionan ácido hipocloroso acuoso e hidróxido de calcio acuoso.
2HClO(ac) + Ca(OH)2(ac) Ca(ClO)2(ac) + 2H2O(l)
H+(ac) + OH
-(ac) H2O(l)
281. Escriba ecuaciones moleculares e iónicas netas balanceadas para las siguientes
reacciones, e identifique el gas que se desprende en cada una:
(a) sulfuro de cadmio sólido reacciona con una disolución acuosa de ácido
sulfúrico.
CdS(s) + H2SO4(ac) CdSO4(ac) + H2S(g)
CdS(s) + 2H+(ac) H2S(g) + Cd
2+(ac)
(b) carbonato de magnesio sólido reacciona con una disolución acuosa de ácido
perclórico.
MgCO3(s) + 2HClO4(ac) Mg(ClO4)2(ac) + H2O(l) + CO2(g)
MgCO3(s) + 2H+(ac) H2O(l) + CO2(g) + Mg
2+(ac)
282. Escriba una ecuación molecular balanceada y una ecuación iónica neta para la reacción
que ocurre cuando
(a) CaCO3 sólido reacciona con una disolución acuosa de ácido nítrico;
CaCO3(s) + HNO3(ac) CaNO3(ac) + OH(ac) + CO2(g)
CaCO3(s) + H+(ac) OH
-(ac) + CO2(g) + Ca
2+(ac)
(b) sulfuro de hierro (II) sólido reacciona con una disolución acuosa de ácido
bromhídrico.
FeS(s) + 2HBr(ac) FeBr2(ac) + H2S(g)
FeS(s) + 2H+(ac) H2S(g) + Fe
2+(ac)
283. Puesto que el ión óxido es básico, los óxidos metálico si reaccionan fácilmente con
ácidos,
(a) Escriba la ecuación iónica neta para la reacción siguiente:
FeO(s)+ 2HClO4(ac) Fe(ClO4)2(ac) + H2O(l).
FeO(s) + 2H+(ac) H2O(l) + Fe
2+(ac)
(b) Con base en el ejemplo de la parte (a), escriba la ecuación iónica neta para la
reacción que ocurre entre NiO(s) y una disolución acuosa de ácido nítrico.
NiO(s) + 2HNO3(ac) Ni(NO3)2(ac) + H2O(l)
NiO(s) + 2H+(ac) H2O(l) + Ni
2+(ac)
284. Al disolverse K2O en agua, el ión óxido reacciona con las moléculas de agua para
formar iones hidróxido. Escriba las ecuaciones moleculares iónicas netas para esta
- 106 -
reacción: Con base en las definiciones de ácido y base; ¿cuál ión es
la base en esta reacción? ¿Cuál es el ácido? ¿Qué ión es espectador en la reacción?
Solución:
K2O(s) + 2H2O(l) K2O(s) + 2OH-(ac) + H2
+(g)
K2O(s) + 2H2O(l) K2O(s) + 2OH-(ac) + H2
+(g)
El ión base es el OH-(ac), no hay ión acido y no hay iones espectadores
REACCIONES DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN
285. Defina oxidación y reducción en términos de
(a) transferencia de electrones.- En términos de transferencia de electrones la
oxidación es la pérdida de electrones por parte de una sustancia, y la reducción es la
ganancia de electrones por parte de una sustancia.
(b) números de oxidación.- Con respecto a los números de oxidación, cuando una
sustancia se oxida su número de oxidación aumenta, cuando una sustancia se reduce su
número de oxidación disminuye.
286. ¿Puede haber oxidación sin una reducción que la acompañe? Explique.
Solución:
No puede haber una reacción de oxidación sin que otro elemento del mismo compuesto
se reduzca ya que si las reacciones de redox implican la perdida de electrones de parte de
una sustancia y la ganancia de electrones de otra para que esto tenga lugar una sustancia
debe oxidarse y otra debe reducirse.
287. En qué parte de la tabla periódica están en general los metales más fáciles de oxidar? ¿Y
los más difíciles de oxidar?
Solución:
Los metales que se oxidan con más facilidad están cerca de la parte inferior de los grupos
1A y 2A, y por lo tanto los metales que se oxidan con mayor dificultad son los metales de
transición que se encuentran mas cerca de la parte inferior derecha en particular los que
están más cerca de los grupos 8B y 1B
288. ¿Por qué se llama metales nobles al platino y el oro?- se llaman así debido a su baja
reactividad ya que son los metales más difíciles de oxidar. ¿Por qué se llama metales
activos a los metales alcalinos y alcalinotérreos?
Solución:
Debido a su alta reactividad ya que estos metales se oxidad muy fácilmente.
289. Determine el número de oxidación del elemento indicado en cada una de las sustancias
siguientes:
(a) S en SO3; 6+
(b) C en CCl4; 4+
(c) Mn en MnO4-; 7
+
(d) Br en HBrO; 1+
- 107 -
(e) As en AsNa3; 3-
(f) O en K2O2; 1-
290. Determine el número de oxidación del elemento indica do en cada una de las sustancias
siguientes:
(a) Ti(s) en TiO2; 4+
(b) Sn en SnCl4; 4+
(c) C en C2O42-
; 3+
(d) N en (NH4)2SO4; 3-
(e) N en HNO2; 3+
(f) Cr en Cr2O72-
; 6+
291. ¿Cuál elemento se oxida, y cuál se reduce, en las reacciones siguientes?
(a) Ni(s) + Cl2(g) NiCl2(s)
Ni0 Ni
2+ el Ni se oxida y el Cl2
0 2Cl
- el Cl se reduce.
(b) 3Fe(NO3)2(ac) + 2Al(s) 3Fe(s) + 2Al(NO3)3(ac)
Fe2+
Fe0 el Fe se reduce y el Al
0 Al
3+ el Al se oxida
(c) Cl2(ac) + 2Nal(ac) l2(ac) + 2NaCl(ac)
Cl0 2Cl
- el Cl se reduce y el 2I
- I2
0 el I se oxida
(d) PbS(s) + 4H2O2(ac) PbSO4(s) + 4H2O(l)
S2-
SO42+
el S es el que se oxida y el H2O2
H2O el O es el que se reduce
292. ¿Cuáles de las siguientes son reacciones redox? Para esas reacciones, indique cuál
elemento se oxida y cuál se reduce. En los demás casos, indique si son reacciones de
precipitación o ácido base.
(a) Cu(OH)2(s) + 2HNO3(ac) Cu(NO3)2(ac) + 2H2O(l)
Reacción ácido – base
(b) Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)
Reacción redox el 2Fe3+
Fe0 el Fe se oxida y el CO CO2 el C se reduce.
(c) Sr(NO3)2(ac) + H2SO4(ac) SrSO4(s) + 2HNO3(ac)
Reacción de precipitación
(d) 4Zn(s) + 10H-(ac) + 2NO3
-(ac) 4Zn
2+(ac) + N2O(g) + 5H2O(l)
Es una reacción redox Zn0 Zn
2+ el Zn se oxida y el 2NO3
- N2O el N se reduce.
293. Escriba ecuaciones moleculares e iónicas netas balanceadas para las reacciones de;
(a) manganeso con ácido sulfúrico;
- 108 -
Mn(s) + H2SO4(ac) MnSO4(ac) + H2(g)
Mn(s) + 2H+(ac) H2(g) + Mn
2+(ac)
(b) cromo con ácido bromhídrico;
2Cr(s) + 6HBr(ac) 2Cr(Br)3(ac) + 3H2(g)
2Cr(s) + 6H+(ac) 2Cr
3+(ac) + 3H2(g)
(c) estaño con ácido clorhídrico;
Sn(s) + 2HCl(ac) SnCl2(ac) + H2(g)
Sn(s) + 2H+(ac) Sn
2+(ac) + H2(g)
(d) aluminio con ácido fórmico, HCHO2;
2Al(s) + 6HCHO2(ac) 2Al(CHO2)3(ac) + 3H2(g)
2Al(s) + 6HCHO2(ac) 2Al3+
(ac) + 6CHO2-(ac) + 3H2(g)
294. Escriba ecuaciones moleculares e iónicas netas balanceadas para las reacciones de
(a) ácido clorhídrico con níquel;
Ni(s) + 2HCl(ac) NiCl2(ac) + H2(g)
Ni(s) + 2H+(ac) Ni
2+(ac) + H2(g)
(b) ácido sulfúrico con hierro;
Fe(s) + H2SO4(ac) FeSO4(ac) + H2(g)
Fe(s) + 2H+(ac) Fe
2+(ac) + H2(g)
(c) ácido bromhídrico con magnesio;
Mg(s) + 2HBr(ac) MgBr2(ac) + H2(g)
Mg(s) + 2H+(ac) Mg
2+(ac) + H2(g)
(d) ácido acético, HC2H3O2, con zinc;
Zn(s) + 2HC2H3O2(ac) Zn(C2H3O2)2(ac) + H2(g)
Zn(s) + 2HC2H3O2(ac) Zn2+
(ac) + 2C2H3O2(ac) + H2(g)
295. Con base en la serie de actividad (Tabla 4.5), prediga el resultado de las reacciones
siguientes:
(a) Al(s) + NiCl2(ac)
2Al(s) + 3NiCl2(ac) 2AlCl3(ac) + 3Ni(s)
(b) Ag(s) + Pb(NO3)2(ac)
No existe ya que para que haya una reacción redox en este coso el Ag debería estar
más arriba que el Pb en la tabla de actividad.
(c) Cr(s) + NiSO4(ac)
2Cr(s) + 3NiSO4(ac) Cr2(SO4)3 + 3Ni(s)
(d) Mn(s) + HBr(ac)
Mn(s) + 2HBr(ac) MnBr2(ac) + H2(g)
- 109 -
(e) H2(g) + CuCl2((ac)
H2(g) + CuCl2(ac) 2HCl(ac) + Cu(s)
296. Empleando la serie de actividad (Tabla 4.5), escriba ecuaciones químicas balanceadas
para las reacciones siguientes. Si no hay reacción, simplemente escriba SR.
(a) Hierro metálico se agrega a una disolución de nitrato de cobre(II);
Fe(s) + Cu(NO3)2(ac) Fe(NO3)2(ac) + Cu(s)
(b) zinc metálico se agrega a una disolución de sulfato de magnesio;
Zn(s) + MgSO4(ac) SR
(c) ácido bromhídrico se agrega a estaño metálico;
2HBr(ac) + Sn(s) SR
(d) Hidrógeno gaseoso burbujea a través de una disolución acuosa de cloruro de
níquel (ll);
H2(g) + NiCl2(ac) SR
(e) aluminio metálico se agrega a una disolución de sulfato de cobalto (II);
Al(s) + 3CoSO4(ac) Al2(SO4)3(ac) + 3Co(s)
297. El metal cadmio tiende a formar iones Cd2+. Se hacen las observaciones siguientes:
(i) Cuando una tira de zinc metálico se coloca en CdCl2 (ac), se deposita cadmio
metálico en la tira.
Zn(s) + CdCl2(ac) ZnCl2(ac) + Cd(s)
Zn(s) + Cd2+
(ac) Zn2+
(ac) + Cd(s)
(ii) Cuando una tira de cadmio metálico se coloca en Ni(NO3)2(ac), se deposita
níquel metálico en la tira,
(a) Escriba ecuaciones iónicas netas que expliquen cada una de las observaciones
anteriores;
Cd(s) + Ni(NO3)2(ac) Cd(NO3)2(ac) + Ni(s)
Cd(s) + Ni2+
(ac) Cd2+
(ac) + Ni(s)
(b) ¿Qué podemos concluir respecto a la posición del cadmio en la serie de
actividad?-Podemos concluir de que el Cd está entre el Zn el Ni en la serie de actividad.
(c) ¿Qué experimentos tendríamos qué realizar para ubicar con mayor precisión la
posición del cadmio en la serie de actividad?- Colocar una tira de hierro en CdCl2
(ac) si se deposita Cd(s) entonces el Cd es menos activo que el Fe si no hay reacción el
Cd es más activo que el Fe, y puede repetir el ensayo con el Co si el Cd es menos activo
que el Fe es cuando esta abajo es menos activo (no puede haber reacción redox). O con el
Cr si el Cd es más Activo que el Fe (ósea si está mas arriba que el Fe).
298. (a) Use las reacciones siguientes para preparar una serie de actividad para los halógenos:
Br2(ac) + 2Nal(ac) 2NaBr(ac) + I2(ac);
- 110 -
Cl2(ac) + 2NaBr(ac) 2NaCl(ac) + Br2(ac).
El Br2 se encuentra arriba del Cl2 y tanto el Br2 como el Cl2 se encuentran arriba del
Na
(b) Relacione las posiciones de los halógenos en la tabla periódica con sus posiciones
en esta serie de actividad,
En la tabla periódica el Cl2 esta arriba del Br2 mientras que en nuestra serie de
actividad el Br2 esta arriba del Cl2
(c) Prediga si habrá o no reacción cuando se mezclen los reactivos siguientes: Cl2(ac) y
KI(ac); Br2(ac) y LiCl(ac).
Cl2(ac) + KI(ac) SR
Br2(ac) + LiCl(ac) SR
COMPOSICIÓN DE LAS DISOLUCIONES: MOLARIDAD
299. (a) La concentración de una disolución, ¿es una propiedad intensiva o extensiva?
Solución:
Es una propiedad intensiva por que la cantidad de soluto con respecto a la cantidad total
de disolución es la misma y no importa la cantidad de disolución que se tenga
(b) ¿Qué diferencia hay entre 0.50 mol de HC1 y HC1 0.50 M?
Solución:
El termino de 0.50 mol de HCl define una cantidad de sustancia pura. Mientras que el
termino HCl 0.50 M es una razón que nos indica que hay 0.50 mol de soluto por cada
1.0 litros de disolución.
300. (a) Suponga que prepara 500 mL de una disolución 0.10 M de una sal y luego derrama
un poco de la disolución. ¿Qué pasa con la concentración que queda en el recipiente?- Si
se dijo que la moralidad es una propiedad intensiva implicando eso que no depende de la
cantidad de sustancia para que se determine sus propiedades la concentración de 0.10 M
no se ve afectada
(b) Cierto volumen de una disolución 0.50 M contiene 4.5 g de una sal. ¿Qué masa
de la sal está presente en el mismo volumen de una disolución 2.50 A4?
Si nos dicen que es una sal desconocida con una concentración de 0.50 M donde hay
4.50 g de dicha sal nos preguntan que masa de sal esta presente en el mismo
volumen de la disolución a 2.50 M
Si en 0.50 M hay 4.50 g
Entonces en 2.50 M hay X
x = 2.50 M x 4.50 g = 22.5 g de sal
0.50 M
301. (a) Calcule la molaridad de una disolución que contiene 0.0345 mol de NH4CI en
exactamente 400 mL de disolución.
400 ml X 1 L = 0.4 L
- 111 -
1000 ml
M = # moles de soluto
V en L
M = 0.0345 mol de NH4Cl = 0.08625 mol/L
0.4 L
(b) ¿Cuántos moles de HNO3 hay en 35.0 mL de una disolución 2.20 M de ácido
nítrico?
35.0 ml x 1 L = 0.035 L
1000 ml
# de mol = M x V(L)
# de moles = 2.20 mol/L X 0.035 L = 0.077 moles de HNO3
(c) ¿Cuántos mililitros de una disolución1.150 de KOH se necesitan para suministrar
un mol de KOH?
V(ml) = # de moles
M
V(ml) = 0.125 mol = 0.0833 L x 1000 ml = 83.3 ml de KOH
1.50 mol/L 1 L
302. (a) Calcule la molaridad de una disolución que se preparó disolviendo 0.145 mol de
Na2SO4. En suficiente agua para formar exactamente 750 mL de disolución,
750 ml x 1L = 0.750 L
1000 ml
M = # de moles
V en L
M = 0.145 moles = 0.193 mol/L
0.750 L
(b) ¿Cuántos molos de KMnO4 están presentes en 125mL de una disolución 0.0850
M?
125 ml x 1 L = 0.125 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.0850 mol/L x 0.125 L = 0.0106 moles de KMnO4
(c) ¿Cuántos mililitros de disolución 11.6 M de HC1 se necesitan para obtener 0.255
molde HCl?
V(ml) = # de moles
M
V(ml) = 0.255 mol = 0.02198 L x 1000 ml = 22.0 ml de disolución de HCl
11.6 mol/L 1 L
303. Calcule:
- 112 -
(a) el número de gramos de soluto en 0.250 L de KBr 0.150 M;
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.150 mol/L x 0.250 L = 0.0375 moles de KBr X 119 g de KBr = 4.46 g de KBr 1 mol de KBr
(b) La concentración molar de una disolución que contiene 4.75 g de Ca (NO3)2 en
0.200 L;
4.75 g de Ca(NO3)2 x 1 mol de Ca(NO3)2 = 0.0289 moles de Ca(NO3)2
164.1 g de Ca(NO3)2
M = # de moles
V(L)
M = 0.0289 moles = 0.145 mol/L
0.200 L
(c) el volumen en mililitros de Na3PO4 1.50 M que contiene 5.00 g de soluto.
5.00 g de Na3PO4 x 1 mol de Na3PO4 = 0.0305 moles de Na3PO4
163.9 g de Na3PO4
V(ml) = # de moles
M
V(ml) = 0.0305 mol = 0.0203 L x 1000 ml = 20.3 ml de disolución
1.50 mol/L 1 L
304. (a) ¿Cuántos gramos de soluto hay en 50.0 mL de K2Cr2O7 0.850 M?
50.0 ml x 1 L = 0.0500 L
1000 ml
# de moles = M x V(L) # de moles = 0.0850 mol/L x 0.0500 L = 0.00425 moles de K2Cr2O7 x 294.2 g de K2Cr2O7 1 mol de K2Cr2O7 = 1.25 g de K2Cr2O7
(b) Si 2.50 g de (NH4)2SO4 se disuelve en suficiente agua para formar 250 mL de
disolución, ¿qué molaridad tendrá la disolución?
2.50 g de (NH4)2SO4 x 1 mol de (NH4)2SO4 = 0.0189 moles de (NH4)2SO4
132.1 g de (NH4)2SO4
250 ml x 1L = 0.250 L
1000 ml
M = # de moles
V(L)
M = 0.0189 mol = 0.0756 mol/L
0.250 L
(c) ¿Cuántos mililitros de CuSO4 0.387 M contienen 1.00 g de soluto?
1.00 g de CuSO4 x 1 mol de CuSO4 = 0.00627 moles de CuSO4
159.6 g de CuSO4
V(ml) = # de mol/M
V(ml) = 0.00627 mol = 0.0162 L x 1000 ml = 16.2 ml de disolución de CuSO4
- 113 -
0.387 mol/L 1 L
305. (a) ¿Qué disolución tiene la concentración más alta de Ion potasio: KCl 0.20 M,
K2Cr2O7 0.15 M o K3PO4 0.080 M?
KCl a 0.20 M = 0.20 M en el K
K2Cr2O7 a 0.15 M = 2 X 0.15 M en el K = 0.30 M en K
K3PO4 a 0.080 M = 3 x 0.080 M en el K = 0.24 M en el K
El K2Cr2O7 tiene la concentración más alta de iones K
(b) ¿Qué contiene más moles de ion potasio: 30.0 mL de K2CrO4 0.15 M, o 25.0
mL de K3PO4 0.080 M?
30.0 ml x 1 L = 0.0300 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.0300 L x 0.15 mol/L = 0.00450 moles de K2CrO4
K2CrO4 = 2 x 0.00450 moles de K+ = 0.00900 moles de K
+
25.0 ml x 1L/1000 ml = 0.0250 L
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.0250L x 0.080 mol/L = 0.00200 moles de K3PO4
K3PO4 = 3 x 0.00200 moles de K+ = 0.00600 moles de K
+
Por lo tanto en 30.0 ml de K2CrO4 hay mayor concentración de iones K+
306. (a) Sin efectuar cálculos detallados ordene las disoluciones siguientes de menor a mayor
concentración de iones Cl-: CaCl2 0.10 M, KCl 0.15M o una disolución que se forma
disolviendo 0.10 mol de NaCl en suficiente agua para, formar 250 mL de disolución.
CaCl2 a 0.10 M = 2 x 1mol de Cl- a 0.10 M = 0.20 M de iones Cl
-
KCl a 0.15 M = 1mol de Cl- a 0.15 M = 0.15 M de iones Cl
-
250 ml x 1 L = 0.250 L
1000 ml
M = # de mol/ V(L)
M = 0.10 mol = 0.40 mol/L
0.250 L
Si el NaCl a 0.40 M = 0.40 M en el Cl-
- 114 -
Por lo tanto la mayor concentración de iones Cl- esta en las 0.10 moles de NaCl en
suficiente agua para formar 250 ml de disolución
(b) ¿Qué contendrá más moles de ion cloruro: 40.0 mL de NaCl 0.35 M o 25.0 mL de
CaCl2 0.25 M?
40.0 ml x 1L = 0.0400 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.35 mol/L x 0.0400 L = 0.014 moles de NaCl
25.0 mlx 1L = 0.025 L
1000 ml
NaCl = 0.014 moles de Cl-
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.25 mol/L x 0.025 L = 0.00625 moles de CaCl2
CaCl2 = 2 x 0.00625 moles de Cl- = 0.0125 moles de Cl
-
Por lo tanto en 40.0 ml de NaCl a 0.35 M hay la mayor concentración de iones Cl-
307. Indique la concentración de cada ión o molécula presente en las disoluciones siguientes:
(a) NaOH 0.14 M;
NaOH a 0.14 M = 0.14 M en Na y 0.14 M en OH-
(b) CaBr2, 0.25 M;
CaBr2 a 0.25 M = 0.25 M en Ca2+
y 2 x 0.25 M en Br- = 0.50 M en Br
-
(c) CH3OH 0.25 M;
CH3OH a 0.25 M
(d) una mezcla de 50.0 mL, de KCIO3 0.10 M y 25.0 mL de Na2SO4 0.20 M. Suponga
que los volúmenes son aditivo
V1 = 50.0 ml x1L/(1000 ml) = 0.0500 L
V2 = 25.0 ml x 1L = 0.0250 L
1000 ml
M1 = 0.10
M2 = 0.20
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 0.20 M x 0.025 L = 0.067 M
- 115 -
0.075 L
KClO3 a 0.067 M = 0.067 M en el K+, 0.067 M en el ClO3
-
Na2SO4 a 0.067 M = 2 x 0.067 M en el Na+ = 0.134 M en el Na
+ y 0.067 en el SO4
2-
308. Indique la concentración de cada ion presente en la disolución que se forma al mezclar,
(a) 20.0 mL de HCl 0.100 M y 10.0 mL de HCl 0.500 M;
V1 = 20.0 ml x 1L = 0.0200 L
1000 ml
V2 = 10.0 ml x 1L = 0.0100 L
1000 ml
M1 = 0.100
M2 = 0.500
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 0.500 M x 0.0100 L = 0.167 M
0.0300 L
HCl a 0.167 M = 0.167 M en el H+, 0.167 M en el Cl
-
(b) 15.0 mL de Na2SO4 0.300 M y 10.0 mL de KCl 0.200 M;
V1 = 15.0 ml x 1L = 0.0150 L
1000 ml
V2 = 10.0 ml x 1L = 0.0100 L
1000 ml
M1 = 0.300
M2 = 0.200
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 0.300 M x 0.0100 L = 0.120 M
0.0250 L
Na2SO4 a 0.120 M = 2 x 0.120 M en el Na+ = 0.240 M en el Na
+ y 0.120 en
el SO42-
KCl a 0.120 M = 0.120 en el K+ y 0.120 M en el Cl
-
(c) 3.50 g de NaCl en 50.0 mL de disolución 0.500 M de CaCl2 (Suponga que los
volúmenes son aditivos.)
NaCl(ac) + CaCl2(ac) CaCl2(ac) + NaCl(ac)
- 116 -
50.0 ml x 1L = 0.0500 L
1000 ml
3.50 g de NaCl 1 mol de NaCl = 0.0599 moles de NaCl
58.44 g de NaCl
0.0599 moles de NaCl x 1 mol de CaCl2 = 0.0599 moles de CaCl2
1 mol de NaCl
V(CaCl2) = # de moles
M
V(CaCl2) = 0.0599 moles = 0.1198 L
0.500 mol/L
M(NaCl) = # de moles
V(L)
M = 0.0599 mol = 1.198 M en el NaCl
0.0500 L
V1 = 0.0500 L
V2 = 0.1198
M1 = 0.500
M2 = 1.198
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 1.198 M x 0.0500 L = 0.353 M
0.1698 L
NaCl a 0.353 M = 0.353 M en el Na+ y 0.353 M en el Cl
-
CaCl2 a 0.353 M = 0.353 M en el Ca2+
y 2 x 0.353 M en el Cl- = 0.706 M en el Cl
-
309. (a) Suponga que tiene una disolución stock 14.8 M de NH3. ¿Cuántos mililitros de esta
disolución deberá diluir para hacer 100.0 mL de NH3 0.250 M?
Vconc = Mdil x Vdil
Mconc
Vconc = 0.250 M x 0.100 L = 0.00169 L X 1000 ml = 1.69 ml
14.8 M 1 L
(b) Si toma una porción de 10.0 mL de la disolución stock y la diluye a un
volumen total de 0.250 L, ¿qué concentración tendrá la disolución final?
10.0 ml x 1L = 0.0100 L
1000 ml
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 14.8 M x 0.0100 L = 0.592 M
0.250 L
310. (a) ¿Cuántos mililitros de una disolución stock de HNO3 12.0 M se necesitan para
preparar 0.500 L de HNO3 0.500 M?
Vconc = Mdil x Vdil
- 117 -
Mconc
Vconc = 0.500 M x 0.500 L = 0.0208 L x 1000 ml = 20.8 ml
12.0 M 1 L
(b) Si diluimos 25.0 mL de la disolución stock hasta un volumen final de 0.500 L, ¿qué
concentración tendrá la disolución diluida?
25.0 ml x 1L = 0.0250 L
1000 ml
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 12.0 M x 0.0250 L = 0.600 M
0.500 L
311. (a) Partiendo de sacarosa sólida, C12H22O11, describa cómo prepararía 125 mL de
disolución de sacarosa 0.150 M.
125 ml X 1 L = 0.125 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.150 mol/L x 0.125 L = 0.01875 moles de C12H22O11
0.01875 moles de C12H22O11 x 342.3 g de C12H22O11 = 6.42 g de C12H22O11
1 mol de C12H22O11
Agregue 6.42 g de C12H22O11 en un matraz aforado de 125 ml, disuelva en un
volumen pequeño de agua y después agregue agua hasta la marca de aforo del
matraz, agite perfectamente para asegurarse de que todo se mezcle bien.
(b) Describa cómo prepararía 400.0 mL de C12H22O11 0.100 M a partir de 2.00 L de
C12H22O11 1.50 M.
Vconc = Mdil x Vdil
Mdil
Vconc = 0.100 M x 0.400 L = 0.02666 L x 1000 ml = 26.7 ml
1.50 M 1 L
Enjuague perfectamente limpie y llene una bureta de 50 ml con la C12H22O11 a 1.50
M. vierta 26.7 ml de esta disolución en un recipiente volumétrico de 400 ml
agregue agua hasta la marca y mezcle perfectamente.
312. (a) ¿Cómo prepararía 100.0 mL de una disolución 0.200 M de AgNO3 a partir de soluto
puro?
100.0 ml x 1L = 0.1000 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
- 118 -
# de moles = 0.200 mol/L x 0.1000 L = 0.02000 moles de AgNO3
0.02000 moles de AgNO3 x 164.9 g de AgNO3 = 3.298 g de AgNO3
1 mol de AgNO3
A una mínima cantidad de agua le agregamos 3.298 g se AgNO3 a un matraz
aforado de 100 ml, luego de que se disuelva el soluto agregamos el agua hasta la
marca del aforo continuamente agitamos perfectamente.
(b) Suponga que requiere 250 mL de una disolución 1.0 M de HNO3 para un
experimento y sólo cuenta con un frasco de HNO3 6.0 M. ¿Cómo prepararía la
disolución que necesita?
250 ml X 1L = 0.250 L
1000 ml
Vconc = Mdil x Vdil
Mconc
Vconc = 1.0 M x 0.250 L = 0.0417 L x 1000 ml = 41.7 ml
6.0 M 1 L
Tome una bureta de 50 ml y llene con la disolución HNO3 a 60. M luego de esto
vierta 41.7 ml de disolución en un recipiente volumétrico de 250 ml agregue agua
hasta la marca y mezcle perfectamente.
313. El ácido acético puro, conocido como ácido acético glacial es un líquido con una
densidad de 1.049 g/mL a 25°C. Calcule la molaridad de una disolución de ácido acético
que se preparó disolviendo 20.00 mL de ácido acético glacial a 25°C en suficiente agua
para obtener 250.0 mL de disolución.
M(s) = d x Vconc
M(s) = 1.049 g/ml x 20.00 ml = 20.98 g de HC2H3O2 X 1mol de HC2H3O2 =
60.05 g de HC2H3O2
= 0.3494 moles de HC2H3O2
20.00 ml x 1 L = 0.02000 L
1000 ml
250.0 ml x 1 L = 0.2500 L
1000 ml
Mconc = # de moles
Vconc
Mconc = 0.3494 mol = 17.47
0.02000 L
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 17.47 M x 0.02000 L = 1.398
- 119 -
0.2500 L
314. El glicérol, C3H8O3, es una sustancia muy utilizada en la fabricación de cosméticos,
alimentos, anticongelante y plásticos. El glicérol es un líquido soluble en agua con una
densidad de 1.2656 g/mL a 15°C. Calcule la molaridad de una disolución de glicérol que
se prepara disolviendo 50.000 mL de glicérol a 15°C en suficiente agua para obtener
250.00 mL de disolución.
M(s) = d x Vconc
M(s) = 1.2656 g/ml x 50.000 ml = 63.280 g de C3H8O3 X 1mol de C3H8O3 =
92.095 g de C3H8O3
= 0.68712 moles de C3H8O3
50.000 ml x 1 L = 0.050000 L
1000 ml
250.00 ml x 1 L = 0.25000 L
1000 ml
Mconc = # de moles
Vconc
Mconc = 0.68712 mol = 13.742
0.050000 L
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 13.742 M x 0.050000 L = 2.7485
0.25000 L
ESTEQUIOMETRÍA DE SOLUCIONES; TITULACIONES
315. ¿Qué masa de NaCl se requiere para precipitar todos los iones plata de 20.0 mL de una
disolución 0.100 M de AgNO3?
NaCl(ac) + AgNO3(ac) AgCl(s) + NaNO3(ac)
20.0 ml x 1 L = 0.0200 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.100 M x 0.0200 L = 0.00200 moles de NaCl
0.00200 moles de NaCl x 58.4 g de NaCl = 0.117 g de NaCl
1 mol de NaCl
316. ¿Qué masa de NaOH se requiere para precipitar todos los iones Fe2+
de 25.0 mL de una
disolución 0.500 M de Fe(NO3)2 ?
2NaOH(ac) + Fe(NO3)2(ac) 2Fe(OH)2(s) + NaNO3(ac)
25.0 ml x 1 L = 0.0250 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
- 120 -
# de moles = 0.500 mol/L x 0.0250 L = 0.0125 moles de Fe(NO3)2
0.0125 moles de Fe(NO3)2 x 2 mol de NaOH x 39.9 g de NaOH =
1 mol de Fe(NO3)2 x 1 mol de NaOH
= 0.999 g de NaOH
317. (a) ¿Qué volumen de disolución 0.115 M de HClO4 se re quiere para neutralizar 50.00
mL de NaOH 0.0875 M?
HClO4(ac) + NaOH(ac) NaClO4(ac) + H2O(l)
50.00 ml x 1L = 0.05000 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.0875 mol/L x 0.05000 L = 0.004375 moles de NaOH
0.004375 moles de NaOH X 1 mol de HClO4 = 0.004375 moles de HClO4
1 mol de NaOH
V(L) = # de moles
M
V(L) = 0.004375 mol = 0.03804 L x 1000 ml = 38.04 ml de HClO4
0.115 mol/L 1 L
(b) ¿Qué volumen de HCl 0.128 M se requiere para neutralizar 2.87 g de
Mg(OH)2?
2HCl(ac) + Mg(OH)2(s) MgCl2(ac) + 2H2O(l)
2.87 g de Mg(OH)2 x 1 mol de Mg(OH)2 x 2 moles de HCl = 0.0985 moles de
HCl
58.3 g de Mg(OH)2 1 mol de Mg(OH)2
V(L) = # de moles
M
V(L) = 0.0985 mol = 0.769 L x 1000 ml = 769 ml de HCl
0.128 mol/L 1 L
(c) Si se necesita 25.8 mL de AgNO3 para precipitar todos los iones Cl- de una
muestra de 785 mg de KCl (por formación de AgCl), ¿qué molaridad tiene la
disolución de AgNO3?
AgNO3(ac) + KCl(ac) KNO3(ac) + AgCl(s)
785 mg de KCl x 1g de KCl x 1 mol de KCl x 1 mol de AgNO3 =
1000 mg de KCl x 74.6 g de KCl x 1 mol de KCl
= 0.0105 moles de AgNO3
25.8 ml x 1 L = 0.0258 L
1000 ml
- 121 -
M = # de moles
V(L)
M = 0.0105 mol = 0.408 M en el AgNO3
0.0258 L
(d) Si se requieren 45.3 mL de una disolución 0.108 M de HCl para neutralizar una
disolución de KOH, ¿cuántos gramos de KOH deben estar presente; en la
disolución?
HCl(ac) + KOH(ac) KCl(ac) + H2O(l)
45.3 ml x 1 L = 0.0453 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.108 mol/L x 0.0453 L = 0.00489 moles de HCl
0.00489 moles de HCl x 1 mol de KOH x 56.1 g de KOH = 0.275 g de KOH
1 mol de HCl x 1 mol de KOH
318. (a) ¿Cuántos mililitros de HCl 0.120 M se necesitan para neutralizar totalmente 50.0 mL
de una disolución 0.101 M de Ba(OH)2 ?
2HCl(ac) + Ba(OH)2(ac) BaCl2(ac) + 2H2O(l)
50.0 ml x 1L = 0.0500 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.101 mol/L x 0.0500 L = 0.00505 moles de Ba(OH)2
0.00505 moles de Ba(OH)2 x 2 mol de HCl = 0.0101 moles de HCl
1 mol de Ba(OH)2
V(L) = # de moles
M
V(L) = 0.0101 mol = 0.0842 L x 1000 ml = 84.2 ml de HCl
0.120 mol/L 1 L
(b) ¿Cuántos mililitros de H2SO4 0.125 M se requieren para neutralizar 0.200 g de
NaOH?
H2SO4(ac) + 2NaOH(s) Na2SO4(ac) + 2H2O(l)
0.200 g de NaOH x 1 mol de NaOH x 1 moles de H2SO4 =
39.9 g de NaOH x 2 mol de NaOH
= 0.00251 moles de H2SO4
V(L) = # de moles
- 122 -
M
V(L) = 0.00251 mol = 0.0201 L x 1000 ml = 20.1 ml de H2SO4
0.125 mol/L 1 L
(c) Si se necesitan 55.8 mL de una disolución de BaCl2 para precipitar todo el ion
sulfato de una muestra de 752 mg de Na2SO4, ¿qué molaridad tiene la disolución?
BaCl2(ac) + Na2SO4(ac) 2NaCl(ac) + BaSO4(s)
752 mg de Na2SO4 x 1g de Na2SO4 x 1 mol de Na2SO4 x 1 mol de BaCl2 =
1000 mg de Na2SO4 x 142 g de Na2SO4 1 mol de Na2SO4
= 0.00529 moles de AgNO3
55.8 ml x 1 L = 0.0558 L
1000 ml
M = # de moles
V(L)
M = 0.00529 mol = 0.0949 M en el BaCl2
0.0558 L
(d) Si se requieren 42.7 mL de una disolución 0.208 M de HCl para neutralizar una
disolución de Ca(OH)2, ¿cuántos gramos de Ca(OH)2 hay en la disolución?
2HCl(ac) + Ca(OH)2(ac) CaCl2(ac) + 2H2O(l)
42.7 ml x 1 L = 0.0427 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.208 mol/L x 0.0427 L = 0.00888 moles de HCl
0.00888 moles de HCl x 1 mol de Ca(OH)2 x 74.1 g de Ca(OH)2 =
2 moles de HCl x 1 mol de Ca(OH)2
= 0.329 g de Ca(OH)2
319. Se derrama un poco de ácido sulfúrico en una mesa de laboratorio. El ácido puede
neutralizarse espolvoreando sobre él bicarbonato de sodio y absorbiendo con un trapo la
disolución resultante. El bicarbonato de sodio reacciona con el ácido sulfúrico como
sigue;
2NaHCO3(s) + H2SO4(ac) Na2SO4(a) + 2H2O(l) + 2CO2(g)
Se agrega bicarbonato de sodio hasta que cesa la efervescencia causada por la
formación de CO2 (g). Si se derramó 27.0 mL de H2SO4 6.0 M, ¿qué masa mínima de
NaHCO3 debe agregarse al derrame para neutralizar el ácido?
27.0 ml x 1 L = 0.0270 L
1000 ml
- 123 -
# de moles = M x V(L)
# de moles = 6.0 mol /L x 0.0270 L = 0.162 moles de H2SO4
0.162 moles de H2SO4 x 2 moles de NaHCO3 x 83.9 g de NaHCO3 =
1 mol de H2SO4 x 1 mol de NaHCO3
= 27.2 g de NaHCO3
320. El olor característico del vinagre se debe al ácido acético, HC2H3O2. Este ácido
reacciona con hidróxido de sodio como sigue:
HC2H3O2(ac) + NaOH(ac) H2O(l) + NaC2H3O2(ac)
Si 2.50 mL de vinagre requieren 35.5 mL de NaOH 0.102 M para alcanzar el punto de
equivalencia en una titulación ¿cuántos gramos de ácido acético hay en una muestra
de 1.00 ct (un cuarto de galón) de este vinagre?
35.5 ml x 1 L = 0.0355 L
1000 ml
2.50 ml x 1L = 0.00250 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.102 mol /L x 0.0355 L = 0.00362 moles de NaOH
0.00362 moles de NaOH x 1 moles de HC2H3O2 x 60.0 g de HC2H3O2 =
1 mol de NaOH x 1 mol de HC2H3O2
= 0.217 g de HC2H3O2
1.00 ct x 1L = 0.946 L x 0.00250 L = 0.0666 L
1.057 ct 0.0355 L
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.102 mol /L x 0.0666 L = 0.00679 moles de NaOH
0.00679 moles de NaOH x 1 moles de HC2H3O2 x 60.0 g de HC2H3O2 =
1 mol de NaOH x 1 mol de HC2H3O2
= 0.408 g de HC2H3O2
321. Una muestra de Ca(OH)2 sólido se agita en agua a 30 ºC hasta que la disolución
contiene tanto Ca(OH)2 disuelto como puede retener. Se extrae una muestra de 100 mL
de esta disolución y se titula con HBr 5.00 x 10-2
M. Se requiere 48.8 mL de la
disolución de ácido para la neutralización. ¿Qué molaridad tiene la disolución de
Ca(OH)2?
Ca(OH)2(ac) + 2HBr(ac) CaBr2(ac) + 2H2O(l)
100 ml x 1 L = 0.100 L
1000 ml
48.8 ml x 1 L = 0.0488 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 5.00 X 10-2
mol/L x 0.0488 L = 0.00244 moles de HBr
- 124 -
0.00244 moles de HBr x 1 mol de Ca(OH)2 = 0.00122 moles de Ca(OH)2
2 moles de HBr
M = # de moles
V(L)
M = 0.00122 mol = 0.0122 M en el Ca(OH)2
0.100 L
322. Calcule la solubilidad del Ca(OH)2 en agua a 30°C, en gramos de Ca(OH)2 por 100 mL
de disolución.
0.00122 mol de Ca(OH)2 x 74.1 g de Ca(OH)2 =
1 mol de Ca(OH)2
= 0.904 g por cada 100 ml de disolución
323. En el laboratorio, se disuelve 7.52 g de Sr(NO3)2 en suficiente agua para formar 0.750 L.
Se extrae una muestra de0.100 L de esta disolución stock y se titula con una disolución
0.0425 M de Na2CrO4 . ¿Qué volumen de disolución de Na2CrO4 se necesita para
precipitar todo el Sr2+(ac) como SrCrO4 ?
Sr(NO3)2(ac) + Na2CrO4(ac) 2NaNO3(ac) + SrCrO4(s)
7.52 g de Sr(NO3)2 x 1mol de Sr(NO3)2 = 0.0355 moles de Sr(NO3)2
211.6 g de Sr(NO3)2
0.0355 moles de Sr(NO3)2 x 1 mol de Na2CrO4 = 0.0355 moles de Na2CrO4
1 mol de Sr(NO3)2
V(L) = # de moles
M
V(L) = 0.0355 mol = 0.836 L de Na2CrO4
0.0425 mol/L
324. Se mezcla 100.0 mL de una disolución 0.200 M de KOH con 200.0 mL de una
disolución 0.150 M de NiSO4.
(a) Escriba la ecuación química balanceada para la reacción que ocurre,
2KOH(ac) + NiSO4(ac) Ni(OH)2(s) + K2SO4(ac)
(b) ¿Qué precipitado se forma?
El precipitado que se forma es el Ni(OH)2
(c) ¿Cuál es el reactivo limitante?
100.0 ml x 1L = 0.100 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.200 mol/L x 0.100 L = 0.0200 moles de KOH
0.0200 moles de KOH x 1 mol de NiSO4 = 0.0100 moles de NiSO4
- 125 -
2 moles de KOH
0.0100 moles de NiSO4 x 2 moles de KOH = 0.0200 moles de KOH
1 mol de NiSO4
El compuesto limitante es el KOH
(d) ¿Cuántos gramos de precipitado se forman?
0.0200 moles de KOH x 1 mol de Ni(OH)2 x 92.7 g de Ni(OH)2 =
2 moles de KOH x 1 mol de Ni(OH)2
= 0.927 g de Ni(OH)2
(e) ¿Qué concentración tiene cada uno de los iones que permanecen en disolución?
Mdil = Mconc x Vconc
Vdil
Mdil = 0.200 M x 0.100 L = 0.0667 M
0.300 L
0.0667 M en el Ni2+
0.0667 M en el K+
Mconc = Mdil x Vdil
Vconc
Mconc = 0.00667 M x 0.3 L = 0.200 M en el KOH x 1 mol de NiSO4 =
m 0.100 L 2 moles de KOH
= 0.100 M en el NiSO4
0.100 M en el SO42-
325. Se prepara una disolución mezclando 12.0 g de NaOH y 75.0 mL de HNO3 0.200 M
(a) Escriba una ecuación balanceada para la reacción que se da entre los solutos,
NaOH(ac) + HNO3(ac) NaNO3(ac) + H2O(l)
(b) Calculen la concentración-de cada-uno de los iones que permanecen en
disolución.
12.0 g de NaOH x 1 mol de NaOH = 0.301 moles de NaOH
39.9 g de NaOH
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.200 mol/L x 0.0750 L = 0.015 mole de HNO3
0.301 moles de NaOH x 1 mol de HNO3 = 0.301 moles de HNO3
1 mol de NaOH
0.015 moles de HNO3 x 1 mol de NaOH = 0.015 moles de NaOH
1 mol de HNO3
M = 3 de moles
V(L)
M = 0.015 mol = 0.200 M en el HNO3
0.0750 L
- 126 -
0.200 M en el Na+
0.200 M en el NO3-
(c) ¿La disolución final es ¿ácida o básica?
Es ácida
326. Una muestra de 0.5895 g de hidróxido de magnesio impuro se disolvió en 100.0 mL de
disolución 0.2050 M de HCl. Después, se requirió 19.85 mL de NaOH 0.1020 M para
neutralizar el exceso de ácido. Calcule el porcentaje en masa de hidróxido de magnesio
en la muestra, suponiendo que es la única sustancia que reacciona con la disolución de
HCl.
Mg(OH)2(s) + 2HCl(ac) MgCl2(ac) + 2H2O(l)
19.85 ml x 1L = 0.01985 L
1000 ml
100.0 ml x 1L = 0.1000 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.1020 mol/L x 0.01985 L = 0.0020247 moles de NaOH
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.2050 mol/L x 0.1000 L = 0.0205 moles de HCl
# de moles en disolución = 0.02050 moles de HCl – 0.0020247 moles de NaOH =
0.01848 moles de HCl
0.01848 moles de HCl x 1 mol de Mg(OH)2 x 58.3 g de Mg(OH)2 =
2 moles de HCl x 1 mol de Mg(OH)2
= 0.5386 gramos de Mg(OH)2
%Mg(OH)2 = 0.5386 g de Mg(OH)2 x 100% = 91.40% de Mg(OH)2
0.5895 g de Mg(OH)2
327. Una muestra de 1.452 g de piedra caliza se pulveriza y luego se trata con 25.00 ml. de una
disolución 1.035 M de HCl. Después, se requirió 15.25 mL de NaOH 0.1010 M para
neutralizar el exceso de ácido. Calcule el porcentaje en masa de carbonato de calcio en la
piedra, suponiendo que es la única sustancia que reacciona con la disolución de HCl.
CaCO3(s) + 2HCl(ac) H2CO3(ac) + CaCl2(l)
25.00 ml x 1L = 0.02500 L
1000 ml
15.25 ml x 1L = 0.01525 L
1000 ml
# de moles = M x V(L)
# de moles = 1.035 mol/L x 0.02500 L = 0.025875 moles de HCl
- 127 -
# de moles = M x V(L)
# de moles = 0.1010 mol/L x 0.01525 L = 0.00154025 moles de NaOH
# de moles en disolución = 0.025875 moles de HCl – 0.00154025 moles de NaOH
= 0.02434 moles de HCl
0.02434 moles de HCl x 1 mol de CaCO3 x 100.1 g de CaCO3 =
2 moles de HCl x 1 mol de CaCO3
= 1.218 gramos de CaCO3
%CaCO3 = 1.218 g de CaCO3 x 100% = 83.88 % de CaCO3
1.452 g de CaCO3
328. La foto muestra la reacción entre una disolución de Cd(NO3)2 una de Na2S.
Determine la identidad del precipitado. ¿Qué iones permanecen en disolución?
Escriba la ecuación iónica neta de la reacción.
Cd(NO3)2(ac) + Na2S(ac) 2NaNO3(ac) + CdS(s)
El precipitado que se forma es el CdS (sulfuro de cadmio)
Los iones Na+ y NO3
- son iones espectadores por lo tanto permanecen en disolución
junto con cualquier exceso de reactantes
Cd(NO3)2(ac) + Na2S(ac) 2NaNO3(ac) + CdS(s)
Cd2+
(ac) + 2NO3-(ac) + 2Na
+(ac) + S
2-(ac) 2Na
+(ac) + 2NO3(ac) + CdS(s)
Cd2+
(ac) + S2-
(ac) CdS(s)
329. Suponga que tiene una disolución que podría contener cualquiera de los cationes
siguientes, o todos: Ni2+
, Ag+, Sr
2+ y Mn
2+. La adición de HCl hace que se forme
un precipitado. Después de separar el precipitado por filtración, se agrega
disolución de H2SO4 al filtrado y se forma otro precipitado. Éste se separa por
filtración y se agrega una disolución de NaOH al filtrado. No se observa
precipitado. ¿Cuáles iones están presentes en cada uno de los precipitados? ¿Cuál
de los cuatro iones mencionados no podría haber estado en la disolución original?
Solución:
HCl(ac) + Sr(s) SrCl2(s) + H2(g)
- 128 -
SrCl2(s) + H2SO4(ac) SrSO4(s) + HCl(ac)
SrSO4(s) + NaOH(ac) Na2SO4(ac) + Sr(OH)2(ac)
Los iones en cada uno de los precipitados son Sr2+
, Cl- en el primero, Sr
2+, SO4
2- en el
segundo
El ión que no podría haber estado en la disolución original es el Ag+ ya que con este
ión no puede haber reacción.
330. Suponga que decide investigar algunas reglas de solubilidad para dos iones que no
aparecen en la tabla 4.1, el ion cromato (CrO4)2-
y el ion oxalato (C2O4)2-
. Para ello,
cuenta con disoluciones (A, B, C, D) de cuatro sales solubles en agua:
Respuesta Soluto Color de la disolución
A Na2CrO4 Amarillo
B (NH4)2C2O4 Incolora
C AgNO3 Incolora
D CaCl2 Incolora
Cuando se mezclan estas disoluciones, se hacen las siguientes observaciones:
N°. de
experim.
Disoluciones
mezcladas
Resultados
1 A+B No hay precipitado, disol. amarilla
2 A+C Se forma precipitado rojo
3 A+D No hay precipitado, disol. amarilla
4 B+C Sé forma precipitado blanco
5 B+D Se forma precipitado blanco
6 C+D Se forma precipitado blanco
(a) Escriba una ecuación iónica neta para cada una de Las-reacciones que ocurren en
los experimentos,
(b) Identifique el precipitado que se forma, en su caso, en cada uno de los
experimentos,
(c) Con base en estas observaciones-limitadas, ¿qué ion tiende a formar sales más
solubles, cromato u oxalato?
331. Es común el uso de antiácidos par aliviar el dolor y promover la curación en el
tratamiento de úlceras leves. Escriba ecuaciones iónicas netas balanceadas para las
reacciones entre el HCl (ac) del estómago y cada una de las siguientes sustancias
empleadas en diversos antiácidos: (a) Al(OH)3(s); (b) Mg(OH)2(s); (c) MgCO3 (s);
(d) NaAl(CO3)(OH)2(s); (e) CaCO3(s).
Solución:
a) )()(3)()()(3 33
233 acClAllOHsOHAlacClH
)(3)()(3)(3)()(3)(3 32
3 acClacAllOHsOHAlacClacH
)()(3)()()(3 323
3 acAllOHsOHAlacH
- 129 -
b) )()(2)()()(2 22
222 acClMglOHsOHMgacClH
)(2)()(2)()()(2)(2 222
2 acClacMglOHsOHMgacClacH
)()(2)()()(2 222
2 acMglOHsOHMgacH
c) )()()()()()(2 222
322
32 acClMgacCOHsCOMgacClH
)(2)()()()(2)()()(2)(2 223
23
2 acClacMgacCOacHsCOMgacClacH
)()()()()( 23
223
2 acCOacMgsCOMg
d) )()()()( 22
33 sOHCOAlNaacClH
e) )()()()()()(2 222
322
32 acClCaacCOHsCOCaacClH
)(2)()()()(2)()()(2)(2 223
23
2 acClacCaacCOacHsCOCaacClacH
)()()()()( 23
223
2 acCOacCasCOCa
332. La producción comercial del ácido nítrico implica las reacciones químicas siguientes:
4NH3(g) + 502(g) → 4NO(g) + 6H2O(g)
2NO + O2(g) → 2NO2(g)
3NO + H2O(l) → 2HNO3(ac) + NO(g)
(a) ¿Cuáles de estas reacciones son reacciones redox? (b) En cada reacción redox,
identifique el elemento que se oxida y el elemento que se reduce.
Solución:
4 NH3 (g) + 5 O2 (g) 4 NO(g) +6H2O(g) 3- + o 2+ 2- + 2-
OxidaciónReducción
2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g) 3+ 2- o 4+ 2-
Oxidación
Reducción
3 NO2 (g) + H2O (l) 2 HNO3(ac) + NO(g) 4+ 2- 5+ 2-+ 2-
Oxidación
Reducción
2-+ 2+
333. Utilice la tabla 4-5 para predecir cuáles de los iones siguientes se pueden reducir a su
forma metálica mediante una reacción con zinc: (a) Na+(ac); (b) Pb
2+(ac); (c)
Mg2+
(ac); (d) Fe2+
(ac); (e) Cu2+
(ac); (f) Al3+
(ac). Escriba la ecuación neta balanceada
para cada reacción que ocurra.
Solución:
a)No hay reacción.
b) )()()()8 202 acZnsPbsZnacPb
- 130 -
c)No hay reacción
d) )()()()( 2002 acZnsFesZnacFe
e) )()()()( 2002 acZnsCusZnacCu
f)No hay reacción
334. El ácido tantárico, H2C4O6 tiene dos hidrógenos ácidos. Este ácido suele estar presente
en vinos y se precipita de la disolución conforme el vino envejece. Una disolución que
contiene una concentración desconocida del ácido se titula con NaOH. Se requieren
22.62 mL de disolución 0.2000 M de NaOH para titular ambos protones ácidos en
40.00 mL de la disolución de ácido tartárico. Escriba una ecuación iónica neta
balanceada para la reacción de neutralización y calcule la molaridad de la disolución
de ácido tartárico.
Solución:
OHOCHNaOHNaOCH 26442646 2)()(2
OHOCHNaOHNaOCH 24)()(22646 6442
)()(22442 6442 OCHNaOHNaOCH
)(442 64426 OCHNaOCHNa
OHOCHNaOHNaOCH 26442646 2)()(2
01.150 031.20/048.194/)99.39(2 molgmols
mol1 mol2 mol1 mol2
)(
..
lv
molNM
N°. mol = luM .
N°. mol = l02262.0200.0
N°. mol = )(10524.4 3 OHNa
64636463 10262.2
)(2
1)(10524.4 OHmolC
OHmolNa
OHmolCOHNa
)(
..
lv
molNM
646
646
6463
052.004.0
10262.2OHMC
OHlC
OHmolCM
335. La concentración de peróxido de hidrógeno en una disolución se determina titulando
una muestra de 10.0 mL de la disolución con ión permanganato.
)(8)(5)(2)(6)(5)(2 222
224 lOHgOacMnacHacOHacMnO Si se requieren 13.5 mL de disolución 0.109 M de MnO
4- para llegar al punto de
equivalencia. ¿Qué molaridad tiene la disolución d peróxido de hidrógeno?
Solución:
)(8)(5)(2)(6)(5)()(2 22224 lOHgOacPbacHacOHacPbO n
mol2 mol5 mol6 mol2 mol5 mol8 )934.118(2 )012.34(5 )1(6 )938.54(2 )32(5 )18(8
)(
..
lv
molNM
N°. mol = luM .
N°. mol = l0135.0109.0
- 131 -
N°. mol = 223
2243 1068.35)(10472.1 OmolHOmolHMnOmol
)(2 4MnOmol
)(
.
lv
molNM
3684.001.0
1068.3 223
l
OmolHM
336. Una muestra sólida de Zn(OH)2 se agrega a 0.400 L de una disolución 0.500 m de
HBr. La disolución que queda todavía es ácida, y a continuación se titula con una
disolución 0.500 m de NaOH. Se alcanza el punto de equivalencia después de
agregarse 98.5 mL de la disolución de NaOH. ¿Qué masa de Zn(OH)2 se agregó a la
disolución de HBr?
Solución:
OHZnBrHBrOHZn 222 2)(
)(
)(
luPM
gmM
Lmolggm 400.0/824.161500.0)(
HBrgm 36.32)(
22 )(88.19
824.161
)(404.9936.32 OHgZn
gHBr
OHgZngHBr
337. Calcule el número de iones de sodio que hay en 1.00 mL de una disolución 0.0100 M
de fosfato de sodio.
Solución:
v = 1.00 ml
M = 0.010014Na+
3(PO4)2-
molLL
POmolNa 53
42 101001.0)(
0100.0
)(1
3
1
1002.6)(101
43
23
435
POmoléculaNa
átomosNa
mol
molesPOmolNa
átomosNa191081.1
338. (a) En una titulación, se requiere 15.0 mL de hidróxido de sodio 0.1008 M para
neutralizar una muestra de 0.2053 g de un ácido orgánico. Calcule la masa molar del
ácido si éste es monoprótico. (b) Un análisis elemental de la sustancia indica que
contiene 5.89% de H, 70.6% de C y 23.5% en masa de O. Determine su fórmula
molecular.
Solución:
a) V = 15.0 ml Na(OH)
M = 0.1008 Na(OH)
m(g) = 0.2053g Acido. lml
lml .015.0
1000
.10.15
)(..)()( lvPMMOHNagm
lOHNagm 015.0996.391008.0)()(
0605.0)()( OHNagm
ácidomolgOHNa
gÄcidoOHgNa ./10104.3
)(996.39
2053.0)(0605.0 4
b) 5.89% H
70.6% C
- 132 -
23.5% O
Elemento
M(g)
No. moles
mol%
Redondeo
Fórmula
H4C4O H 5.89 5.85 3.98 4
C 70.6 5.88 4 4
O 23.5 1.47 1 1
)(FenFM
Fe
FMn )(2 44 OCHFM
molg
molgn
/075.68
/8.135 288 OCHFM
2n
339. Una muestra d 6.977 g de una mezcla se analizó en busca de ion bario. Para ello, se
agregó ácido sulfúrico en exceso a una disolución acuosa de la muestra. La reacción
resultante produjo un precipitado de sulfato de bario, que se recuperó por filtración, se
lavó, secó y pesó. Si se obtuvo 0.4123 g de sulfato de bario, determine el porcentaje en
masa de bario en la muestra.
Solución:
22
42
42 )( HSOBaSOHBa
BaBa %7.19%1009779.6
)327.137)(1(%
340. Un camión tanque que llevaba 5.0 x 103 Kg de disolución concentrada de ácido
sulfúrico se vuelca y derrama la carga. Si el ácido sulfúrico tiene 95.0% en masa de
H2SO4 y tiene una densidad de 1.84 g/mL, ¿cuántos kilogramos de carbonato de sodio
se requerirá para neutralizarlo?
Solución:
423100.5 SOKgHdis
4295 SOgHm
mlgd /84.1
KgSOKgH
COKgNaSOKgH 3
42
3242
3 106.5095.0
)(106.0100.5
341. Se añade una muestra d 5.53 g de Mg(OH)2 a 25.0 mL de HNO3 0.200 M. (a) Escriba
la ecuación química de la reacción que se produce.(b) ¿Cuál es el reactivo imitante en
la reacción? (c) ¿Cuántos moles de Mg(OH)2, HNO3 y Mg(NO3)2 están presentes al
término de la reacción?
Solución:
a) 126g + 58.3g = 148.3g + 36g
OHNOMgOHMgHNO 22323 2)()(2
ml25 g53.5
M200.0
g63.0 + 0.29g = 0.74g + 0.18g
- 133 -
b) Reacción Limitante = HNO3 , Reactivo exceso=5.24gMg(OH)2
c) 5.53g Mg(OH)2 x 1mol Mg(OH)2 = 0.095 moles Mg(OH)2
58.3 gMg(OH)2
0.63gHNO3 x 1mol HNO3 = 0.01 moles HNO3
63gHNO3
0.01 moles HNO3 x 1 mol Mg(NO3)2 = 0.005 moles Mg(NO3)2
2moles HNO3
CAPITULO VI
ESTRUCTRA ELECTRONICA DE LOS ATOMOS
342. Especifique las unidades SI básicas para a) la longitud de onda de la luz, b) la frecuencia
de la luz; c) la velocidad de la luz.
Solución:
a) m
b) s-1
o Hertz
c) m/s
343. Qué relación hay entre la longitud de onda y la frecuencia de la energía radiante. b) El
ozono de la alta atmósfera absorbe energía en el intervalo de 210 a 300 nm del espectro
electromagnético. ¿En qué región del espectro está esta radiación?
Solución:
a) La relación es de proporcionalidad inversa, ya que a menor longitud de onda,
mayor energía y viceversa (λ=c/ν).
b) Se halla en la región del UV.
344. Ordene los siguientes tipos de radiación electromagnética de menor a mayor longitud de
onda: IR, Luz verde, luz roja, ondas de radio, rayos X, UV.
Solución:
Rayos X, UV, luz verde, luz roja, IR, ondas de radio
345. Los átomos de mercurio excitados emiten luz intensa con una longitud de onda de 436
nm. ¿Qué frecuencia tiene esta radiación? Empleando la fig. 6.4, prediga el color
asociado a esta longitud de onda.
Solución:
λ=c/ν
ν=(c/ λ)= (3x108m/s) x 10
9nm = 3.8x10
14 Hz
436 nm 1m
El color asociado es el rojo.
346. Un tipo de quemadura por el sol se debe a la exposición a la luz UV con longitud de
onda cercana a 325 nm. ¿Qué energía tiene un fotón asociado a esta longitud de onda?
Solución:
E= (h.c)
λ
E= (6.63x10-34
J.s x 3x108 m/s) x 10
9nm = 6,12x10
-19J
325 nm 1m
347. En la descripción de la mecánica cuántica del átomo de hidrógeno, qué significado físico
tiene el cuadrado de la función de onda ψ2? b) Qué significado tiene la expresión
densidad electrónica? Y c) Qué es un orbital?
- 134 -
Solución:
a) ψ2 es el cuadrado de le densidad de probabilidad de encontrar al electrón en
una determinada región espacial en torno al núcleo.
b) Densidad electrónica es un mapa de la probabilidad de encontrar al electrón en
todos los puntos del espacio.
c) Orbital, es la región de mayor probabilidad de encontrar al electrón en torno al
núcleo del átomo.
348. a)Para n=4, qué valores puede tener l? b) Para l=2, que valores puede tener ml?
Solución:
a) Para n=4, los valores permitidos de (l= 0, 1, 2, 3)
b) Para l=2, ml=(-2,-1,0,+1,+2)
349. Cite los valores numéricos de n y l que corresponden a cada una de las designaciones
siguientes: a) 3p, b) 2s, c) 4f, d) 5d.
Solución:
a) n= 3, l= 1
b) n=2, l= 0
c) n= 4, l= 3
d) n= 5, l= 2
350. Cuántos valores puede tener l y ml cuando a) n=3, b) n=5.
Solución:
a) n=3, l=(0, 1, 2), ml=(0), (+1,0,-1), (+2,+1,0,-1,-2)
b) n=5, l=(0,1,2,3,4), ml=(0), (+1,0,-1), (+2,+1,0,-1,-2), (+3,+2,+1,0,-1,-2,-3),
(+4,+3,+2,+1,0,-1,-2,-3,-4)
351. Qué semejanzas y diferencias hay entre los orbitales 1s y 2s del átomo de hidrógeno.
Solución:
Semejanzas: Los dos orbitales son de forma esférica.
Diferencias: corresponden a niveles de energía distintos.
352. Para el átomo de hidrógeno, ordene los orbitales siguientes de menor a mayor energía (es
decir los más estables primero): 4f, 6s, 3d, 1s, 2p.
Solución:
En orden ascendente de energía: 1s, 2p, 3d, 6s, 4f.
353. Qué puede decir acerca de la distancia media entre el núcleo y un electrón que está en
un orbital 2s, en comparación con la distancia media entre el núcleo y un electrón que
está en un orbital 3s.
Solución:
El electrón que se halla situado en el orbital 3s, respecto al núcleo se halla más lejos que
un electrón situado en el orbital 2s.
354. Con referencia a la figura 6.18, qué relación hay entre el número de nodos de un orbital
s y el valor del número cuántico principal?
Solución:
El número de nodos es igual a (n-1) respecto al número cuántico principal.
355. Cuáles de las siguientes representan combinaciones imposibles de n y l: 1p, 4s, 5f, 2d.
Solución:
Las combinaciones imposible de n y l son: 1p y 2d.
La s combinaciones permitidas de n y l son: 4s, 5f.
356. Cuáles de los siguientes son conjuntos permitidos de números cuánticos para un electrón
en un átomo de hidrógeno: a) n=2, l=1, ml=1. b) n=1, l=2, ml=-1, c) n=4, l=2, ml=-2. d)
n=3, l=3, ml=0.
Solución:
Son permitidas las opciones: a y c.
- 135 -
Son imposibles las opciones: b y d, ya que jamás n es igual o mayor que l.
357. La distancia media entre el núcleo y un electrón 3s de un átomo del cloro es menor que
la que hay entre el núcleo y un electrón 3p. Cuál orbital tiene mayor energía?
Solución:
El orbital que tiene mayor energía es el 3p, ya que l=1.
El Orbital que tiene mayor energía es el 3p, ya que la energía aumenta al aumentar l,
dentro de un mismo nivele de energía principal.
358. Cree que se necesite mas o menos energía para extraer un electrón 3s que un electrón 2p
del átomo de cloro?
Solución:
Se necesitará más energía para extraer un electrón 3s que un 2p, ya que el nivel de
energía principal en el que se halla es mayor.
359. a) Plantee el principio de exclusión de Pauli en sus propias palabras. b)El principio de
exclusión de Pauli es, en un sentido importante, la clave para entender la tabla periódica.
Explique por qué?
Solución:
a) El principio de exclusión de Pauli indica que ningún par de electrones
correspondientes a un mismo orbital o subnivel puede tener sus cuatro
números cuánticos iguales, al menos debe variar en el cuarto número cuántico
ms.
b) Se aplica este principio en la tabla periódica para explicar la diferencia entre
los grupos de elementos, entre elementos pertenecientes a un mismo grupo,
entre elementos correspondientes a distintos periodos y elementos que
corresponden a un mismo período.
360. Indique el número máximo de electrones que pueden ocupar cada una de las subcapas
siguientes: a) 3d, b) 4s, c) 2p y d)5f.
Solución: a) 3d, máximo 10 e
-
b) 4s, máximo 2 e-
c) 2p, máximo 6 e-
d) 5f, máximo 14 e-
361. a) Qué son electrones de capa externa, b)qué son electrones no apareados, c) cuántos
electrones de capa externa tiene un átomo de Si, d) Cuántos no están apareados?
Solución:
a) Electrones de capa externa son los últimos electrones que ingresan a un
elemento químico, si es del grupo A, serán s o p; pero si es del grupo B, serán
de transición d y si son actínidos o lantánidos, serán de transición f.
b) Electrones no apareados, son los que se encuentras solos en un orbital y
también se los denomina degenerados.
c) El Si tiene la configuración (Ne)3s23p
2
d) No están apareados 2 orbitales 3p y vació un orbital 3p.
362. Escriba las configuraciones electrónicas abreviadas de los siguientes átomos, utilizando
los centros de gas noble apropiados: a) Cs, b)Ca, c) Ne, d)Cl y e)Fe.
Solución:
a) Cs= (Xe)ns1
b) Ca= (Ar)ns2
c) Ne= (He)ns2np
6
d) Cl= (Ne)ns2np
5
e) Fe= (Ar)3d64s
2
- 136 -
363. Identifique el grupo de elementos al que corresponde cada una de las configuraciones
electrónicas generalizadas siguientes: a) gas noble ns2np
5, b) gas noble ns
2(n-1)d
2, c)gas
noble ns2(n-1)d
10np
1.
Solución:
a) Halógenos
b) Grupo IIIB
c) Grupo IIB
364. Cuál número cuántico determina a) la forma de un orbital, b)la energía de un orbital,
c)las propiedades de espín de un electrón d)la orientación espacial del orbital?
Solución:
a) La forma geométrica del orbital está definida por el segundo número cuántico
“l”, también llamado azimutal.
b) La Energía de un orbital define el número cuántico principal “n”.
c) Las propiedades del espín lo define el cuarto número cuántico “ms”
d) La orientación espacial del orbital lo define el tercer número cuántico llamado
“ml”
365. Los números mágicos de la tabla periódica son los números atómicos de los elementos
muy estables (gases nobles): 2, 8, 18, 36, 54, 86. En términos de valores permitidos para
los orbitales y números cuánticos de espín, explique por qué estas disposiciones
electrónicas confieren una estabilidad especial.
Solución:
Estos números llamados mágicos, confieren estabilidad porque los elementos llamados
gases nobles a los que les corresponde, tienen sus orbitales completos de electrones,
razón por la cual no reaccionan fácilmente para formar compuestos químicos.
CAPITULO VII
PROPIEDADES PERIODICAS DE LOS ELEMENTOS
366. Como cambian los tamaños de los átomos conforme nos movemos: a) de izquierda a
derecha en una fila de la tabla periódica, b) de arriba hacia abajo en una fila de la tabla
periódica, c) ordene los átomos siguientes de menor a mayor radio atómico: Sb, He, Ca,
Al.
Solución:
a) Al movernos de izquierda a derecha dentro de una fila, el tamaño de los
átomos disminuye, debido al incremento del número de cargas positivas en el
núcleo del átomo.
b) De arriba hacia abajo dentro de una columna de la tabla, vemos que el tamaño
de los átomos aumenta, porque crece el nivel de energía principal.
c) He, Al, Ca y Sb.
367. a) Por qué los cationes monoatómicos son más pequeños que los átomos neutros
correspondientes? b) Por qué todos los aniones monoatómicos son más grandes que los
átomos neutros correspondientes? c) Por qué aumenta el tamaño de los iones al bajar por
una columna de la tabla periódica?
Solución:
a) Los átomos neutros son más grandes que los átomos neutros, porque hay
déficit de electrones en los cationes y esto hace que el núcleo positivo
comprima la nube de electrones restantes.
- 137 -
b) Los aniones monoatómicos son más grandes que los átomos neutros, ya que
los electrones del ión se añaden a orbitales externos, razón por la cual, la nube
de electrones se expande y aparece más grande
c) El tamaño aumenta al bajar por una columna, porque se incrementa el número
cuántico principal y crece el radio del átomo.
368. Explique cada una de estas afirmaciones: a) El Cl- es más grande que el Cl, b) El S
2- es
más grande que el O2-
, c) el K+ es más grande que el Ca
2+.
Solución:
a) En el cloruro, hay 1 electrón más que en al cloro cero, por eso es más grande.
b) El sulfuro es más grande que el O2-
, porque tiene número atómico más grande
el doble y está en un nivel energético más grande.
c) El K+ es más grande que el Ca
2+, porque el tamaño aumenta de derecha
aizquierda dentro de una fila de la tabla.
369. a) Por qué las energías de ionización siempre son cantidades positivas, b) por qué el F
tiene la primera energía de ionización más grande que el O, c) por qué la segunda energía
de ionización de un átomo siempre es mayor que la primera energía de ionización?
Solución:
a) Porque es necesario proporcionar energía para arrancar un electrón de un
átomo neutro.
b) El F tiene la primera energía de ionización más grande que el O, ya que la
energía crece de izquierda a derecha dentro de una misma fila de la tabla.
c) Porque se requiere de mayor energía para arrancar un electrón de un átomo
cargado que de uno neutro.
370. Con base en sus posiciones en la tabla periódica prediga cuál átomo de los pares
siguientes tendrá la primera energía de ionización más grande: a) O, Ne. b) Mg, Sr. c) K,
Cr. d)Br, Sb.
Solución:
a) El Ne.
b) El Mg.
c) El Cr.
d) El Br.
371. Escriba la configuración electrónica de a) el ión Co2+
, b) el ión In+, c) cuántos electrones
no apareados contiene cada uno?
Solución:
a) (Ar)3d7
b) (Kr)4d10
5s2
c) El Co2+
contiene 1 electrón 3d no apareado y el In+ no tiene electrones
desapareados.
372. La afinidad electrónica del Li es un valor negativo, en tanto que la del Be es un valor
positivo. Explique esta observación utilizando configuraciones electrónicas.
El Li tiene carácter metálico más fuerte que el Be, razón por la cual con mayor facilidad
forma un ión Li+ más un electrón.
373. Para cada uno de los pares siguientes, cuál elemento tendrá mayor carácter metálico? a)
Li o Be, b) Li o Na, c) Sn o P, c) Al o B.
Solución:
a) El Li.
b) El Na
c) El Sn
d) El Al.
- 138 -
374. a) Qué significan los términos óxido ácido y óxido básico? b) Cómo podemos predecir si
un óxido va a ser ácido o básico, con base en su composición?
Solución:
a) Oxido básico significa que cuando reacciona con el agua forma una base o
hidróxido, en tanto de óxido ácido significa que cuando reacciona con el agua
formará un ácido oxácido.
b) En base al elemento que acompaña al oxígeno se puede predecir: será ácido si
se trata de un no metal y será básico si se trata de un metal de valencia fija o
variable.
375. a) Por qué el Ca generalmente es más reactivo que el Mg, b) Por qué el Ca es menos
reactivo que el K?
Solución:
a) Porque la reactividad química aumenta de arriba hacia abajo dentro de una
misma fila o columna, en esta caso los 2 elemento pertenecen a la IIA.
b) Porque la reactividad química y el carácter metálico se incrementa de derecha
a izquierda dentro de una misma fila o período que en este caso es el cuarto.
376. Escriba una ecuación balanceada para la reacción que ocurre en cada uno de los
siguientes casos: a) se quema K metálico en una atmósfera de Cl gaseoso, b)se agrega
óxido de Sr a agua, c) una superficie limpia de Li metálico se expone a O gaseoso, d) Na
metálico reacciona con S fundido.
Solución:
a) 2Ks + Cl2(g) = KCl (s)
b) SrO(s) + H2O(l) = Sr(OH)2(ac)
c) Li(s) + O2(g) = Li2O(s)
d) Na(s) + S(l) = Na2S(s)
377. Explique en términos de configuraciones electrónicas por qué el hidrógeno exhibe
propiedades similares tanto a las del Li como a las del F.
Solución:
El hidrógeno exhibe propiedades similares a las del Li, porque se encuentran en el
mismo grupo IA y forman iones con carga 1+. Pero con el fluor también se parecen
porque son no metales los dos.
378. a) Cuál esperaría usted que fuera mejor conductor de la electricidad, el Te o el I, b) que
diferencia hay entre una molécula de S (en su forma más común y a temperatura
ambiente) y una de O, c) Por qué el Cl es más reactivo que el Br?
Solución:
a) El In porque está más a la izquierda de la tabla periódica.
b) El S tiene número atómico Z=16, en tanto que el O tiene Z=8, es decir que el S
tiene el doble de protones que el O. Además en cuanto a reactividad química el
O es superior al S, por eso forma compuestos con metales y no metales,
incluso consigo mismo forma moléculas di y triatómicas.
c) El Cl es más reactivo que el Br porque la reactividad química aumenta de
arriba hacia abajo dentro de una misma columna.
379. Use diagramas de orbitales para ilustrar lo que sucede cuando un átomo de O gana 2
electrones. ¿Por qué es extremadamente difícil añadir un tercer electrón al átomo?
Solución:
a) La distribución electrónica del O= 1s2,2s
2,2p
4.
b) La configuración electrónica del O2-
= 1s2,
2s2,2p
6; por tanto adquiere
configuración de gas noble, lo que le proporciona gran estabilidad,
imposibilitando la adición de un solo electrón más a su configuración:
- 139 -
380. Los radios atómicos covalentes del Ta y el Pb son 1.48A° y 1.47A° respectivamente.
Utilizando estos valores y los de la figura 7.5 prediga el radio atómico covalente del
elemento Bi. Explique su respuesta.
Solución:
Analizando la figura 7.5 nos damos cuenta que hay una disminución relativamente
constante en el radio de los elementos de la fila anterior a la que pertenecen los
elementos mencionados, es decir en la serie In, Sn, Sb. Deberíamos esperar por esta
razón una disminución de aproximadamente 0.02A° al pasar del Pb al Bi, lo que da una
estimación de 1.45A°. El valor de la tabla 7.5 es 1.46 A°, lo que demuestra que en el
cálculo estimativo se cometió un ligero error.
