HT 05 - Aritmética Química ( Solucionario) PDF

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QUÍMICA GENERALSOLUCIONARIO Una muestra de etano, 퐶 2 퐻 6 , tiene la misma masa que 10,0 millones de moléculas de metano 퐶퐻 4 ¿Cuántas moléculas 퐶 2 퐻 6 contiene la muestra? Masa 퐶 2 퐻 6 =masa 10 millones de moléculas 퐶퐻 4 moléculas 퐶 2 퐻 6 =?10 ∗ 10 6 푚표푙é푐푢푙푎푠 퐶퐻 4 ∗6, 02∗10 23 1푚표푙퐶퐻푚표푙é푐푢푙푎푠 4 퐶...

Description

Departamento de Ciencias SOLUCIONARIO 1. Una muestra de etano, 𝐶2 𝐻6 , tiene la misma masa que 10,0 millones de moléculas de metano 𝐶𝐻4 ¿Cuántas moléculas 𝐶2 𝐻6 contiene la muestra? Masa 𝐶2 𝐻6 =masa 10 millones de moléculas 𝐶𝐻4 moléculas 𝐶2 𝐻6 =? 10 ∗ 106 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝐶𝐻4 ∗

1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻4 6,02∗1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝐶𝐻4

∗

16𝑔𝐶𝐻4 1𝑚𝑜𝑙𝐶𝐻4

= 2,657 ∗ 10−16 𝑔 𝐶𝐻4

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝐶2 𝐻6 = 2,657 ∗ 10−16𝑔 → 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 6,02 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 1𝑚𝑜𝑙 ∗ 30𝑔 𝐶2 𝐻6 1 𝑚𝑜𝑙 −6 = 5,33 ∗ 10 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝐶2 𝐻6

2,657 ∗ 10−16𝑔 ∗

2. ¿Cuántas moléculas hay en 14,0 g de cada una de las siguientes sustancias? (a) CO; (b) 𝑁2 ; (c) 𝑃4 ; (d) 𝑃2 1𝑚𝑜𝑙 6,02 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑎) 14𝑔𝐶𝑂 ∗ ∗ = 3,01 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝐶𝑂 28𝑔 1𝑚𝑜𝑙

𝑏) 14𝑔𝑁2 ∗

𝑐) 14𝑔𝑃4 ∗

1𝑚𝑜𝑙 6,02 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 ∗ = 3,01 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠𝑁2 28𝑔 1𝑚𝑜𝑙

1𝑚𝑜𝑙 6,02 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 ∗ = 6,80 ∗ 1022 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑃4 124𝑔 1𝑚𝑜𝑙

𝑑) 14𝑔 𝑃2 ∗

1𝑚𝑜𝑙 6,02 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 ∗ = 1,36 ∗ 1023 62𝑔 1𝑚𝑜𝑙

3. ¿Cuántos átomos de hidrógeno están contenidos en75,0 g de propano, 𝐶3 𝐻8 ? 1 𝑚𝑜𝑙𝐶3 𝐻8 8 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻 6,02 ∗ 1023 ∗ 75𝑔 𝐶3 𝐻8 ∗ ∗ 44𝑔 𝐶3 𝐻8 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶3 𝐻8 1𝑚𝑜𝑙 𝐻 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠𝐻 = 8,209 ∗ 1024 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐻

QUÍMICA GENERAL 1

Departamento de Ciencias 4. ¿Cuántos átomos de C,H y O hay en 1,24 moles de glucosa, 𝐶6 𝐻12 𝑂6 ? 6𝑚𝑜𝑙 𝐶 6,02 ∗ 1023 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 1,24 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 ∗ ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶 24 = 4,48 ∗ 10 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐶 12 𝑚𝑜𝑙 𝐻 6,02 ∗ 1023 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐻 ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻 24 = 8,96 ∗ 10 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝐻

1,24 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 ∗

1,24𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎 ∗

6 𝑚𝑜𝑙 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝑔𝑙𝑢𝑐𝑜𝑠𝑎

∗

6,02∗1023 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 𝑂 1 𝑚𝑜𝑙 𝑂

= 4,48 ∗ 1024 Átomos O

5. Un experimento requiere 6,321*1021 moléculas de 𝐻2 𝑆𝑂4 ¿Qué masa de 𝐻2 𝑆𝑂4 es esto? 1 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝑆𝑂4 98𝑔 6,321 ∗ 1021 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 ∗ ∗ = 1,029𝑔 𝐻2 𝑆𝑂4 6,02 ∗ 1023 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎 1𝑚𝑜𝑙 6. ¿Cuál de las siguientes cantidades contiene más átomos: 1,10 g de átomos de hidrogeno o 14,7 g de átomos de cromo? 10 g H(mol/1g)(6.022x1023atomos de H/mol)=6.022x1024 átomos de H 14.7 g Cr(mol/52g)(6.022x1023atomos de Cr/mol)=1.7x1023 átomos de Cr *Entonces 14, 7 gr de átomo de cromo 7. ¿Cuál de las siguientes cantidades tiene mayor masa: 2 átomos de plomo o 5.1 x 10 -23 moles de helio? . Pb peso atómico=207,2g=1 mol=6,022x10 23 átomos (número de Avogadro) 6,022x10 23 atomos Pb----------207,2g 2 atomos de Pb -------------- x=2x207, 2 / 6,02x10 23=68,8x 10 -23g . 1 mol He=4g 1 mol He --------------------4g -23 5.1 x 10 molesHe------------------x=5.1 x 10 -23 x 4 / 1=20, 4 x 10 -23g *Tiene mayor masa 2 atomos de plomo

8. Calcule la masa molecular (en uma) de cada una de las siguientes sustancias: a) CH4 b) (NH4)2SO4 g)Ca3(PO4)2

c) SeO3

d) C6H6

e) NaBr

f)CaSO4

QUÍMICA GENERAL 2

Departamento de Ciencias

Solución: a) CH4 C = 12 PM = 16

H4= 1 (4) = 4

b) (NH4)2SO4 N: 2*14=28 S: 1*32=32 H: 8*1=8 O: 4*16= 64 PM = 132 c) SeO3 Se= 79 PM= 127

O3=16 (3) = 48

d) C6H6 C6= 12 (6) = 72 PM= 78

H6=1 (6) =

e) NaBr Na= 23 PM= 103 f) CaSO4 Ca= 40 PM= 104

Br= 80

S= 32

g) Ca3(PO4)2 Ca3=40(3) = 120 PM= 310

O4= 16(4) = 64

P2= 31(2)= 62

O8= 16(8)= 128

9. Calcule el número de átomos de hidrógeno en 39,6 gramos de sulfato amónico (NH4)2SO4. SOLUCIÓN: 8𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠𝐻 1𝑚𝑜𝑙 6,02 × 1023 á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 × × 132𝑔 1𝑚𝑜𝑙 (NH4)2SO4 1𝑚𝑜𝑙𝐻 𝟐𝟒 = 𝟏, 𝟒𝟒 × 𝟏𝟎 á𝒕𝒐𝒎𝒐𝒔 𝑯

39,6𝑔(NH4)2SO4 ×

QUÍMICA GENERAL 3

Departamento de Ciencias 10. ¿Cuántos gramos de sodio (Na) están presentes en 1,023x1024 moléculas Na2CO3? 1,023 × 1024 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠Na2CO3 ×

1𝑚𝑜𝑙Na2CO3 2𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎 23𝑔 × × 6,02 × 1023 1𝑚𝑜𝑙Na2CO3 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎

= 𝟕𝟖, 𝟏𝟕𝒈𝑵𝒂 11. Una muestra de 0,1014 gramos de glucosa purificada fue quemada en un tren de combustión C-H para producir 0,1486 gramos de 𝐶𝑂2 y 0,0609 gramos de 𝐻2 𝑂. Un análisis elemental indicó que la glucosa contiene sólo carbono, hidrógeno y oxígeno determinar la masa de C, H, O y los porcentajes de estos elementos en la muestra de glucosa. 12,01𝑔 𝐶 ? g 𝐶 = 0,1486𝑔 𝐶𝑂2 ∗ = 0,04055𝑔 𝐶 44,01𝑔 𝐶𝑂2 2,016 𝑔 𝐻 = 0,00681𝑔 𝐻? g 𝑂 18,02𝑔 𝐻2 𝑂 = 0,1014𝑔 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 − (0,04055𝑔 𝐶 + 0,00681𝑔 𝐻 ) = 0,0540𝑔 𝑂

? g 𝐻 = 0,0609𝑔 𝐻2 𝑂 ∗

Ahora podemos calcular los porcentajes en masa de cada elemento: 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐶 =

0,04055 𝑔 𝐶 ∗ 100% = 39,99% 𝐶 0,1014 𝑔

𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝐻 =

0,00681 𝑔 𝐻 ∗ 100% = 6,72% 𝐻 0,1014 𝑔

𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑂 =

0,0540 𝑔 0 ∗ 100% = 53,29% 𝑂 0,1014 𝑔

12. La densidad del ácido acético (CH3-COOH) es 1,05g/cm3 ¿Cuántas moléculas de agua están presentes en 2,56 mL? 2.56𝑚𝑙 ×

1,05𝑔 1𝑚𝑜𝑙 6,02 × 1023 × × = 2,70 × 1022 𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 60𝑔 1𝑚𝑜𝑙 1𝑚𝑙

13. El porcentaje de H2O en sulfato cúprico pentahidratado (CuSO4 . 5H2O) es: Cu=1 *64= 64 S=1*32= 32

% H2O= (90/250)*100=36%

O=4+16= 64 5H2O=5*18=90 Masa molecular= 250

QUÍMICA GENERAL 4

Departamento de Ciencias 14. El porcentaje de oxígeno en Al(MnO4)3 es: (MM: Al = 27; Mn= 55; O = 16) Solución: MM: Al(MnO4)3 = 384 Masa de oxígeno por molécula = 12x16 = 192 %O = 192x100/384 = 50% 15. El análisis de una sal indica que contiene 56,58% de potasio; 8,68% de carbono y 34,74% de oxígeno (MM: K=39; C=12; O=16). Luego la fórmula empírica es: Tomando como base 100gramos de dicha sal: Elemento Masa del elemento

Moles del elemento( dividir masa por P.at)

Dividir por más pequeño

K

56,58 = 1,45 𝑚𝑜𝑙 39

1,45

C O

56,58 g 8,68 g 34,74g

0,72

Relación de átomos = Relación de números enteros más pequeños

= 2K

8,68 = 0,72 𝑚𝑜𝑙 12

0,72 = 1,00 𝐶 0,72

34,74 = 2,17 𝑚𝑜𝑙 16,0

2,17 =3𝑂 0,72

𝐾2𝐶𝑂3

16. Los compuestos que contienen azufre y oxígeno son serios contaminantes del aire; representan la principal causa de la lluvia ácida. El análisis de una muestra de un compuesto puro revela que contiene 50,1% en masa de azufre y 49,9% de oxígeno ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto? Tomando como base 100gramos: Elemento Masa Número Dividir por el número relativa del relativo de menor elemento átomos (dividir masa por P.at) S

50,1

50,1 32,1 = 1,56

1,56 = 1,00 𝑆 1,56

Relación de números enteros más pequeños de átomos

𝑆𝑂2

QUÍMICA GENERAL 5

Departamento de Ciencias O

49,9 16,0 = 3,12

49,9

3,12 = 2,00 𝑂 1,56

17. Una muestra de un compuesto iónico se encuentra que contiene 6,072 gramos de Na, 8,474 gramos de S y 6,336 gramos de O ¿Cuál es su fórmula empírica? Elemento Masa Número Dividir Convertir Relación relativa relativo por el fracciones de del de número en números números elemento átomos menor enteros enteros (dividir más masa por pequeños P.at) de átomos Na

6,072

6,072 23,0 = 0,264

0,264 0,264 = 1,00

1,00*2=2 Na

S

8,474

8,474 32,1 = 0,264

0,264 0,264 = 1,00

1,00*2=2 S

O

6,336

6,336 16,0 = 0,396

0,396 0,264 = 1,50

1,50*2=3 O

𝑁𝑎2 𝑆2 𝑂3

18. Luego de analizar un óxido se encontró que su composición porcentual fue: Fe = 72,4%; O = 27,6% Luego, la fórmula empírica del óxido es: (MM: Fe = 56; O = 16) Solución: Asumimos 100g de óxido Masa #moles Fe: 72,4g O: 27,6g

72,4/56 = 1,3 27,6/16 = 1,7

 el menor 1,3/1,3 = 1 1,7/1,3 = 1,3

estandarizamos a enteros 1x3=3 1,3 x 3 = 4

La fórmula empírica del óxido analizado es Fe3O4

QUÍMICA GENERAL 6

Departamento de Ciencias 19. Todas las sustancias que aparecen a continuación se utilizan como fertilizantes que contribuyen a la nitrogenación del suelo. ¿Cuál de ellas representa una mejor fuente de nitrógeno, de acuerdo con su composición porcentual en masa? a) Urea (NH2)2 CO b) Nitrato de amonio NH4NO3 c) Guanidina HNC(NH2)2 d) Amoniaco NH3 . Urea, (NH2)2 CO



Nitrato de amonio, 

60.06 g/mol; 46.62% N 80 g/mol; 35% N

Guanidina HNC (NH2)2  59.07 g/mol; 71.10% N Amoniaco, NH3,



17 g/mol; 82.35%

20. Una muestra de un compuesto se encuentra que contiene 0,4055 gramos de C; 0,00681 gramos de H y 0,0540 g de O ¿Cuál es su fórmula molecular, si el peso molecular es 180 uma? Elemento

Masa del elemento

Moles del elemento( dividir masa por P.at)

C

0,003376 0,04055 g 0,04055 0,003376 12,01 = 0,003376 𝑚𝑜𝑙 = 1,00 𝐶

H

0,00681 g

0,00681 1,008 = 0,00676 𝑚𝑜𝑙

0,00676 0,003376 = 2,00 𝐻

O

0,0540 g

0,0540

0,00338 0,003376 = 1,00 𝑂

16,0 = 0,00338 𝑚𝑜𝑙

Luego: MM CH2O= 30,02uma

Dividir por más pequeño

Relación de átomos = Relación de números enteros más pequeños

𝐶𝐻2 𝑂

n= 180/30,02= 6

Fórmula molecular= (CH2O)n= C6H12O6

QUÍMICA GENERAL 7...