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Facultad de Ingeniería QuímicaCurso de nivelación de carreraQUÍMICAPARALELO: IQ-GRUPO: 7INTEGRANTES:MALES MORALES REINA OBANDO ANTHONY RICARDO PAULA ALEJANDRAGRANJA MARQUEZ VARGAS LOPEZ MERCEDES DE LOS ANGELES JOHANNA SALOMEUTRERAS ZUNIGA DOMENICA STEFANIAFECHA:28/8/ TEMA: Taller Grupal #CONSIDERACI...

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA PARALELO: IQ-002 GRUPO: 7 INTEGRANTES: MALES MORALES REINA OBANDO GRANJA MARQUEZ VARGAS LOPEZ UTRERAS ZUNIGA

ANTHONY RICARDO PAULA ALEJANDRA MERCEDES DE LOS ANGELES JOHANNA SALOME DOMENICA STEFANIA

FECHA:28/8/2020 TEMA: Taller Grupal #1

CONSIDERACIÓN Los siguientes ejercicios resueltos se tomaron del libro QUIMICA de Raymond Chang y Kenneth A, Goldsby.

CLASIFICACIÓN Y PROPIEDADES DE LA MATERIA 1.11 Indique si cada una de las afirmaciones siguientes describe una propiedad física o una química: a) El oxígeno gaseoso permite la combustión. Es una propiedad química debido a que el oxígeno es comburente que al mezclarse con un combustible se transforma en CO2 o vapor de agua. b) Los fertilizantes ayudan a incrementar la producción agrícola. Es una propiedad química debido a que la planta absorbe el fertilizante para que por medios de procesos biosintéticos se generen reacciones químicas para que la planta se vuelva más fuerte y tenga frutos mas grandes. c) El agua hierve a menos de 100°C en la cima de una montaña. Es una propiedad física debido a que el agua cambia de estado. d) El plomo es más denso que el aluminio. Es una propiedad física debido a que la densidad es una característica que se puede observar y no necesita de reacciones química para obtenerla.

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e) El uranio es un elemento radiactivo Es una propiedad química debido a que para que se concluya que es un elemento radioactivo se necesitó estudiar la emisión de los rayos alfa, beta y gama. 1.12 Señale si cada una de las afirmaciones siguientes describe un cambio físico o un cambio químico: a) El helio gaseoso contenido en el interior de un globo se escapa después de unas cuantas horas. Es un cambio físico, ya que solo se esta dispersando y no está interviniéndose en la composición del helio. b) Un rayo de luz tiende a atenuarse y finalmente desaparece. Es un cambio físico por que se puede observar como desaparece y no se interviene en la composición del rayo de luz. c) El jugo de naranja congelado se reconstituye al añadirle agua. Es un cambio físico porque solo esta cambiando de estado d) El crecimiento de las plantas depende de la energía solar en un proceso llamado fotosíntesis. Es un cambio químico porque depende de la transformación de energía inorgánica a energía lumínica. e) Una cucharada de sal de mesa se disuelve en un plato de sopa. Es un cambio químico ya que el cloruro de sodio cambia la composición de la sopa. 1.13 Indique los nombres de los elementos representados con los símbolos químicos Li, F, P, Cu, As, Zn, Cl, Pt, Mg, U, Al, Si, Ne. SÍMBOLO

NOMBRE

Li

Litio

F

Flúor

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA P

Fósforo

Cu

Cobre

As

Arsénico

Zn

Zinc

Cl

Cloro

Pt

Platino

Mg

Magnesio

U

Uranio

Al

Aluminio

Si

Silicio

Ne

Neón

1.14 Señale los símbolos químicos de los elementos siguientes: a) cesio, b) germanio, c) galio, d) estroncio, e) uranio, f ) selenio, g) neón, h) cadmio. NOMBRE

SIMBOLO

Cesio

Cs

Germánico

Ge

Galio

Ga

Estroncio

Sr

Uranio

U

Selenio

Se

Neón

Ne

Cadmio

Cd

1.15 Clasifique cada una de las sustancias siguientes como elemento o compuesto: a) hidrógeno, b) agua, c) oro, d) azúcar. Hidrógeno

Elemento

Agua

Compuesto

Oro

Elemento

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA Azúcar

Compuesto

1.16Clasifique cada uno de los siguientes ejemplos como elemento, compuesto, mezcla homogénea o mezcla heterogénea: a) agua de pozo, b) gas argón, c) sacarosa, d) una botella de vino rojo, e) sopa de pollo y fideos, f) sangre que fluye en un capilar, g) ozono. Elemento

Compuesto Mezcla homogénea

Mezcla heterogénea

Gas argón

Sacarosa

Agua de pozo

Sopa de pollo y fideos

Ozono

Botella vino rojo Sangre que fluye en un capilar

MEDICIONES 1.21 El bromo es un líquido pardo rojizo. Calcule su densidad (en g/mL) si 586 g de la sustancia ocupan 188 mL. D= D=

M V

586 gr 188 mL 𝐠𝐫 𝐦𝐋

D=3.12

1.22 La densidad del metanol, un líquido orgánico incoloro que se usa como solvente, es de 0.7918 g/mL. Calcule la masa de 89.9 mL del líquido. D=

M V

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA M= D*V

M= 0.7918

gr

mL

* 89.9 mL 𝐠𝐫

M=71,2 𝐦𝐋

1.23 Convierta las temperaturas siguientes a grados Celsius o Fahrenheit: a) 95°F, la temperatura de un caluroso día veraniego. 5 C = (F° − 32) 9 5 C = (95° − 32) 9 C = 35°

b) 12°F, la temperatura de un frío día invernal. 5 C = (F° − 32) 9 5 C = (12° − 32) 9 C = -11°

c) Fiebre de 102°F

5 C = (F° − 32) 9 5 C = (102° − 32) 9 C = 39°

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA d) Un horno que funciona a1 852°F 5 C = (F° − 32) 9

5 C = (852° − 32) 9 C = 456°

e) -273.15°C 9 F = (C° + 32) 5 9 F = (−273,15° + 32) 5 F = -4,3 𝐱 𝟏𝟎𝟐

1.24 Normalmente, el cuerpo humano soporta temperaturas de 105°F sólo durante breves periodos sin que ocurra daño permanente en el cerebro y otros órganos vitales. ¿Cuál es esa temperatura en grados Celsius? 5 C = (F° − 32) 9 5 C = (105° − 32) 9 C = 41°

b) El etilenglicol es un compuesto orgánico líquido que se usa como anticongelante en radiadores de automóviles. Se congela a -11.5°C. Calcule su temperatura de congelación en grados Fahrenheit. 9 F = (C° + 32) 5

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA F=

9 (−11,5° + 32) 5 F = 36,9

c) La temperatura en la superficie solar es de unos 6 300°C. ¿Cuál es esa temperatura en grados Fahrenheit? 9 F = (C° + 32) 5 9 F = (6300° + 32) 5 F = 1,140 𝐱 𝟏𝟎𝟒

d) La temperatura de ignición del papel es de 451°F. ¿Cuál es esa temperatura en grados Celsius? 5 C = (F° − 32) 9 5 C = (451° − 32) 9 C = 2,32 𝐱 𝟏𝟎𝟐°

1.25 Convierta las temperaturas siguientes a kelvin: a) 113°C, el punto de fusión del azufre, K = °C + 273

K = 113° + 273 K = 386 b) 37°C, la temperatura normal del cuerpo humano, K = °C + 273

K = 37° + 273 K = 310

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA c) 357°C, el punto de ebullición del mercurio. K = °C + 273

K = 357° + 273 K = 630

1.26 Convierta las temperaturas siguientes a grados Celsius: a) 77 K, el punto de ebullición del nitrógeno líquido, C = K° − 273

C = 77° − 273 C = 196° b) 4.2 K, el punto de ebullición del helio líquido, C = K° − 273

C = 4,2° − 273 C = -268,8° c) 601 K, el punto de fusión del plomo. C = K° − 273

C = 601° − 273 C = 328°

MANEJO DE NÚMEROS 1.27.¿Cuál es la ventaja del uso de la notación científica sobre la notación decimal? Nos permite escribir números muy extensos de manera más abreviada. 1.28 Defina el concepto de cifra significativa. Analice la importancia de usar el número correcto de cifras significativas en las mediciones y cálculos.

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA Se denominan cifras significativas (c.s.) al conjunto de los dígitos que se conocen con seguridad en una medida. Las cifras significativas son importantes porque permite hacer más exactas las medidas, así mismo se puede reportar el error si es relativo. 1.29 Exprese los números siguientes en notación científica: a) 0,000000027 2,7x10−8 b) 356 c) 47 764 d) 0,096

3,56x102 4,8x104 9,6x10−2

1.30 Exprese los números siguientes en forma decimal a)𝟏, 𝟓𝟐𝐱𝟏𝟎−𝟐 b) 𝟕, 𝟕𝟖𝐱𝟏𝟎−𝟖

0,0152 0,000000078

1.31 Exprese las respuestas a los cálculos siguientes en notación científica: a) 145,75 + (2,3 x 𝟏𝟎−𝟏)

b) 79 500 ÷ (2,5 x 𝟏𝟎𝟐)

c) (7,0 x 𝟏𝟎−𝟑) - (8,0 x 𝟏𝟎−𝟒)

1457,5x10−1 + 2,3𝑥 10−1 1459,8 𝐱 𝟏𝟎−𝟏

7,95 x 104 ÷ 2,5 x 102 3,2x 𝟏𝟎𝟐

70,0 x 10−4 – 8,0 x 10−4 62,0 x 𝟏𝟎−𝟒

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA d) (1,0 x𝟏𝟎𝟒) x (9,9 x 𝟏𝟎𝟔)

9,9x 𝟏𝟎𝟏𝟎

1.32Exprese la respuesta a los cálculos siguientes en notación científica: a) 0,0095 + (8,5 x 𝟏𝟎−𝟑)

b) 653 ÷ (5,75 x 𝟏𝟎−𝟖)

c) 850 000 - (9.0 𝐱 𝟏𝟎𝟓)

d) (3.6 𝐱 𝟏𝟎−𝟒) x (3.6 𝐱 𝟏𝟎𝟔)

9,5 x 10−3 + 8,5 x 10 −3 18,0 x 𝟏𝟎−𝟑

6,53 x 102 ÷5,75 x 10−8 1,14 𝐱 𝟏𝟎𝟏𝟎

8,5 x 105 - 9.0 x 105 -0,5 𝐱 𝟏𝟎𝟓

1,3 𝐱 𝟏𝟎𝟑

1.33¿Cuál es el número de cifras significativas en cada una de las mediciones siguientes? a) 4 867 mi Cuatro cifras significativas b) 56 mL Dos cifras significativas c) 60 104 tons Cinco cifras significaticas d) 2 900 g Cuatro cifras significativas e) 40.2 g/cm3 Tres cifras significativas f) 0.0000003 cm Una cifra significative

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA g) 0.7 min Una cifra significativa h) 4.6 𝐱 𝟏𝟎𝟏𝟗 átomos Dos cifras significativas 1.34 Cuántas cifras significativas incluye cada uno de los siguientes: a) 0.006 L Una cifra significativa b) 0.0605 dm Tres cifras significativas c) 60.5 mg Tres cifras significativas d) 605.5 cm2 Cuatro cifras significativas e) 960 𝐱 𝟏𝟎−𝟑 g Tres cifras significativas f) 6 kg Una cifra significativa g) 60 m. Una cifra significativa 1.35 Realice las operaciones siguientes como si fueran cálculos de resultados experimentales, y exprese cada respuesta en las unidades correctas y con el número correcto de cifras significativas: a) 5.6792 m + 0.6 m + 4.33 m 10,6 m b) 3.70 g - 2.9133 g 0.79 g c) 4.51 cm x 3.6666 cm 16,5 cm

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA c) (3 𝐱 𝟏𝟎𝟒g + 6.827 g)/(0.043 cm3 + 0.021 cm3 ) 1,2 𝐱 𝟏𝟎𝟓

1.36 Realice las operaciones siguientes como si fueran cálculos de resultados experimentales, y exprese cada respuesta con las unidades apropiadas y el número correcto de cifras significativas: a) 7.310 km ÷ 5.70 km

1,28 km

b) (3.26 𝐱 𝟏𝟎−𝟑 mg) - (7.88 𝐱 𝟏𝟎−𝟓mg)

326,0 x 10−5𝑚𝑔 – 7,88 x 10−5𝑚𝑔 318,1 𝐱 𝟏𝟎−𝟓 mg

c) (4.02 𝐱 𝟏𝟎𝟔 dm) + (7.74 𝐱 𝟏𝟎𝟕dm)

4,02 x 106 dm + 77,4 x 106 dm

d) (7.8 m - 0.34 m)/(1.15 + 0.82 s)

81,4 𝐱 𝟏𝟎𝟔dm

7,5 m / 1,97 m 3,8 m 1.37 Se les ha pedido a tres estudiantes (A, B y C) que determinen el volumen de una muestra de etanol. Cada estudiante mide el volumen tres veces con una probeta graduada. Los resultados en mililitros son: A (87.1, 88.2, 87.6); B (86.9, 87.1, 87.2); C (87.6, 87.8, 87.9). El volumen verdadero es 87.0 mL. Comente acerca de la precisión y exactitud de los resultados de cada estudiante. El estudiante A presenta una variedad de resultados (87.1, 88.2, 87.6) sin embargo estos presentan poca precisión entre estos, y poca exactitud con el volumen verdadero de la probeta. El estudiante B con sus resultados (86.9, 87.1, 87.2) presenta buena precisión, ya que los tres resultados son muy cercanos, también presenta buena exactitud ya que los tres están muy cerca del volumen verdadero. Finalmente, el estudiante C con sus resultados (87.6, 87.8, 87.9) presenta buena precisión, ya que los

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tres valores son muy cercanos, sin embargo poca exactitud ya que son valores lejanos del volumen verdadero. 1.38 Se encomendó a tres aprendices de sastre (X, Y y Z) medir la costura de un par de pantalones. Cada uno hizo tres mediciones. Los resultados en pulgadas fueron: X (31.5, 31.6, 31.4); Y (32.8, 32.3. 32.7); Z (31.9, 32.2, 32.1). La longitud real es de 32.0 pulgadas. Comente acerca de la precisión y exactitud de los resultados de cada sastre. El aprendiz de sastre X presenta estos tres resultados (31.5, 31.6, 31.4) los cuales tiene buena precisión ya que entre los tres son muy cercanos, y poca exactitud ya que se encuentran lejanos a la longitud real. El aprendiz de sastre Y presenta sus resultados y son (32.8, 32.3. 32.7) los cuales tiene poca precisión y poca exactitud en comparación a los otros aprendices. Finalmente el aprendiz de sastre Z con sus medidas (31.9, 32.2, 32.1) tiene buena precisión y buena exactitud, siendo el más acertado de los tres.

PROBLEMAS ADICIONALES 1.53 Proporcione una afirmación cuantitativa y otra cualitativa acerca de cada una de las siguientes sustancias: a) Agua •

Cuantitativa: Masa molar es 18.01528 fusión 0°C, densidad de 1

•

𝑔

𝑐𝑚3

𝑔 , 𝑚𝑜𝑙

punto de ebullición 100°C, punto de

, su fórmula es 𝐻2 𝑂.

Cualitativa: Compuesta de Hidrógeno (H) y Oxígeno (O); tiene un punto de fusión mayor al de la temperatura ambiente; considerado disolvente universal; incolora e insabora.

b) Carbono •

Cuantitativa: Masa atómica es 12.0107 de 2.26

𝑔 . 𝑚𝐿

𝑔 , 𝑚𝑜𝑙

su número atómico es 6, densidad

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Cualitativa: Su símbolo es C, a temperatura ambiente se encuentra en estado sólido, es un no metal, conductor de la electricidad.

c) Hierro •

Cuantitativa: Masa atómica es 55.847

𝑔

𝑚𝑜𝑙

, densidad de 7.9

𝑔 , 𝑐𝑚3

punto de

ebullición 3000°C, punto de fusión 1536°C, número atómico es 26. •

Cualitativa: Su símbolo es Fe, es un metal maleable, tenaz, es de color gres plateado, magnético.

d) Hidrógeno gaseoso •

Cuantitativa: Masa molar es 2.01588 𝑘𝑔

𝑔

𝑚𝑜𝑙

, punto de ebullición -252.8°C,

densidad de 0.0838 𝑚3 .

•

Cualitativa: Es una molécula diatómica (𝐻2 ), es un gas inflamable a temperatura ambiente, es incoloro e inodoro, no es tóxico.

e) Sacarosa (azúcar de caña) •

𝑔

Cuantitativa: Masa molar es 342.3

𝑚𝑜𝑙

𝐶12 𝐻22 𝑂11. •

, punto de fusión 186 °C, su fórmula es

Cualitativa: Molécula compuesta por Carbono (C), Hidrógeno (H) y Oxígeno (O), disacárido digerible compuesto por una molécula de glucosa y otra de fructosa (Glu-Fru) unidas por un enlace glucosídico en unión 1-2,

f) Sal de mesa (cloruro de sodio)

𝑔

.

•

Cuantitativa: Masa molar es 58.44

•

Cualitativa: Molécula compuesta por Sodio (Na) y Cloro (Cl), mineral más

𝑚𝑜𝑙

abundante en la Tierra, se encuentra de forma natural en el agua de mar y en formaciones rocosas subterráneas. g) Mercurio •

Cuantitativa: Masa atómica es 200.59 𝑔

𝑔 , 𝑚𝑜𝑙

punto de ebullición 357°C, punto de

fusión -38.4°C, densidad de 16.6 𝑚𝐿, número atómico es 80. •

Cualitativa: Su símbolo es Hg, es un líquido blanco plateado a temperatura ambiente, metal noble, soluble únicamente en soluciones oxidantes, el metal y sus compuestos son muy tóxicos.

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h) Oro •

Cuantitativa: Masa atómica es 196.967

𝑔

𝑚𝑜𝑙

, densidad de 19.3

𝑔

𝑐𝑚3

, punto de

ebullición 2970°C, punto de fusión 1063°C, número atómico 79. •

Cualitativa: Su símbolo es Au, es un metal pesado y denso, blando, de color amarillo intenso.

i) Aire. •

Cuantitativa: Compuesto de Nitrógeno (78.08%), Oxígeno (20.94%) y Argón 𝑔

(0.93%), densidad de 0,0012 𝑐𝑚3 •

Cualitativa: Está compuesto por una mezcla de gases, es transparente, incoloro, incoloro e insípido (menos cuando se encuentra contaminado por alguna otra sustancia).

1.54 Indique cuáles de las afirmaciones siguientes describen propiedades físicas y cuáles propiedades químicas: Propiedades Físicas •

•

Propiedades Químicas

Las moléculas de hemoglobina

•

El hierro tiende a oxidarse

son de color rojo

•

El agua pluvial de regiones

Cuando se deja un vaso con agua al

sol,

el

gradualmente

agua

desaparece

industrializadas tiende a ser ácida •

Durante la fotosíntesis las plantas convierten el dióxido de carbono de la atmósfera en moléculas más complejas.

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA 1.55 En 2008 se produjeron en Estados Unidos casi 95 mil millones de lb de ácido sulfúrico. Convierta dicha cantidad a toneladas. 95 mil millones lb H2SO4 ∗

1 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎 2000 𝑙𝑏

=

47 500 000 toneladas de H2SO4 (47 millones 500 mil)

1.56 En la determinación de la densidad de una barra metálica rectangular, un estudiante realiza las mediciones siguientes: 8.53 cm de longitud, 2.4 cm de anchura, 1.0 cm de altura y 52.7064 g de masa. Calcule la densidad del metal con el número correcto de cifras significativas. 𝑚 𝑉

𝑉 = 𝑙 ∗𝑎∗ ℎ

𝑑=

𝑉 = (8.53 𝑐𝑚) ∗ (2.4 𝑐𝑚) ∗ (1.0 𝑐𝑚)

𝑑 =2.0 𝑥 101 𝑐𝑚3

52.7064 𝑔

𝑉 = 2.0 𝑥 101 𝑐𝑚3

𝒅 = 𝟐. 𝟔

𝒈

𝒄𝒎𝟑

1.57 Calcule la masa de lo siguiente: a) una esfera de oro con radio de 10.0 cm [el volumen de una esfera con radio r es V = (4/3) pr3; la densidad del oro es de 19.3 g/cm3] 4

𝑉 = 3 𝜋𝑟 3 4

V= 𝜋(10.0)3 3

V=41.9 x 102 𝑐𝑚3

𝑑=

𝑚 𝑉

𝑔

𝑚 = (41.9 𝑥 102 𝑐𝑚3 ) ∗ 19.3 𝑐𝑚3 𝒎 = 𝟖𝟎. 𝟗 𝒙 𝟏𝟎𝟑𝒈

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR Facultad de Ingeniería Química Curso de nivelación de carrera QUÍMICA b) un cubo de platino con longitud de sus lados de 0.040 mm (la densidad del platino es de 21.4 g/cm3) 𝑚 𝑉

𝑉 = 𝐿3

𝑑=

𝑉 = (0.0040 𝑐𝑚)3

𝑚 = (21.4

𝑉 = 6.4 𝑥 10−8𝑐𝑚3

𝒎 = 𝟏. 𝟒 𝒙 𝟏𝟎−𝟔𝒈

c) 50.0 mL de etanol (densidad del etanol = 0.798 𝑑= 𝑚 = (0.798

𝑚 𝑉

𝒈

𝑔

𝑐𝑚3

) ∗ (6.4 𝑥 10−8𝑐𝑚3 )

).

𝒎𝑳

𝑔 ) ∗ (50.0 𝑚𝐿) 𝑚𝐿

𝒎 = 𝟑𝟗. 𝟗 𝒈

1.58 Una botella cilíndrica de vidrio de 21.5 cm de longitud se llena con aceite de cocina de 0.953

𝒈

𝒎𝑳

de densidad. Si la masa del aceite necesaria para llenar la botella es de 1

360 g, calcule el diámetro interior de la botella....