Schaum quimica Solucionario

8/10/2019 Schaum quimica Solucionario

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Comparando las presiones: 2 x 10-12bars = 2 x 10-121 bars (al tanto por uno)

5.23

Una masa de oxgeno ocupa 40,0 pie3a 758 torr. Calclese su volumen

a 635 torr, manteniendo la temperatura constante.

P1 V1= P2 V2 V2=P1 V1 V2 = 758 torr x 40 pie3 V2= 47,74 pie3

P2 635 torr

5.24

Diez litros de hidrgeno a 1 atm de presin estan contenidos en uncilindro que tiene un pistn mvil. El pistn se mueve hasta que la mismamasa de gas ocupa 2 litros a la misma temperatura. Encuntrese lapresin en el cilindro.

P1 V1 = P2 V2 P2= P1 V1 P2= 1 atm x 10 L P2 = 5 atmV2 2 L

5.25

Una masa dada de cloro ocupa 38 cc a 20C . Calclese su volumen a45 C, manteniendo constante la presin.

V1 = 38 cc = 0,038 litrosT1= 20 C = 293 K V1 = V2T2= 45 C = 318 K T1 T2V2 = ? V2= 38 ml x 318 K V2= 41,24 ml

293 K

5.26

Cierta cantidad de hidrgeno est encerrada en una camara deplatino a volumen constante. Cuando la cmara se sumerge en unbao de hielo fundido, la presin del gas es 1000 Torr. a) Cul es latemperatura Celsius cuando el manmetro de presin indica unapresin absoluta de 100 Torr.? b) Qu presin se tendr cuando seeleve la temperatura de la cmara hasta 100 C

a) P1 = P2 T2 = P2 X T1 = 100 Torr x 273 KT1 T2 P1 100 Torr

T2 = 27,3 K Transformando a CT2 = 27,3 273 = - 245,7 C

b) P2=? Si T2 = 373 K ( 273 + 100 C = 373 K)P2= P1 x P2

T1P2= 1000 Torr x 373 K P2= 1366,3 Torr.

273 K

5.27

Se tienen 1000 pie3de Helio a 15 C y 763 Torr. Calclese el volumen a 6C y 420 Torr.

P1 V1 = P2 V2 V2= P1 V1 T2T1 T2 P2T1

= 267 K x 1000 pie3 x 763 Torr V2= 1684,201 pie3420 Torr x 288 K


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5.28

Una masa de gas a 50 C y 785 Torr. Ocupa 350 mlt. Qu volumenocupar el gas a T.P.E.?

T.P.E. T2= 273 K P1= 785 Torr V1= 350 mlt = 0,350 L

P2= 760 Torr T1 = 50 + 273 = 323 K

P1 V1 = P2 V2 ; V2= P1V1T2T1 T2 P2T1

V2= 785 Torr x 0,35 L x 273 K760 Torr x 323 K

V2= 0,3055 L = 305,5 mlt.

5.29

Si una masa de gas ocupa 1 L a T.P.E. Qu volumen ocupar a 300 Cy 25 atm?.

V1= 1L V2= ? V2= P1V1T2T1 = 273 K T2= 573 K P2T1P1= 1 atm P2= 25 atm V2= 1atm x 1 L x 573 K

25 atm x 273 K

V2= 0,08395 L

5.30

Si un gas ocupa 15,7 pie3a 60 F y 14,7 lbf/pulg2, qu volumen ocupara 100 F y 25 lb/pulg2?

V1= 15,7 Pie3

T1= 60 F; F 32 = 9 ; (60 32) x 5 = 15,555 CC 5 9

T1= 288,555 KP1= 14,7 PSIV2 = ?T2= 100 F Transformando (100 32) x 5 = 37,77 C

9T2= 310,777 KP2= 25 PSIV2= P1V1T2 = 14,7 PSI x 15,7 pie3 x 310,777 K V2=9,94 pie3

P2T1 25 PSI x 288,555 K

5.31

Se recogen exactamente 500 cm3de nitrgeno sobre agua a 25 C y755 Torr. El gas est saturado con vapor de agua. Calclese el volumende nitrgeno en condiciones secas a T.P.E. La presin de vapor delagua a 25 C es 23,8 Torr.

V = 500 cc N2 = 0,5 L N2T = 298 K (25 C)PT = 755 TorrPv* 25 C = 23,8 Torr

Pgs = 755 Torr - 23,8 Torr = 731,2 Torr


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Para estas condiciones 731,2 Torr x 0,5 L = n x R x 298 K ( PV = n R T)760 Torr x V = n x R x 273 K

Despesando V = 731,2 x 0,5 L x 273 = 0,4406 L760 x 298 = 440,69 mlt

5.32

Un gas seco ocupa 127 centmetros cbicos a T.P.E. Si se recogiese lamisma masa de gas sobre agua a 23 C y una presin total del gas de745 Torr, Qu volumen ocupara? La presin de vapor de agua a 23 Ces 21 Torr.

V1= 0,127 LT1= 273 k ; P1= 760 TorrPara las condiciones finales : PT = 745 Torr = Pgas + Pv*

Pgas = PT Pv* = 745 Torr 21 TorrPgas = 724 Torr = P2

T2= 23 + 273 = 296 KV2= ?Utilizando la ley combinada: V2= P1V1T2 = 760 Torr x 0,127 L x 296 k

P2T1 724 Torr X 273 K

V2 = 0,1445 L = 144,54 mlt

5.33

Una masa de gas ocupa 0,825 L a 30C y 556 Pa. Cul es la presinsi el volumen se modifica hasta 1 L y la temperatura hasta 20 C?.

V1= 0,825 L

T1 = - 30 C ; T1= 243 K P1= 556 PaP2= ? ; V2= 1 L T2= 293 K

Utilizamos nuevamente la ley combinada: P1V1 = P2 V2T1 T2

Despejamos: P2= P1V1T2 = 556 Pa x 0,525 L x 293 KV2T1 1 L x 243 K

P2= 553,08 Pa

5.34

Calclese la temperatura Celsius final que se requiere para transformar10 L de Helio a 100 K y 0,1 atm a 20 L y 0,2 atm.

Ley combinada: P1 V1 = P2 V2T1 T2T2 = P2 V2 T1 = 0,2 atm x 20 L x 100 K = 400 K

0,1 atm x 10 LT2 = 400 273 = 127 C


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5.35

Un mol de gas ocupa 22,4 L a T.P.E a) Qu presin se requerir paracomprimir un mol de oxgeno dentro de un recipiente de 5 L mantenidoa 100 C ? b) Cul ser la temperatura Celsius mxima permitida siesta cantidad de oxgeno se mantuviese en 5 L a una presin nosuperior a 3 atm? c) Qu capacidad se requerir para mantener esta

misma cantidad si las condiciones se fijasen a 100 C y 3 atm?.

a) V1 = 22,4 L a P1 = 1 atm y T1 = 273 K(n = 1 mol de cualquier gas)

P2 = ? V2 = 5 L T2 = 373 K

P1 V1 = P2 V2 ; P2 = P1 V1 T2 = 1 atm x 22,4 L x 373 KV2 T1 5 L x 273 K

P2 = 6,121 atm

b) Resolviendo PV = n R TT = P V = 3 atm x 5 L = 182,926 Kn R 1 mol x 0,082 atm L

K mol

T = 182,926 273 = - 90,073 C

c) V = n R T = 1 mol x 0,082 atm L x 373 KK mol = 10,195 L

3 atm

V = 10,195 L

5.36

Si la densidad de un c ierto gas a 30 C y 768 Torr es 1,253 Kilogramos pormetro cbico, encuntrese su densidad a T.P.E..

P M = d R T ( Variante de la ecuac in de estado)Para las condiciones iniciales: 768 Torr M = 1,253 Kg/m x R x 303 KPara T.P.E. 760 Torr M = d x R x 273 K

Despesando d = 1,253 Kg /m3 x 303 x 760 = 1,376 Kg/m3

768 x 273

5.37

Cierto rec ipiente contiene 2,55 g de nen a T.P.E. Qu masa de nenpodr contener a 100 C y 10,0 atm?

Condiciones iniciales (T.P.E.) P V = m R TM

1 atm x V = 2,55 g x R x 273 KM

Para las condiciones finales: 10 atm x V = m x R x 373 KM


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Despejando m = 2,55 g x 273 x 10 = 18,663 g

373

5.38

En la c ima de una montaa el termmetro marca 10 C y el bar metro

700 mmHg. En la base de la montaa la temperatura es 30 C y lapresin es 760 mmHg. Comprese la densidad del aire en la cima y enla base.

Cima: T = 283 KP = 700 mmHg

Base: T = 303 KP = 760 mmHg

Utilizando la ecuac in: PM = d R T (variante de la ecuac in de estado)

Densidad en la c ima: d = PM = 700 mmHg x 28,9 g/mol = 1,145 g/L62,4 mmHg L x 283 K

K mol

Densidad en la base: d = 760 mmHg x 28,9 g/mol = 1,1161 g/L62,4 mmHg L x 303 K

K mol

dcima = 1,145 = 0,986dbase 1,161

Base: 1,161/1,161 = 1,0

5.39

Se recoge un volumen de 95 cc de oxido nitroso a 27 C sobre mercurioen un tubo graduado; el nivel externo de mercurio dentro del tubo est60 mm arriba del nivel externo del mercurio cuando el barmetromarca 750 Torr . a) Calclese el volumen de la mis,ma masa de gas aT.P.E. b) Qu volumen ocupar la misma masa de gas a 40 C, si lapresin baromtrica es de 745 Torr y el nivel de mercurio dentro del tuboes de 25 mm por debajo del nivel en el exterior?

V = 95 cc = 0,095 L de N2O : T = 300 K : MN2O = 44 g/mola) para este caso Patm = h + PN2O Donde h= 60 mm = 60 Torr

de donde PN2O = Patm h = 750 Torr 60 Torr = 690 Torr


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calculo de la masa de N2O = m = P V M

R Tm = 690 Torr x 0,095 L x 44 g/mol

62,4 Torr L x 300 K

K molm = 0,154 g

V para T.P.E. V = m x R x T = 0,154 g x 62,4 Torr L x 273 K = 0,0784P x M K mol = 78,4 cc

760 torr x 44 g/mol

b) V = ? a T = 313 K ; Patm = 745 Torr ; h = 25 TorrPara este caso Patm = PN2O - h ;

PN2O = Patm + h = 745 + 25 = 770 Torr

V = 0,154 g x 62,4 Torr L x 313 KK mol = 0,0887 L = 88,7 cc770 Torr x 44 g/mol

5.40

A cierta altitud en la atmsfera superior, se calcula que la temperaturaes 100 C y la densidad de 10-9 de la atmsfera terrestre a T.P.E.Suponiendo ua composicin atmosfrica uiforme, cul esla presin enTorr, a esa altitud?

La densidad a T.P.E. d = P x M = 1 atm x 28,9 g/mol = 1,29 g/L0,082 atm L x 273 K

K mol

d = 1,29 x 10-9 g/L

La nueva presin: P = d R T = 1,29 x 10-9g/L x 62,4 Torr L x 173 KM K mol

28,9 g/mol

P = 4,81 x 10-7 mm = 4,81 x 10-7 Torr

5.42

e midi la respiracin de una suspensin de clulas de levaduraobservando el decremento en la presin del gas arriba de la suspensincelular. El aparato se coloc de forma que el gas estuviese confinadoen un volumen constante, 16,0 cc, y el cambio de presin total fuesecausado por la asimilacin de oxgeno por las clulas. La presin semidi con un manmetro cuyo fluido tena una densidad de 1,034g/cc. Todo el aparato estaba sumergido en un termostato a 37 C. Enun periodo de observacin de 30 min, el fluido en la rama abierta delmanmetro descendi 37 mm. Despreciando la solubilidad del oxgeno

en la suspensin de la levadura, calclese la rapidez de consumo deoxgeno por las clulas en milmetros cbicos de O2(T.P.E.) por hora.


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Volmen V1 = 16,0 cc = 0,016 L

D fluido = 1,034 g/ ccT1 = 273 + 37 = 310 Kh fluido: 37 mm luego h1 d1 = h2 d2 de donde

h Hg = 37 mm x 1,034 g/cch Hg = 2,813 mm = P1calculamos V2 Para T.P.E.Sea combinada V2 = P1 V1 T2 = 2,813 mm x 0,016 x 273 K

P2 T1 760 mm x 310 KV2 = 5,215 x 10-5 L durante 30 minutos

Para una hora V2 = 5,215 x 10-5 x 2 = 1,043 x 10-4 L/hora= 1,043 x 10-4 L x 1000 cc x 10 mm = 104,3 mm3/hora

1 L 1 cc

5.43 Se analiz una mazola de N2, NO y NO2 mediante absorcin selec tiva

de los xidos de nitrgeno. El volumen inicial de la mezcla fue de 2,74cc. Despus de tratarse con agua, el cual absorve el NO2, el volumenfue de 2,02 cc. Entonces, se agit una solucin de sulfato ferroso con elgas residual para absorver el NO, despus de lo cual el volumen fue deo,25 cc. Todos los volmenes se midiern a la presin baromtrica.Despreciando el vapor de agua, Cul era el porcentaje en volumende cada uno de los gases en la mezcla original?

VT = VN2+ VNO + VNO2= 2,74 ccDespus del tratamiento con H2O V = 2,02 cc

luego VNO2= 2,74 2,02 = 0,72 cc

Tratamiento con FeSO4 V = 0,25 ccPor lo que VNO = 2,02 0,25 = 1,77 ccVN2 = 0,25 cc

Porcentajes en volumen: % N2= 0,25 cc x 100 = 9,124 %2,74 cc

% NO = 1,77 cc x 100 = 64,59 %2,74 cc

% NO2= 0,72 cc x 100 = 26,27 %2,74 cc

5.44 Un matraz de 250 ml contena kriptn a 500 Torr, un matraz de 450 mlcontena helio a 950 Torr. Se mezclo el contenido de los dos matracesabriendo la llave que los conectaba, suponiendo que todas lasoperac iones se realizaron a temperatura constante uniforme, calclesela presin total final y el porcentaje en volumen de cada gas en lamezcla.Temperatura constante: Ley de BoylePara el kriptn: P1 V1 = P2 V2; 500 Torr x 250 ml = P2 (450 + 250) ml

P2 = 500 x 250 = 178,571 Torr700


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Para el helio: 950 Torr x 450 ml = P2 (450 + 250) ml

P2 = 950 x 450 = 610,714 Torr700

La presin total final: PKr + PHe = 178,571 Torr + 610,714 Torr = 789,28 Torr

Porcentaje en volumen: % Kr = 178,571 Torr x 100 = 22,62 %789,28 Torr

% He = 77,37 %

5.45 La presin de vapor de agua a 80 C es 355 Torr. Un matraz de 100 mlcontena agua saturada con oxgeno a 80 C, siendo la presin total delgas 760 Torr. El contenido del matraz se bombe a un matraz de 50 ml ala misma temperatura. Cules fueron las presiones parciales deoxgeno y de vapor de agua y cul fue la presin total en el estado finalen equilibrio?. Desprciese el volumen del agua que hubiese podido

condensar.Pv* H2O = 355 Torr a 80 C; S V1 = 100 ml

hasta 575 atm y se observ que el volumen del gas era 3,92 cc . Violando la leyde Boyle, Cul es la densidad final de este gas no ideal?.V1 = 1,5 L d1= 1,25 Kg x 1,5 L x 1 m3 = 1,875 x 10-3 Kg = m1T1 = 273 K m3 1000 LP1 = 1 atm S el volumen final es de 3,92 cc = 0,00392 L

Entonces d2 = m2 = m1 ( no cambia la masa)V2 V2

=1,875 x 10-3 Kg x 1000 L = 478,316 Kg/ m3

0,00392 L m3


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CAPITULO 6

TEORA CINTICA Y PESOS MOLECULARES DE LOS GASES

6.21

S 200 cc de un gas pesan 0,268 g a T.PE. Cul es su peso molecular?

V = 0,2 L Utilizando PV = m R TM = 0,268 g MT = 273 KP = 1 atm M = m R T = 0,268 g x 0,082 atm L x 273 K

P M K mol1 atm x 0,2 L

= 29,99 g/mol

6.22

Calclese el volumen de 11 g de xido nitroso, N2O a T.P.E.

V =? M del N2O = 14 x 2 + 16 = 64 g/molm = 11 g N2O Entonces:T = 273 K V = m R T = 11 g x 0,082 atm L x 273 KP = 1 atm P M K mol = 5,59 L

1 atm x 44 g/mol

6.23

Qu volumen ocuparan 1,216 g de dixido de azufre gaseoso a 18 Cy 755 Torr?

V =? M del SO2 = 32 + 16 x 2 = 64 g/molm = 1,216 g SO2T = 291 K V = m R T = 1,216 g x 0,082 atm L x 291 KP = 755 Torr K mol

755 Torr x 64 g/mol x 1atm760 Torr

V = 0,4563 L = 456,3 cc

6.24

Una masa de 1,225 g de un liquido vltil se vaporiza, dando 400 cc devapor cuando se mide sobre agua a 30 C y 770 Torr. La presin delvapor de agua de 30 C es 32 Torr. Cul es el peso molecular de lasustancia?.

V = 400 cc = 0,4 L Pgas seco = Pt - Pv *m = 1,225 g = 770 Torr - 32 Torr = 738 TorrT = 303 K M = m R T = 1,225 g x 62,4 Torr L x 173 KPt = 770 Torr P V K molPv* H20 = 32 TorrM =? 738 Torr x 0,4 L

M = 78,45 g/mol

6.25

Calclese el peso de un litro de amoniaco gaseoso, NH3 a T.P.E.

V = 1 L NH3 m = P V M = 1 atm x 1 L x 17 g/molm=? R T 0,082 atm L x 273 KP = 1 atm K mol

T = 273 K m = 0,759 g


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6.26 Calclese la densidad de H2S gaseoso a 27 C y 2.00 atm.

d=?H2S = M = 2 + 32 = 34 g/mol

T = 300 K

P = 2 atmUtilizando la variante P M = d R Td = P M = 2 atm x 34 g/mol

R T 62,4 atm L x 173 KK mol

d = 2,764 g/L

6.26

Encuntrese el peso molecular de una gas cuya densidad a 40 C y758 Torr es 1,286 Kilogramo por metro cbico.

M = ? Ec. De estado P V = m R T

d= 1,296 Kg/m MT = 313 K M = m R T = 1,236 Kg x 62,4 Torr L x 313 K x 100 gP = 758 Torr P V K mol

m3 x 758 Torr x 1000 L x 1 Kg1 m3

M = 33,13 g/mol

6.27

Qu peso de hidrgeno a T.P.E. Podr c ontener un rec ipiente en elque caben 4,0 g de oxgeno a T.P.E.?.

Para el hidrgeno: P V m/M R T 1 atm V = m H2 x R x 273 K

2 g/mol

Para el oxgeno: la misma Ec. 1 atm V = 4 g O2 x R x 273 K32 g/mol

Despejando: m H2 = 8 = 0,25 g de hidrgeno32

6.29 Uno de los mtodos que se disponen para calcular la temperatura delcentro del sol, se basa en la ley de los gases ideales. Si se supone que elcentro consta de gases cuyo peso molecular promedio es de 2.0 y si la

densidad y presin son 1,4 x 10 kilogramos por metro cbico 1, 3 x 10atm, calclese la temperatura.M = 2,0 g/mol Ec. De estado: P V = N R T ; P M = d R Td = 1,4 x 10 Kg/m P M = d R T ; T = P M = 1,3 X 10 atm x 2 g/molP = 1,3 x 10 atm d R 1,4 x 10 Kg x 0,082 atm LT = ? m3 K mol

De donde T = 2,264 x 10 K

6.30 Un tubo electrnico al vaco se sello durante la fabricacin a unapresin de 1,2 x 10-5 Torr, a 27 C, su volumen es 100 cc calclese elnmero de molculas de gas que permanec ieron en el tubo.

P = 1,2 x 10-5 Torr P V = N R T


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Solucin: 8200 Kg x 1000 g x 5 g H2 x 6,023 x 10 molec x 2 tomom 1 Kg 345 g 2 g H2 1 molec

= 7,157 x 10 tomos/m

6.32 Un tanque de acero vaco con vlvula para gases pesa 125 lb. Sucapacidad es de 1,5 pie cbico. Cuando el tanque se llena conoxgeno hasta 2000 1bf/pulgada cuadrada a 25 C, qu porcentajedel peso total del tanque lleno es O2?. Suponga la validez de la ley delos gases idea les.m tanque = 125 lb Ec. De estado:V = 1,5 pie3 P V = m R TP = 2000 PSI M

T = 298 k m = P V M

mO2 = ? R Tm = 2000 PSI x 1,5 pie3x (3045) cc x 32 g/ mol1 pie3

0,082 atm L x 14,7 PSI x 100 cc x 295 KK mol 1 atm 1 L

m = 7567,78 g = 16,669 Lb; % 16,669 x 100 = 13,3125

Para el tanque lleno:% = 16,669 x 100 = 11,76 %

125 + 16,669

6.33

El oxgeno gaseoso puro no es necesariamente la fuente mscompacta de oxgeno para los sistemas carburantes cerrados debidoal peso del cilindro necesario para confinar al gas. Otras fuentescompactas son el perxido de hidrgeno y el perxido de litio. Lasreacciones productoras de oxgeno son:

2 H2O2 ====== 2 H2O + O22 Li2O2 ====== 2 Li2O + O2Comprese entre a) 65 % en peso de H2O2 y b) Li2O2 pura enfuncin del porcentaje del peso total que consta de oxgeno

utilizable. Comprese con el problema 6.32.H2O2 = 2 + 32 = 34 g/molLi2O2 = 13,882 + 32 = 45,882 g/molDe acuerdo con la reaccin: 2 H2O2 2 H2O + O

2 x 34 g 36 g H2O + 32 g O

68 g H2O2 36 g H2O + 32 g O22 Li2O2 2 Li 2 + O2

2 x 45,882 g 32 g O2

91,764 g 32 g O2


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a)

65 % en peso de H2O2 ; 68 x 0,65 = 44,2 g H2O2 ellos producirn:20,8 g O2

% = 20,8 x 100 = 30,6 %

68b) % = 32 g O2 x 100 = 34,87 %91,764 g Li2O2

6.34 Se analiz un meteorito de hierro en uncin de su contenido de argnisotpico. La cantidad de 36 Ar fue de 0,200 mm T.P.E. por Kg demeteorito. Si cada tomo de 36 Ar se form mediante un fenmenocsmico nico. Cuntos de estos fenmenos deben haber ocurrido porKg de meteorito?

V = 0,2 mm3 Ec. De estado P V = m R T : m = P V M

M R TP = 1 atm m = 1 atm x 0,2 mm3 x 40 g/molT = 273 K 0,082 atm L x 273 K x 1000 cc x 10 mm3

K mol 1L 1 ccm = 3,573 x 10-7 gEl N de tomos: 3,573 x 10-7g x 6,023 x 1023 tomos

40 g= 5,38 x 1015 tomos

N de fenmenos: el mismo = 5,38 x 1015

Kg de meteorito

6.35.1

Tres compuestos voltiles de cierto elemento tienen las siguientesdensidades gaseosas ca lculadas a T.P.E.: 6,75, 9.56 Y 10.08 Kg/m . Lostres compuestos contienen 96 %, 33 % y 96,4 % del elemento encuestin, respectivamente. Cal es el peso atmico ms probable delelemento?.

S M = d R T M = 6,75 x 0,082 x 273 = 151,105 g/mol1

M = 9,56 x 0,082 x 273 = 214,010 g/mol1

M = 10,08 x 0,082 x 273 = 225,650 g/mol

1peso atmico ms probable:

157,105/2 x 0,96 + 214,010/2 x 0,33 + 225,650/2 x 0,9643

= 72,53 + 35,311 + 108,763 = 72,23

6.36

Los absorbedores qumicos se pueden utilizar para eliminar el CO2exhalado por los viajeros en el espacio en vuelos espaciales cortos. ElLi2O es uno de los ms eficientes en funcin de la capacidad de

absorcin por unidad de peso. Si la reaccin es:Li2O + CO2 Li 2CO3


16/73

C ul es la eficiencia de absorcin del Li2O puro en L de CO2 a T.P.E.por Kg?

Pesos atmicos Li = 6,941 g C = 12 gO = 16 g

En la reaccin Li2O + CO2 Li2CO3

29,882 g + 44 g

Entonces por Kg de Li2O = 29,9 g Li2O 44 g CO2

1000 g Li2O XX = 1472,45 g CO2

Utilizando la ec uacin de Estado: P V = m R TM

V = m R T = 1472,45 g CO2 x 62,4 mm L x 273P M 760 mm K mol 44 g /mol

V = 750,1 LEficiencia de absorcin: 750,1 L/Kg ( Para una respuesta ms exactautilice los pesos atmicos con todos sus decimales).

6.37

El argn gaseoso liberado por los meteoritos destrozados no tiene lamisma composicin isotpica que el argn atmosfrico. La densidaddel gas de una muestra dada de argn meteortico fue de 1,481 g/L a27 C y 740 Torr. Cul es el peso atmico promedio de esta muestrade argn?.Ec. De estado P M = d R TDespejando M = d R T = 1,481 g/L x 62,4 Torr L x 300 K

K mol740 Torr

M = 37,465 g/mol

Como se trata de un hgas noble (Ar), no existe en forma molecular. Porlo que directamente la respuesta se refiere al peso atmico expresadoen gramos: 37,465 g.

6.38

Exactamente 500 cc de un gas a T.P.E. pesan 0,581 g la composicin delgas es la siguiente: C = 92,24 %, H = 7,76 %. Obtngase la frmulamolecular.Calculo del peso molecular real:

M = m R T = 0,581 g x 62,4 mm L x 273 KP V K mol

760 mm x 0,5 L

M = 26,04 g/mol


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Composicin centesimal C = 92,24 % = 7,686 / 7,686 = 112

H = 7,76 % = 7,76 / 7,686 = 11M real = 26,04 g/mol = 2M emprica 13 g/mol Formula molecular: C2H2

6.39

Un hidrocarburo tiene la siguiente c omposicin: C = 82,66 %, H= 17,34 %.La densidad del vapor es 0,2308 g/L a 30 C y 75 Torr. Calclese su pesomolecular y su frmula molecular.Clculo del peso molecular:

M = m R T = 0,2308 g x 62,4 mm L x 303 KK mol

1 L x 75 mmM = 58,18 g/molComposicin centesimal: C = 82,66 % 82,66 = 6,88/6,88 =1 x 2

H = 17,34 % 17,34 = 17,34/6,88 = 2Formula emprica C2H5 M emprica = 24 +5 = 29M real = 58,18 g/mol = 2M emp 29 g/mol Formula molecular C4H10

( C2 X 2 H5 X 2)6.40 Cuntos gramos de oxgeno estn contenidos en 10.5 L de oxgenomedidos sobre agua a 25C y 740 Torr? La presin de vapor de agua a 25C es 24 Torr.

mo2 = ? Correccin de la presin:V = 10,5 L O2 Pgas seco = Pt Pv * H2O = 140 Torr 24 TorrT = 298 K Pgas seco 716 TorrP = 740 TorrPv* H2O = 24 Torr Ec. De estado :

m = P M V = 716 Torr x 32 g/mol x 10,5 LR T 62,4 Torr L x 298 K

K molm = 12,93 g O2

5.40

Por una cuidadosa determinacin, se encontr que la densidad del NOes o,2579 Kilogramos por metro cbico a una temperatura y presin alas cules la densidad observada del oxgeno es 0,2749 kilogramo pormetro cbico. Con base a esta informacin y en el peso atmicoconoc ido del oxgeno, ca lclese el peso atmico del nitrgeno.Utilizando para ambos casos: PM = d R T

PNO MNO = dNO R T = 0,2579 Kg/ m x R x TPO2 M O2= dO2 R T = 0,2749 Kg/m x R x T

Despejando: MNO = 0,2579 x MO2 = 0,2579 x 32 g/mol = 30,021 g /mol0,2749 0,2749

S el peso atmico del oxgeno es: 16 gEntonces el peso atmico del nitrgeno ser: 30,021 16 = 14,021 g


18/73

5.41

a) Suponiendo que el aire est formado por 79 % en mol de N2, 20 % de

O2 y 1 % de Ar, calclese el peso molecular promedio del aire. b) Cules la densidad del aire a 25 C y 1 atm?

a) N2 = 79 % N = 14 x 2O2 = 20 % O = 16 x 2Ar = 1 % Ar = 40

M promedio del aire 28 g x 0,79 x 32 g x 0,12 +40 g x 0,01 = 28,92 g/mol1

b) d = PM = 1 atm x 28,92 g/mol = 1,183 g/LP T 0,082 atm L x 298 K

K mol

5.42

Un matraz vaco abierto al aire pes 24,173 g. El matraz se llen con elvapor de un lquido orgnico y se sell a la presin baromtrica a 100C. A temperatura ambiente, el matraz pes 25,002 g. Entonces, elmatraz se abri y se lleno con agua a temperatura, despus de lo cualpeso 176 g. La lec tura baromtrica era de 725 mmHg. Todas las pesadasse hicieron a temperatura ambiente, 25 C Cul es el peso moleculardel vapor orgnico?. Tngase en cuenta el peso del aire en el frascodurante la pesada inicial.

A)

m matraz + m H2O = 176 gB)

m matraz + m vapor = 25,002 gC)

m matraz + m aire = 24,173 g

Restando A) B) = m H2O m vapor = 150,998 g 1)Restando B) + C) = m v m aire = 0,829 g 2)Sumando 1) + 2) obtenemos:mH2O m aire = 151,827 g 3)En la ecuacin 3) mH2O = dH2O x V y maire : P V Maire

R Td H2O x V P V M = 151,827 g = 100 g x V 725 V 28,9 = 151,827 g

R T L 62,36 298

Despejando el volumen V = 151,827 = 0,1519 L998,873

llevando este resulltado a la ecuacin A) tendremos:m matraz +151,998 g = 176 gm matraz = 24,001 g

a la Ec. B) m vapor : 25,002 g 24,001 g = 1,0003 gCalculando el peso molecular M = m R T

P V1,0003g x 62,36 mm L x 373 K

K mol = 211,155 g/mol725 mm 0,1519 L


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6.44

Una muestra de 50 cc de una mezcla de hidrgeno oxgeno se colocen una bureta para gases a 18 C y se encerr a presin baromtrica.

Se paso a una chispa a travs de la muestra de forma que se llev acabo la formac in de agua. El gas puro resultante tiene un volumen de10 cc a presin baromtrica. Cul fue la fraccin de mol inicial dehidrgeno en la mezcla a) si el gas residual despus de pasar la chispafue hidrgeno, b) si el gas residual fue oxgeno?.

VO2 +VH2= 50cc T = 18 C P = BaromtricaReaccin Qumica 2H2 + O2 2H2O2 volmenes de H2 + 1 volumen O2 = volumen total: 3 volmenes

Es dec ir: 20 cc + 10 cc 20 cc H2O

30 cc (mezcla)20 cc H2 30 cc mezcla

x 40 cc mezcla

x = 26,666 cc H2 Y 13,333 cc O2+

10 cc H2

a) V residual 10 cc de H2 V mezcla 40 cc

XH2 = 36,666 cc H2 = 0,73350 ccb) V residual 10 cc de O2 V mezcla 40 cc: es dec ir:

26,666 cc H2 y 23,333 cc O2XH2 = 26,66 cc H2 = 0,533

50 cc

6.45

Cunto vapor de agua contiene un cuarto cbico de 4 m delongitud, si la humedad relativa es 50 % y la temperatura es 27 C? Lapresin de vapor de agua a 27 C es 26,7 Torr. La humedad relativaexpresa la presin parcial del agua como un porcentaje de la presin

del vapor de agua.

V = 4 m x 4 m = 64 cc = 64000 LHr = Pv = 50 %

Pv*T = 300 KPv* H2O = 26,7 Torr: entonces la Pv ser: Pv = 0,5 x 26,7 Torr = 13,35 TorrLa masa de vapor ser: P V = m R T ; m = P V M

M R Tm = 13,35 Torr x 64000 L x 18 g /mol

62,4 Torr L x 300 K

K molm = 821,538 g = 0,821 Kg


20/73

6.46

E etano gaseoso, C2 H6, se quema en el aire en la forma indicada porla ec uacin:

2 C2H6 + 7 O2 ===== 4 CO2+ 6 H2O

Calclese el nmero de a) moles de CO2Y DE H2O formados cuando sequema 1 mol de C2H6, b) litros de O2requeridos para quemar 1 litro deC2H6, c) litros de CO2formados cuando se queman 25 litros de C 2H6, d)litros (T.P.E.) de CO2 formados cuando se quema 1 mol de C 2H6, e)moles de CO2 formados cuando se queman 25 L (T.P.E.) de C 2H6, f)gramos de CO2 formados cuando se queman 25 L (T.P.E.) de C 2H6.

a) De ac uerdo con la reaccin: 2 C2H6 + 7 O2 == 4CO2+ 6 H2O2 moles + 7 moles == 4 moles + 6 moles

si se queman 1 mol de C 2H6 1mol + 3,5 moles == 2 moles + 3 molesb)

Litros de O2para quemar 1 L de C2H6

De idntica forma: 1 mol C2H6+ 3,5 moles O21 L C2H6+ 3,5 L O2Se requieren: 3,5 L O2

c)

Litros de CO2 formados cuando se queman 25 L de C 2H6:2 C2H6+ 7 O2 === 4 CO2 + 6 H2O2 litros + 7 litros === 4 litros + 6 litros25 litros + 87,5 litros === 50 litros + 75 litros

Se forman: 50 litros de CO2Y 75 litros de H2Od)

Litros (T.P.E.) de CO2formados cuando se quema 1 mol de C 2H61 mol C2H6 === 2 moles CO2

V = N R T = 2 mol x 62,4 mm L x 273 K = 44,829 L

P K mol760 mme)

moles de CO2formados cuando se queman 25 L C2H6(T.P.E.)N = P V = 760 mm x 25 L = 1,115 moles

R T 62,4 mm L x 273 KK mol

Luego 2moles C2H6=== 4moles CO21,115 moles C2H6=== X

X = 2,23 moles de CO2f)

Gramos de C O2formados cuando se queman 25 L C 2H6(T.P.E.)2,23 moles CO2 x 44 g = 98,15 g CO2

1 mol CO2

6.47

Con el fin de economizar oxgeno en las naves espaciales, se hesugerido que el oxgeno en forma de CO2exhalado, se convierta enagua mediante la reduccin con hidrgeno. Se ha calculado que elCO2 emitido por un astronauta es de 1,00 Kg por da (24 horas).Un convertidor catalco experimental reduce al CO2 con una rapidezde 500c (T.P.E.) por minuto. Qu fraccin de tiempo tendr quefuncionar dicho convertidor para transformar todo el CO2 emitido porun astronauta?.

CO2 + H2==== H2O + ......CO2exhalado por un astronauta : 1Kg por da (24 h)


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Capacidad del convertidor catalitico: 500 cc/ min T.P.E.Por lo tanto: 500 cc x 60 min x 24 horas = 7,2 x 10 cc/da

min 1 hora daMediante la ecuac in de estado: m = P V MR T

m = 760 mm x 7,2 x 10 L x 44 g/mol62,4 mm L x 273 K

K molm = 1413,355 g CO2m = 1,413 Kg/da

Fraccin de tiempo que deber funcionar:1 Kg = 0,707 x 100 = 70,7 %

1,413 Kg

6.48

Cuntos gramos de KClO3 se necesitan para preparar 18 litros deoxgeno que se recogern sobre agua a 22 C y 760 Torr? La presin devapor de agua a 22 C es 19,8 Torr.

VO2 = 18 LT = 295 KPt = 760 Torr Pgas seco: Pt Pv* H2O = 760 Torr 19,8 Torr = 740,2 Torr

Utilizamos la ec . De estado mO2= P V MR T

= 740,2 Torr x 18 L x 32 g/mol62,4 Torr L x 295 KK mol

mO2= 23,161 g

Pesos atmicos K = 39 Reaccin: 2K Cl O3=== 2 K Cl + 3 O2C l = 35,5 245 g ----------- 2,016 g H2O = 16 X ------------ 23,161 g

X = 59,1 g

6.49

Qu volumen de solucin de cido clorhdrico, de densidad 1.18 g/cc

y que contiene 35 % en peso de HCl, deber reaccionar con zinc paraliberar 4,68 gramos de hidrgeno?

La reaccin qumica ser: Zn + 2HCl === Zn Cl2+ H273 g HC l ---------- 65,38 g Zn ----------- 2,016 g H2Y ---------- X ----------- 4,68 g H2Y = 169,464 g HCl X = 151,775 g Zn

Vol. de solucin de HCl = 151,775 g Zn reaccionan con 169,464 g HCl

16,9464 g HCl x 100 g disol acid x 1 cc disol ac id = 410,325 cc disol ac id

35 g HCl 1,18 g disol acid


22/73

6.50 Se van a tratar 50 gramos de aluminio con 10 % de exceso de H2SO4. Laecuacin qumica para la reaccin es:

2 Al + 3H2SO4 ===== Al2(SO4)3+ 3 H2a)

Qu volumen de cido sulfurico concentrado, de densidad 1.18g/cc y que contienen 96.5 % de H2SO4en peso, se debe utilizar?

b)

Qu volumen de hidrgeno se recoger sobre agua a 20 C y 785Torr?. La presin de vapor de agua a 20 C es 17,5 Torr.

a)

De acuerdo con la reaccin: 2 x 27 g de Al + 3 x 98 g H2SO4Para 50% de Al: 50 g de Al x 294 g de H2SO4 = 272,22 g H2SO4

54 g AlVolumen de c ido272,22 g H2SO4 x 100 g disol x cc disol = 156,718 cc disol

96,5 g H2SO4 1,8 g disol

Exceso 10 % de cido: 156,718 cc x 1,1 = 172,4 cc disolb) VH2=? 2 Al ------- 3 H2

2 x 27 g Al ------- 2 x 3 x 1,008 g H2(molecular)

Para 50 g de Al: 50 g Al x 6,048 g H2 = 5,6 g H254 g Al

Volumen de la ecuacin de estado: V = m R TM P

56 g x 62,4 mm L x 293 KK mol = 66,17 L

2,016 g/mol x (785 17,5) Torr

6.50

Una muestra de 0,75 g de cido benzoico slido, C 7H6O2, se coloc enun matraz de reaccin a presin lleno con O2a 10 atm de presin y 25C. El cido benzoico se quem completamente, hasta agotar eloxgeno, para obtener agua y CO2. Cules fueron las fracciones molfinales de CO2 y de vapor de agua en la mezcla gaseosa resultantellevada a la temperatura inicial?. La Presin de vapor de agua a 25 Ces 23.8 Torr . Desprciese el volumen ocupado por las sustanc ias nogaseosas y la solubilidad del CO2en la presin de vapor del agua, deforma que la mayor parte del agua se condens.

Ec. Igualada: C7H6O2 + 7,5 O2 === 7 CO2 + 3 H2O122 g + 240 g === 308 g + 54 g (O2 agotado: 1,4754 g)0,75 g + 1,475 g === 1,8934 g + 0,33196 g

Calculo del volumen: V = m R T = 1,4754 g x 0,082 atm L x 298 KK mol

10 atm 32 g/mol= 0,1126 L

N de moles de CO2Producidos: nCO2= 1,8934 g = 0,0430 moles CO244 g/mol

N de moles de H2O Producidos: nH2O = 0,33196 g = 0,0184 moles H2O18 g/mol


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moles de H2O que no se c ondensan:n = P V = 23,8 Torr x 0,1126 L = 1,441 X 10 moles de H20

R T 62,4 Torr L x 298 KK mol

Por lo tanto:XH2O (v) = nH2O (v) = 1,441 x 10 moles = 0,0033

n total (1,441 x 10 moles + 0,0430 moles)Luego XCO2= 1 XH2O (v) = 0,996

6.51

Se pusieron en contacto dos gases que estaban en dos rec ipientesadyacentes abriendo una llave entre ellos. Uno de los recipientesmedia 0,25 L y contena NO a 88 Torr y 220 K, el otro meda 0,1 L y

contena O2, a 600 Torr 220 K. La reaccin para formar N2O4( slido)termin completamente con el reactivo limitante.a)

Despreciando la presin de vapor de N2O4, Cul es la presin y lacomposicin del gas que queda a 220 K despus de terminar lareaccin?

b)

Qu peso de N2O4 se formo?

a) V1 = 0,25 L del otro rec ipiente (O2) V1 = 0,1 L vol.final = 0,35 LP1 = 800 Torr P1 = 600 TorrT1 = 220 K T1 = 220 K

La reaccin qumica que se produce: 2NO(g) + O2(g) === N2O4(s)

Si N = 14 ; 0 = 16 60 g NO + 32 g O2 === 92 g N2O4Moles iniciales de NO:n = P V = 800 Torr x 0,25 L = 0,0145 moles NO = 0,437 g de NO

R T 62,4 Torr L x 220 KK mol

Moles iniciales de O2:600 Torr x 0,1 L

62,4 Torr L x 220 K = 4,37 x 10 moles O2= 0,13986 g O2Kmol

Considerando la reaccin: 60 g NO ----------- 32 g O2X ----------- 0,13986 g O2X = 0,2622 g NO

0,437 0,2622 g NO = 0,17486 g NO quedan como gasP = N R T = 0,17486 x 62,4 x 220

V 300,35

PNO = 228,61 Torr

b) mN2O4 formada = 0,2622 g NO + 0,13986 g O2 = 0,402 g N2O4


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6.52

La produccin industrial de NH3 mediante el uso de alimentacin congas natural puede representarse mediante la siguiente conjuntosimplificado de reacciones:

CH4 + H2O ===== CO + 3H2 1)2 CH4 + O2 ===== 2 CO + 2 H2 2)CO + H2O ===== CO2 + H2 3)N2 + 3 H2 ===== 2 NH3 4)

Suponiendo I) qu slo ocurren las reacciones anteriores, adems de laabsorcin qumica de CO2, II) qu el gas natural consta unicamente deCH4, III) que el aire consta de 0.80 fraccin de mol de N2 y 0,20 fraccinde mol de O2, y IV) qu la relac in de conversin del CH4 mediante losprocesos 1) y 2) se controlan mediante la admisin de O2 para la

reaccin 2) aadiendo nicamenteel aire suficiente para que la raznmolar entre N2 y H2 sea exactamente 1:3, consideres la eficienciaglobal de un proceso en el cual 1200 m (T.P.E.) de gas naturalproporcionan 1.0 Ton mtrica de NH3, a) Cuntos moles de NH3 seformaran por cada mol de gas natural si la conversin del gas naturalfuese completa, sujeta a las suposiciones anteriores? b) Quporcentaje del rendimiento mximo calculado en a) es el rendimientoreal?a) Corregimos la ec uacin (2) 2CH4 + O2 2CO + 4 H2*(El coeficiente 2 para lo hidrgenos no iguala la ecuac in )Observando globalmente las ecuac iones (1) y(2) tenemos:

CH4 + H2O CO + 3H22CH4 + O2 2 CO + 2 H2

3 CH4 + H2O + O2 3CO + 7 H2

Conclusin: 3 moles de CH4 producen ---------- 7 moles de H2Los mismos 3 moles de CH4producen ----------- 3 moles de COPor lo que triplicando la reaccin (3): tenemos

3 CO + 3H2O 3 CO2 + 3 H2

Conclusin: 3 moles de CH4producen 3 moles CO + 7 moles de H2+3 moles de H2

10 moles de H2Como la relacin N2: H2debe ser 1:3

Entonces de la ecuac in (4) N2 + 3 H2 2NH33,333 + 10 moles H2 6.666 moles NH3

Se forman 6,666 moles de NH3por cada 3 moles de CH4:6,6 moles NH3 = 2,2 mol N

3 moles CH4 mol C


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b) Eficienc ia globa l: 1200 m = 1,2 x 10 L de CH4equivalen a:

n = P V = 1 atm x 1,2 x 10 L = 53604,93165 moles CH4R T 0,082 atm L x 273 KK mol

Se producen 1 ton metrica de NH3 = 1000000 g NH3 x 1 mol = 58823,52917 NH3

nCH4 = 53604,93165 moles CH4nNH3 58823,529 moles NH3invirtiendo: 1,097 moles NH3

moles CH4

Rendimiento: 2,2 ------- 100

1,097 ------ XX = 49 %

6.54 Calclese la razn entre a) Ucm y Ump b) Upr y Ump

Ump x ( 3 Kt/m)1/2= 31/2= 3 = 1,22Ump (2 Kt/m)1/2 21/2 2

De la misma manera para la razn entre Upr y Ump:

Upr = (8Kt/m)1/2

= 81/2

= 4 = 1,128Ump (2Kt/m)1/2 21/21/2

6.55

A qu temperatura tendrn las molculas de N2 la misma velocidadpromedio que los tomos de He a 300 K?

Velocidad promedio : Upr: 8 Kt 1/2

m

Upr (He) = 8K 300 1/2

Las velocidades son 4,002

Iguales:

Upr (N2) 8 K t 1/2

28

Despejando T = 300 x 28 = 2100 K4,002

6.56

A qu temperatura la velocidad ms probable de las molculas de

CO ser el doble que a 0C?


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CAPITULO 11

OXIDACION - REDUCCION

BALANCEAR LAS SIGUIENTES ECUAC IONES MOLECULARES E IONICAS.

11.11 Cu S + H NO3(diluido) ==== Cu (NO3)2 + S + H2O + NO

= 0 _S S + 2 e X 3

_ +3 e + 4 H + NO3 NO + 2H2O X 2

_ _3 S + 6 e + 8 H + 2 NO3 3 S + 6 e + 2 NO + 4 H2O

3 Cu S + 8H NO3(diluido) ====3Cu (NO3)2 +3S + 4H2O +2NO

11.12 K Mn O4 + H Cl ==== K Cl + Mn (C l)2 + H2O + Cl2_ + _ +2

5 e + 8 H + Mn O4 Mn + 4 H2O X 2_ 0 _

2 Cl Cl2 + 2 e X 5

_ + _ _ +2 _10 e + 16 H + 2 Mn O4 + 10 Cl 2 Mn + 8 H2O + 5Cl2 + 10 e

2K Mn O4 +16H Cl ==== 2 K Cl + 2Mn (Cl)2 +8H2O + 5Cl2

11.13 Fe (Cl)2 + H2O2 + H Cl ==== Fe (Cl)3 + H2O+2 +3 _

Fe Fe + 1e X 2_ +

2e + 2 H + H2O2 H2O + H2O X 1

+2 _ +3 _2 Fe + 2 e + 2H + H2O2 2 F e + 2e + 2 H2O

2Fe (Cl)2 + H2O2 +2H Cl ==== 2Fe (Cl)3 +2H2O

11.14As2 S5 + H NO3(conc .) ==== H3 AsO4 + H HSO4 + H2O + NO2

= _ + _4 H2O + S H SO4 + 7 H + 8 e X 1

_ +1 e + 2 H + NO3 NO2 + H2O X 8

_ _4 H2O + S + 8 e + 16 H + 8 NO3 H SO4+7 H + 8 e + 8 NO2+ 8H2O

Para 5 S : 5 S + 5 x 9 H + 40 NO3 5 HSO4 + 40 NO2+ 5 x 4 H2O

4As2 S5 +40 H NO3 (conc.) ====2 H3 AsO4 +5H HSO4 +12H2O +40NO2correccin necesaria


28/73

11.15Cu + H NO3 (conc.) ==== Cu (NO3)2 + H2O +NO2

0 +2 _Cu Cu + 2e X 1_ _

1 e + 2 H + NO3 NO2 + H2O X 2

_ +2 _Cu + 2e + 4 H + 2NO3 Cu + 2e + 2 NO2 + 2H2O

Cu + 4H NO3 (conc.) ==== Cu (NO 3)2 + 2H2O + 2NO2

11.16

Cu + H NO3 (diluido) ==== Cu (NO3)2 + H2O + NO0 +2 _Cu Cu + 2e X 3

_ _3 e + 4 H + NO3 NO + 2H2O X2

_ _3 Cu + 6 e + 8 H + 2 NO3 3 Cu + 2 NO + 4H2O + 6e

3Cu +8H NO3(diluido) ==== 3Cu (NO3)2 +4H2O +2NO

11.17

Zn + H NO3(diluido) ==== Zn (NO3)2 + H2O + NH4 NO3

Zn Zn + 2e X4

8 e + 10 H + NO 3 NH4 + 3 H2O X 1

4 Zn + 8 e + 10 H + NO3 4 Zn + 8 e + NH4+ 3 H2

4 Zn + 10 HNO3 ==== 4 Zn (NO3)2 + 3 H2O + NH4NO3

11.18

Na2C2O4 + K MnO4 + H 2SO4 ==== K 2SO4 + Na 2SO4 + H2O +CO2 + Mn SO4

C2O4 2 CO2 + 2e X 5

5e + 8 H + MnO4 Mn + 4 H2O X 2_ _

5 C2O4 + 10 e + 16 H + 2 MnO 4 10 CO2 + 10 e + 2 Mn + 8 H2O

5NO2C2O4 + 2K MnO4 + 8H2SO4 K2SO4 + 5Na2SO4 +8H2O +10CO2+ 2Mn SO4


29/73

11.19Cd S + I2 + HCl ==== Cd (C l)2 + H I + S

S S + 2e X 1

2e + I2 2I X 1

2e + S + I2 S + 2e + 2I

Cd S + I2 +2H Cl ==== Cd (C l)2 +2H I + S

11.20MnO + PbO2 + H NO3 ==== H MnO4 + Pb (NO3)2 + H2O

2e + 4H + PbO2 Pb + 2H2O X 5

3H2O + MnO Mn O4 + 6H + 5e X2

10e + 20 H + 5 PbO2+ 6H2O + 2MnO 5Pb + 10H2O + 2MnO4+12H + 10e8 4

2MnO + 5PbO2 +8H NO3 ====2H MnO4 +5Pb (NO3)2 + 4H2O10 del tanteo final

11.21Cr I3 + K OH + Cl2 ==== K 2CrO4 + K IO4 + K Cl + H2O

80H + Cr CrO4 + 4H2O + 3e X 2

24 OH + I3 3IO4 + 12H2O + 24 e X 2

2 e + Cl2 2 Cl X 27

16OH + 2Cr + 48OH + 2I3+ 54e + 27Cl2 2CrO4+ 8H2O + 6e +6IO4+ 24H2O + 48e + 54 Cl

2Cr I3 + 64K OH +27Cl2 ==== 2K2CrO4 +6 K IO4 +54 K Cl +32H2O

11.22Na2HAsO3 + K BrO3 + H Cl ==== Na Cl + K Br + H 3AsO4

H2O + H As O3 As O4 + 3H + 2 e X 3

6 e + 6 H + Br O3 Br + 3H2O X 1

3H2O + 3 H AsO + 6e + 6H + BrO3 3As O4+ 9H + 6e + Br + 3H2O

3Na2HAsO3 + K BrO3 +6H Cl ====6Na C l + K Br +3H3AsO4


30/73

11.23Na 2TeO3 + Na I + H Cl ==== Na Cl + Te + H2O + I2

4e + TeO3 Te + 3 H2O X 1

2 I I2 + 2 e X 2

4e + 6 H + TeO3+ 4 I Te + 3 H2O + 2 I2+ 4 e

Na2TeO3 +4Na I +6H Cl ====6Na C l + Te +3H2O +2I2

11.24U (SO4)2 + K MnO4+ H2O ==== H 2SO4+ K 2SO4+ Mn SO4+ UO 2SO4

2 H2O + U UO2 + 4 H + 2 e X 5

5 e + 8 H + MnO4 Mn + 4 H2O X 2

10 H2O + 5 U + 10 e + 16 H + 2 MnO4 5 UO2+ 20 H + 10e + 2 Mn + 8 H2O2 4

5U (SO4)2+2K MnO4+2H2O ====2H 2SO4+ K 2SO4+2Mn SO4+5UO2SO4

11.25

I2 + Na 2S2O3 ==== Na 2S4O6 + Na I

2 e + I2 2 I X 1

2S2O3 S4O6 + 2 e X1_ _

2 e + I2+ 2S2O3 2 I + S4O6 + 2 e

I2 +2Na 2S2O3 ==== Na 2S4O6 +2Na I

11.26

Ca (O Cl)2 + K I + H Cl ==== I2 + CaCl + H2O + K Cl

4 e + 4 H + 2 ClO 2 Cl + 2 H2O X 1

2 I I2 + 2 e X 2

4 e + 4 H + 2 ClO + 4 I 2 Cl + 2 H2O + 2 I2 + 4 e

Ca (O C l)2 +4K I +4H Cl ====2I2 + Ca Cl +2H2O +4K Cl


31/73

11.27Bi 2O3 + Na OH + Na OCl ==== Na BiO3 + Na Cl + H2O

6 OH + Bi2O3 2BiO3 + 3H2O + 4 e X 1

2 e + H2O + ClO Cl + 2 OH X 2

6 OH + BI2O3+ 4 e + 2H2O + 2 ClO 2 BiO3+ 3 H2O + 4 e + 2 Cl + 4 OH

Bi 2O3 +2Na OH +2Na OCl ====2Na BiO3 +2Na Cl + H2O

11.28K 3Fe (CN)6 + Cr2O3 + K OH ==== K 4Fe(CN)6+ K 2CrO4+ H2O

1 e + Fe(CN)6 Fe (CN)6 X 6

10 OH + Cr2O3 2 CrO4+ 5 H2O + 6e X 1

6 e + 6 Fe (CN)6+ 10 OH + CrO3 6 Fe(C N)6+ 2CrO4+ 5H2O + 6e

6K 3Fe (CN)6 + Cr2O3 +10K OH ====6K 4Fe(CN)6+2K 2CrO4+5H2O

11.29H NO3 + H I ==== NO + I2 + H2O

3e + 4H + NO3 NO + 2H2O X 2

2 I I2 + 2 e X 3

6 e + 6Fe(CN)6+ 10 OH + Cr2O3 2 NO + 4 H2O + 3 I + 6 e

2H NO3 +6H I ====2NO +3I2 +4H2O

11.30Mn SO4 + (NH4)2S2O8+ H2O ==== MnO2 + H 2SO4 + (NH4) 2SO4

2e + S2O3 2 SO4 X 1

2 H2O + Mn Mn O2 + 4 H + 2e X 1

2 e + S2O8+ 2 H2O + Mn 2 SO4+ MnO2+ 4 H + 2 e

Mn SO4 + (NH4)2S2O8+2H2O ==== MnO2 +2H 2SO4 + (NH4) 2SO4


32/73

11.31K 2Cr2O7 + Sn Cl2 + H Cl ==== Cr C l3 + Sn Cl4 + K Cl + H2O

Sn Sn + 2e X 3

6 e + 14 H + Cr2O7 2 Cr + 7 H2O X 13 Sn + 6e + 14 H + Cr2O7 3 Sn + 6e + 2 Cr + 7 H2O

K 2Cr2O7 +3Sn Cl2 +14H Cl ====2Cr Cl3 +3Sn Cl4 +2K Cl +7H2O

11.32Co Cl2 + Na 2O2 + Na OH + H2O ==== Co (OH)3+ Na Cl

Co Co + 1 e X 2

2e + 2 H2O + Na2O2 4 OH + 2 Na X 12 Co + 2e + 2 H2O + Na2O2 2 Co + 2 e + 4 OH + 2 Na

2Co Cl2 + Na 2O2 +2Na OH +2H2O ====2Co (OH)3 +4Na C l

11.33Cu(NH3)4 Cl2 + K CN + H2O ==== NH3 + NH4C l + K 2Cu (CN)3

+ K CNO + K Cl_ +2 +1

1 e + Cu Cu X 2_ _ + _H2O + CN CNO + 2H + 2e X 1

_ _2 e + 2 Cu + C 2 Cu + C + 2e

2Cu(NH3)4 C l2 + 7K CN + H2O ====6NH3 +2NH4C l +2K 2Cu (CN)3+ K CNO + 2K Cl

11.34Sb2O3 + K IO3 + H Cl + H2O ==== H Sb(OH)6 + K Cl + I Cl

9 H2O + Sb2O3 2 Sb(OH)6 + 6H + 4e X 1

4 e + 6 H + IO3 I + 3H2O X 1

4 e + 9 H2O + Sb2O3+ 6 H + IO3 2 Sb(OH)6+ 6H + 4e + I + 3H2O6

Sb2O3 + K IO3 +2H Cl +6H2O ====2H Sb(OH)6 + K C l + I Cl


33/73

11.35Ag + K CN + O2 + H2O ==== K Ag (CN)2 + K OH

0 ++ _

Ag Ag + 1e X 4_ _4 e + 2 H2O + O2 4 OH X 1

_ _4 e + 2 H2O + O2 + 4 Ag 4 Ag + 4 e + 4 OH

4Ag + 8K CN + O2 + 2H2O ====4K Ag (CN)2 + 4K OH

11.36WO3 + Sn Cl2 + H Cl2 ==== W3O8 + H 2SnCl6 + H2O

_ +2 e + 2H + 3 WO 3 W3O8 + H2O X 1+2 +4 _

Sn Sn + 2e X 1_ _

2e + 2H + 3WO3+ Sn W3O8+ H2O + Sn + 2e

3WO3 + Sn Cl2 + 4H Cl2 ==== W3O8 + H 2SnCl6 + H2O

11.37Co Cl2 + K NO2 + H C2H3O2 ==== K 3Co(NO2)6 + NO + K C2H3O2

+ K Cl + H2O+2 +3 _Co Co + 1 e X 1

_ + _1 e + 2 H + NO 2 NO + H2O X 1

_ _1e + Co + 2H + NO2 Co + 1e + NO + H2O

Co Cl2 +7K NO2 +2H C2H3O2 ==== K 3Co(NO2)6 + NO +2K C2H3O2+2K Cl + H2O

11.38 V(OH)4Cl + Fe Cl2 + H Cl ==== VO Cl2 + Fe C l3 + H2O_ +5 +4

1 e + V V X 1+2 +3 _

Fe Fe + 1e X 1_ _

1 e + V + Fe V + Fe + 1e

V(OH)4Cl + Fe Cl2 +2H Cl ==== VO C l2 + Fe Cl3 +3H2O


34/73

BALANCENSE LAS SIGUIENTES ECUAC IONES MEDIANTE EL METODO DELESTADO DE OXIDACIN.

11.39 NH3 + O2 ==== NO + H2O-3 +2 _

N N + 5 e X 4_ 0 -2

4 e + O2 2 O X 5_ _

4N + 20 + 20 e + 5O2 4 N + 20 e + 10 O

4 NH3 + 5O2 ====4NO +6H2O

11.40 CuO + NH3 ==== N2 + H2O + Cu_ +2 0

2 e + Cu Cu X 3-3 0 _

2 N N2 + 6 e X 1

6 e + 3Cu + 2N 3 Cu + N2 + 6 e

3CuO + 2NH3 ==== N2 + 3H2O +3Cu

11.41KClO3 + H2SO4 ==== K HSO4 + O2 + ClO2 + H2O

1e + Cl Cl X 4

2 O O2 + 4 e X 1

4 e + 4 Cl + 2 O 4 Cl + O2 + 4 e

4KClO3 +4H2SO4 ====4K HSO4 + O2 +4ClO2 +2H2O

11.42Sn + HNO3 ==== S nO2 + NO2 + H2O

0 +4 _Sn Sn + 4 e X 1

_ +5 +41 e + N N X 4

_ _Sn + 4 e + 4 N Sn + 4 e + 4 N

Sn + 4 HNO3 ==== S nO2 + 4 NO2 + 2H2O


35/73

11.43I2 + HNO3 ==== HIO3 + NO2 + H2O

0 +5 _I2 2I + 10 e X 1_ +5 +4

1e + N N X 10_ _

I2 + 10 e + 10 N 2 I + 10 e + 10 N

I2 +10HNO3 ====2HIO3 +10NO2 +4H2O

11.44KI + H2SO4 ==== K2SO4 + I2 + H2S + H2O

-1 0 _2I I2 + 2e X 4_ +6 -2

8 e + S S X 1_ _

8 I + 8 e + S 4 I2 + 8 e + S

8 KI +5H2SO4 ====4K2SO4 +4I2 + H2S +4H2O

11.45

KBr + H2SO4 ==== K2SO4 + Br2 + SO2 + H2O

2 Br Br2 + 2 e X 1

2 e + S S X 1

2 Br + 2 e + S Br2 + 2 e + S

2KBr +2H2SO4 ==== K2SO4 + Br2 + SO2 +2H2O

11.46 Cr2O3 + Na2CO3 + KNO3 ==== Na2CrO4 + CO2 + KNO2

Cr Cr + 3 e X 2

2 e + N N X 3

2 Cr + 6 e + 3 N 2 Cr + 6 e + 3 N

Cr2O3 +2Na2CO3 +3 KNO3 ====2Na2CrO4 +2CO2 +3KNO2


36/73

11.47P2H4 ==== PH3 + P4H2

_ +2 e + 2 H + P2H4 2 PH3 X 3

+ _2 P2H4 P4H2 + 6 H + 6 e X 1

6 e + 6 H + 3 P2H4 + 2 P2H4 6 PH3 + P4H2 + 6 H + 6 e

5 P2H4 ====6PH3 + P4H2

11.48Ca3(PO4)2 + SiO2 + C ==== CaSiO3 + P4 + CO

0 +2 _C C + 2 e X 10

_ +5 020 e + 4 P P X 1

_ _10 C + 20 e + 4 P 10 C + 20 e + P4

3Ca3(PO4)2 +6SiO2 +10 C ==== 6 CaSiO3 + P4 +10CO

COMPLETENSE Y BALANCEENSE LAS SIGUIENTES ECUAC IONESESQUEMATICAS MEDIANTE EL METODO DEL ION ELECTRON.

11.49I + NO2 ==== I2 + NO solucin cida

_ 0 _2 I I2 + 2e X 1

_ + _1 e + 2H + NO2 NO + H2O X 2

_ _2 I + 2 e + 4 H + 2 NO2 I2 + 2 e + 2 NO + 2 H2O

11.50 _ _Au + CN + O2 ==== Au (C N)4 solucin acuosa

0 +3 _Au Au + 3 e X 4

_ + 04 e + 4 H + O2 2 H2O X 3

_ _4 Au + 12 e + 12 H + 3 O2 4 Au + 12 e + 6 H2O

_ _4 Au + 16 CN +3O2 + 12 H ==== 4 Au (CN)4 + 6 H2O


37/73

11.51 _ =MnO4 ==== MnO4 + O2 solucin alcalina

_ _ =

En medio bsico 1 e + MnO4 MnO4 X 4_ 0 _4 OH O2 + 2H2O + 4 e X 1

_ _4 e + 4MnO4 + 4OH 4MnO4 + O2 + 2H2O + 4e

4MnO4 + 4OH 4MnO4 + O2 + 2H2O

11.52_

P ==== PH3 + H2PO2 solucin alcalina

_ + 0En medio bsico: 3 e + 3 H + P PH3 X 1_ 0 _ _

6 OH + 3 P 3 H2PO2 + 3 e X 1_ _

3 e + 3 H + 6 OH + 4 P PH3 + 3 H2PO2+ 3 e

3 H2O +3OH + 4P PH3 + 3H2PO2

11.53

Zn + As2O3 ==== AsH3 solucin cida0 +2 _

En medio cido: Zn Zn + 2 e X 6_ +

12 e + 12 H + As2O3 2 AsH3 + 3 H2O X 1_ _

6 Zn + 12 e + 12 H + As2O3 6 Zn + 12 e + 2 AsH3 + 3 H2O

6 Zn +12H + As2O3 6 Zn + 2 AsH3 + 3H2O

11.54 Zn + Re O4 ==== Re solucin cida0 +2 _

En medio cido: Zn Zn + 2 e X 4_ + _ _

8 e + 8 H + Re O4 Re + 4 H2O X 1_ _

4 Zn + 8 e + 8 H + ReO4 4 Zn + 8 e + Re + 4 H2O

4Zn + 8H + ReO 4 4Zn + Re + 4H2O


38/73

11.55

Cl2 + O2 ==== ClO2 solucin alcalina_ _1 e + ClO2 C lO2 X 2

= 0 _O2 O2 + 2 e X 1

_ _2 e + 2 ClO2 + O2 2 ClO2 + O2 + 2 e

2ClO2 + O2 2ClO2 + O2

11.56 Cl2 + IO3 ==== IO4 solucin alcalina_ 0 _

En medio bsico: 2 e + Cl2 2 Cl X 1_ _ _ _

2 OH + IO3 IO4 + H2O + 2 e X 1_ _

2e + Cl2 + 2 OH + IO3 2 Cl + IO4 + H2O + 2e

Cl2 + 2OH + IO3 2Cl + IO4 + H2O

11.57 -3V ==== HV6O17 + H2 solucin alcalina0 - 3

V H V6O17 + H2

_ 0 +1+5 217OH + 6V HV6O17 + 8H2

11.58En el problema 11.8, qu volumen de O2 a T.P.E. se produce por cadagramo de H2O2 consumido?.

2KmnO4 + 3H2SO4 + 5 H2O2 2 MnSO4 + SO2 + K2SO4 + 8H2O

5 x 34g H2O2 ------------- 160 g O2 (5 x 32 g O2)1 g H2O2 ------------- x

x = 0,94117 g O2a T.P.E. V = m R T

M P

= 0,94117 g x 62,4 mm L x 273 KK mol = 0,659 L

32 g/mol x 760 mm


39/73

11.59

Cuanto KmnO4 se necesita para oxidar 100 g de Na2C2O4? Vase laecuac in para la reaccin en el problema 11.18.

5 Na2C2O4 + 2KmnO4 + 8H2SO4 K2SO4 + 5Na2SO4 + 8 H2O38+55+64 + 10 CO2 + 2 MnSO4

De la reaccin: 2 x 159 g KmnO4 ----------- 5 x 134 g Na2C2O4X ------------ 100 g Na2C2O4X = 47,16 g KmnO4

Tomando en cuenta decimales:Na2C2O4 = 45,97954 + 24,022 + 63,9976

= 133,99914 g

KmnO4 = 39,0983 + 54,0983 + 63,9976= 158,0339 g

Repitiendo:2 x 158,0339 g --------- 5 x 133,99914 g

x ---------- 100 gx = 47,17 g


40/73

CAPITULO 12

CONCENTRACIN DE LAS SOLUCIONES

12.30 Cunto NH4Cl se necesita para preparar 100 cc de una solucin deconcentracin 70 mg de NH4Cl por cc?.

N = 14 Cl = 35,5 H = 1 NH4Cl = 53,5 g/mol

100 cc disol x 70 mg NH4Cl x 1 g NH4Cl = 7 g NH4Clcc disol 1000 mg NH4Cl

12.31

Cuntos gramos de cido clorhidrico concentrado, que contenga37,9% en peso de HCl, darn 5 g de HCl?.

Datos: 37,9% en peso de HCl = 37,9 g de HCl100 g disol

5 g de HCl

5 g de HCl x 100 g disol = 13,19 g disol37,9 g de HCl

12.32

Se necesita preparar 100 g de una solucin al 19,7 % en peso de NAOH.Cuntos gramos de NaOH y de H2O se necesitan?.

Datos: 100 g disol19,7 % en peso de NaOH = 19,7 g de NaOH

100 g de disol

Masa de NaOH: 100 g disol x 19,7 de NaOH = 19,7 g NaOH100 g disol

Masa de H2O: 100 g disol x 19,7 g de NaOH = 80,3 g H2O100 g disol

12.33 Cunto CrCl3 *6 H2O se necesita para preparar 1 lt de solucin quecontenga 20 mg de Cr por cc?.

Peso molecular CrCl3 * 6H2O Cr = 52 H = 1 266,5 g/molCl = 35,5 O = 16

Datos: 1 lt de disol20 mg de Cr

cc disol

1 lt disol x 100 cc disol x 20 mg de Cr x 1 g Cr x 266,5 g CrCl * 6 H2O1 lt disol cc disol 100 mg Cr 52 g Cr

= 102,5 g C rCl3 * 6 H2O


41/73

12.34

C untos gramos de Na2CO3se nec esitan para preparar 500 cc de unasolucin que contenga 10 mg de CO3por cc?

Na = 23C = 12 Na2CO3= 106 g/molO = 16

500 cc disol x 10 mg CO3 x 1 g CO3 x 106 g Na2CO3cc disol 1000 mg CO3 60 g CO3

= 8,83 g Na2CO3

12.35

Calclese el volumen ocupado por 100 gramos de una solucin de

hidrxido de sodio de densidad 1.20 g/cc.

Densidad = masa / volumenDespesando volumen = masa/densidad

= 100 g1,2 g/cc

= 83,33 cc disol

12.36

Qu volumen de cido ntrico diluido, de densidad 1,11 g/cc y al 19 %en peso de HNO3, contiene 10 g de HNO3?.

Datos: 10 g de HNO319 % en peso de HNO3 = 19 g HNO3100 g disol

d = 1,11 g disol/cc disol

10 g HNO3 x 100 g disol x cc disol = 47,41 cc disol19 g HNO3 1,11 g disol

12.37

C untos cc de una solucin que contiene 40 g de CaC l2por litro senecesita para la reaccin con 0,642 g de Na 2CO3 puro?. Se forma

CaCO3en la reaccin.

Reaccin: CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaCl111 g 106 g

Ca = 40 gCl = 35,5 g

0,642 g NaCO3x 111 g CaCl2 x lt disol x 1000 cc disol = 16,8 cc disol106 g Na2CO340 CaCl3 1 lt disol

12.38

Se pasa amoniaco gaseoso por agua, obtenindose una solucin de18,6 % en peso de NH3. cul es la masa de NH3 por cc de solucin?.


42/73

Datos: 18,6 % en peso de NH3 = 18,6 g de NH3

100 g disold = 0,93 g disolcc disol

1 cc disol

1 cc disol x 0,93 g disol x 18,6 g de NH3 = 0,1729 g de NH3cc disol 100 g disol

0,1729 g NH3 x 1000 mg NH3 = 172,9 mg de NH31 g NH3

12.39

Se pasa cloruro de hidrgeno gaseoso por agua, obtenindose unasolucin de c ido clorhdrico, de densidad 1,12 g/cc que contiene 30,5% en peso de HCl. Cul es la masa de HCl por cc de solucin?

Datos: d = 1,12 g disol /cc disol30,5 % en peso HC l = 30,5 g HCl

100 g disol

30,5 g HCl x 1,12 g disol x 100 mg HCl = 341,6 mg HCl100 g disol cc disol 1 g HCl

12.40

Si se tienen 10 cc de agua pura a 4 C, qu volumen de una solucinde cido clorhdrico, de densidad 1,175 g/cc y que contenga 34,4 % enpeso de HCl, se puede preparar?

Datos: 100 cc H2O = 100 g H2O a 4Cd = 1,175 g disol / cc disol34,4 % en peso HCl = 34,4 g HCl = 65,6 g de H2O

100 g disol 100 g disol

100 g H2O x 100 g disol x cc disol = 129,73 cc disol

65,6 g H2O 1,175 g disol

12.41

Se satura un volumen de 105 cc de agua pura a 4 C con amoniacogaseoso, obtenindose una solucin de densidad 0,9 g/cc y quecontiene 30 % en peso de NH3. Encuntrese el volumen resultante de lasolucin de amoniaco y el volumen del amoniaco gaseoso a 5 C y 775Torr que se utilizo para saturar el agua.

Datos: 105 cc H2O = 105 g H2O a 4 Cd = 0,9 g disol / cc disol

30 % en peso NH3 = 30 g NH3 = 70 g H2O100 g disol 100 g disol


43/73

105 g H2O x 100 g disol x cc disol = 166,66 cc disol

70 g H2O 0,9 g disol

Para el caso gaseoso: 105 g H2O x 30 g NH3 = 45 g NH370 g H2O

Ec. De estado V = m R TP V

V = 45 g 62,4 torr L x 278 KK mol

775 Torr x 17 g/ mol

V = 59,2 L

12.42

Una solucin excelente para limpiar manchas de grasa en telas o cueroconsiste en lo siguiente: tetracloruro de carbono 80 % (en volumen),ligroina 16 %, alcohol amlico 4 %. cunto cc de cada uno se debenutilizar para preparar 75 cc de solucin? Supngase que no hay cambioen el volumen durante el mezclado.

En volumen: CCl4 80 %Ligroina 16 %

C5H11OH 4 %Para un volumen total de 75 cc: CCl4 0,8 x 75 cc = 60 ccLigroina 0,16 x 75 cc = 12 ccC5H11OH 0,04 x 75 cc = 3 cc

12.43

Un litro de leche pesa 1032 g. La grasa que contiene es un 4 % envolumen y posee una densidad de 0,865 g/cc. Cul es la densidad dela leche descremada, libre de grasas?.

V = 1 lt disolm = 1032 g disol

grasa: 4 % volumen = 4 cc grasa100 cc disold = 0,865 g/cc = 0,865 g grasa

cc grasa

1000 cc disol x 4 cc grasa = 40 cc grasa100 cc disol

40 cc grasa x 0,865 g = 34,6 g grasacc grasa

Densidad leche descremada: 1032 - 34,6 = 997,4 g = 34,6 g grasa1000 - 40 960 cc


44/73

12.44

Para preparar un cemento soluble en benceno, se deben fundir 49 gde resina en un recipiente de hierro y agregar 28 g de goma laca y de

cara de abeja. Qu cantidad de cada uno de los componentes sedebe utilizar para preparar 75 Kg de cemento?.

Cemento soluble: 49 g de resina + 28 g goma + 28 g cera de abeja: 105 g (masa total)

75 Kg cemento: 75000 g cemento x 49 g resina = 35000 g resina (35 kg)105 g cemento

75000 g cemento x 28 g goma = 20000 g goma (20 kg)105 g cemento

Lo mismo para la cera de abeja = 20 kg

12.45

Cunto CaCl2* 6H2O y cuanta agua se deben pesar para preparar100 g de una solucin al 5 % de CaCl2?

Peso molecular: Ca = 40 x 1 = 40 g 6H2O = 6 x 18 = 18 gCl = 35,5 x 2 = 71 g

CaCl 111 g/mol CaCl2 * 6H2O = 219 g/mol5 % CaC l2 = 5 g CaCl2

100 g disol

100 g disol x 5 g CaCl2x 219 g CaCl2* 6 H2O = 9,86 g CaCl2* 6 H2O100 g disol 111 g CaCl2

mH2O = 100 9,86 = 90,13 g H2O

12.46

Cunto BaCl2 se necesitaran para preparar 250 cc de una solucinque tenga la misma concentracin de Cl que una que contiene 3,78 gde NaCl en 100 cc?.

Na = 23 Cl = 35,5 NaCl = 58,5 g/mol

3,78 g NaCl x 1 mol NaCl x 1000 cc disol = 0,646 moles NaCl = [Cl]100 cc disol 58,5 g NaCl 1 lt disol lt disol

[C l] = 0,646 moles x 1 lt disol x 250 cc disol x 208 g BaCl2 = 16,796 glt disol 1000 cc disol 2 moles [Cl] BaCl2

BaCl2 Ba + 2 Cl (se duplica la concentracin del cloro)


45/73

CONCENTRACIONES EXPRESADAS EN UNIDADES QUMICAS

12.47

cul es la concentracin molar de una solucin que contenga 37,5 gde Ba(MnO4)2 por litro y cual es la concentracin molar con respecto acada tipo de in?.

Peso molecular: Ba = 137 gNa = 55 x 2 = 110 gO = 16 x 8 = 128 gBa(MnO4)2 375 g/mol

M = Molaridad = N de moles de solutoLt disol

M = 37,5 g Ba(MnO4)2 x 1 mol Ba(MnO4)2 = 0,1 moles Ba (MnO4)2

Lt disol 375 g Ba(MnO4)2 lt disol

M = 0,1BaCl2 Ba + 2 Cl [Ba] = 0,1 M0,1 M 0 0 [C l] = 0,2 M0 0,1 M 2 x 0,1 M

12.48

Cuntos gramos de soluto se necesitan para prparar 1 lt de solucin 1M de CaC l2 * 6 H2O?

Peso molecular: CaCl2 = 111 g/mol

CaCl2 * 6H2O = 111 + 108 = 219 g/mol

1 lt disol x 1 mol CaCl2* 6 H2O x 219 g CaCl2* 6 H2O = 219 g CaCl21 lt disol 1 mol CaCl2 * 6 H2O 6 H2O

12.49

Se disuelven exactamente 100 g de NaCl en suficiente agua paraformar 1500 cc de solucin. Cul es la concentracin molar?

M = Molaridad = N de moles de soluto1 lt de disol

M = 100 g NaCl x 1 mol NaCl x 1000 cc disol = 1,139 moles NaCl1500 cc disol 58,5 g NaCl 1 lt disol= 1,139 M

12.50

Calclese la molalidad de una solucin que contiene: a) 0,65 moles deglucosa C6H12O6 en 250 cc de agua, b) 45 de glucosa en 1 Kg deagua, c) 18 g de glucosa en 200 g de agua.

a)

0,65 moles C6H12O6= 0,65 moles C6H12O6 x 1000 g H2O = 2,6 molal250 cc H2O 250 g H2O 1 Kg H2O

b)

45 g C6H12O6 x 1 mol C6H12O6 = 0,25 molal1 Kg H2O 180 g C6H12O6


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c) 18 g C6H12O6 x 1 mol C6H12O6 x 1000 g H2O = 0,5 molal

200 g H2O 180 g C6H12O6 1 Kg H2O

12.51

Cuntos gramos de CaCl2se deben agregar a 300 mlt de agua para

preparar una solucin 2,46 molal?

2,46 molal = 2,46 moles C aCl2 Ca = 40 Cl = 35,5Kg H2O

300 mlt H2O x 1 g H2O x 1 Kg H2O x 2,46 moles CaCl2x 111 g CaCL21 mlt H2O 1000 g H2O Kg H2O 1 mol CaC l2

= 81,918 g CaCl2

12.52

Una solucin contiene 57,5 cc de alcohol etlico C2H5OH y 600 cc debenceno C6H6. Cuntos gramos de alcohol hay en 1000 gramos debenceno?. cul es la molalidad de la solucin?. La densidad delC2H5OH es 0,8 g/cc la del C6H6 es 0,9 g/cc.

C2H5OH V = 57,5 cc C2H5OH = 0,8 g/ cc mC2H5OH = 71,875 gC6H6 V = 600 cc C6H6 = 0,9 g/cc mC6H6 = 666.6 g

1000 g C6H6 x cc C6H6 x 57,5 cc C2H5OH x 0,8 g C2H5OH = 85,18 cc0,9 g C6H6 600 cc C6H6 cc C 2H5OH C2H5OH

Molalidad = m = N de moles solutoKg (solvente)

= 85,18 g C2H5OH x 1mol C 2H5OH = 1,851 moles C2H5OH1000 g C6H6 46 g C2H5OH Kg C6H6

= 1,851 m

12.53

Una solucin contiene 10 g de cido actico CH3COOH es 125 g deagua. Cul es la concentracin de la solucin expresada en: a)frac ciones mol de CH3COOH y H2O, b) molalidad?.a) X CH3COOH = n CH3COOH CH3COOH = 60 g/mol

n CH3COOH + n H2O

n CH3COOH = m CH3COOH = 10 g CH3COOH = 0,166 molesM CH3COOH 60 g CH3COOH

n H2O = m H2O = 125 g = 6,944 molesM H2O 18 g/mol

X CH3COOH = 0,166 = 0,02 X H2O = 6,94 = 0,9766,94 + 0,166 6,94 + 0,166

b) m = 0,1666 moles CH3COOH = 1,33 molal0,125 Kg H2O


47/73

12.54

Una solucin contiene 116 g de acetona CH3COCH3, 138 g de alcoholetlico C2H5OH y 126 g de agua. Determnese la fraccin mol de cadauno.

Acetona CH3COCH3 M = 58 g/mol 116 g/58 g/mol = 2 molesAlcohol etlico C2H5OH M = 46 g/mol 138 g/46 g/mol = 3 molesAgua H2O M = 18 g/mol 126 g/ 18 g/mol = 7 moles

X CH3COCH3 = 2 moles = 0,166612 moles

X C2H5OH = 3 moles = 0,2512 moles

X H2O = 7 moles = 0,583

12 moles

12.55

C ul es la fraccin mol de soluto en una solucin ac uosa 1,0 molal?

Solucin acuosa: 1 molal = 1 mol solutoKg H2O

1 Kg H2O = 1000 g H2O x 1 mol H2O = 55,55 moles18 g H2O

X soluto = 1 mol = 0,0177

1 + 55,55 moles

12.56

Una solucin acuosa etiquetada como al 35 % de HClO 4 tiene unadensidad de 1,251 g/cc. C ul es la concentracin molar y lamolalidad de la solucin?.

Datos: 35 % HclO4 = 35 g HClO4 = 1,251 g disol100 g disol cc disol

M = 95 g HClO4 x 1,251 g disol x 1 mol HClO4x 1000 cc disol = 4,356 M100 g disol cc disol 100,5 g HClO4 1 lt disol

m = molalidad = 35 g HClO4 65 g H2O100 g disol

m = 35 g HClO4 x 1000 g H2O x 1 mol HClO4 = 5,357 molal65 g H2O 1 Kg H2O 100,5 g HClO4

12.57

Una solucin de sacarosa se prepar disolviendo 13,5 gramos deC12H22O11en suficiente agua para preparar exactamente 100 cc de


48/73

12.58

solucin, la cual se encontr que tena una densidad de 1,050 g/cc.Calclese la concentracin molar y la molalidad de la solucin.

Sacarosa C12H22O11 C 12 x 12 = 144H 1 x 22 = 22O 16 x 11 = 176

342 g/mol

M = 13,5 g C12H22O11 x 1 mol C12H22O11 x 1000 cc disol1000 cc disol 342 g C12H22O11 1 lt disol

M = 0,3947 moles C12H22O11Lt disol

Calculo de la masa de H2O: 100 cc disol x 1,050 g disol = 105,0 g disolcc disol

105 g - 13,5 g sacarosa = 91,5 g H2O

m = 13,5 g C 12H22O11 x 1 mol C12H22O11 x 1000 g H2O91,5 g H2O 342 g C12H22O11 1 Kg H2O

m = 0,431 moles C12H22O11Kg H2O

12.59

Para un soluto de peso molecular W, demustrese que la concentracinmolar M y la molalidad m de la solucin estn relac ionadas mediante:M(W/1000 * 1/m) = d

En donde d es la densidad de la solucin en g/cc. (sugerencia:Demustrese: que cada cc de solucin contiene PM/1000 gramos desoluto y M/m gramos de disolvente).M = Molaridad = moles soluto x W (g soluto) = w

1000 cc disol 1 mol soluto 1000 cc disol

Gramos de soluto por cada cc de solucin:W (g soluto) ------- 1000 cc disol

X ----------------- 1 cc disol

X = W ( g soluto por cada cc disol): M W = masa total de soluto1000

1000

Gramos de disolvente por cada cc de solucin:

M = moles soluto / 1000 cc disolMoles soluto / 1000 g disol


49/73

Luego: M = 1000 g disol

1000 cc disol

La densidad de la dosolucin ser:

d = m disol = m soluto + m solvente = M W + M = dV disol V disol 1000 m

M W + 1 = d1000 m

12.59 Qu volumen de una disolucim 0,232 N contienea)

3,17 meq de solutob)

6,5 eq g de soluto

a) 3,17 meq soluto x 1 Eq-g soluto x 1000 cc disol = 13,66 cc disol1000 meq soluto 0,232 Eq-g soluto

b) 6,5 Eq g soluto x 1 lt disol x 1000 cc disol = 28017,24 cc disol0,231 Eq-g soluto 1 lt disol

= 28,017 lt disol

12.60

Determinese la concentracin molar de cada una de las siguientessoluciones: a) 166 g de KCl por litro de solucin, b) 33 g de (NH4)2SO4 en

200 cc de solucin, c) 12,5 g de Cu SO4* 5 H2O en 100 cc de solucin,d) 10 mg de Al+3 por cc de solucin.

a) M = g KCl 166 x 1 mol KCl = 2,22 M K = 39 g Cl = 35.5 glt disol 74,5 g KCl

M = 166 g K I x 1 mol KI = 1,0 M I = 127 gLt disol 166 g KI

b) 33 g (NH4)2SO4 x 1 mol (NH4)2SO4 x 1000 cc disol = 1,25 M200 cc disol 152 g (NH4)2SO4 1 lt disol

d) 10,0 mg de Al+3 x 1 g de Al+3 x 1 mol (14+g) Al+3 x 1000 cc disolcc de disol 1000 mg Al+3 27,0 g de Al+3 1 lt disol

= 0,3703 M

c)

12,5 g CuSO4*5 H2O x 1 mol CuSO4* 5 H2O x 1000 cc disol = 0,501 M100 cc disol 249,5 g CuSO4* 5 H2O 1 lt disol


50/73

12.61

Qu volumen de una solucin 0,2 M de Ni(NO3)2* 6H2O contiene 500mg de Ni+2?

Ni(NO3)2* 6H2O = Ni = 59 x 1 = 59

N = 14 x 2 = 28 251 g/molO = 16 x 6 = 96 0,2 moles = 58,2 gH = 1 x 12 = 12O = 16 x 6 = 96

500 mg de Ni+2 x 1 g Ni+2 x 291 g Ni(NO3)2 6 H2O x 1000 cc disol1000 mg Ni+2 58 g Ni+2 58,2 g Ni(NO3)2 6 H2O

= 42,4 cc disol

12.62

Calclese el volumen de H2SO4 concentrado (densidad 1,835 g/cc,

93,2 % en peso de H2SO4) que se necesita para preparar 500 cc decido 3.0 N.Datos: 500 cc disol

3 N = 3 Eq-g H2SO4 = 1,835 g disol

cc disolV = ?

93,2 % = 93,2 g H2SO4100 g disol

500 cc disol x 1 lt disol x 3 Eq-g H2SO4 x 49 g H2SO4 x 100 g disol x cc disol1000 cc disol 1 lt disol 1 Eq-g H2SO4 93,2 g H2SO4 1,835 g

V = 42,97 cc disol

12.63

Calclese el volumen de HCl concentrado (densidad 1,19 g/cc, 38% enpeso de HCl) que se necesita para preparar 18 litros de cido N/50.Datos: = 1,19 g disol

cc disol

38 % = 38 g de HCl

100 g disol

V = 18 lt disol

N = 1 Eq-g de soluto50

lt disol

18 lt disol x 1 Eq-g HCl x 36,5 g HCl x 100 g disol x cc disol50 lt disol 1 Eq-g HCl 36 g HCl 1,19 g disol

V = 29,05 cc disol


51/73

12.64 Calclese la masa de KmnO4 que se necesita para preparar 80 cc de

KmnO4 N/8, cuando este ltimo ac ta como agente oxidante ensolucin c ida y el Mn+2 es uno de los productos de la reaccin.

_

5 e + 8 H + MnO 4 Mn + 4H2O

KmnO4 K = 39Mn = 55 158 g/molO = 64

80 cc disol x 1 lt disol x 1 Eq-g KmnO4 x 158 g KMnO4 = 0,316 g KmnO41000 cc disol 8 lt disol 1 Eq-g KMnO4

12.64

Dada la ecuacin sin balancear:Cr2O7 + Fe + H Cr + Fe + H2O

a)

Cul es la normalidad de una solucin de K2Cr2O7, en la cual 35 cc

contienen 3,87 g de K2CrO7?b)

Cul es la normalidad de una solucin de FeSO 4, en la cual 750 cccontienen 96,3 g de FeSO4?

_a) 6 e + 14 H + Cr2O7 2Cr + 7 H2O

k2CrO7 = 294 g/mol

N = 3,87 g K2CrO7 x 1 Eq-g K2Cr2O7 x 1000 cc disol = 2,25 N35 cc disol 294 g K2Cr2O7 1 lt disol

_b) Fe Fe + 1 e

FeSO4 = 152 g/mol

N = 96,3 g FeSO4 x 1 Eq-g FeSO4 x 1000 cc disol = 0,8447 N750 cc disol 152 g FeSO4 1 lt disol

12.65

Qu masas de Na2S2O3* 5 H2O se necesita para preparar 500 cc deuna solucin al 0,2 N para la siguiente reaccin?

2 S2O3 + I2 S4O6 + 2I_

2 S2O3 S4O6 + 2e

NaS2O3 * 5 H2O 248 g/mol

500 cc disol 0,2 N = 0,2 Eq-g de solutolt disol

500 cc disol x 0,2 Eq-g Na2S2O3* 5 H2O x 248 g Na2S3* 5H2O1000 cc disol 1 Eq-g Na2S2O3* 5 H2O

= 24,8 g NaS2O3* 5 H2O


52/73

PROBLEMAS DE DILUCIN

12.66

Una solucin contienen 75 mg de NaCl por cc. A que grado se debediluir para obtener una solucin de concentracin 15 mg de NaCl por

cc? 75 mg de NaC l 15 mg de NaClcc disol cc disol

75 mg de NaCl = 515 mg de NaC l

cada cc de la solucin original se diluye con H2O hasta un volumen de 5cc.

12.67

Cuntos cc de una solucin de concentracin 100 mg de Co +2 por

cc se necesita para preparar 1,5 lt de solucin con unaconcentrac in de 20 mg de Co+2 ? (por centmetro cubico).

1,5 lt disol = 1500 cc disol 20 mg de Co+2

cc disol

1500 cc disol x 20 mg de Co+2 x cc disol = 300 cc disol = 0,3 lt disolcc disol 100 mg Co+2

12.68

Calclese el volumen aproximado del agua que se debe agregar a 250cc de una solucin 1,25 N para hacerla 0,5 N (despreciando los

cambios de volumen).

V1 = 250 cc disol V2=?N1= 1,25 Eq-g soluto N2= 0,5 Eq-g soluto

lt disol lt disol

V1 N1 = V2N2 V2 = V1N1 = 250 cc disol x 1,25 NN2 0,5 N

V2 = 625 cc disol

VH2O = 625 cc disol - 250 cc disol = 375 cc

12.69

Determinese el volumen de cido ntrico diluido (densidad 1,11 g/cc, 19% en peso de HNO3) que puede prepararse diluyendo con agua 50 ccdel c ido concentrado (densidad 1,42 g/cc, 69,8 % en peso HNO3).Calclese las concentraciones molares y las molalidades de los cidosconcentrado y diluido.

50 cc disol x 1,42 g disol x 69,8 g HNO3 x 100 g disol x cc disolcc disol 100 g disol 19 g HNO3 1,11g

= 234,9 cc disol


53/73

HNO3concentrado:69,8 g HNO3 x 1,42 g disol x 1000 cc disol x 1 mol HNO3 = 15,73 M100 g disol cc disol lt disol 63 g HNO

HNO3 diluido:19,0 g HNO3 x 1,11 g disol x 13 cc disol x 1 mol H = 3,347 M100 g disol cc disol lt disol 63 g HNO3

Molalidades 69,8g HNO3 x 1 mol HNO3 x 1000 g H2O = 36,68 m30,2 g H2O 63 g HNO3 Kg H2O

Del cido diluido 19 x 1 x 1000 = 3,72 m81 x 63 x 1

12.70

Qu volumen de alcohol al 95 % en peso (densidad 0,809 g/cc) sedebe utilizar para preparar 150 cc de alcohol al 30 % en peso (densidad0,957 g/cc)?

1 m1 + m2 = m3 ( m2= masa H2O)2

m1c1 + m2c2 = m3c3donde:

c1 = 95 % 1 = 0,809 g/ccc3 = 30 % 3 = 0,957 g/cc si V3 = 150cc -- m3= 143,55 g

Ec. 2m10,95 + m2O = 143,55 g 0,30

despejando m1 = 143,55 g x 0,30 = 45,331 g0,98

luego el volumen ser V1 = m1 = 45,331 g = 56,034 cc de alcohol1 0,809 g/cc

12.71

Qu volmenes de HCl 12 N y 3 N se deben mezclar para preparar 1 ltde HCl 6 N?

Sea x = volumen de la solucin 12 N requerida.

1 lt x = volumen de la solucin 3 N requerido

N de Eq-g de la sol 6 N = N de Eq-g sol 12 N + N de Eq-g sol 3N

1 lt x 6 N = x. 12 N + (1 lt x) 3 N

Resolviendo: 6 = 12 x + 3 - 3x3 = 9 xx = 1/3 lt ( sol. 12 N)1 x = 1 1/3 = 2/3 lt (sol 3N)


54/73

CAPITULO 16

ACIDOS Y BASES

16.43

La c onstante de autoionizacin del cido frmico puro, k = [HCOOH+2]

[HCOO -] se ha calculado como 10-6 a temperatura ambiente. quporcentaje de las molculas de cido frmico en el cido frmico puro,HCOOH, se convierten al in formiato?. La densidad del cido frmicoes 1,22 g/cc.

= 1,22 g x 1000 cc x 1 mol = 26,5 molar = concentracincc 1 lt 46 g

Para la ionizacin del cido frmico puro: HCOOH H + HCOO

C 0 0

C(1 - ) C C

Ka = C2 2 Donde [HCOO ] = C

Entonces si K = 10-6 = [HCOOH2] [HCOO]2

[HCOO ] = 10-6= 1 x 10-3 = C

Despejando: = 1 x 10-3 = 3,77 x26,5

= 0,00377 %

16.44

Cierta reaccin se cataliza mediante cidos, y la actividad cataltica ensoluciones 0,1 M de los cidos en agua se ha encontrado que disminuyeen el orden HCl, HCOOH, HC2H3O2. La misma reaccin ocurre enamoniaco anhidro, pero los tres cidos tienen el mismo efecto catalticoen soluciones 0,1 M. Explquese.

Respuesta: El orden de la actividad cataltica en agua es la misma queel orden de acidez. En amoniaco anhdro, los tres c idos son fuertes.

16.45

El aminocido glicina existe principalmente en la forma NH3CH2COO.Escrbanse las formulas para a) la base conjugada y b) el cidoconjugado de la glicina.

Respuestas: a) Base conjugada: NH2CH2COOb) c ido conjugado: NH3CH2COH

16.46

En la reaccin entre BeF2y 2 F para formar BeF4, Cul de los reactivoses el cido de Lewis y cul es la base de Lewis?

Reaccin: BeF2 + 2 F BeF4

c ido de Lewis (aceptar de electrones): BeF2


55/73


56/73

b)OH = C = 0,08 x 1,47 x 10-2 = 1,18 x 10 3

16.49

El cido cloroactico, que es un cido monoprtico, tienen un Ka de1.36 x 10-3. Calclese el punto de congelacin de una solucin 0,1 M deeste cido. Supngase que la concentracin molar estequiomtrica y lamolalidad son iguales en este caso.

CH3COOCl CH3COO + ClC 0 0

C(1 - ) C C

Ka = 1,36 x 10-3 = C 22 = C 2 0,1 2 = 1,36 X 10-3 (1 -)C(1 - ) 1 - 0,1 2+ 1,36 x 10-3- 1,36 x 10-3= 0

Ecuacin de segundo grado: donde = 0,109Descenso del pto. de congelacin tc = m Kc = m x 1,86 si m = 0,1 M

tc = 0,186Por lo tanto la temperatura de congelacin ser:

tc = (1 +) tc= (1+ 0,109) 0,186 = 0,206 C

16.50

Calclese la [OH] de una solucin 0,05 M de amoniaco a la cual se haagregado suficiente NH4 Cl para que la [NH4] total sea igual a 0,10. Kbdel amoniaco es 1,75 x 10-5.

NH3 + H2O NH4 + OHC 0,1 0C X X + 0,1 X

Donde X = C100

Kb = 1,75 x 10-5 = X (X + 0,1)C X

1,75 x 10-5 (0,05 X) = X2+ 0,1 XX2+ 0,1 X + 1,75 x 10-5 X - 8,75 x 10-7 = 0X2 + 1,000175 x 10-1 X 8,75 x 10-7 = 0

X = 8,747 x 10-6X = [OH] = 8,747 x 10-6

16.51

Encuntrese el valor de [H] en un litro de solucin en la c ual se handisuelto 0,08 moles de HC2H3O2y 0,1 moles de Na C 2H3O2. Ka para elHC2H3O2es 1,75 x 10-5.

NaC2H3O2 Na + C2H3O20,1 0 00 0,1 0,1

HC2H3O2 H + C2H3O2 influencia0,08 0 00,08 X X 0,1 + X (despreciable)


57/73

luego 1,75 x 10-5 = 0,1 X de donde X = 1,4 x 10-5

0,08 X X = [H] = 1,4 x 10-5

16.52

Una solucin 0,025 M de cido monobsico tiene un punto decongelacin de 0,060 C. Encuntrese Ka y Pka para el c ido.

tc = m Kc = 0,025 1,86 = 0,0465

Punto de congelacin (ionizada): tc = (1 +) tcTc = (1 +) 0,0465 = 0,060

Despejando = 0,2903

Para un cido monobrico AH A + H

C 0 0C(1 -) C C

Ka = C2 = 0,025 (0,2903)2 = 2,96 x 101 - 1 0,2903

Pka = - log Ka = - log 2,96 x 10-3

Pka = 2,527

16.53

El cido fluoroactico tiene un Ka de 2,6 x 10-3. Qu concentracin delcido se necesitara para que [H] sea 2 x 10-3?.

CH3COO F CH2COO F + HC 0 0

C X X XX = 2 x 10-3

Ka = 2,6 x 10-3 = (2 x 10-3) = 4 x 10-6 = 2,6 x 10-3

C 2 x 10-3 C 2 x 10-3

Despejando C = 4 x 10-6 + 2 x 10-3 = 3,53 x 10-3 M2,6 x 10-3

16.54

Cul es la [NH4] en una solucin que contienen 0,02 M de NH3y 0,01 deKOH?. Kb para el NH3 es 1,75 x 10 5.

KOH K + OH00,1 0 00 0,01 0,01

NH3 + H2O NH4 + OHC 0 0,01

0,02 X X 0,01+ X despreciable

Kb = 1,75 x 10-5

= X 0,01 despejando X = 3,49 x 10-5

X = [NH4] = 3,49 x 10-5


58/73

16.55

Qu concentracin de NH3 proporciona una [OH] de 1,5 x 10-3Kb parael NH3es 1,75 x 10-5.

NH3 + H2O NH4 + OHC 0 0

C X X X Donde x = 1,5 x 10-3Kb = 1,75 x 10-5 = X2 = (1,5 x 10-3) = 1,75 x 10-5

C X C 1,5 x 10-3

Despejando C = 2,25 x 10-6 + 1,5 x 10-3

1,75 x 10-5

C = 0,12 M

16.57 Cul es la [HCOO] en una solucin que contiene HCOOH al 0,015 M y

HCl al 0,02 M?. Ka para el HCOOH es 1,8 x 10-4

.

HCl H + Cl0,02 0 00 0,02 0,02

HCOOH H HCOO0,015 0,02 00,015 X 0,02 + X X

Ka = 1,8 x 10-4 = 0,02 X 1,8 x 10-4 (0,015 X) = 0,02 X

0,015 X

X = 1,33 x 10-4 MX = [HCOO]

16.58

Cules son las [H], [C 3H5O3] y [OC5H5] en una solucin 0,03 M deHC3H5O3y 0,1 M de HOC6H5?. Los valores de Ka el HC 3H5O3y HOC6H5son 1,38 x 10 y 1,05 x 10-4, respectivamente.

HC3H5 H + C3H5O30,03 0 0

0,03 X X X

Ka = 1,38 x 10-4 = X2 1,38 x 10-4 ( 0,03 X ) = X2

0,03 X X2 + 1,38 x 10-4 X 4,14 x 10-6 = 0donde X = 1,96 x 10-3 = [H] 0 [C3H5O3]

HOC6H5 OC6H5 + H0,1 0 0

0,1 X X X + 1,96 x 10-3

Ka = 1,05 x 10-10 = X 1,96 x 10 -3 Despejando X = 5,35 x 10-9

0,1 - X X = [OC6H5]


59/73

16.59

Encuntrese el valor de [OH] en una solucin preparada disolviendo0,005 moles de amoniaco y la misma cantidad de piridina en suficienteagua para preparar 200 cc de solucin. Kb para el amoniaco y lapiridina son 1,75 x 10-5 y 1,52 x 10-9, respectivamente. Cules son las

concentraciones de los iones amonio y piridinio?.

Concentrac in molar: 0,005 moles = 0,025 M0,2

NH3 + H2O NH4 + OH0,025 0 00,025 X X X

Kb = 1,75 x 10-5 = X2 1,75 x 10-5 ( 0,025 X ) = X2

0,025 X X2 + 1,75 x 10-5 X - 4,375 x 10-7 = 0

de donde X = [NH4 ] = [OH] = 6,52 x 10-4

piridina piridinio + OH0,025 0 6,52 x 10-4

0,025 X X 6,52 x 10-4 + X (despreciable)

Kb = 1,52 x 10-9 = 6,52 x 10-4 X 1,52 x 10-9 (0,025 X) = 6,52 x 10-4 XX = 5,82 x 10-8 = [piridinio]

6.60

Consideres una solucin de un cido monoprtico dbil de acidezconstante Ka. Cul es la concentracin mnima C, para la cual laconcentracin del cido no disociado se puede igualar a C dentro deun limite de error del 10 %?. Supngase que las correcciones alcoeficiente de actividad se pueden despreciar.

Para un cido dbil monoprtico:

HA A + HC 0 0C(1 -) C C

Su Ka = [A] [H] = C x C[HA] C(1-)

De donde Ka = C21 -

Si consideramos = 10 % = 0,1Ka = C (OH)2 = C 1 x 10-2

1 0,1 0,9Despejando la concentracin C = 0,9 Ka

1 x 10-2

C = 90 Ka


60/73

16.61 Cul es el porcentaje de ionizacin del cido cloroac tico 0,0069 M?.

Ka para este cido es 1,36 x 10-3

HC2H2O2Cl C2H2O2Cl + H

0,0065 0 00,0065 X X X

Ka = 1,36 x 10-3 = X X2 = 1,36 x 10-3 (0,0065 X)0,0065 X X2 + 1,36 x 10-3 X - 8,84 x 10-6 = 0

Resolviendo la ecuac in de segundo grado:

X = 2,36 x 10-3

X = C 100

De donde = 2,36 x 10-3

x 100 = 0,363 x 102

%0,0065 36,3 %

16.62

Qu concentrac in de cido dicloroactico da una [H] de 8,5 x 10-3?.Ka para el cido es 5.0 x 10-2.

HC2HO2Cl2 C2HO2Cl2 + HC 0 0

C X X X

[H] = X = 8,5 x 10-3

Ka = 5,0 x 10-2

= [C2HO2Cl2] [H] =[HC2HO2Cl2]

Ka = X = 5,0 x 10-2 = (8,5 x 10-3)2C X C 8,5 x 10-3

Despejando C:C = (8,5 x 10-3)2 + 8,5 x 10-3

5,0 x 10-2

C = 7,225 x 10-5 + 8,5 x 10-3

5,0 x 10-2C = 9,945 x 10 M

16.63

Calclese [H] en una solucin de cido dicloroactico 0,2 M, queadems es 0,1 M de dicloroacetato de sodio. Ka para el cloroacticoes 5.0 x 10-2.

NaC2HO2Cl2 Na + C2HO2Cl20,1 M 0 0

0 0,1 0,1

NaC2HO2Cl2 H + C2HO2Cl20,2 0 0,1

0,2 X X 0,1 + X


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Ka = 5.0 x 10-2 = X (0,1 + X) 5,0 x 10-2 ( 0,2 X) = 0,1 X + X2

0,2 X 0,01 5 x 10-2 X = 0,1 X + X2

X2 + 0,15 X - 0,01 = 0

Resolviendo la ecuacin de segundo grado

X = 0,005 M = [H]

16.64

Cunto dicloroacetato de sodio slido se debe agregar a un litro decido dicloroactico 0,1 M para reducir [H] hasta 0,03 M?. Ka para elcido dicloroactico es 5 x 10-2. Desprciese el aumento en el volumende la solucin al agregar la sal.

NaC2HO2Cl2 Na + C2HO2Cl2X 0 0

0 X X

HC2HO2Cl2 H + C2HO2Cl20,1 0 X0,1 0,03 0,03 x + 0,03

Ka = 5 x 10-2 = 0,03(X + 0,03)0,1 0,03

5 x 10-2 (0,1 0,03) = 0,03 X + 9 x 10-43,5 x 10-3 = 0,03 X + 9 x 10-4

0,03 X = 2,6 x 10-3

X = 2,6 x 10-3

0,03X = 8,666 x 10-2 moles

16.65

Calclese [H] y [C 2HO2Cl2] en una solucin que contiene HCl 0,01 M yHC2HO2Cl20,01 M. Ka para el HC2HO2Cl2(cido dicloroactico) es 5.0 x10-2.

H Cl H + Cl0,01 0 0

0 0,01 0,01

HC2HO2Cl2 H + C2HO2Cl20,01 0,01 00,01 X 0,01 + X X

Ka = 5 x 10-2 = X (0,01 + X)0,001 X

5 x 10-2 (0,001 X) = 0,001 X + X2

5 x 10-4 - 5 x 10 X = 0,01 X + X2

X2

+ 6 x 10-2

X 5 x 10-4

= 0


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Resolviendo la ecuac in. De segundo grado:X = 7,41 x 10-3 = [C2HO2Cl2][H] = 7,41 x 10-3 + 0,01 = 0,01741 M

16.66

Calclese [H], [C2H3O2] y [C7H5O2] en una solucin que contieneHC2H3O2 0.02 M y HC 7H5O20,01 M. Los valores de Ka para HC2H3O2yHC7H5O2son 1.75 x 10-5, respec tivamente.

HC2H3O2 H + C2H3O20,02 0 00,02 X X

Ka = 1,75 x 10-5 = X2

0,02 - X

1,75 x 10-5

( 0,02 X ) = X2

3,5 x 10-7 - 1,75 x 10-5 X = X2

Ecuacin de segundo grado X2 + 1,75 x 10-5 X 3,5 x 10-7 = 0X = 5.82 x 10-4 = [H] = [C2H3O2]

HC7H5O2 H + C7H5O20,01 5,82 x 10-4 00,01 X 5, 82 x 10-4 + X X

Ka = 6,3 x 10-5 = 5,82 x 10-4X 6,3 x 10-5 ( 0,01 X) = 5,82 x 10-4 X

0,01 X 6,3 x 10 - 6,3 x 10 X = 5,82 x 10 X

X = 6,3 x 10-7 = 9,75 x 10-4 = [C7H5O2]6,459 x 10

[H] = 5,82 x 10-4 + 9,75 x 10-4

= 1,55 x 10-3

6.67

El amoniaco lquido se ioniza en un pequeo grado. A 50 C, suproducto inico es KNH3 = [NH4] [NH2] = 10-30. Cuntos iones amida,

NH2, estn presentes por milmetro cbico de amoniaco liquido puro?.NH3 + H2O NH4 + OHA - 50 C

KNH3 = [NH4] [NH2] = 10-30[NH2] = 10-30

[NH2] = 10-15 MSi [NH2] = 10-15 moles x 1 lt disol x 1 cm3

Lt disol 103 cc disol (10)3 mm3 disol

= 1 x 10-21 moles x 6,023 x 1023 iones = 602,3 ionesmm3 1 mol


63/73

IONIZACION DEL AGUA6.68

Calclese el PH y el POH de las siguientes soluciones, suponiendoionizacin completa: a) cido al 0,00345 N, b) cido al 0,000775 N, c)base al 0,00886 N.

a)

cido al 0,00345 NPH = log 1 = log 1 = 2,462

[H] 0,00345

Como PH + POH = 14 entonces POH = 14 2,462 = 11,538

b)

cido al 0,0007775 NPH = log 1 = log 1 = 3,1

[H] 0,000775POH = 14 3,1 = 10,89

c)

Base al 0,00886 NPOH = log 1 = log 1 = 2,052

[OH] 0,00886

PH = 14 POH = 14 2,052PH = 11,947

16.69

Convirtanse los siguientes valores de PH a valores de [H]: a) 4, b) 7, c)2.50, d) 8.26.

a) [H+

] = 10-PH

ya que PH = log 1[H+][H+] = 10-4M

b) [H+] = 10-PH = 10-7 Mc) [H+] = 10-PH = 10-2,5 = 3,162 x 10-3 Md)

[H+] = 10-PH = 10-8,26 = 5,495 x 10-9 M

16.70

La [H] de una solucin de HNO3 es 1x 10-3, y la [H] de una solucin deNaOH es 1 x 10-12. Encuntrese la concentracin molar y el PH de cadasolucin.

HNO3 H + NO310-3 0 00 10-3 10-3

[H] = 10-3 MPH = log 1 = 3

10-3

Na OH Na + OH

Si [H] = 10-2 Entonces [OH] = 10-2

PH = log 1 = 12 POH = log 1 = 2

10-12

10-2


64/73

16.71

Calclese [OH] y [H] en una solucin 0,001 molar de un cidomonobsico que est 4.2 % ionizado. Cul es el PH de solucin Culesson Ka y PKa para el c ido?

H A H + A0,001 0 00,001(1 - ) 0,001 0,001

Ka = 0,0012 = 0,001 (0,042)2

1 - 1 0,0042

Ka = 1,764 x 10-6 = 1,837 x 10-6

0,958

[H] = 0,001 (0,042 = 4,2 x 10-5

[OH] = 10-14% 4,2 x 10-5 = 2,38 x 10-10

Pka = log 1 = log 1 = 5,735Ka 1,837 x 10-6

PH = log 1 = log 1 = 4,376[H] 4,2 x 10-5

16.72

Calclese [OH] y [H] en una solucin 0,10 N de una base dbil que esta1,3 % ionizada. Cul es el PH de la solucin?

BOH B + OHC 0 0

C(1 - ) C C

Kb = C2 [OH] = C= 0,1(0,013) = 1,3 x 10-3

C(1 - ) POH = log 1 = log 1 = 2,88[OH] 1,3 x 10-3

PH = 14 2,88 = 11,11

[H] = 10-PH = 10-11,11 = 7,69 x 10-12 M

16.73

Cul es el PH de una solucin que contiene 0,01 moles de HCl por litro?.Calclese el cambio en el PH si se agregan 0,020 moles de NaC2H3O2aun litro de esta solucin. Ka del HC 2H3O2es 1,75 x 10-5.

HCl H + Cl10-2 0 0

PH inicial 0 10-2 10-2 PH = log 1 = 210-2

NaC 2H3O2 Na + C2H3O20,02 0,02 0,02

Se forma HC2H3O2 H + C2H3O2 H C2H3O210-2- X 0,02 X X

Ka = 1,75 x 10-5

= (0,02 X) (10-2

- X)de donde: 1,75 x 10-5 X = 2 x 10-4 - 0,02 X 10-2 X + X2


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Ecuacin de segundo grado X2 - 0,03 X + 2 x 10-4 = 0Donde X = 9,975 x 10-3

PH final: [H] = 10-2 - 9,975 x 10-3 = 2,493 X 10-5

PH = log 1/ H = 4,7

16.74

El valor de Kw a la temperatura fisiolgica de 37 C es 2,4 x 10-14Cul esel PH en el punto neutro del agua a esta temperatura, en donde existeel mismo nmero de H y OH?

Kw = Producto inico del agua: 2,4 x 10-14 a 37 C2,4 x 10-14= [H] [OH]

= X X = X2 [H] = X = 2,4 x 10-14[H] = 1,549 x 10-7 M

PH = log 1 = log 1 = 6,81[H] 1,549 x 10-7

16.75

C ul es el PH del cido actico 7.0 x 10 M?. Cul es la concentracindel cido actico sin ionizar?. El Ka es 1.75 x 10-8. (Sugerenc ia:supngase que bsicamente todo el cido actico est ionizado alcalcular [H].)

CH3COOH CH3COO + HC 0 0

C(1 - ) C C

Ka = 1,75 x 10 = C = 2,5 x 10 = 0,9961 - 1 -

Suponiendo que todo el cido est ionizado [H] = C = 7,0 x 10Siendo una concentracin muy baja, adicionamos la concentracin deH del agua[H] T = 7,0 x 10-8 + 1 x 10-7 = 1,7 x 10-7 PH = log 1 = 6,76

1,7 x 10-7

[H] cido [H] agua

Concentracin del cido sin ionizarC (1 - ) = 7 x 10-8 ( 1 0,996) = 3 x 10-10M

16.76

Calclese [OH] en una solucin 0,010 M de anilina, C6H5NH2. Kb para ladisoc iac in bsica de la anilina es 4.0 x 10 . Cul es la [OH] en unasolucin 0,01 M de hidrocloruro de anilina, la cual contiene el inC6H5NH3?

C6H5NH2 + H2O C6H5NH3 + OH0,01 0 00,01 X X X


66/73

Kb = 4 x 10-10 = X2

0,01 X (despreciable)

de donde X = 4 x 10-12

= 2 x 10-6

X = [OH] = 2 x 10-6 M

Hidrocloruro de anilina C6H5NH3Cl C6H5NH3 + Cl0,01 0 00 0,01 0,01

Kh = Kw = 1 x 10-14 C6H5NH3 + ClKb 4 x 10-10 +

Kh = 2,5 x 10-5 = X2 H2OC -X

2,5 x 10 = X2

0,01 C6H5NH2+ H3O

X = [H3O] = 5 x 10-4 si [H] [OH] = 10-14

Luego [OH] = 10-14 = 2 x 10-11 M

16.77

Calclese el porcentaje de hidrlisis en una solucin 0,0100 M de KCN.Ka para el HCN es 6.2 X 10-10.

KCN K + CN0,01 0 00 0,01 0,01

K + CN Simple hidrlisisKh = Kw = 10-14 +6,2 x 10-10 H2O

Kh = 1,613 x 10 = X20,01 X HCN + OH

de donde X = 4 x 10-4 entonces = X x 100C

= 4 x 10-4 x 100 = 4 %0,01

16.78

La constante de ionizacin bsica para la hidracina, N2H4, es 9,6 x 10-7.

Cul ser el porcentaje de hidrlisis de una solucin de N2H5Cl al 0,100M, una sal que contienen al in cido conjugado a la base hidrac ina?

N2H5Cl N2H5 + Cl0,1 0 00 0,1 0,1

N2H5 + ClKh = Kw = 10-14 +

Kb 9,6 x 10-7 H2OKh = 1,041 x 10-8Kh = C2 X2

(1 -) C - X N2H4 + H3O


67/73

Kh = 0,1 2= 1,041 x 10-8

1 - (despreciable)

de donde despejando 2

= 1,041 X 10-7

= 1,041 x 10-7

= 3,226 x 10-4

Al tanto por ciento = 3,226 x 10-2

= 0,03226 %

16.79

Una solucin 0,25 M de cloruro de piridonio, C 5H6N Cl, se encontr quetiene un PH de 2.89. Cul es el valor de Kb para la disociacin bsicade la piridina, C5H6N?.

C5H6N Cl C5H6N + Cl0,25 0 00 0,25 0,25

C5H6N + Cl+

H2O

C5H5N + H3OSi PH = 2,89

[H3O] = 10-PH

= 10-2,89

= 1,288 x 10-3

Kh = Kw = X2 = (1,288 x 10-3)2 = 1,658 x 10-6

Kb 0,25 X 0,25 1,288 x 10-3 0,2487

Kh = 6,66 x 10-6 Kb = Kw = 10-14 = 1,5 x 10-9

Kh 6,66 x 10-6

16.80

Kb para la ionizacin cida de Fe+3a Fe(OH)+2 y H es 6.5 x 10 . Cul esel mximo valor del PH que puede utilizarse para que al menos el 95 %del hierro +3 total en una solucin diluida est en la forma Fe+3?.

Fe-3 + H2O Fe(OH)+2 + H

Kb = 6,5 x 10-3 = [Fe(OH)+2] [H][Fe+3]

6,5 x 10-3 = X2 donde X = [H]C - X

Para que el 95 % del Fe+3este en la forma Fe+3

6,5 x 10-3 = X2

1,95 X


68/73

Despejando: X2 + 6,5 x 10-3 X - 1,267 x 10-2 = 0X = 1,09 x 10-1 = [H]

Por lo tanto el PH = log 1 = log 1 = 0,96[H] 1,09 x 10-1

16.81

Una solucin al 0,010 de PuO2(NO3)2se encontr que tiene un PH de3.80. Cul es la constante de hidrlisis, Ka, para el PuO 2, y cul es Kbpara el PUO2OH+?.

PUO2+2 + H2O PUO2OH+ + H0,01 0 00,01 1,6 x 10-4 1,6 x 10-4 1,6 x 10-4

(Si PH = 3,8; H = 10-38

= 1,6 x 10-4

)Ka = (1,6 x 10-4)2 = 2,6 x 10-6

0,01 1,6 x 10-4

PUO2OH PUO2 + OH-

Kw = Kb KaKb = Kw = 1 x 10-14

Ka 2,6 x 10-6Kb = 3,84 x 10-9

16.82

Calclese el PH de una solucin 1.0 x 10-3

de fenolato de sodio,NaOC6H5. Ka para HOC 6H5es 1,05 x 10-10.

NaOC6H5 Na + OC6H51 x 10-3 0 0

0 1 x 10-3 1 x 10-3

Na + OC6H5+

H2O

HOC6H5 + OHKh = kw = 10-14Ka 1,5 x 10-10

Kh = 6,666 x 10-5 = X2 = X2

C X 1 x 10-3 X

X = 6,666 x 10-8 = 2,58 x 10-4 = [OH]POH = 3,588POH = 14 POH = 14 3,588

= 10,41


69/73

OTRA FORMA:POH = (PKw Pka log [sal]) 0,5

= (14 9,97 log 1 x 10-3) 0,5POH = 3,51; PH = 14 3,51 = 10,49

16.83

Calclese [H] y [CN] en NH4CN 0,0100 M. Ka para el HCN es 6.2 x 10-10 yKb para el NH3 es 1,75 x 10-5.

NH4CN NH4 + CN0,01 0 00 0,01 0,01

NH4CN NH4 + CN+ +

H2O H2Odoble hidrlisis!

NH3+ H3O HCN + OH

Kh = Kw = 10-14 = 0,921Ka Kb 6,2 x 10-10 1,75 x 10-5

Kh = X 2 = 0,921 X = 0,959(0,01 X) 0,01- X

donde X = 4,89 x 10-3

[CN] = 0,01 X = 0,01 4,89 x 10-3 = 5,1 x 10-3 = [CN]

PH = (Pka + PKw PKb) 0,5 = ( 9,2 + 14 4,75) 0,5 = 9,22[H] = 10-PH = 10-9,22 = 6 x 10-10AC IDOS POLIPROTICOS

16.84

Calclese la [H] de una solucin 0,05 M de H2S. K1del H2S es 1.0 x 10-7.

H2S HS + H0,05 0 00,05 X X X

K1 = 1 x 10-7 = X2 X2 = 1 x 10 (0,05 X)

0.05 X X2

+ 1,7 x 10-7

X 5 x 10-9

= 0X = 7,06 x 10-5 = [H]

16.85

Cul es la [S-2] en una solucin 0,05 M de H2S. K2 del H2S es 1,3 x 10-7.

Del anterior ejercicio [H] = [HS] = 7,06 x 10

HS S + H

K2 = 1,3 x 10-14= [S=] [H][HS=]

Por lo tanto [S=

] = 1,3 x 10-14

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