Química  General  II  Semestre  2015-­‐2                                                                                Serie  I  

Serie  elaborada  por  José  Manuel  Hilario  Montaño  y  revisada  por  Kira  Padilla  

Instrucciones.  Resuelve   los  siguientes  problemas,  escribe  el  procedimiento  que  vas  a  seguir  para  ello.  Léelo  y  piensa  si  lo  que  propones  te  va  a  llevar  a  conseguir  la  respuesta.  Si  no  es  así,  replantea  nuevamente  y  procede  si  así  lo  consideras.  Indica  todas  las  operaciones  de  manera  clara  y  encierra  en  un  cuadro  o  círculo  la  respuesta.  

1. Determina  el  porcentaje  en  masa  de  cada  una  de  las  siguientes  disoluciones:  a. 5.50  g  de  bromuro  de  sodio  en  78.23  g  de  disolución.  b. 31.0  g  de  cloruro  de  potasio  en  152  g  de  agua.  c. 4.5  g  de    tolueno  en  29  g  de  benceno.  

 2. Determina  la  masa  de  agua  que  se  deben  agregar  a:  

a)   5.0   g   de   urea   para   preparar   una   disolución   16.2  %   en  masa,   si   la   urea   con   la   que   se  cuenta  tiene  una  pureza  del  96  %  b)   26.2   g   de   cloruro   de  magnesio   para   preparar   una   disolución   al   3.6   %   en  masa,   si   el  cloruro  de  magnesio  tiene  15.68  %  de  impurezas.  

 3. Una   muestra   de   50   g   de   clorato   de   potasio   (S=   7.1   g   /100   mL   de   agua   a   20°C)   está  

contaminada  con  10  %  de  cloruro  de  potasio  (S  =  25.5  g  /100  mL  de  agua  a  20°C).    a)  Determina  el  volumen  mínimo  de  agua,  a  20°C,  necesaria  para  disolver  todo  el  cloruro  de  potasio  de  la  muestra.    b)  ¿Qué  masa  de  clorato  de  potasio  quedará  después  de  este  tratamiento?    (Suponga  que  las  solubilidades  no  cambian  por  la  presencia  de  otro  compuesto)    

4. Plantea  y  balancea  las  siguientes  reacciones:  • Cloro   gaseoso   reacciona   con   hidróxido   de   potasio   obteniéndose   cloruro   de   potasio,  

clorato  de  potasio  y  agua.  • Oxalato  de  calcio  reacciona  con  permanganato  de  potasio  en  presencia  de  ácido  sulfúrico  

forman    sulfato  de  calcio,  sulfato  de  manganeso  (II),  sulfato  de  potasio,  dióxido  de  carbono  y  agua.  

• Zinc   metálico   reacciona   con   nitrato   de   sodio   en   presencia   de   hidróxido   de   sodio,  produciendo  zincato  de  sodio,  amoniaco  y  agua.  

• Dicromato  de  potasio  en  medio  ácido  (ácido  sulfúrico)  reacciona  con  etanol    obteniéndose  sulfato  de  cromo  (III),  ácido  acético,  sulfato  de  potasio  y  agua.    

5. Determine  las  fórmulas  empíricas  y  moleculares  de  las  siguientes  sustancias:  a) Cafeína,  conformada  por  49.5%  de  C,  5.15%  de  H,  28.9%  de  N  y  16.5%  de  O,  y  cuya  masa  

molar  es  de  alrededor  de  195  g/mol  b) Glutamato  monosódico   (MSG),  un   intensificador  del   sabor   añadido  a   algunos  alimentos;  

contiene  35.51%  C,  4.77%  de  H,  37.85%  de  O,  8.29%  de  N  y  13.60%  de  Na,  y  cuya  masa  molar  es  de  aproximadamente  169  g/mol  

c) Ibuprofeno,  cuyos  contenido  elemental  es,    75.69%  de  C,  8.80%  de  H,  y  15.51%  de  O,  cuya  masa  molar  es  de  206  g  /mol    

6. El  olor  característico  de   la  piña  se  debe  al  butirato  de  etilo,  un  compuesto  que  contiene  carbono,   hidrógeno   y   oxígeno.   La   combustión   de   2.78  mg   de   butirato   de   etilo   produce  6.32  mg  de  CO2    y  2.58  mg  de  agua.  Determine  la  fórmula  empírica  del  compuesto.  

Química  General  II  Semestre  2015-­‐2                                                                                Serie  I  

Serie  elaborada  por  José  Manuel  Hilario  Montaño  y  revisada  por  Kira  Padilla  

7. La  sal  de  EPSOM,  no  es  más  que  sulfato  de  magnesio  hidratado.  Cuando  una  muestra  de  5.016  g  de  esta  sustancia  se  calienta  a  250°C,  pierde  el  agua  de  hidratación,  dejando  2.472  g  de  sulfato  de  magnesio.  Establece  la  fórmula  de  la  sal  de  EPSOM    

 8. Completa  la  siguente  tabla:  

 m  (g)  de  

permanganato  de  potasio  en  100  

mL  de  disolución.  

densidad  de  la  disolución  

(g/mL)  

%  m/v  

%  m/m   Molaridad   molalidad   fracción  mol  

m  de  Agua  (g)  

35.75               94.5  

 

 

9. Las  bolsas  de  aire  de  los  automóviles  se  inflan  cuando  la  azida  de  sodio  se  descompone  en  sus  elementos:  a)  Escribe  la  ecuación  balanceada  de  este  proceso.  b)  Determina  la  masa  de  azida  de  sodio  que  se  requiere,  para  formar  10.0  g  de  nitrógeno  gaseoso.  c)  Determina  la  masa  de  azida  de  sodio  que  se  necesita  para  producir  un  volumen  de  1.0  m3  de  nitrógeno  gaseoso.  La  densidad  de  este  gas  es  de  1.25  g/L    

10. Un   carbón  mineral   conocido   como   hulla   contiene   2.8   %   en  masa   de   azufre.   Cuando   se  quema   la   hulla,   el   azufre   se   convierte   en   dióxido   de   azufre   gaseoso,   el   cual   se   hace  reaccionar  con  óxido  de  calcio  para  producir  sulfito  de  calcio  sólido.  a)  Escribe  la  ecuación  balanceada  que  representa  este  proceso.  b)   Si   se   queman   2000   toneladas   de   hulla   al   día,   determina   la  masa   de   sulfito   de   calcio  producida  por  día,  por  semana  y  por  mes.  Expresa  tu  resultado  en  kilogramos.    

11. Se   derrama   un   poco   de   ácido   sulfúrico   en   una   mesa   de   laboratorio.   El   ácido   puede  neutralizarse   añadiéndole   bicarbonato   de   sodio,   el   cual   reacciona   con   el   ácido   sulfúrico  para  producir  sulfato  de  sodio,  dióxido  de  carbono  y  agua.  Si  se  derraman  27  mL  de  ácido  sulfúrico,  6.0  M:  a)  Escribe  la  ecuación  química  balanceada.  b)  ¿Qué  masa  mínima  de  bicarbonato  de  sodio  se  debe  agregar  para  neutralizar  el  ácido?      

12. Te  encuentras  trabajando  en  una  empresa  metalúrgica  y  requieres  convertir  una  mena  de  óxido  de  hierro(III)  en  hierro.  Por  lo  que  haces  reaccionar  una  pequeña  porción  de  la  mena  con   monóxido   de   carbono.   Escribe   la   ecuación   química   indicando   los   estados   de  agregación  de  todas  las  especies.    • Si  se  parte  de  150  g  de  óxido  de  hierro  (III),  determina  la  masa  de  hierro  obtenida.    

m(g)  de  cloruro  de  litio  

densidad  de  la  disolución  

(g/mL)  

%  m/v  

%  m/m   Molaridad   molalidad   fracción  mol  

masa  de  agua  (g)  

39   1.18             72.0  

Química  General  II  Semestre  2015-­‐2                                                                                Serie  I  

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• Si  en  otra  prueba,  utilizas  150  g  de  óxido  de  hierro  (III)  y    obtienes  87.9  g  de  hierro,  determina  el  rendimiento  de  la  reacción.  

 13. El  hidróxido  de  sodio  reacciona  con  el  dióxido  de  carbono  para  generar  carbonato  de  sodio  

y  agua.  Si  se  hacen  reaccionar  en  un  contenedor,  1.70  mol  de  hidróxido  de  sodio    y  1.00  mol   de   dióxido   de   carbono,   determina   la  masa   de   todas   las   especies   que   queden   en   el  contenedor  al  finalizar  la  reacción.      

14. Después  de  una  noche  de  copas,  tú  y  tu  acompañante  deciden  conducir  aún  considerando  que  no  están  en  condiciones  para  hacerlo.  Por   fortuna,  después  de  manejar  unas  calles,  son   detenidos   por   los   agentes   del   alcoholímetro;   sin   embargo,   éste   no   funcionó,   por   lo  que  los  remiten  al  mini  laboratorio  que  tienen  junto,  a  ti  te  toman  una  muestra  de  sangre  de   10.0mL   la   cual   titulan   con   4.23mL   de   dicromato   de   potasio   0.07654   (mol/L),   para  determinar  el  porcentaje  de  alcohol  en  ella:  a) Determina  el  porcentaje  masa  volumen  de  alcohol  en  tu  sangre    

Nota:  Investiga  la  reacción  de  valoración  b) Si  el  límite  de  porcentaje  de  alcohol  en  sangre  permitido  es  de  0.3  %  m/v  ¿pasarás  unas  

horas  en  el  “torito”  o  te  irás  a  tu  casa  con  una  experiencia  nueva  para  contar  el  lunes  por  la  mañana  a  tus    amigos?    

15. Cuando   se   burbujea   sulfuro   de   hidrógeno   en   una   disolución   de   hidróxido   de   sodio,   se  forma  sulfuro  de  sodio  y  agua.  Determina  la  masa  de  sulfuro  de  sodio  que  se  forma  si  2.00  g   de   sulfuro   de   hidrógeno   se   burbujean   en   una   disolución   que   contiene   25   mL   de  hidróxido  de  sodio  1.6  mol/L.    

16. Una   planta   química   utiliza   energía   eléctrica   para   descomponer   disoluciones   acuosas   de  cloruro  de  sodio,    y  obtener  cloro,  hidrógeno  e  hidróxido  de  sodio:  a)   Plantea   la   reacción   de   descomposición   de   la   disolución   de   cloruro   de   sodio  considerando  al  agua  líquida  como  un  reactivo  más.  b)   Si   la   planta   produce   1.5×10!  𝐾𝑔   de   cloro   diariamente.   Determina   el   volumen   de  hidrógeno   y   la   masa   de   hidróxido   de   sodio   producidos   diariamente   en   la   planta.  (Considera  condiciones  de  trabajo  de  1  atm  y  35°C)    

17. Se  enciende  una  mezcla  que  contiene  500  mL  de  acetileno  (𝐶!𝐻!)    y  10.0  g  de  oxígeno,  produciéndose  dióxido  de  carbono  y  agua.    a)  Escribe  la  ecuación  química  balanceada  para  esta  reacción.  c)  ¿Cuáles  son  los  volúmenes  de  todas  las  especies  al  término  de  la  reacción?            c.1  Considerando  condiciones  estándar  de  presión  y  temperatura          c.2  Considerando  condiciones  de  0.723  atm  y  21°C  d)  ¿Cuáles   son   las   concentraciones  molares  de   todas   las  especies  al   finalizar   la   reacción,  suponiendo  que  la  reacción  se  dio  en  un  cámara  cuyas  dimensiones  son      12.0  𝑚×12.6  𝑚×10.3  𝑚?    

18. Cuando   el   cianuro   de   potasio   reacciona   con   el   ácido   clorhídrico   se   desprende   un   gas  venenoso   (ácido   cianhídrico)   y   también   se   genera   cloruro   de   potasio.   Determina   el  volumen  de  ácido  cianhídrico  producido,  si  reaccionan  0.140  g  de  cianuro  de  potasio  en  un  exceso  de  ácido  clorhídrico.  (Considere  condiciones  de  trabajo  de    1.25  atm  y  35°C)  

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 19. El  sulfato  de  amonio  es  una  sal  que  se  utiliza  como  fertilizante.  Para  sintetizarlo  se  emplea  

amoníaco   gaseoso,   el   cual   es   burbujeado   en   ácido   sulfúrico   para   general   la   sal  correspondiente.  a)   ¿Qué   volumen   de   amoníaco   se   necesita   para   producir   1.00×10!   Kg   de   sulfato   de  amonio  de  la  pregunta  anterior,  si  las  condiciones  a  las  que  se  trabajó  la  reacción    fueron  0.77  atm  y  69°C?  

 20. Un   método   para   la   preparación   de   oxígeno   gaseoso   en   el   laboratorio   utiliza   la  

descomposición   térmica   del   clorato   de   potasio.   Suponiendo   que   la   descomposición   es  completa.   Determina   el   volumen   que   se   generan   de   oxígeno,   si   se   utilizan   46.0   g   de  clorato  de  potasio.  (A  condiciones  de  0.79  atm  y  10°C)    Nota:  los  productos  de  la  descomposición  del  clorato  de  potasio  son  cloruro  de  potasio  y  oxígeno.  

21. La  nitroglicerina  (𝐶!𝐻!𝑁!𝑂!)  es  un  explosivo    muy  potente.  Su  descomposición  produce  nitrógeno,  dióxido  de  carbono,  agua,  oxígeno  y  es  exotérmica.  La   velocidad  de   formación   de   estos   productos,   así   como   su   rápida   expansión,   es   lo   que  causa  la  explosión.  ¿Cuál   es   el   volumen   máximo   de   nitrógeno,   dióxido   de   carbono   y   oxígeno   que   se  obtendrán,  a  partir  de  200  g  de  nitroglicerina?  (Considere  condiciones  de  120°C  y  25  atm)    

22. El  proceso  industrial  mediante  el  cual  se  obtiene  ácido  nítrico  se  conoce  como  el  método  de  Ostwald,  representado  por  las  siguientes  reacciones  químicas.  

𝑁𝐻!(𝑔) + 𝑂!(𝑔) → 𝑁𝑂  (𝑔) + 𝐻!𝑂  (𝑙)  𝑁𝑂   𝑔 + 𝑂! 𝑔 → 𝑁𝑂! 𝑔  

𝑁𝑂! 𝑔 + 𝐻!𝑂   𝑙 → 𝐻𝑁𝑂! 𝑎𝑐 + 𝐻𝑁𝑂!  (𝑎𝑐)  Determina  la  masa  de  amoníaco  que  se  debe  utilizar  para  producir  una  tonelada  de  ácido  nítrico,  si  en  cada  reacción  hay  un  rendimiento  del  88%.    

23. Una   barra   de   hierro   tiene   una   masa   de   664   g.   Después   de   que   la   barra   se   dejó   a   la  intemperie   durante   un   mes,   una   octava   parte   de   la   masa   de   hierro   reaccionó   con   el  oxígeno  produciéndose  óxido  de  hierro  (III).    a)    Determina  la  masa  de  óxido  de  hierro  (III)  formada  si  el  rendimiento  de  la  reacción  fue  del  92%  b)  ¿Cuál  es  la  masa  final  de  la  barra  de  hierro?    

24. Una  muestra  de  zinc    se  trata  con  un  exceso  de  ácido  sulfúrico,  resultando  sulfato  de  zinc  e  hidrógeno.  a)  Escribe  la  reacción  química  de  este  proceso.  b)   Si   se   obtienen   0.0764   g   de   hidrógeno   a   partir   de   3.86   g   de   muestra,   determina   el  porcentaje  de  pureza  de  la  muestra.  c)  ¿Qué  suposición  puede  hacerse  con  respecto  al  resultado  del  inciso  anterior?    

25. La  hemoglobina   𝐶!"#!𝐻!""!𝑁!"#𝑂!"#𝑆!𝐹𝑒!   es   la   proteína   encargada  de   transportar   el  oxígeno  a  la  sangre.  a)  Determina  su  masa  molar.  

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b)  En  promedio  un  adulto  tiene  alrededor  de  5.0  L  de  sangre,  cada  mililitro  de  sangre  tiene  aproximadamente  5.0×10!  eritrocitos,  y  cada  eritrocito  tiene  aproximadamente  2.8×10!  moléculas  de  hemoglobina.  Determina   la  masa  de  hemoglobina  contenidas  en  un  adulto  promedio.    

26. Una  muestra  de  100.0  g  de  una  mezcla  que  contiene  clorato  de  potasio,  bicarbonato  de  potasio,  carbonato  de  potasio  y  cloruro  de  potasio,  se  sometió  a  calentamiento  y  produjo  1.80  g  de  agua,  13.2  g  de  dióxido  de  carbono  y  4.00  gramos  de  oxígeno.  Las  ecuaciones  del  proceso  son:  

𝐾𝐶𝑙𝑂! → 𝐾𝐶𝑙 + 𝑂!  𝐾𝐻𝐶𝑂! → 𝐾!𝑂 + 𝐶𝑂! + 𝐻!𝑂  

𝐾!𝐶𝑂! → 𝐾!𝑂 + 𝐶𝑂!  

Determina  la  composición  porcentual  de  la    mezcla  considerando  que  el  cloruro  de  potasio  no  experimenta  ningún  cambio    

27. El  hidróxido  de  aluminio  reacciona  con  el  ácido  sulfúrico  para  generar  sulfato  de  aluminio  (III)   y   agua.  Determina   la  masa   final   de   los   productos   si   se   hacen   reaccionar   145.0   g   de  hidróxido  de  aluminio  con  25  mL  de  ácido  sulfúrico  2.3  M.  Indica  la  masa  del  reactivo  en  exceso,  si  lo  hay.    

28. Se  tiene  una  muestra  de  100  mL  de  hidróxido  de  calcio  que  se  hace  reaccionar  con  48.8  mL  de  ácido  bromhídrico  5.00  X  10-­‐2M.  Determina  la  concentración  del  hidróxido  de  calcio.      

29. Se  ha  calculado  que  durante  la  erupción  del  Monte  Santa  Elena  (el  18  de  mayo  de  1980)  se  emitieron   a   la   atmósfera   alrededor   de  4.0×10!   toneladas   de  dióxido  de   azufre.   Si   todo  este   óxido   se   convierte   en   ácido   sulfúrico.  Determina   la  masa   de   ácido   sulfúrico  que   se  produjo  e  indica  cuál  sería  la  mejor  unidad  para  expresarla.    

30. La  piedra  caliza  (carbonato  de  calcio)  se  descompone,  por  calentamiento  en  cal  viva  (óxido  de  calcio)  y  dióxido  de  carbono.  Determina  la  masa  de  cal  viva  que  se  produce  a  partir  de    1.0  Kg  de  piedra  caliza.  (Considere  que  el  carbonato  de  calcio  presente  en  la  piedra  caliza  representa  un  96.5%)    

31. La  grasa  almacenada  en  la  joroba  de  un  camello  es  fuente  tanto  de  energía  como  de  agua.  Determina   el   volumen   de   agua   que   se   produce   al   metabolizarse   1.0   Kg   de   grasa,  suponiendo  que   la  grasa  consiste  exclusivamente  en  triestearina  (𝐶!"𝐻!!"𝑂!),  una  grasa  animal   típica,   y   que   durante   el   metabolismo   del   camello   reacciona   con   oxígeno,  produciendo  dióxido  de  carbono    y  agua.    Nota:  Considera  la  densidad  del  agua  como  1.0002  g/mL