1. N ovena edicinRAYMONDHANG ~R$~~~454i,Ti/~AN GCA02330~~/~ ~~"II'/ 111/1/11111/1//11///111111111111111 Q UIMI

2. 14 4B405 247 7BRadio(226)Francia(223)25r---9 8B11 lBActinio(227)~5789 Ae138.988.9139Niobio(257)Rul!Jerfordio104 Rf (262)BohrioUranio 238.0ProtactinioU(231)Tono91 Pa90 Th144.2NeodimioCeno92232.0(237)Neptunio93 Np(147)Pro""io61 Pm(265)Hassio108 Hs107 Bh60 Nd140.9Iridio(242)Plutonio94 Pu150.4Samario62 Sm(266)Meitneno109 Mt192.2Osmio 190.2Renio102.9RodoRhIr764477(243)Amcricio95 Am152.0Europio- 63 Eu,.(269)Darmsladlo110 Ds195.1PlatinoPt12 2BMercurioOro(247)Cuno96 Cm157.3Gadolinio64 Gd. (272)R~ntgenio111 Rg(247)BerielioBk158.9Temio.65 Tb112200.679 Hg112.4Cadmio48 Cd65.39ZincZnAu 197.078Plata 107.9Paladio47 Ag63.55106.445 46 PdNquel 58.69Cobre2 278 NiCobaltoCo 58.9326Os10l.!RutenioRu55.85HierroFe186.2Praseodimio140.14375 Re(98)TecnedoTe59 Pr(263)Seaborgio106 Sg183.9Tungsteno74 W95.94Molibdeno42 Mo54.94ManganesoMn58 Ce(260)Dubno105 DbTntalo180.972 HfHalnio73 Ta91.22178.592.91Zirconio41 Nb52.00CromoCr29 Cu10----- 3097SilicioSArsnico(249)CalifomoCf162.5Disprosio66 Dy(254)Einstenio98 99 Es164.9Holmio67 Ho(253)Fennio100 Fm167.3ErbioEr68(115)(113)114Bismulo 209.0Plomo 207.2204.4!terbo 173".0(256)(254)Nobelio101 Md Mendelevio102 No168.9TulioTm20.18Nen10 Ne39.95Argn17 Ar.,.Helio 4.003(257)uUTencio1O~ Lr175.0Laecio71 Lu(118)(222)Radn85 86 Rn131.3Xenn54 Xe83.80Cri~n35 36 Kr(U7)(210)AslatoAt69 70 Yb84116(210)PolonioPo83 Bi82 81 Pb126.9YodoTelurio 127.6121.8Es~o79.90BromoBr35.45CloroCI52 53 I34169 19.00AorF17 7ATeAntimonioSb78.96SelenioSe118.750 Sn74.9272.595133 As32.07Fsforo 30.97AzufreP16.00Oxgeno14.01Nill1igen~Gennanio31 32 Ge28.09158 O16 6A7 NTalio80 TI114.8lodio49 In69.72GalioGa26.98Aluminio15 SA2 He18 8A18La designacin del grupo 1-18 ha sido recomendada por la Intemational Union of Pure and Applied Chemistry (ruPAC) pero an no est en uso. En este texto se usa la notacin . .estadounidense estndar para los grupos (lA-8A y 1B-8B). No se han asignado nombres para los elementos 112, 114 Y 116. Los elementos 113, 115, 117 Y 118 todava no se han sintetizado.No metalesMetaloidesMetales88 Ra87 FrLantanoBario56 Ba55 Cs137.3La87.62Cesiolirio&troncioRubidio85.47132.9ZrY38 SrVanadio50.941itanio47.8837 Rb44.96EscandioCalcio40.0823VSB22 TiPOIasio21 Se39.1020 Ca24.3119 KMagnesio14 Si13 Al12 Mg11 NaSodio12.0122.99CamonoBoro 10.816BerilioC14 4A9.012813 3ALitio6 6BMasa atmica 5 B3 3BFlor19.00Nmero "Oro;"4 Be2 2AFC!J==6.943 Li1.008Hidrgeno1 HlAhttp://carlos2524.jimdo.com/ 3. http://carlos2524.jimdo.com/Lista de elementosElemento Actinio Aluminio Americio Antimonio Argn Arsnico Astato Azufre Bario Berilio Berkelio Bismuto Bohrio . Boro Bromo Cadmio Calcio Californio Carbono Cerio Cesio Cloro Cobalto Cobre Criptn Cromo Curio Darmstadtio Disprosio Dubnio Einstenio Erbio Escandio Estao Estroncio Europio Fermio Flor Fsforo Francio Gadolinio Galio Germanio Hafnio Hassio Helio Hidrgeno Hierro Holmio Indio Iridio Iterbio Itrio Lantano Laurencio Litiocon sus smbolos y masas atmicas*~mbolo Ac Al Am Sb Al' As At S Ba Be Bk Bi Bh B Br Cd Ca Cf C Ce Cs CI Co Cu' Kr Cr Cm Ds Dy Db Es El' Sc Sn Sr Eu Fm F P Fr Gd Ga Ge Hf Hs He H Fe Ho In Ir Yb Y La Lr LiNmero atmico 89 13 95 51 18 33 85 16 56 4 97 83 107 5 35 48 20 98 6 58 55 17 27 29 36 24 96 110 66 105 99 68 21 50 38 63 100 9 15 87 64 31 32 72 108 2 1 26 67 49 77 70 39 57 103 3Masa atmica* (227) 26.98 (243) 121.8 39.95 74.92 (210) 32.07 137.3 9.012 (247) 209.0 (262) 10.81 79.90 112.4 40.08 (249) 12.01 140.1 132.9 35.45 58.93 63.55 83.80 52.00 (247) (269) 162.5 (260) (254) 167.3 44.96 118.7 . 87.62 152.0 (253) 19.00 30.97 (223) 157.3 69.72 72.59 178.5 (265) 4.003 1.008 55.85 164.9 114.8 192.2 173.0 88.91 138.9 (257) 6.941ElementoSmboloLutecio Magnesio Manganeso Meitnerio Mendelevio Mercurio Molibdeno Neodimio Nen Neptunio Niobio Nquel Nitrgeno Nobelio Oro Osmio Oxgeno Paladio Plata Platino Plomo Plutonio Polonio Potasio Praseodimio Proactinio Prometio Radio Radn Renio Rodio Roentgenio Rubidio Rutenio Ruterfordio Sarnario Seaborgio Selenio Silicio Sodio Talio Tntalo Tecnecio Telurio Terbio Titanio Torio Tulio Tungsteno Uranio Vanadio Xenn Yodo Zinc ZirconioLu Mg Mn Mt Md Hg Mo Nd Ne Np Nb Ni N No Au Os O Pd Ag Pt Pb Pu Po K Pr Pa Pm Ra Rn Re Rh Rg Rb Ru Rf Sm Sg Se Si Na TI Ta Tc Te Tb Ti Th Tm W U V Xe1 Zn ZrNmero atmico 71 12 25 109 101 80 42 60 10 93 41 28 7 102 79 76 8 46 47 78 82 94 84 19 59 91 61 88 86 75 45 111 37 44 104 62 106 34 14 11 81 73 43 52 65 22 90 69 74 92 23 54 53 30 40Masa atmica** 175.0 24.31 54.94 (266) (256) 200.6 95.94 144.2 20.18 (237) 92.91 58.69 14.01 (253) 197.0 190.2 16.00 106.4 107.9 195.1 207.2 (242) (210) 39.10 140.9 (231) (147) (226) (222) 186.2 102.9 (272) 85.47 101.1 (257) 150.4 (263) 78.96 28.09 22.99 204.4 180.9 (99) 127.6 158.9 47.88 232.0 168.9 183.9 238.0 50.94 131.3 126.9 65.39 91.22* Todas las masas atmicas tienen cuatro cifras significativas. Estos valores son los que recomienda el Comit para la enseanza de la qumica de la lnternational Unian of Pure and Applied Chemistry, ** Los valores aproximados de las masas atmicas se sealan entre parntesis. 4. http://carlos2524.jimdo.com/ 5. http://carlos2524.jimdo.com/Qumica 6. http://carlos2524.jimdo.com/ 7. http://carlos2524.jimdo.com/Q .D31. Z C. 'f5 '{ ;: CJ 0.:;Qumica Novena edicinRaymondCHANG Williams CollegeRevisin tcnica:Rosa Zugazagoitia Herranz Profesora de Qumica Universidad Autnoma Metropolitana, Xochimilco UNAM, Facultad de Ciencias...----.-Jos Clemente RezaProfesor titular de Qumica General ESIQIE, Instituto Politcnico NacionalOD31 .2 C454 2007 RAYMOND CHANG 1111/11111111111111111111111111111111111111111111111111111110233006194OUIMICAMXICO BOG>T BUENOS AIRES CARACAS GUATEMALA LISBOA MADRID NUEVA YORK. SAN JUAN SANTIAGO AUCKLAND LONDRES. MILN MONTREAL NUEVA DELHI SAN FRANCISCO SINGAPUR SAN LUIS SIDNEY TORONTO 8. http://carlos2524.jimdo.com/Director Higher Education: Miguel ngel Toledo Castellanos Director editorial: Ricardo A. del Bosque Alayn Editor spousor: Pablo E. Roig Vzquez Editora de desarrollo: Lorena Campa Rojas Supervisor de produccin: Zeferino Garca Garca Traduccin: Erika Jasso Hernn D' BournevilleQUMICA Novena edicinProhibida la reproduccin total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin la autorizacin escrita del editor._ _McGraw-Hill InleramericanaDERECHOS RESERVADOS 2007 respecto a la novena edicin en espaol por McGRAW-HILLIINTERAMERICANA EDITORES , S.A. DE c.v. A Subsidiary ofThe McGraw-Hill Companies, ne. Edificio Punta Santa Fe Prolongacin Paseo de la Reforma 1015, Torre A Piso 17, Colonia Desarrollo Santa Fe, Delegacin lvaro Obregn c.P. 01376, Mxico, D. F. Miembro de la Cmara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, Reg. Nm. 736 ISBN-13: 978-970-10-6111-4 ISBN-lO: 970-10-6111-X Traducido de la novena edicin de: CHEMISTRY by Raymond Chang Copyright 2007 by The McGraw-Hill Companies, Inc. All rights reserved. La seccin de crditos para este libro comienza en la pgina C- t y_se considera como. una extensin de la pgina legal. ISBN-lO: 0-07-298060-5 ISBN-13 : 978-0-07-298060-8 3456789009765432108Impreso en China por CTPSPrinted in China by CTPSThe McGraw-HIII Companles"';~, 9. http://carlos2524.jimdo.com/Acerca del autorRaymond Chang naci en Hong Kong y creci en Shangai y en Hong Kong. Obtuvo la licenciatura en qumica por la London University, en Inglaterra y se doctor en qumica en Yale University. Despus de realizar su investigacin posdoctoral en Washington University y ensear durante un ao en Hunter College of the City University of New York, se uni al departamento de qumica en Williams College, donde ha enseado desde 1968. El profesor Chang ha prestado sus servicios en el American Chemical Society Examination Comrnittee, el National Chemistry Olympiad Examination Comrnittee y. el Graduate Record Examinations (GRE) Comrnittee. Es editor de la obra titulada The Chemical Educator. El profesor Chang ha escrito libros sobre fisicoqumica, qumica industrial y ciencia fsica. Tambin ha participado como autor de libros sobre el idioma chino, libros infantiles de fotografas y una novela de literatura juvenil. Para relajarse, el profesor Chang cultiva un jardn selvtico, juega tenis, ping-pong, toca la harmnica y practica el violn.Imgenes de la portada A la izquierda complejo Pb 2 + - AEDT. En medio: mapa del potencial electrosttico que muestra la conformacin del H2 a partir de dos tomos de H. A la derecha: estructura helicoidal-a de una molcula de protena.v 10. http://carlos2524.jimdo.com/ 11. http://carlos2524.jimdo.com/1Qumica: el estudio del cambio2tomos, molculas e iones3Relaciones de masa en las reacciones qumicas4 5 6Reacciones en disolucin acuosa7 8 9La teora cuntica y la estructura electrnica de los tomosGases240 76118168Termoqumica222Relaciones peridicas entre los elementos Enlace qumico 1: Conceptos bsicos26631435610Enlace qumico 11: Geometra molecular e hibridacin de orbitales atmicos 39811Fuerzas intermoleculares y lquidos y slidos12 13Propiedades fsicas de las disoluciones Cintica qumica45050254414 Equilibrio qumico 600 15 cidos y bases 644 16 Equilibrios cido-base y equilibrios de solubilidad 17 Qumica en la atmsfera 750 18 Entropa, energa libre y equilibrio 782 19 Electroqumica 818 20 Metalurgia y la qumica de los metales 866 21 Elementos no metlicos y sus compuestos 894 22Qumica de los metales de transicin y compuestos de coordinacin 93423 24 25Qumica nuclear696Qumica orgnica966 1002Polmeros orgnicos sintticos y naturales1038Apndice 1Derivacin de nombres de los elementosApndice 2Unidades para la constante de los gasesApndice 3Datos termodinmicos a 1 atm y 25CApndice 4Operaciones matemticasA-1 A-7 A-8A -13vii 12. http://carlos2524.jimdo.com/ 13. http://carlos2524.jimdo.com/Lista de aplicaciones xxi Prefacio xxiii Una nota para el estudiantexxxiQumica: el estudio del cambio 2 1.1 1.2 1.3Qumica: una ciencia para el siglo El estudio de la qumica El mtodo cientfico4XXI78LA QUMICA en accin El helio primordial y la teora del Big-Bang1.4 1.5 1.6 1.7Clasificacin de la materia1011Los tres estados de la materia13Propiedades fsicas y qumicas de la materia Mediciones1415LA QUMICA en accin La importancia de las unidades1.8 1.9El manejo de los nmeros2021Anlisis dimensional en la resolucin de problemas Resumen de datos y conceptos Palabras clave 31 Preguntas y problemas 312731MISTERIO de la qumica La desaparicin de los dinosaurios38tomos, molculas e iones 40 2.1 2.2 2.3 2.4La teora atmica42La estructura del tomo43Nmero atmico, nmero de masa e istopos La tabla peridica4950LA QUMICA en accin Distribucin de los elementos en la Tierray en los sistemas vivos2.5 2.6Molculas e iones Frmulas qumicas5253 54IX 14. http://carlos2524.jimdo.com/ x.Contenido2.7 2.8Nomenclatura de los compuestos59Introduccin a los compuestos orgnkos Resumen de datos y conceptos Palabras clave 70 . Preguntas y problemas 706869Relaciones de masa en las reacciones qumicas 76 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10Masa atmica78Nmero de Avogadro y masa molar de un elemento Masa molecular7983El espectrmetro de masas86Composicin porcentual de los compuestos86Determinacin experimental de frmulas empricas Reacciones qumicas y ecuaciones qumicas Cantidades de reactivos y productos Reactivos limitantes909297101Rendimiento de reaccin103LA QUMICA en accin Fertilizantes qumicos 104 Resumen de datos y conceptos Palabras clave 107 Preguntas y problemas 107106Reacciones en disolucin acuosa 118 4.1Propiedades generales de las disoluciones acuosas4.2Reacciones de precipitacin122LA QUMICA en accin Una reaccin de precipitacin indeseable4.3 4.4Reacciones cido-base127Reacciones oxidacin-reduccin131LA QUMICA en accin Alcoholmetro 1434.5 4.6 4.7Concentracin de las disoluciones4.8Valoraciones redoxAnlisis gravimtrico148Valoraciones cido-base150153LA QUMICA en accin Metal proven iente del mar Resumen de datos y conceptos Palabras clave 156 J57 Preguntas y problemas155 156142126120 15. http://carlos2524.jimdo.com/ xiContenido MISTERIO de la qumica Quin asesin a Napolen?166Gases 168 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7Sustancias que existen como gases Presin de un gas170171Las leyes de los gases175Ecuacin del gas ideal181La estequiometra de los gases190Ley de Dalton de las presiones parciales192La teora cintica molecular de los gases197LA QUMICA en accin El buceo y las leyes de los gases198LA QUMICA en accin tomos enfriados 2055.8Desviacin del comportamiento ideal Resumen de datos y conceptos Palabras clave 209 209 Pregu:ntas Y problemas206209MISTERIO de la qumica Sin oxgeno 220Termoqumica 222 6.1 6.2 6.3 6.4Naturaleza y tipos de energa224Cambios de energa en las reacciones qumicas Introduccin a la termodinmica Entalpa de las reacciones qumicas232LA QUMICA en accin Fabricar nieve e inflar un neumtico de bicicleta6.5Calorimetra225227233239LA QUMICA en accin Valores energticos de los alimentos y otras sustancias6.6246LA QUMICA en accin Cmo se defiende el escarabajo bombardero6.7Entalpa estndar de formacin y de reaccin251Calor de disolucin y de dilucin Resumen de datos y conceptos Palabras clave 254 Preguntas y problemas 255 MISTERIO de la qumica El neumtico explosivo 264254252245 16. http://carlos2524.jimdo.com/ XllContenidoTeora cuntica y la estructura electrnica de los tomos 266 7.1 7.2 7.3 7.4De la fsica clsica a la teora cuntica El efecto fotoelctricoTeora de Bohr del tomo de hidrgeno La naturaleza dual del electrn LA QUMICA en accin Lser: la luz esplendorosa LA QUMICA en accin Microscopa electrnica7.5 7.6 7.7 7.8 7.9268272 274279280283Mecnica cuntica283Nmeros cunticos286Orbitales atmicos288Configuracin electrnica292El principio de construccin Resumen de datos y conceptos Palabras clave 303 Preguntas y problemas 303298 302MISTERIO de la qumica Descubrimiento del helio y el surgimiento y cada del coronioRelaciones peridicas entre los elementos 314 8.1 8.2 8.3Desarrollo de la tabla peridica316Clasificacin peridica de los elementos318Variaciones peridicas de las propiedades fsicas LA QUMICA en accin El tercer elemento lquido?8.4Energa de ionizacin8.5 8.6Afinidad electrnica329329 333Variacin de las propiedades qumicas de los elementos representativos 335 LA QUMICA en accin El descubrimiento de los gases noblesResumen de datos y conceptos Palabras clave 348 348 Preguntas y problemas347346322312 17. http://carlos2524.jimdo.com/ ContenidoxiiiEnlace qumico 1: Conceptos bsicos 356 9.1 9.2 9.3t.:;zt.. _ ~ ;..ars........... J. ~ p~_f-L11 aleffrld 6 S~ F cttlj~U~.- t.J~'';-- -'&'" tl}';- ~-,elEnerga reticular de los compuestos inicos~LA QUM ICA en accin Cloruro de sodio: un compuesto inico comn e importante9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9El enlace covalente366Electronegatividad369Smbolos de puntos de Lewis El enlace inico358359Escritura de las estructuras de Lewis Carga formal y estructura de Lewis El concepto de resonancia361 365372 375377Excepciones a la regla del octeto379LA QU MICA en accin Slo diga NO 3849.10Entalpa de enlace385Resumen de datos y conceptos Palabras clave 390 Preguntas y problemas 390390Enlace qumico II: Geometra molecular e hibridacin de orbitales atmicos 398 10.1 10.2Geometra molecular Momento dipolar400409LA QUM ICA en accin Los hornos de microondas: el momento dipolar en accin10.3 10.4 10.5Teora del enlace valencia10.6 10.7 10.8Teora del orbital molecular412415Hibridacin de orbitales atmicos417Hibridacin en molculas que contienen enlaces dobles y triples 426 429Configuraciones de orbitales moleculares Orbitales moleculares deslocalizados Resumen de datos y conceptos432437439LA QUM ICA en accin El buckybaln 440Palabras clave 442 Preguntas y problemas442/ 18. http://carlos2524.jimdo.com/ xivContenidoFuerzas intermoleculares y lquidos y slidos 450 11.1 La teora cintica molecular de lquidos y slidos 11.2 Fuerzas intermoleculares 453 11.3 Propiedades de los lquidos 459 11.4 Estructura cristalina 462452LA QUMICA en accin Por qu los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo?11.5 11.6Difraccin de rayos X por los cristales Tipos de cristalesSlidos amorfos469471LA QUMICA en accin Superconductores a altas temperaturas11.7463476476LA QUMICA en accin y todo por un botn 47811.8 11.9Cambios de fase Diagramas de fase479 488LA QUMICA en accin Hervir un huevo en la cima de una montaa, las ollas de presin y el patinaje sobre hielo490LA QUMICA en accin Cristales lquidos 491Resumen de datos y conceptos Palabras clave 493 Preguntas y problemas 494493Propiedades fsicas de las disoluciones 502 12.1 Tipos de disoluciones 504 12.2 Enfoque molecular del proceso de disolucin 505 12.3 Unidades de concentracin 507 12.4 Efecto de la temperatura en la solubilidad 511 12.5 Efecto de la presin en la solubilidad de los gases 513 12.6 Propiedades coligativas de las disoluciones de no electrlitos515LA QUMICA en accin El lago asesino 51612.7Propiedades coligativas de las disoluciones de electrlitos LA QUMICA en accin Desalinizacin 53012.8Coloides530Resumen de datos y conceptos Palabras clave 534 Preguntas y problemas 534 MISTERIO de la qumica El cuchillo equivocado 542534528 19. http://carlos2524.jimdo.com/ xvContenidoCintica qumica 544 13.1 13.2 13.3La velocidad de una reaccin Ley de la velocidad546553Relacin entre la concentracin de reactivos y el tiempo LA QUMICA en accin Determinacin de la edad del Sudario de Turn13.4 13.5568Constantes de velocidad y su dependencia de la energa de activacin y de la temperatura557568Mecanismos de reaccin575LA QUM ICA en accin Femtoqumica 58013.6Catlisis581Resumen de datos y conceptos Palabras clave 589 589 Preguntas y problemas588Equilibrio qumico 600 14.1 El concepto de equilibrio y la constante de equilibrio 602 14.2 Escritura de las expresiones de las constantes de equilibrio 604 14.3 Relacin ente cintica qumica y equilibrio qumico 616 14.4 Qu informacin proporciona la constante de equilibrio? 617 14.5 Factores que afectan el equilibrio qumico 623 LA QUMICA en accin La vida a grandes alturas y la produccin de hemoglobina630LA QUM ICA en accin El proceso Haber 631 Resumen de datos y conceptos Palabras clave 632 Preguntas y problemas 633632cidos y bases 644 15.1 cidos y.bases de Br;lnsted 646 15.2 Propiedades cido-base del agua 647 15.3 El pH: una medida de la acidez 649 15.4 Fuerza de los cidos y las bases 652 15.5 cidos dbiles y la constante de ionizacin de un cido 656 15.6 Bases dbiles y la constante de ionizacin de una base 663 15.7 Relacin entre las constantes de ionizacin de los cidos y sus bases conjugadas15.8 15.9 15.10 15.11665cidos diprticos y poliprticos666Estructura molecular y fuerza de los cidos Propiedades cido-base de las sales670674Propiedades cido-base de los xidos y los hidrxidos679 20. http://carlos2524.jimdo.com/ xviContenido15.12 cidos y bases de Lewis682LA QUMICA en accin Anticidos y el balance del pH en el estmagoResumen de datos y conceptos Palabras clave 686 Preguntas y problemas 686684686MISTERIO de la qumica La descomposicin de los papeles694Equilibrios cido-base y equilibrios de solubilidad 696 16.1Comparacin entre los equilibrios homogneo y heterogneo en disolucin 69816.2 16.3Efecto del ion comn698Disoluciones amortiguadoras701LA QUMICA en accin Mantenimiento del pH de la sangre16.4 16.5 16.6 16.7 16.8 16.9 16.10Valoraciones cido-base706708Indicadores cido-base716Equilibrios de solubilidad718Separacin de iones por precipitacin fraccionada El efecto del ion comn y la solubilidad El pH Y la solubilidad725727728Los equilibrios de iones complejos y la solubilidad LA QUMICA en accin Cmo se forma un cascarn de huevo73173716.11 Aplicacin del principio del producto de solubilidad al anlisis cualitativo737Resumen de datos y conceptos Palabras clave 740 Preguntas y problemas 740739MISTERIO de la qumica Un duro bocadillo 748Qumica en la atmsfera 750 17.1 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 17.7 17.8La atmsfera terrestre752Los fenmenos en las capas externas de la atmsfera Disminucin del ozono en la estratosfera Los volcanes762El efecto invernadero La lluvia cida763767El esmog fotoqumico771Contaminacin domstica773757755 21. http://carlos2524.jimdo.com/ xviiContenidoResumen de datos y conceptos Palabras clave 776 Preguntas y problemas 776776Entropa, energa libre y equilibrio 782 18.1 18.2 18.3 18.4Las tres leyes de la termodinmica Los procesos espontneos Entropa784784785La segunda ley de la termodinmica790LA QUMICA en accin La eficiencia de las mquinas trmicas18.5 18.6La energa libre de Gibbs796La energa libre y el equilibrio qumico LA QUMICA en accin La termodinmica de una liga18.7803807La termodinmica en los sistemas vivos Resumen de datos y conceptos Palabras clave 810 810 Preguntas y problemas796808809Electroqumica 818 19.1 Reacciones redox 820 19.2 Celdas electroqumicas 823 19.3 Potenciales estndar de reduccin 825 19.4 Espontaneidad de las reacciones redox 831 19.5 Efecto de la concentracin sobre la fem de la celda 19.6 Bateras 839834LA QUMICA en accin Energa bacteriana 84319.7 19.8Corrosin Electrlisis844 848LA QUMICA en accin Molestia producida por las amalgamas dentales Resumen de datos y conceptos Palabras clave 855 Preguntas y problemas 855 MISTERIO de la qumica Agua sucia 864854853 22. http://carlos2524.jimdo.com/ XVlllContenidoMetalurgia y la qumica de los metales 866 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 20.7Abundancia de los metales Procesos metalrgicos868868Teora de las bandas de conductividad876Tendencias peridicas de las propiedades metlicas Los metales alcalinosLos metales alcalinotrreos Aluminio878879 883885LA QUMICA en accin Reciclado de aluminio888Resumen de datos y conceptos 889 Palabras clavi; 889 Preguntas y problemas888Elementos no metlicos y sus compuestos 894 21.1 21.2Propiedades generales de los no metales Hidrgeno896896LA QUM ICA en accin Hidrgeno metlico 90121.3Carbono902LA QUMICA en accin Gas sinttico a partir del carbn21.4Nitrgeno y fsforo905906LA QU MICA en accin Nitrato de amonio: el fertilizante explosivo21.5 21.6Oxgeno y azufre Los halgenos913914 921Resumen de datos y conceptos Palabras clave 929 929 Preguntas y problemas928Qumica de los metales de transicin y compuestos de coordinacin 934 22.1 22.2 22.3 22.4 22.5 22.6 22.7Propiedades de los metales de transicin 936 La qumica del hierro y del cobre 939 Compuestos de coordinacin 940 Estructura de los compuestos de coordi nacin 946 El enlace en los compuestos de coordinacin: teora del campo cristalino 949 Reacciones de los compuestos de coordinacin 955 Aplicaciones de los compuestos de coordinacin 955 23. http://carlos2524.jimdo.com/ xixContenidoLA QUMICA en accin Compuestos de coordinacin en los sistemas vivos LA QUMICA en accin Cisplatino: el medicamento anticancergeno Resumen de datos y conceptos 960 Palabras clave Preguntas y problemas 960958959MISTERIO de la qumica Datacin de pinturas con el azul de Prusia964Qumica nuclear 966 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5L a naturaleza de las reacciones nucleares Estabilidad nuclear Radi actividad natural Transmutacin nuclear Fisin nuclear968970 975 978981LA QUMICA en accin El reactor de fisin nuclear de la naturaleza23.6 23.7 23.8F usin nuclear987Ap licaciones de los i stopos989Efectos biolgicos de la radiacin LA QUMICA en accin Irradiacin de los alimentos991993Resumen de datos y conceptos Palabras clave 994 Preguntas y problemas 994994MISTERIO de la qumica El arte de la falsificacin en el siglo xx1000Qumica orgnica 1002 24.1 24.2Clases de compuestos orgnicos Hidrocarburos alifticos10041004LA QUMICA en accin Hielo que se quema 101624.3 24.49861017Hidrocarburos aromticosQumica de los grupos f uncionales LA QUMICA en accin La industria del petrleo10201026Resumen de datos y conceptos Palabras clave 1029 Preguntas y problemas 10291029MISTERIO de la qumica La desaparicin de huellas digitales1036956 24. http://carlos2524.jimdo.com/ xxContenidoPolmeros orgnicos sintticos y naturales 1038 25.1 25.2 25.3Propiedades de los polmeros Polmeros orgnicos sintticos Protenas1040 10401045LA QUMICA en accin Anemia de clulas falciformes: una enfermedad molecular25.4cidos nucleicos10521054LA QUMICA en accin Huella digital del DNA1057Resumen de datos y conceptos Palabras clave 1058 Preguntas y problemas 10581058MISTERIO de la qumica Una historia que le erizar los cabellos1062Apndice 1 Derivacin de los nombres de los elementos A-1 Apndice 2 Unidades para la constante de los gases A-7 Apndice 3 Datos termodinmicos a 1 atm y 25C A-8 Apndice 4 Operaciones matemticas A -13 Glosario G-1 Respuestas a problemas pares Crditos C-1 ndice 1-1AP-l 25. http://carlos2524.jimdo.com/El enunciado de apertura de esta obra es: "La qumica es una ciencia activa y en evolucin, de una importancia vital para nuestro mundo, tanto en el mbito de la naturaleza como en el de la sociedad." A travs de este texto, las secciones tituladas La qumica en accin y Misterio de la qumica presentan ejemplos de qumica especficos que muestran su actividad y su evolucin en todas las facetas de nuestras vidas.LA QUMICA en accin El helio primordial y la teora del Big-Bang La importancia de las unidades Distribucin de los elementos en la Tierra y en los sistemas vivos Fertilizantes qumicos Una reaccin de precipitacin indeseable Alcoholmetro Metal proveniente del mar El buceo y las leyes de los gases tomos superenfriados Fabricar nieve e inflar un neumtico de bicicleta Valores energticos de los alimentos y otras sustancias Cmo se defiende el escarabajo bombardero Lser: la luz esplendorosa Microscopa electrnica El tercer elemento lquido? El descubrimiento de los gases nobles Cloruro de sodio: un compuesto inico comn e importante Slo diga NO Los hornos de microondas: el momento dipolar en accin El buckybaln Por qu los lagos se congelan desde la superficie hacia el fondo? Superconductores a altas temperaturas y todo por un botn Hervir un huevo en la cima de una montaa, las ollas de presin y el patinaje sobre hielo Cristales lquidos El lago asesino Desalinizacin Determinacin de la edad del Sudario de Turn Femtoqumica La vida a grandes alturas y la produccin de hemoglobina El proceso Haber Anticidos y el balance del pH en el estmago10 20 52 104126 143 155 198 205 233 245 251 280 283 329 346 365 384 412 440463 476 478490 491 516 530 568 580 630 631 684xxi 26. http://carlos2524.jimdo.com/ xxiiLista de aplicacionesMantenimiento del pH de la sange Cmo se forma un cascarn de huevo? La eficiencia de las mquinas trmicas La termodinmica de una liga Energa bacteriana Molestia producida por las amalgamas dentales Reciclado del aluminio Hidrgeno metlico Gas sinttico a partir del carbn Nitrato de amonio: el fertilizante explosivo Compuestos de coordinacin en los sistemas vivos Cisplatino: el medicamento anticancergeno El reactor de fisin nuclear de la naturaleza Irradiacin de los alimentos Hielo que se quema La industria del petrleo Anemia de clulas falciformes: una enfermedad molecular Huella digital del ADN706 736 796 807 843 853 888 901 905 913956 958 986 993 1016 1026 1052 1057MISTERIO de la qumica La desaparicin de los dinosaurios Quin asesin a Napolen? Sin oxgeno El neumtico explosivo Descubrimiento del helio y el surgimiento y cada del coronio El cuchillo equivocado La descomposicin de los papeles Un duro bocadillo Agua sucia Datacin de pinturas con el azul de Prusia El arte de la falsificacin en el siglo xx La desaparicin de huellas digitales Una historia que le erizar los cabellos38 166 220 264 312542 694748 864 9641000 1036 1062 27. http://carlos2524.jimdo.com/esde la primera edicin, mi intencin ha sido escribir un libro de qumica general que proporcionara una base slida de los conceptos y principios qumicos, y que infundiera en los estudiantes una apreciacin de la parte vital que tiene la qumica en nuestra vida diaria. Es mi responsabilidad como a~tor de este libro de texto ayudar tanto a los profesores como a sus estudiantes a alcanzar este objetivo mediante la presentacin clara y lgica de una amplia gama de temas. Siempre que ha sido posible he tratado de encontrar un balance entre la teora y la prctica, y de ilustrar los principios bsicos con ejemplos cotidianos. Pero sobre todo, el objetivo principal ha sido escribir un texto comprensible y claro. Con cada nueva edicin he tratado de mejorar la pedagoga empleada para desarrollar en los estudiantes habilidades de pensamiento crtico y de resolucin de problemas, as como encontrar formas nuevas y efectivas para presentar conceptos qumicos abstractos.Dporciona a los estudiantes una visin general de los temas que se abordarn en el mismo. oooooooLo nuevo en esta edicin Muchas secciones de este texto han sido revisadas y actualizadas gracias a los comentarios de revisores y usuarios. A continuacin se muestran algunos ejemplos: oLas pginas de apertura de cada captulo cuentan con una seccin titulada "Avance del captulo", la cual pro-ooTodas las ecuaciones y respuestas para la mayor parte de los ejercicios resueltos se encuentran sombreadas para facilitar su ubicacin visual en el texto. Se ha agregado una introduccin a los compuestos orgnicos en la seccin 2.8. Se ha revisado el tema del captulo 4 que trata los tipos de reacciones (precipitacin y cido-base). Se ha awpliado el anlisis de la difusin y efusin de gases de la seccin 5.7. En la seccin 13.3 ahora se analizan las reacciones de orden cero, adems de las reacciones de primer y segundo orden. En la seccin 15.3 se compara la definicin del pH con los conceptos de concentracin y actividad. Se han actualizado varios ensayos de las secciones tituladas La qumica en accin y se agregaron dos nuevos a los captulos 11 y 19. Se ha aadido un nuevo Misterio de la qumica al captulo 7. Al igual que en la edicin anterior se ha logrado una buena mezcla de problemas fciles , intermedios y difciles al final de cada captulo. Adems de los problemas especiales se agreg una nueva categora que contiene otros an ms desafiantes.xxiii 28. http://carlos2524.jimdo.com/ xxivPrefacioArte Como siempre, me he esmerado por lograr un diseo limpio pero atractivo a la vista. Cada captulo abre con dos pginas que contienen una foto acompaada de sus correspondientes modelos moleculares para ilustrar el proceso fsico o qumico a nivel molecular.AVANCE DEL CAPTULO E.~te11110 da nido ron Unol breve nlraduccin al estudio de la qulmica)" su funcin dc mmde la sociedad moderna. (1 .1 y 1.2) Un globo leno de tt;drOgenoe~ pIo1aalcalenlarlocoo l1li8 llama. E1hidrgenogaseosQteaCciona con el (lldgeno que est en el a;. re para klrrnar vapor de '9U3-La quiTOcae$elesIu(Ii;)delaspoo. piedades de la materia y GlosC3IT"bios que sIa e>cpeomeru. lo&lT"C>deIosp-tr.iCf1UInlasrn> l M f Y Vf > Vi' En el ejemplo 4.8 se muestra la aplicacin de la ecuacin (4.3).Ejemplo 4.8 Describa cmo preparara 5.00 X 102 rnL de una disolucin de H2S0 4 1.75 M, a partir de una disolucin concentrada de H2S0 4 8.61 M.Estrategia Como la concentracin de la disolucin final es menor que la de la disolucin original, ste es un proceso de dilucin. Tenga en mente que en la dilucin, la concentracin de la disolucin disminuye, pero el nmero de moles del soluto sigue siendo el mismo.Solucin El clculo s.e prepara mediante la tabulacin de los datos: Mi = 8.61 M Vi =?M f = 1.75 M Vf = 5.00 X 102 rnLAl sustituir en la ecuacin (4.3) (8.61 M)(Vi ) = (1.75 M)(5.00 X 102 rnL)(1.75 M)(5.00 X 10 2 rnL) 8.61 M 102mLV = ------------------1=147Por lo tanto, para obtener la concentracin deseada se deben diluir 102 mL de la disolucin de H2S0 4 8.61 M con suficiente agua para obtener un volumen final de 5.00 X 102 rnL en un matraz volumtrico de 500 rnL. (contina) 184. http://carlos2524.jimdo.com/ 148Reacciones en disolucin acuosaProblemas similaC!'S: 4.71 , 4.72.Verificacin El volumen inicial es menor que el volumen final, por lo tanto la respuesta es razonable.Ejercicio de prctica Cmo preparara 2.00 X 102 mL de una disolucin de NaOH 0.866 M, a partir de una disolucin concentrada 5.07 M?Ahora que se ha estudiado la concentracin y dilucin de las disoluciones, se analizarn los aspectos cuantitativos de las reacciones que ocurren en disolucin acuosa, es decir, la estequiometra de las disoluciones. Las secciones 4.6 a 4.8 se centran en dos tcnicas para estudiar la estequiometra de las disoluciones: el anlisis gravimtrico y la valoracin. Estas dos tcnicas son las herramientas bsicas del anlisis cuantitativo, que se ocupa de la determinacin de la cantidad o concentracin de una sustancia en una muestra.4.6 Anlisis gravimtrico El anlisis gravimtrico es una tcnica analtica que se basa en la medicin de la masa. Un tipo de experimento de un anlisis gravimtrico implica la formacin, separacin y determinacin de la masa de un precipitado. Generalmente este procedimiento se aplica a compuestos inicos. Una muestra de una sustancia de composicin desconocida se disuelve en agua y se convierte en un precipitado al hacerla reaccionar con otra sustancia. El precipitado se filtra, se seca y se pesa. Si se conoce la masa y la frmula qumica del precipitado formado, es posible calcular la masa de un componente qumico determinado (es decir, el anin o el catin) en la muestra original. Por ltimo, a partir de la masa del componente y de la masa de la muestra original, se determina la composicin porcentual en masa del componente en el compuesto original. La siguiente reaccin se estudia con mucha frecuencia en el anlisis gravimtrico debido a que los reactivos se pueden obtener en forma pura AgN0 3 (ac)+ NaCl(ac) -----+ NaN0 3 (ac) + AgCl(s)La ecuacin inica neta esEste procedimiento permitiria determinar la pureza de la muestra de NaCI.El precipitado es el cloruro de plata (vase la tabla 4.2). Por ejemplo, si se quiere determinar experimentalmente el porcentaje en masa de Cl en una muestra de NaCl, primero se pesar con exactitud una muestra de N aCl y luego se disolver en agua. A continuacin se agrega suficiente disolucin de AgN0 3 a la disolucin de NaCl para precipitar, como AgCl, todos los iones Cl- que se encuentren en la disolucin. En este procedimiento, el NaCl es el reactivo limitante y el AgN0 3 es el reactivo en exceso. El precipitado de AgCl se separa de la disolucin por filtracin, se seca y se pesa. Con los datos de la masa de AgCl se puede calcular la masa de Cl, utilizando para ello el porcentaje en masa de Cl en el AgCl. Puesto que esta misma cantidad de Cl estaba presente en la muestra original de NaCl, se puede calcular el porcentaje en masa de Cl en el NaCl. En la figura 4.20 se muestra este procedimiento. El anlisis gravimtrico es una tcnica muy exacta, ya que la masa de la muestra se puede medir con bastante exactitud. Sin embargo, este procedimiento slo puede aplicarse en reacciones que llegan a completarse o tienen un rendimiento cercano a 100%. As, si el AgCl fuera ligeramente soluble en vez de ser insoluble, no sera posible eliminar todos los iones Cl- de la disolucin de NaCl y los clculos subsecuentes seran errneos. En el ejemplo 4.9 se muestran los clculos implicados en un experimento gravimtrico. 185. http://carlos2524.jimdo.com/ 4.6 Anlisis gravimtricoa)b)e)Figura 4.20 Pasos bsicos para el anlisis gravimtrico. a) Disolucin que contiene una cantidad conocida de NaCI en un vaso. b) Precipitacin de AgCI como resultado de la adicin de una disolucin de A(}N0 3 mediante una probeta. En esta reaccin el Ag N03 es el reactivo en exceso y el NaCI es el reactivo limitante. e) La disolucin que contiene el precipitado de AgCI se filtra a travs de un c risol de disco sinterizado previamente pesado. el cual permite que el lquido (mas no el precipitado) pase a travs de ste. El crisol despus se quita del disposi tivo. se seca en un horno. y se pesa de nuevo. La diferencia entre esta masa y la del cri sol vaco da la masa del preci pitado de Ag CLEjemplo 4.9 Una muestra de 0.5662 g de un compuesto inico que contiene iones cloruro y un metal desconocido se disuelve en agua y se trata con un exceso de AgN0 3. Si se forma un precipitado de Agel que pesa 1.0882 g, cul es el porcentaje en masa de el en el compuesto original?Estrategia Se pide calcular el porcentaje en masa de el en la muestra desconocida, que es %elmasa de el X 100% 0.5662 g de muestra=La nica fuente de iones CI - es el compuesto original. Estos iones cloruro finalmente dan como resultado el precipitado de Agel. Se puede calcular la masa de los iones CI- si se sabe el porcentaje en masa de el en Agel?Solucin Las masas molares de el y Agel son 35.45 g Y 143.4 g, respectivamente. Por lo tanto, el porcentaje er masa de el en Agel est dado por %el35.45 gel =143.4 g Agel = 24.72%X 100%Despus, se calcula la masa de el en 1.0882 g de Agel. Para ello se convierte 24.72% en 0.2472 y se escribe . masa de el = 0.2472 X 1.0882 g = 0.2690 g - (contina)149 186. http://carlos2524.jimdo.com/ 150Reacciones en disolucin acuosaComo el compuesto original tambin contiene esta cantidad de iones Cl-, el porcentaje en masa de CI en el compuesto es%CI = Problema similar: 4.78.0.2690 g 0.5662 gX100 %= 4/.51 %Ejercicio de prctica Una muestra de 0.3220 g de un compuesto jnico que contiene el ion bromuro (Br-) se disuelve en agua y se trata con un exceso de AgN03 . Si la masa del precipitado de AgBr formado es de 0.6964 g, cul es el porcentaje en masa de Br en el compuesto original?Observe que el anlisis gravimtrico no establece totalmente la identidad de la sustancia desconocida. As, en el ejemplo 4.9 no se sabe cul es el catin. Sin embargo, conocer el porcentaje en masa de Cl ayuda bastante a limitar las posibilidades. Como no hay dos compuestos que teniendo el mismo anin (o catin) tengan la misma composicin porcentual en masa, la comparacin del porcentaje en masa obtenido del anlisis gravimtrico con la masa calculada a partir de una serie de compuestos conocidos revelar la identidad del compuesto desconocido.4.7 Valoraciones cido-base Los estudios cuantitativos de las reacciones de neutralizacin cido-base se llevan a cabo en forma adecuada por medio de una tcnica conocida como valoracin. En una valoracin, una disolucin de concentracin exactamente conocida, denominada disolucin patrn, se agrega en forma gradual a otra disolucin de concentracin desconocida hasta que la reaccin qumica entre las dos disoluciones se complete. Si se conoce el volumen de la disolucin patrn y de la disolucin desconocida que se utili zaron en la valoracin, adems de conocer la concentracin de la disolucin patrn, se puede calcular la concentracin de la disolucin desconocida. El hidrxido de sodio es una de las bases ms utilizadas en el laboratorio. Sin embargo, es difcil obtener el hidrxido de sodio slido en forma pura porque tiende a absorber agua del aire y sus disoluciones reaccionan con dixido de carbono. Por ello, una disolucin de hidrxido debe ser valorada antes de utilizarse en un trabajo analtico preciso. Las disoluciones de hidrxido de sodio se pueden valorar al titularlas contra una disolucin cida de concentracin exactamente conocida. El cido que se elige con mayor frecuencia es un cido monoprtico llamado hidrgeno ftalato de potasio (KHP), cuya frmula molecular es KHC sH 40 4 . El KHP es un slido blanco, soluble, que se consigue comercialmente en forma muy pura. La reaccin entre el KHP y el hidrxido de sodio es Hidrgeno ftalato de potasio.y la ecuacin inica neta es El KHP es un cido dbilEl procedimiento para la valoracin se muestra en la figura 4.21. Primero se transfiere a un matraz Erlenmeyer una cantidad conocida de KHP y se le agrega un poco de agua destilada para disolverlo. A continuacin se le agrega cuidadosamente una disolucin de NaOH contenida en una bureta hasta que se alcanza el punto de equivalencia, es decir, el punto en el cual el cido ha reaccionado o neutralizado completamente a la base. El punto de equivalencia se detecta por un cambio brusco de color de un indicador que se ha aadido a la 187. http://carlos2524.jimdo.com/ 4.7 Valoraciones cido-base151Figura 4.21 a) Dispositivo para la valoracin cido-base. Se ag rega una disolucin de NaOH de la bu reta a la disolucin de KHP en un matraz Erlenmeyer. b) Cuando se alcanza el punto de equivalencia, aparece un co lor rosa rojizo. El color ah ha sido inte nsificado para su rep resentac in visual.b)a)disolucin del cido. En las valoraciones cido-base, los indicadores son sustancias que tienen colores muy distintos en medio cido y bsico. La fenolftalena es un indicador muy utilizado que en medio cido o neutro es incoloro pero adquiere un color rosa intenso en disoluciones bsicas. En el punto de equivalencia, todo el KHP presente ha sido neutralizado por el NaOH aadido y la disolucin sigue siendo incolora. Sin embargo, con una sola gota ms de la disolucin de NaOH de la bureta, la disolucin de inmediato se torna de un color rosa intenso, porque ahora es bsica. En el ejemplo 4.10 se ilustra esta valoracin.Ejemplo 4.10 En un experimento de valoracin, un estudiante encuentra que se necesitan 23.48 mL de una disolucin de NaOH para neutralizar 0.5468 g de KHP. Cul es la concentracin (en molaridad) de la disolucin de NaOH?Estrategia Se desea determinar la molaridad de la disolucin de NaOH. Cmo se define la molaridad? /se necesita encontrar. mol NaOH molandad de NaOH= L l' /' ,so n se desea calcular"" dadaEl volumen de la disolucin de NaOH se da en el problema. Por lo tanto, se necesita encontrar el nmero de moles de NaOH para calcular la molaridad. En la ecuacin anterior para la reaccin entre KHP y NaOH mostrada en el texto se ve que 1 mol de KHP neutraliza a 1 mol de NaOH. Cuntos moles de KHP estn con"tenidos en 0.5468 g de KHP? ' (con.tina) 188. http://carlos2524.jimdo.com/ 152Reacciones en disolucin acuosaSolucin Primero se calcula el nmero de moles de K.HP utilizados en la valoracin: . moles de KHP1 mol KHP X - -- - 204.2 g-IffiP = 2.678 X 10- 3 mol KHP= 0.5468 g-KHPComo 1 mol de KHP "" 1 de NaOH, debe haber 2.678 X 10- 3 moles de NaOH en 23.48 mL de la disolucin de NaOH. Por ltimo, se calcula la molaridad de esta disolucin como sigue:molaridad de la sol n de NaOH=2.678 X 10- 3 mol NaOH 23.48 Jllh-roI1000 Jllh-roI X - -- - 1 L sol nProblemas similares: 4.85, 4.86.Ejercicio de prctica Cuntos gramos de KHP se necesitan para neutralizar 18.64 mL de una disolucin de NaOH 0.1004 M?La reaccin de neutralizacin entre NaOH y KHP es uno de los tipos ms sencillos de reacciones cido-base que se conocen. Suponga, sin embargo, que en lugar de KHP se quisiera utilizar en la valoracin un cido diprtico, como el H2S04 . La reaccin se puede representar comoComo 2 moles de NaOH ~ 1 mol de H 2 S04 , se necesita el doble de NaOH para reaccionar completamente con una disolucin H 2 S04 de la misma concentracin molar y volumen que un cido monoprtico como el HCl. Por otro lado, se necesitara el doble de HCl para neutralizar una disolucin de Ba(OH)2 que tuviera la misma concentracin y volumen que una disolucin de NaOH, puesto que 1 mol de Ba(OH)2 produce dos moles de iones OH-: 2HCI(ac)+Ba(OH)z(ac) --+ BaCI2 (ac)+2H 2 0(l)En los clculos implicados en las valoraciones cido-base, independientemente del cido o de la base que participen en la reaccin, se debe tomar en cuenta que el nmero total de moles de iones H + que han reaccionado en el punto de equivalencia debe ser igual al nmero de moles totales de los iones OH- que han reaccionado. En el ejemplo 4.11 se muestra la valoracin de una disolucin de NaOH con un cido diprtico.Ejemplo 4.11 Cuntos mililitros (mL) de una disolucin de NaOH 0.610 M se necesitan para neutralizar completamente 20.0 mL de una disolucin de H 2S0 4 0.245 M?Estrategia Se desea calcular el volumen de la disolucin de NaOH. Con base en la definicin de molaridad [vase la ecuacin (4.1)] se escribe: / El H2S0 4 tiene dos protones ionizables.se necesita encontrarL soln = mol NaOH /" molarldad', se desea calcular". d d a a(contina) 189. http://carlos2524.jimdo.com/ 4.8 Valoraciones redox153En la ecuacin para la reaccin de neutralizacin que se acaba de presentar, se observa que 1 mol de H2 S0 4 neutraliza 2 moles de NaOH. Cuntos moles de H2S0 4 estn contenidos en 20.0 mL de una disolucin de H2S0 4 0.245 M? Cuntos moles de NaOH neutralizara esta cantidad de H2S0 4 ?Solucin Primero se calcula el nmero de moles de H 2S04 en 20.0 mL de la disolucin: moles de H2 S0 4= =0.245 mol H 2 S0 4X 20.0 mb-sot 1000 mL soln 4.90 X 10- 3 mol H 2 S0 4De la estequiometra se observa que 1 mol de H2 S0 4 "'= 2 moles de NaOH. Por lo tanto, el nmero de moles de NaOH que ha reaccionado debe ser 2 X 4.90 X 10- 3 moles, o 9.80 X 10- 3 moles. De la definicin de molaridad [vase la ecuacin (4.1)] se tiene qued 1 ltros e so nmoles de soluto molaridad= ------o volumen de NaOH9.80 X 10- 3 mol NaOH= - -- - - - - - -0:610 mol/L solnProblema similar: 4.87b), e) .=0.0161 Lo 16.1 mLEjercicio de prctica Cuntos mililitros de una disolucin de H2S04 1.28 M se requieren para neutralizar 60.2 mL de una disolucin de KOH 0.427 M?4.8 Valoraciones redox Como se mencion antes, en las reacciones redox se transfieren electrones , en tanto que en las reacciones cido-base se transfieren protones. Del mismo modo en que un cido se puede valorar con una base, un agente oxidante se puede valorar con un agente reductor mediante un procedimiento semejante. AS, por ejemplo, se puede aadir con cuidado una disolucin que contenga un agente oxidante a una disolucin que contenga un agente reductor. El punto de equivalencia se alcanza cuando el agente reductor es completamente oxidado por el agente oxidante. Igual que las valoraciones cido-base, las valoraciones redox por lo general requieren un indicador que tenga un cambio de color ntido. En presencia de una gran cantidad de agente reductor, el color del indicador es caracterstico de su forma reducida. El indicador adopta el color que tiene en su forma oxidada cuando est presente en un medio oxidante. En el punto de equivalencia o cercano a ste ocurrir un cambio ntido del color del indicador al pasar de una forma a la otra, por lo que el punto de equivalencia se puede identificar fcilmente. El permanganato de potasio (KMn04) y el dicromato de potasio (K2Cr207) son dos agentes oxidantes muy comunes. Como se muestra en la figura 4.22, los colores de los aniones permanganato y dicromato son muy diferentes de los colores que tienen las especies reducidas:moradorosa claroCr20~- ~ Cr3+ amarillo anaranjadoverdeNo hay tantos indicadores redox como indicadores cido-base. 190. http://carlos2524.jimdo.com/ 154Reacciones en disolucin acuosaFigura 4.22 De izquierda a derecha: disoluciones que conti enen los iones MnO; , Mn 2 +, Cr 2 0 ?- y Cr3 +Por ello, estos agentes oxidantes se pueden utilizar por s mismos como indicador interno en una valoracin redox, ya que los colores de las formas oxidada y reducida son muy dis. tintos. Las valoraciones redox requieren el mismo tipo de clculos (basados en el mtodo del mol) que las neutralizaciones cido-base. Sin embargo, la diferencia entre stas radica en que las ecuaciones y la estequiometra tienden a ser ms complejas en las reacciones redox. En el siguiente ejemplo se ilustra una valoracin redox.Ejemplo 4.12 Se necesita un volumen de 16.42 mL de una disolucin de KMn04 0.1327 M para oxidar 25.00 mL de una disolucin de FeS04 en medio cido. Cul es la concentracin, en molaridad, de la disolucin de FeS04? La ecuacin inica neta esEstrategia Se desea calcular la molaridad de la disolucin FeS0 4 Segn la definicin de molaridad / ' se necesita encontrarmol FeS04 molaridad de FeS04 = L soln . se de(. calcularAdicin de una disolucin de KMn0 4 de una bureta a una disolucin de FeS0 4 _". dadaEl volumen de la disolucin de FeS0 4 se proporciona en el problema. Por lo tanto, es necesario encontrar el nmero de moles de FeS04 para calcular la molaridad. Segn la ecuacin inica neta, cul es la equivalencia estequiomtrica entre Fe2+ y MnO;? Cuntos moles de KMn0 4 estn contenidos en 16.42 mL de una disolucin de KMn04 0.1327 M?Soluciu El nmero de moles de KMn04 en 16.42 mL de disolucin es 0.1327 mol KMn04X 16.42 roL 1000mhlut 3 = 2.l79 X 10- mol KMn04moles de KMn0 4 =De la ecuacin se observa que 5 moles de Fe2 + ~ 1 mol de MnO;. Por lo tanto, el nmero de moles de FeS04 oxidado es 5 mol FeS04 moles de FeS04 = 2.179 X 10- 3 ~ X - - - - - - : : 1~=1.090 X 10- 2 mol FeS04 (contina) 191. http://carlos2524.jimdo.com/L AQu eMAen acclon Metal proveniente del mar l magnesio es un metal ligero y valioso que se usa como materi al de construccin as como en aleaciones, bateras y en sntesis qUJruca. A pesar de que la corteza terrestre es ri ca en magnesio, es ms econmico "extraer" el metal del agua marina. El magnesio con ti tu ye el segundo catin ms abu ndante en el mar (despus del sodio); hay aproximadamente 1.3 g de magnesio en un kilogramo de agua mari na. El proceso para extraer el magnesio del agua del mar emplea los tres ti pos de reacciones que se analizaron en este captulo : reacciones de precipitacin, cidobase y redox. En la primera etapa de la recuperacin del magnesio, la piedra caliza (CaC0 3 ) se calienta a altas temperaturas para produ cir cal viva, u xido de calcio (CaO):ECuando el xido de calcio se trata con agua marina, forma hidrxido de calcio [Ca(OH)zJ , el cual es ligeramente solu ble y se ioniza para prod ucir iones Cah y OH- : CaO(s)+ H20 (l) ~ Ca2 + (ac ) + 20H - (ac)El exceso de iones hidrxido provoca que se precip ite el mucho menos soluble hidrxido de magnesio: Mg2+ (ac)+ 20H - (ac) ~ Mg(OHMs)El hidrxido de magnesio slido se fil tra y reacciona con el cido clorhdrico para fo rmar cloruro de magnesio (MgCI2): Mg (OHMs)+2H Cl (ac) ~ M gCI 2 (ac)+El hidrxido de magnesio se obtiene del agua del mar en estanques de sedimentacin en Dow Chemical Company en Freeport, Texas.lrlisis, se hace pasar una corriente elctrica a travs de la celdapara redu cir los iones Mg2+ y oxidar los iones Cl- . Las semi rreacciones son Mg2+ + 2e- ~ Mg 2C-~Cl2+ 2e-La reaccin general es2H 2 0 (l)Des pus de evaporar el agua, el cloruro de magnesio se fu nde en una celda de acero. E l cloruro de magnesio fundido contiene tanto iones Mg2+ como Cl- . Mediante un proceso denOIrunado elec-De esta fo rma se produce el magnesio metlico. El cloro gaseoso que se genera se puede convertir en cido clorhdrico y reciclar e durante el proceso.La concentracin de la di solucin de FeS04, en moles de FeS04 por litro de disolucin, es mol FeS04 molaridad de FeS04 = - -------' L soln 1.090 X 10- 2 mol FeS04 1 000 lJl.1rs6J - - - - - - - - -----'- X - - -- - 25 .00 ruh-s61 1 L soln =0.4360 MProblemas similares: 4.91,4.92.Ejercicio de prctica Cuntos mililitros de una disolucin de HI 0.206 M se necesitan para reducir 22.5 mL de una disolucin de KMn0 4 0.374 M , de acuerdo con la ecuacin siguiente?En la seccin La qumica en accin de esta pgina se describe un proceso indu stri al en e[ que participan [os tipos de reacciones que se analizaron en este captulo. 155 192. http://carlos2524.jimdo.com/ 156Reacciones en disolucin acuosaResumen de datos y conceptos l. Las disoluciones acuosas conducen la electricidad si los solutos son electrlitos. Si los solutos son no electrlitos, las disoluciones no conducirn la electricidad. 2. Las tres principales categoras de reacciones qumicas que tienen lugar en las disoluciones acuosas son las reacciones de precipitacin , reacciones cido-base y reacciones de oxidacin-reduccin. 3. A partir de las reglas generales acerca de las solubilidades de los compuestos inicos, se puede predecir si en una reaccin se formar un precipitado. 4. Los cidos de Arrhenius se ionizan en agua para producir iones H +, Y las bases de Arrhenius se ionizan en agua pa. ra producir iones OH- . Los cidos de Brzjnsted donan protones, y las bases de Brzjnsted los aceptan. 5. La reaccin entre un cido y una base se denomina neu- , tralizacin. 6. En las reacciones redox, la oxidacin y la reduccin siempre ocurren de manera simultnea. La oxidacin se caracteriza por la prdida de electrones, la reduccin por la ganancia de electrones. 7. Los nmeros de oxidacin facilitan el seguimiento de la distribucin de la carga y se asignan a todos los tomos en un compuesto o ion de acuerdo con reglas especficas. La oxidacin se puede definir como un incremento en el nmero de oxidacin; la .reduccin se puede definir como una disminucin en el nmero de oxidacin. 8. Muchas reacciones redox se pueden clasificar como reacciones de combinacin, descomposicin, combustin, desplazamiento o desproporcin.9. La concentracin de una disolucin es la cntidad de soluto presente en una cantidad determinada de disolucin. La molaridad expresa la concentracin como el nmero de moles de soluto en 1 L de disolucin. 10. Cuando se agrega un disolvente a una di solucin , proceso conocido como dilucin , disminuye la concentracin (molaridad) de la disolucin sin cambiar el nmero total de moles de soluto presente en la disolucin. 11. El anlisis gravimtrico es una tcnica para determinar la identidad de un compuesto y la concentracin de una disolucin mediante la medicin de la masa. Los experimentos gravimtricos muchas veces implican reacciones de precipitacin . 12. En la valoracin cido-base, una disolucin de concentracinconocida (por ejemplo, una base) se agrega gradualmente a una disolucin de concentracin desconocida (por ejemplo, un cido) con el fin de determinar la concentracin desconocida. El punto en el cual la reaccin en la valoracin se completa, mostrado por el cambio en el color del indicador, se denomina punto de equivalencia. 13. Las valoraciones redox son similares a las valoraciones cido-base. El punto en el cual la reaccin de oxidacin-reduccin se completa se denomina punto de equivalencia.Palabras clave cido de Brzjnsted, p. 128 cido diprtico, p. 128 cido monoprtico, p. 128 cido triprtico, p. 129 Agente oxidante, p. 133 Agente reductor, p. 132 Anlisi s cuantitativo, p. 148 Anlisis gravimtrico, p. 148 Base de Brjilnsted, p. 128 Concentracin de una disolucin, p. 142 Concentracin molar, p. 142 Dilucin, p. 146 Disolucin , p. 120 Disolucin acuosa, p. 120 Disolucin patrn, p. 150Disolvente, p. 120 Ecuacin inica, p. 124 Ecuacin inica neta, p. 125 Ecuacin molecular, p. 124 Electrlito, p. 120 Estado de oxidacin, p. 134 Hidratacin, p. 121 Indicador, p. 151 Ion espectador, p. 124 Ion hidronio, p. 128 Molaridad (M), p. 142 No electrlito, p. 120 Nmero de oxidacin, p. 134 Precipitado, p. 122 Punto de equivalencia, p. 150Reaccin de combinacin, p.137 Reaccin de combustin, p.138 Reaccin de descomposicin, p. 137 Reaccin de desplazamiento, p. 138 Reaccin de desproporcin, p. 141 Reaccin de mettesis, p.122 Reaccin de neutralizacin, p.130 Reaccin. de oxidacin, p.132Reaccin de oxidacinreduccin, p. 131 Reaccin de precipitacin, p.122 Reaccin de reduccin, p. 132 Reaccin redox, p. 131 Reaccin reversible, p. 122 Sal, p. 130 Semirreaccin, p. 132 Serie de actividad, p. 139 Solubilidad, p. 123 Soluto, p. 120 Valoracin, p. 150 193. http://carlos2524.jimdo.com/ Preguntas y problemas157Preguntas y problemas Propiedades de las disoluciones acuosas Preguntas de repaso 4.1 4.24.34.4 4.54.6Defina soluto, disolvente y disolucin, describiendo el proceso de disolucin de un slido en un lquido. Cul es la diferencia entre un no electrlito y un electrlito? En qu difiere un electrlito dbil de uno fuerte? Describa el proceso de hidratacin. Qu propiedades del agua permiten que sus molculas interaccionen con los iones en una disolucin? Cul es la diferencia entre los siguientes smbolos de las ecuaciones qumicas: ~ y ~? El agua es un electrlito extremadamente dbil, por lo que no puede conducir la electricidad. Por qu es frecuente que se prevenga para no utilizar aparatos elctricos cuando se tienen mojadas las manos? El fluoruro de litio (LiF) es un electrlito fuerte. Qu especies. estn presentes en el LiF(ac)?4.11 El flujo de corriente elctrica a travs de una disolucin de un electrlito se debe nicamente al movimiento de a) electrones, b) cationes, e) aniones, d) cationes y aniones. 4.12 Prediga y explique cul de los sistemas siguientes son conductores de electricidad: a) NaCl slido, b) NaCl fundido, e) NaCI en disolucin acuosa. 4.13 Se da un compuesto X soluble en agua. Describa cmo podra determinar si este compuesto es un electrlito o un no electrlito. Si es un electrlito cmo sabra si es fuerte o dbil? 4.14 Explique por qu una disolucin de HCI en benceno no conduce la electricidad, en tanto que s lo hace en agua.Reacciones de precipitacinProblemas 4.74.10 Identifique cada una de las siguientes sustancias como un electrlito fuerte, un electrlito dbil o un no electrlito. a) Ba(N03)2, b) Ne, e) NH3, d) NaOH.Preguntas de repasoEn el diagrama se muestran las disoluciones acuosas de tres compuestos. Identifique cada compuesto como un no electrlito, un electrlito dbil y un electrlito fuerte. 4.15 Cul es la diferencia entre una ecuacin inica y una ecuacin molecular? 4.16 Qu ventaja tiene escribir las ecuaciones inicas netas? Problemas 4.17 Se mezclan dos disoluciones acuosas, de AgN03 y de NaCl. Cul de los siguientes diagramas representa mejor la mezcla?b)a)e) Na+(ae)4.8Cul de los siguientes diagramas representa mejor la hidratacin del NaCl cuando se disuelve en agua? El ion CI- es ms grande en tamao que el ion Na+.Ag+(ae)Na+(ae)Cl-(ae)Cl-(ae)N03-(ae)NaN3(s)AgCl(s)Ag+(ae) N03-(ae) a) e e _ e. a)4.9. .- -.. . " .. eb)e)Identifique cada una de las siguientes sustancias como un electrlito fuerte, un electrlito dbil, o un no electrlito: a) H20, b) KC1, e) HN03, d) CH3COOH, e) C12H22011'b)e)AgCl(s) NaN3(s) d)4.18 Se mezclan dos disoluciones acuosas, de KOH y de MgCI2. Cul de los siguientes diagramas representa mejor la mezcla?Mg2+(ae)K+(ae)K+(a~)OH-(ae)Cl-(ae)Cl-(ae) Mg'2+(ae)KCl(s) a)Mg(OH)z(s) b)KCl(s)OH-(ae)Mg(OH)z(s)e)d)4.19 Clasifique los compuestos siguientes como solubles o insolubles en agua: a) Ca3(P04)z, b) Mn(OH)z, e) AgCI03, d) K2S. 194. http://carlos2524.jimdo.com/ Reacciones en disolucin acuosa1584.20 Clasifique los compuestos siguientes como solubles o insolubles en agua: a) CaC0 3 , b) ZnS04, e) Hg(N0 3) 2, d) HgS0 4, e) NH4Cl0 4 4.21 Escriba las ecuaciones inica e inica neta para las reacciones siguientes:+ Na2S04(ac) --+ b) BaC1 2 (ac) + ZnS04(ac) --+ e) (NH 4 hC0 3 (ac) + CaC1 2 (ac) --+a) AgN0 3 (ac )4.22 Escriba las ecuaciones inica e inica neta para las reacciones siguientes: a) N a2S(ac) + ZnC1 2(ac) --+ b) K 3 P0 4(ac ) + 3Sr(N0 3 h(ac) --+ e) Mg(N0 3 )z(ac) + 2NaOH(ac) --+ 4.23 En cul de los procesos siguientes es ms factible que se efecte una reaccin de precipitacin? a) Al mezclar una disolucin de NaN0 3 con una disolucin de CUS04' b) Al mezclar una disolucin de BaCl 2 con una disolucin de K 2S04. Escriba la ecuacin inica neta para la reaccin de precipitacin. 4.24 Consulte la tabla 4.2 y sugiera un mtodo por el cual se pueda separar: a) K+ de Ag+ , b) Ba2+ de Pb2+ , e) NHt de Ca2+ , ,d) Ba2+ de Cu2+. Suponga que todos los cationes estn en disolucin acuosa y el anin comn es el ion nitrato.Reacciones cido-base Preguntas de repaso .b) Ba(OHh(ac)e) HCI0 4 (ac) + Mg(OHh(s) --+ 4.34 Balancee las siguientes ecuaciones y escriba las ecuaciones inicas y las ecuaciones inicas netas correspondientes (cuando sea apropiado):4.27 D un ejemplo de un cido monoprtico, un cido diprtico y un cido triprtico. 4.28 Cules son las caractersticas de una reaccin de neutralizacin cido-base? 4.29 Qu factores califican a un compuesto como una sal? Especifique cules de los siguientes compuestos son sales: CH4, NaF, NaOH, CaO, BaS04, HN0 3, NH 3, KBr? 4.30 Identifique los siguientes compuestos como cido o base, fuerte o dbil: a) NH 3, b) H 3P0 4, e) LiOH, d) HCOOH (cido frmico), e) H2S04, j) HF, g) Ba(OH)z.Problemas. 4.31 Identifique cada una de las especies siguientes como un cido o una base de Br0nsted o como ambos: a) HI, b) CH3COO -, e) H 2PO;, d) HSO;. 4.32 Identifique cada una de las especies siguientes como un cido o una base de Br0nsted o como ambos: a) PO~ - , b) CIO e) NHt , d) HC0 3z,4.33 Balancee las siguientes ecuaciones y escriba las ecuaciones inicas y las ecuaciones inicas netas correspondientes (cuando sea apropiado): a) HBr (ac)+ NH 3 (ac) --++ KOH(ac) --+ + NaOH(ac) --+ + Ba(OHh(ac) --+a) CH 3COOH(ac)b) H 2C0 3 (ac)e) HN0 3 (ac)Reacciones de oxidacin-reduccin Preguntas de repaso 4.35 D un ejemplo de una reaccin redox de combinacin, de descomposicin y de desplazamiento . 4.36 Todas las reacciones de combustin son reacciones redox. Es falso o verdadero? Explique. 4.37 Qu es el nmero de oxidacin? Cmo se utiliza para identificar las reacciones redox? Explique por qu, con excepcin de los compuestos inicos, el nmero de oxidacin no tiene un significado fsico. 4.38 a) Sin consultar la figura 4.11, d los nmeros de oxidacin de los metales alcalinos y alcalinotrreos en sus compuestos. b) D los nmeros de oxidacin mximos que pueden tener los elementos de los grupos 3A al 7 A. 4.39 Cmo est organizada la serie de actividad? Cmo se utiliza para estudiar las reacciones redox? 4.40 Utilice la siguiente reaccin para definir reaccin redox, semirreaccin, agente oxidante, agente reductor: 4Na(s)4.25 Enumere las propiedades generales de cidos y bases. 4.26 D las definiciones de Arrhenius y de Br0nsted de un cido y de una base. Por qu son de mayor utilidad las definiciones de Br0nsted para describir las propiedades cido-base?+ H 3P0 4 (ac) --++ 02(g) --+ 2Na20(S)4.41 Es posible tener una reaccin en la cual hay oxidacin pero no reduccin? Explique. 4.42 Qu se requiere para que un elemento experimente reacciones de desproporcin? Nombre cinco elementos comunes que sean factibles de participar en este tipo de reacciones.Problemas 4.43 Para las reacciones redox completas que se muestran a continuacin: i) divida cada reaccin en sus semirreacciones; ii) identifique al agente oxidante; iii) identifique al agente reductor. a) 2Sr + O2 --+ 2SrO b) 2Li + H 2 --+ 2LiH e) 2Cs + Br2 --+ 2CsBr d) 3Mg + N 2 --+ Mg 3N 2 4.44 Para las reacciones redox completas que se muestran a continuacin, escriba las semirreacciones e identifique los agentes oxidantes y reductores : a) 4Fe + 30 2 --+ 2Fe203 b) C1 2 + 2NaBr --+ 2NaCl + Br2 e) Si + 2F2 --+ SiF4 d) H 2 + C1 2 --+ 2HCl 4.45 Acomode las siguientes especies en orden creciente del nmero de oxidacin del tomo de azufre: a) H 2S, b) Ss, e) H2 S04, d) S2-, e) HS- ,j) saZ, g) S03' 195. http://carlos2524.jimdo.com/ Preguntas y problemas4.46 El fsforo forma muchos oxicidos. Indique el nmero de oxidacin de este elemento en cada uno de los siguientes cidos: a) HP0 3 , b) H 3P0 2, e) H 3P03, el) H 3P0 4, e) H4P20 7,j) H 5P 30 IO 4.47 D el nmero de oxidacin de los tomos subrayados en las sigu ientes molculas e iones: a) CIF, b) IF7, e) CH4, el) C 2H 2, e) C 2H4 ,j) K 2Cr0 4, g) K2Cr20 7, h) KMn04, i) NaHC0 3, j) Li 2, k) Na103, 1) KQ2> m) EF6", n) KAuCI4' 4.48 D el nmero de oxidac in de las siguientes especies: H2 , Ses, P 4 , O, U, As4 , B I2' 4.49 D el nmero de oxidacin de los tomos subrayados en las siguientes molculas e iones: a) Cs 20 , b) Calz, e) A1 20 3, el) H3As03, e) Ti0 2, j) MoO - , g) PtCl-, h) PtCI~-, i) SnF2, j) CIF 3, k) SbF6". 4.50 D el nmero de oxidacin de los tomos subrayados en las siguientes molculas e iones: a) Mg 3N2> b) CSQ2, e) CaC2, el) CO~ -, e) C 20 - , j) ZnQ] - , g) Na.!3.H 4, h) WO - . 4.51 El cido ntrico es un agente oxidante fuerte. Deduzca cul de las especies siguientes es la que tiene menos probabi lidad de formarse cuando el cido ntrico reacciona con un agente reductor fuerte como el zinc metlico ; explique por qu: N20, NO, N0 2, N 20 4, N 20 S , NH;' 4.52 Cules de los metales siguientes pueden reaccionar con agua? a) Au , b) Li , e) Hg, el) Ca, e) Pt. 4.53 En los trminos del nmero de oxidacin, uno de los xidos siguientes no reaccionara con el oxgeno molecular: NO, Nz, S02, S03, P 40 6 . Cul es este xido? Por qu? 4.54 Prediga el resultado de las reacciones representadas por las siguientes ecuaciones utilizando la serie de actividad, y efecte el balance de las ecuaciones. a) Cu(s) + HCl(ac) ---+ b) I2(s) + NaBr(ac) ---+ e) Mg(s) + CuS04(ac) ---+ el) CI 2(g) + KBr(ac) ---+ 4.55 Clasifique las siguientes reacciones redox: a) 2H20 2 ---+ 2H20 + O 2 b) Mg + 2AgN0 3 ---+ Mg(N0 3 h + 2Ag e) NH 4 N0 2 ---+ N 2 + 2H20 el) H 2 + Br2 ---+ 2HBr 4.56 Clasifique las siguientes reacciones redox: a) P4 + lOCl 2 ---+ 4PCl s b) 2NO ---+ N 2 + O 2 e) CI 2 + 2KI ---+ 2KCI + 12 el) 3HN02 ---+ HN0 3 + H 20 + 2NOConcentracin de disoluciones Preguntas de repaso 4.57 Escriba la ecuacin para calcular la molaridad. Por qu es sta una unidad de concentracin conveniente en qumica?1594.58 Describa los pasos implicados en la preparacin de una disolucin de concentracin molar conocida utilizando un matraz volumtrico.Problemas 4.59 Calcule la masa de KI, en gramos , que se requiere para preparar 5.00 X 10 2 mL de una disolucin 2.80 M. 4.60 Describa cmo preparara 250 mL de una disolucin de NaN0 3 0.707 M. 4.61 Cuntos moles de MgCl2 estn presentes en 60.0 mL de una disolucin de MgCl2 0.100 M? 4.62 Cuntos gramos de KOH estn presentes en 35.0 mL de una disolucin 5.50 M? 4.63 Calcule la molaridad de cada una de las siguientes disoluciones: a) 29.0 g de etanol (C 2H 5 0H) en 545 mL de disolucin, b) 15.4 g de sacarosa (CI2H22011) en 74.0 mL de disolucin, e) 9.00 g de cloruro de sodio (NaCl) en 86.4 mL de disolucin. 4.64 Calcule la molaridad de cada una de las siguientes disoluciones: a) 6.57 g de metanol (CH30H) en 1.50 X 102 mL de disolucin , b) 10.4 g de cloruro de calcio (CaCI2) en 2.20 X 102 mL de disolucin , e) 7.82 g de naftaleno (CIOH s) en 85.2 mL de disolucin de benceno. 4.65 Calcule el volumen en mL de disolucin requerida para tener lo siguiente: a) 2.14 g de cloruro de sodio a partir de una disolucin 0.270 M, b) 4.30 g de etanol a partir de una disolucin 1.50 M, e) 0.85 g de cido actico (CH 3COOH) a partir de una disolucin 0.30 M. 4.66 Determine los gramos de cada uno de los siguientes solutos que se necesitan para preparar 2.50 X 102 mL de una disolucin 0.100 M de: a) yoduro de cesio (CsI), b) cido sulfrico (H2S04), e) carbonato de sodio (Na2C03), el) dicromato de potasio (K2Crz7), e) permanganato de potasio (KMn04) 'Dilucin de disoluciones Preguntas de repaso 4.67 Describa los pasos bsicos implicados en la dilucin de una disolucin de concentracin conocida. 4.68 Escriba la ecuacin que permite calcular la concentracin de una disolucin diluida. Asigne las unidades a todos los trminos.Problemas 4.69 Describa cmo se prepara 1.00 L de una disolucin de HCl 0.646 M a partir de una disolucin de HCl 2.00 M. 4.70 A 25 .0 mL de una disolucin de KN0 3 0.866 M se le agrega agua hasta que el volumen de la disolucin es de 500 mL exactos. Cul es la concentracin de la disolucin final? 4.71 Cmo preparara 60.0 mL de disolucin de HN0 3 0.200 M a partir de una disolucin concentrada de HN0 3 4.00M? 4.72 Se tienen 505 mL de una disolucin de HCl 0.125 M y se quiere diluir para hacerla exactamente 0.100 M. Qu cantidad de agua debe aadirse? 196. http://carlos2524.jimdo.com/ 160Reacciones en disolucin acuosa4.73 Se mezclan 35 .2 mL de una disolucin de KMn04 1.66 M con 16.7 mL de disolucin de KMn0 4 0. 892 M. Calcule la concentracin de la disolucin final. 4.74 Se mezclan 46.2 mL de una disolucin de nitrato de calcio [Ca(N0 3 hJ 0.568 M con 80.5 mL de una disolucin de nitrato de calcio 1.396 M. Calcule la concentracin de la disolucin final.error experimental, obtendra el mismo resultado para la concentracin de la disolucin de NaOH? 4.84 El volumen de una disolucin de NaOH 0.10 M necesario para valorar 25.0 mL de un a disolucin HN0 2 0.10 M (un cido dbil) sera difere nte de la necesaria para valorar 25 .0 mL de una disolucin HCl 0.10 M (un cido fuerte)?Anlisis gravimtricoProblemasPreguntas de repaso4.85 Se necesitan 18.68 mL de una disolucin KOH para neutralizar 0.4218 g de KHP. Cul es la concentracin (en molaridad) de la disolucin de KOH? 4.86 Calcule la concentracin (en molaridad) de una disolucin de NaOH si se necesitan 25.0 mL de la disolucin para neutralizar l7.4 mL de una disolucin de HCl 0.312 M. 4.87 Calcule el volumen en mL de una disolucin de NaOH 1.420 M requerido para valorar las disoluciones siguientes: a) 25.00 mL de una disolucin de HCl 2.430 M b ) 25.00 mL de un a disolucin de H2S04 4.500 M e) 25 .00 mL de una disolucin de H 3P04 1.500 M 4.88 Qu volumen de una disolucin de HCI 0.500 M se necesita para neutralizar por completo cada una de las disoluciones siguientes: a) 10.0 mL de una disolucin de NaOH 0. 300 M b) 10.0 mL de una disolucin de Ba(OH)2 0.200 M4.75 Describa las etapas bsicas de un anlisis gravimtrico. En .qu forma ayuda este mtodo a identificar un compuesto o a determinar su pureza si se conoce su frmula? 4.76 En el anlisis gravimtrico de los cloruros se debe utilizar agua destilada. Por qu?Problemas 4.77 Si se agregan 30.0 mL de una disolucin de CaCl2 0.150 M a 15.0 mL de disolucin de AgN0 3 0.100 M, cul es la masa en gramos del precipitado de AgCl? 4.78 Una muestra de 0.6760 g de un compuesto desco nocido, que contiene iones de bario (Ba2+), se disuelve en agua y se trata con un exceso de Na2S04' Si la masa del precipitado de BaS04 formado es de 0.4105 g, cul es el porcentaje en masa de Ba en el compuesto original desconocido? 4.79 Cuntos gramos de NaCl se necesitan para precipitar la mayor parte de los iones Ag+ de 2.50 X 102 mL de una disolucin de AgN0 3 0.0113 M? Escriba la ecuacin ini ca neta para la reaccin. 4.80 La concentracin de iones Cu2+ en el agua (que tam bin contiene iones sulfato) que descarga cierta planta industrial, se determina agregando una disolucin de sulfuro de sodio (Na2S) en exceso a 0.800 L del agua. La ecuacin molecular es Na2S(ac) + CuS04(ac) Na2S04(ac) + CuS(s) Escriba la ecuacin inica neta y calcule la concentracin molar de Cu2+ en la muestra de agua si se formaron 0.0177 g de CuS slido.Valoraciones cido-base Preguntas de repaso 4.81 Describa las etapas bsicas de una valoracin cido-base. Por qu esta tcnica es de gran valor prctico? 4.82 Cmo funcion a un indicador cido-base? 4.83 Una estudiante llev a cabo dos valoraciones usando una disolucin de NaOH de una concentracin desconocida en la bureta. En una valoracin pes 0.2558 g de KPH (vase la pgina 150) y lo transfiri a un matraz Erlenmeyer. Despus agreg 20.00 mL de agua destilada para disol ver el cido. En la otra valoracin, pes 0.2507 g de KHP pero agreg 40 .00 mL de agua destilada para disolver el cido. En caso de que no hubieraValoraciones redox Preguntas de repaso 4.89 Cules son las semejanzas y las diferencias entre las valoraciones cido-base y las valoraciones redox? 4.90 Explique por qu el permanganato de potasio (KMn0 4) y el dicromato de potasio (K2Cr20 7) pueden funcionar como indicadores internos en las valoraciones redox.Problemas 4.91 El hierro(II) se puede oxidar por una disolucin cida de K2Cr20 7 de ac uerdo con la ecuacin inica neta: Cr20~ -+ 6Fe2 + + 14H+ 2Cr3 + + 6Fe 3 + + 7H20Si se utili zan 26.0 mL de una di solucin de K2Crz7 0.0250 M para valorar 25.0 mL de una disolucin que contiene iones Fe2+, cul es la concentracin molar del Fe2+? 4.92 El S02 presente en el aire es el principal responsable del fenmeno de la lluvia cida. Se puede determinar su concentracin al valorarlo con una disolucin patrn de permanganato de potasio, en la forma siguiente: 5S02 + 2MnO': + 2H 20 5S0- + 2Mn2+ + 4H+ Calcule el nmero de gramos de S02 presentes en una muestra de aire sien la valoracin se requieren 7.37 mL de una disolucin de KMn0 4 0.00800 M. 197. http://carlos2524.jimdo.com/ Preguntas y problemas 4.93 Una muestra de un mineral de hierro (que contiene nicamente iones Fe2+ ) que pesa 0.2792 g se disolvi en una disolucin de un cido diluido; todo el Fe(I1) se convirti en iones Fe(I1I). La disolucin requiri en la valoracin 23.30 mL de una disolucin de K2Cr20 7 0 .0194 M. Calcule el porcentaje en masa de hierro en la muestra. (Sugeren cia : Vase el problema 4.91 para la ecuacin balanceada.) 4.94 La concentracin de una disolucin de perxido de hidrgeno se puede determinar al valorarla contra una disolucin valorada de permanganato de potasio, en medio cido, de acuerdo con la ecuacin siguiente: 2Mn04 + 5H2 0 2 + 6H + ----7 502 + 2Mn2+ + 8H2 0 Si se requieren 36.44 mL de una disolucin de KM n04 0.01652 M para oxidar completamente 25.00 mL de una disolucin de H20 2 , calcule la molaridad de esta disolucin. 4.95 El cido oxlico (H 2C 20 4) est presente en muchas plantas y vegetales. Si se requieren 24.0 mL de una disolucin de KMn04 0.0100 M para valorar 1.00 g de una muestra de H2C 20 4 hasta el punto de equivalencia, cul es"el porcentaje en masa de H2C 20 4 en la muestra? La ecuacin inica neta es 2Mn04 + 16H+ + 5C2 0- ----7 2Mn2+ + 1OC0 2 + 8H 204.96 Una muestra de 15 .0 mL de una disolucin de cido oxlico requiere 25 .2 mL de NaOH 0.149 M para la neutralizacin. Calcule el volumen necesario de una disolucin KMn0 4 0.122 M para hacer reaccionar una segunda muestra de 15.0 mL de la disolucin de cido oxlico. (Sugerencia: E l cido oxlico es un cido diprtico. Vase el problema 4.95 para la ecuacin redox.) 4.97 El ion yodato, 103, oxida al ion SO~ - en disolucin cida. La semirreaccin para la oxidacin es SO~-+ H2 0----7SO- + 2H + + 2e-Una muestra de 100.0 mL de una disolucin que contiene 1.390 g de KI0 3, reacciona con 32.5 mL de disolucin de Na2S03 0.500 M. Cul es el estado de oxidacin fi nal del yodo despus de que la reaccin ha ocurrido? 4.98 El oxalato de calcio (CaC 20 4), componente principal de los clculos renales, es insoluble en agua. Por esta razn , se puede usar para determinar la cantidad de iones Ca2+ presentes en los fluidos como la sangre. El oxalato de calcio aislado de la sangre se disuelve en cido y se valora con una disolucin patrn de KMn0 4 , como se muestra en el problema 4.95. En una prueba se encontr que la valoracin del oxalato de calcio obtenido de una muestra de 10.0 mL de sangre consumi 24.2 mL de diso lucin de KMn0 4 9.56 X 10- 4 M. Calcule el nmero de miligramos de calcio por mililitro de sangre.Problemas adicionales 4.99 Clasifique las siguientes reacciones de acuerdo con los tipos que se estudiaron en este captulo:16120H- ----7 Cl - + ClO- + H2 0 + CO~ - ----7 CaC0 3 NH 3 + H + ----7 NH! 2CCl4 + CrO~ - ----7 2COCl 2 + Cr02Cl z + 2ClCa + F2 ----7 CaF2 2Li + Hz ----7 2LiH Ba(N0 3h + Na2S04 ----7 2NaN0 3 + BaS04 CuO + H 2 ----7 C u + H 2 0 Zn + 2HCl ----7 ZnCl 2 + H 2 2FeCl 2 + Cl2 ----7 2FeCl 3a) Cl 2+b) Ca2 +c) d) e)j)g) h) i) j)4.100 El oxgeno (02) y el dixido de carbono (C02) son gases incoloros e inodoros. Sugiera dos pruebas qumicas que permitan distinguir entre estos dos gases. 4.101 Cules de las siguientes disoluciones acuosas se esperara que condujeran mejor la electricidad a 25 C? Explique las respuestas. a) 0.20 M NaCI b) 0.60 MCH3COOH c) 0.25 MHCI d) 0.20 M Mg(N0 3h 4.102 Una muestra de 5.00X 10 2 mL de una disoluci n de HCl 2.00 M se trata con 4.47 g de magnesio . Calcule la concentracin de la disolucin del cido despus de que todo el metal ha reaccionado . Suponga que el volumen de la disolucin permanece constante. 4.103 Calcule el volumen de una disolucin de CuS0 4 0.1 56 M que reaccionara con 7.89 g de zinc. 4.104 El carbonato de sodio (Na2C0 3) se puede obtener en forma muy pura, por lo que se puede usar para valorar disoluciones de cidos. Cul es la molaridad de una disolucin de HCI si se requieren 28.3 mL de esta di solucin para reaccionar con 0.256 g de Na2C03? 4.105 Una muestra de 3.664 g de un cido monoprtico se disolvi en agua. Se consumieron 20.27 mL de una disolucin de NaOH 0.1578 M para neutralizar el cido. Calcule la masa molar del cido. 4.106 El cido actico (CH 3COOH) es un ingrediente importante del vinagre. Una muestra de 50.0 mL de un vinagre comercial se valor con una disolucin de NaOH 1.00 M . Cul es la concentracin molar (en M) del cido actico en el vinagre si se necesitaron 5.75 mL de la base para la valoracin? 4.107 Se diluyeron 15.00 mL de una disolucin de nitrato de potasio (KN0 3) a 125.0 mL; posteriormente 25 .00 mL de esta disolucin se diluyeron a un volumen de 1.000 X 10 3 mL. La concentracin de la di solucin fi nal es de 0.00383 M. Calcule la concentracin de la disolucin original. 4.108 Cuando se colocaron 2.50 g de una barra de zinc en una disolucin de AgN0 3 , se form plata metlica en la superficie de la barra. Despus de cierto tiempo, la barra se sac de la disolucin , se sec y se pes. Si la masa de la barra fue de 3.37 g, calcule la masa de Ag y Zn metlicos presentes. 198. http://carlos2524.jimdo.com/ 162Reacciones en disolucin acuosa4.109 Calcule la masa del precipitado que se forma al mezclar 2.27 L de una disolucin de Ba(OHh 0.0820 M con 3.06 L de Na2S04 0.0664 M.4.110 Calcule la concentracin del cido (o base) remanente en la disolucin cuando se agregan 10.7 mL de HN0 3 0.211 M a 16.3 mL de NaOH 0.258 M. 4.111 a) Describa la preparacin del hidrxido de magnesio [Mg(OHhl y prediga su solubilidad. b) La leche de magnesia'contiene principalmente Mg(OH)2 y es eficaz en contra de la acidez estomacal (en gran parte debido al cido clorhdrico). Calcule el volumen de una disolucin de HCl 0.035 M (una concentracin tpica de cido en la parte superior del estmago) necesario para que reaccione con dos cucharadas (aproximadamente 10 mL) de leche de magnesia [0.080 g de Mg(OHh/mLl.4.112 Una muestra de l.00 g de un metal X (que se sabe que forma iones X2 +) se agreg a 0.100 L de H2S04 0.500 M. Una vez que reaccion todo el metal, el cido remanente requiri 0.0334 L de disolucin de NaOH 0.500 M para la neutralizacin. Calcule la masa molar del metal e identifique este elemento. 4.113 Una definicin cuantitativa de solubilidad es el nmero de gramos de un soluto que se disolver en un volumen dado de agua a una temperatura especfica. Describa un experimento que permita determinar la solubilidad de un compuesto soluble.4.114 Se mezclan 60.0 mL de una disolucin de glucosa (C6H 20 6) 0.513 M con 120.0 mL de una disolucin de glucosa 2.33 M. Cul es la concentracin de la disolucin final? Suponga que los volmenes son aditivos. 4.115 Un compuesto inico X slo es ligeramente soluble en agua. Qu prueba empleara para demostrar que el compuesto realmente se disuelve en agua hasta cierto grado?4.116 A un estudiante se le da una muestra que puede ser sulfato de hierro(II) o sulfato de hierro(III). Sugiera un procedimiento qumico para identificar el compuesto. (Ambos compuestos de hierro son solubles en agua.) 4.117 A usted se le da un lquido incoloro. Describa tres pruebas qumicas que podra llevar a cabo para demostrar que el lquido es agua.4.118 Mediante el aparato que se muestra en la figura 4.1, un estudiante encontr que una disolucin de cido sulfrico ocasion que el foco se encendiera intensamente. Sin embargo, despus de aadir cierta cantidad de una disolucin de hidrxido de bario [Ba(OH)2], la luz del foco empez a disminuir a pesar de que el Ba(OHh tambin es un electrlito fuerte . Explique lo que ocurri. 4.119 Se le da un compuesto soluble de frmula molecular desconocida. a) Describa tres pruebas que puedan demostrar que el compuesto es un cido . b) Una vez que haya demostrado que el compuesto es un cido, describa cmo podra determinar su masa molar utilizando una disolucin de NaOH de concentracin conocida. (Suponga que el cido es monoprtico.) e) Cmo sa-bra si el cido es fuerte o dbil? Para llevar a cabo el experimento, se le proporciona una muestra de NaCl y un aparato como el que se muestra en la figura 4.l. 4.120 Se le proporcionan dos disoluciones incoloras, una de ellas contiene NaCl y la otra contiene sacarosa (C2H220). Sugiera una prueba qumica y una fsica que le pudiera ayudar a distinguir entre estas dos disoluciones. 4.121 La concentracin de iones plomo (Pb 2+) en una muestra de agua contaminada, que tambin contiene iones nitrato (N0 3-), se determina al aadir sulfato de sodio slido (Na2S04) a 500 mL exactos del agua. a) Escriba la ecuacin inica neta y la ecuacin molecular de la reaccin. b) Calcule la concentracin molar de Pb 2+ si se hubieran requerido 0.00450 g de Na2S04 para precipitar por completo los iones Pb2+ en forma de PbS0 4. 4.122 El cido clorhdrico no es un agente oxidante en el sentido en el que lo son los cidos ntrico y sulfrico. Explique por qu el ion cloruro no es un agente oxidante fuerte como son los iones SO~- y N03" . 4.123 Explique cmo se preparara yoduro de potasio (KI) por medio de: a) una reaccin cido-base y b) una reaccin entre un cido y un carbonato. 4.124 El sodio reacciona con agua para formar hidrgeno gaseoso. Por qu no se utiliza esta reaccin en la preparacin de hidrgeno en el laboratorio? 4.125 Describa cmo preparara los siguientes compuestos: a) Mg(OHh, b) AgI, e) Ba3(P04h4.126 Alguien derrama cido sulfrico concentrado en el piso de un laboratorio de qumica. Para neutralizar el cido, sera preferible aadir una disolucin de NaOH concentrada o rociar bicarbonato de sodio slido? Explique su eleccin e indique las bases qumicas de las medidas tomadas. 4.127 Describa cmo separara en cada caso los cationes o aniones de una disolucin acuosa de: a) NaN0 3 y Ba(N0 3h, b) Mg(N0 3)2 y KN0 3, e) KBr y KN0 3, d) K 3P04 Y KN0 3, e) Na2C03 y NaN0 3 4.128 Los siguientes son compuestos caseros comunes: sal de mesa (NaCl), azcar de mesa (sacarosa), vinagre (contiene cido actico), polvo para hornear (NaHC0 3), sosa de lavado (Na2C03 . lOHP) , cido brico (H 3B0 3, utilizado en el lavado de ojos), sal de epsom (MgS0 4 . 7H 20), hidrxido de sodio (usado para destapar el drenaje), amoniaco, leche de magnesia [Mg(OHhl y carbonato de calcio. Con base en lo que ha aprendido en este captulo, describa las pruebas que le permitiran identificar a cada uno de estos compuestos. 4.129 Los sulfitos (compuestos que contienen iones sOj- ) se utilizan como conservadores en las frutas secas y vegetales y en la fabricacin del vino . En un experimento llevado a cabo para demostrar la presencia de sulfito en la fruta, una estudiante dej remojando varios albaricoques secos en agua durante toda la noche. Despus filtr la disolucin para eliminar todas las partculas slidas. Posteriormente, trat la disolucin con perxido de hidrgeno (H 20 2) para oxidar los iones sulfito a 199. http://carlos2524.jimdo.com/ Preguntas y problemas iones sulfato. Por ltimo, precipit los iones sulfato por tratamiento de la disolucin con unas gotas de disolucin de cloruro de bario (BaCI2). Escriba una ecuacin balanceada para cada uno de los pasos descritos. 4.130 Una muestra de 0.8870 g de una mezcla de NaCl y KCl se disolvi en agua; la disolucin se trat con un exceso de AgN0 3 para formar 1.913 g de AgCl. Calcule el porcentaje en masa de cada compuesto en la mezcla. 4.131 El cloro forma varios xidos con los siguientes nmeros de oxidacin: + 1, +3, + 4, +6 Y +7. Escriba una frmula para cada uno de estos compuestos. 4.132 Una aplicacin til del cido oxlico consiste en eliminar la herrumbre (Fe20 3) de las argollas de la baera, de acuerdo con la reaccinFe203(S) + 6H 2 C 2 0 4 (ac) --+ 2Fe(C 2 04) ~ - (ac) + 3H 20 + 6H + (a c) Calcule el nmero de gramos de herrumbre que se pueden remover con 5.00 X 102 mL de una disolucin de cido oxlico 0.100 M. 4.133 El cido acetilsaliclico (C9 H s0 4) es un cido monoprtico comnmente conocido como "aspirina". Una tableta tpica de aspirina contiene, sin embargo, slo una pequea cantidad del cido. En un experimento, una tableta se tritur y se disolvi en agua para determinar su composicin. Se gastaron 12.25 mL de una disolucin de NaOH 0.1466 M para neutralizar la disolucin. Calcule el nmero de granos de aspirina en la tableta. (Un grano = 0.0648 g.) 4.134 Se disolvi en agua una mezcla de 0.9157 g de CaBr2 y NaBr, se aadi AgN0 3 a la disolucin para formar un precipitado de AgBr. Si la masa del precipitado es de 1.6930 g, cul es el porcentaje en masa de NaBr en la muestra original?4.135 Los halogenuros de hidrgeno (HF, HCI, HBr, HI) son compuestos muy reactivos que tienen muchas aplicaciones en la industria yen el laboratorio. a) En ellaboratorio, el HF y el HCI se pueden obtener al hacer reaccionar CaF2 y NaCl con cido sulfrico concentrado. Escriba las ecuaciones adecuadas para las reacciones. (Sugerencia : stas no son reacciones redox .) b) Por qu no se pueden preparar HBr y HI haciendo reaccionar NaBr y NaI con cido sulfrico concentrado? (Sugerencia: El H2S0 4 es un agente oxidante ms fuerte que el Br2 y el 12.) e) El HBr se puede preparar haciendo reaccionar tribromuro de fsforo (PBr3) con agua. Escriba la ecuacin de esta reaccin. 4.136 Una muestra de 325 mL de una disolucin contiene 25.3 g de CaCI 2. a) Calcule la concentracin molar de CI- en la disolucin. b) Cuntos gramos de Cl- hay en 0.100 L de la disolucin?1634.137 El cido fosfrico (H3P0 4) es un reactivo industrial importante que se utiliza en fertilizantes, detergentes y en la industria alimenticia. Se produce por dos mtodos distintos. En el mtodo del horno elctrico , el fsforo elemental (P4) se quema en aire para formar P40 IO , que se hace reaccionar con agua para formar H 3P0 4. En el proceso hmedo, la roca fosfrica [CaS(P04)3F] se hace reaccionar con cido sulfrico para formar H 3P0 4 (y HF Y CaS04) Escriba las ecuaciones para estos procesos y clasifique cada etapa como reaccin de precipitacin, cido-base o redox. 4.138 El nitrato de amonio (NH4N0 3) es uno de los fertilizantes nitrogenados ms importantes. Se puede determinar su pureza al valorar una disolucin de NH4N0 3 con una disolucin patrn de NaOH. En un experimento, una muestra de 0.2041 g de NH4N0 3 preparado industrialmente, requiri 24.42 mL de disolucin de NaOH 0.1023 M para la neutralizacin. a) Escriba la ecuacin inica neta para la reaccin. b) Cul es el porcentaje de pureza de la muestra?4.139 La siguiente es una reaccin redox? Explique.4.140 Cul es el nmero de oxidacin del en el HFO?4.141 Utilice modelos moleculares como los de las figuras 4.7 y 4.8 para representar las siguientes reacciones cidobase: a) OH - + H 3 0+ ----+ 2H 2 0 b) NH; + NH2" ----+ 2NH 3Identifique el cido y la base de Br0nsted en cada caso. 4.142 El alcohol contenido en una muestra de 10.0 g de sangre de un conductor necesit 4.23 mL de K2Cr207 0.07654 M para su valoracin. Podra la policaprocesar al individuo por conducir ebrio? (Sugerencia: Vase la seccin La qumica en accin de la pgina 143.)4.143 Al almacenarse, el cido ntrico concentrado gradualmente se vuelve amarillento. Explique por qu sucede. (Sugerencia: El cido ntrico se descompone lentamente. El dixido de nitrgeno es un gas colorido.) 4.144 Describa la preparacin de los siguientes gases en el laboratorio: a) hidrgeno, b) oxgeno, e) dixido de carbono y d) nitrgeno. Indique el estado fsico de los reactivos y productos en cada caso. [Sugerencia: El nitrgeno se puede obtener al calentar nitlito de amonio (NH4N02).]4.145 Consulte la figura 4.18 y explique por qu se debe disolver un slido completamente antes de llevar la disolucin hasta el volumen deseado. 4.146 Puede clasificarse la siguiente reaccin de descomposicin como una reaccin cido-base? Explique por qu. 200. http://carlos2524.jimdo.com/ 164Reacciones en disolucin acuosaProblemas especiales 4.147 D una explicacin qumica para cada una de las siguientes situaciones: a) Cuando se agrega calcio metlico a una disolucin de cido sulfrico se genera hidrgeno gaseoso. Varios minutos despus, la reaccin se hace ms lenta y finalmente se detiene aun cuando ninguno de los reactivos se haya consumido. Explique a qu se debe esto. b) En la serie de actividad, el aluminio est por arriba del hidrgeno y, sin embargo, el metal no parece reaccionar con vapor de agua y cido clorhdrico. Por qu? e) El sodio y el potasio estn situados por arriba del cobre en la serie de actividad. Explique por qu los iones Cu2+ presentes en una disolucin de CuS04 no se convierten en cobre metlico al agregar estos metales. d) Un metal M reacciona lentamente con vapor de agua. No se observa cambio alguno cuando se coloca en una disolucin de sulfato de hierro(II) de color verde plido. En qu posicin de la serie de actividad debe colocarse el metal M? e) Antes de que el aluminio metlico se obtuviera por electrlisis, se produca por reduccin de su cloruro (AICI3) con un metal activo. 'Qu metales se usaran para producir aluminio de esta manera? 4.148 El procedimiento recomendado para preparar una disolucin muy diluida no es pesar una masa muy pequea o medir un volumen muy pequeo de una disolucin concentrada. En vez de ello, esto se realiza mediante una serie de diluciones. Una muestra de 0.8214 g de KMn04 se disolvi en agua y se llen hasta la marca del volumen en un matraz volumtrico de 500 mL. Una muestra de 2.000 mL de esta disolucin se transfiri a un matraz volumtrico de 1 000 mL y se diluy hasta la marca con agua. Despus, 10.00 mL de la disolucin diluida se transfirieron a un matraz de 250 mL y se diluy hasta la marca con agua. a) Calcule la concentracin (en molaridad) de la disolucin final. b) Calcule la masa de KMn04 que se necesita para preparar directamente la disolucin final. 4.149 El siguiente experimento del "ciclo de cobre" se lleva a cabo en algunos laboratorios de qumica. La serie de reacciones inicia con cobre y termina con cobre metlico. Los pasos son los siguientes: (1) Una pieza de alambre de cobre de masa conocida se deja reaccionar con cido ntrico concentrado [los productos son nitrato de cobre(II), dixido de nitrgeno yagua]. (2) El nitrato de cobre(II) se trata con una disolucin de hidrxido de sodio para formar el precipitado de hidrxido de cobre(II). (3) El hidrxido de cobre(1I) se descompone por calentamiento para formar xido de cobre(II). (4) El xido de cobre(II) se hace reaccionar con cido sulfrico concentrado para formar sulfato de cobre(II). (5) El sulfato de cobre(II) se trata con un exceso de zinc metlico para formar cobre metlico. (6) El zinc metlico remanente se elimina por tratamiento con cido clorhdrico y el cobre metlico se filtra, se seca y se pesa. a) Escriba una ecuacin balanceada para cada uno de los pasos y clasi-fique las reacciones. b) Suponiendo que un estudiante empez con 65.6 g de cobre, calcule el rendimiento terico en cada etapa. e) Considerando la naturaleza de las etapas, diga por qu es posible recuperar la mayor parte del cobre usado al inicio. 4.150 Un volumen de 25.0 mL de una disolucin que contiene iones Fe2+ y FeH se valora con 23.0 mL de KMn04 0.0200 M (en cido sulfrico diluido). Como resultado, todos los iones Fe2+ se oxidan a iones FeH. A continuacin se trata la disolucin con Zn metlico para convertir to