Cálculos Químicos de Benzon: Una introducción al uso de las matemáticas en la química

Problemas de “Cálculos Químicos: Una introducción al uso de las matemáticas en la química.

INDICE

Problemas del “Capítulo 1”……………………………………………….………………2 Problemas del “Capítulo 2”………………………………………………..……………10 Problemas del “Capítulo 3”……………………………………………………………..21 Problemas del “Capítulo 4”…………………………………..…………………………35 Problemas del “Capítulo 5”…………………………………….……………………….43 Problemas del “Capítulo 6”…………………………………………………………..…53

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1.- Exprésense las cantidades siguientes con los prefijos métricos: 0.002 de una pulgada 0.01 milla

2 mili pulgadas

10 milimillas

12000 vestidos

12 kilo vestidos

100, 000,000 años

100 mega-años

700, 000,000 vatios

7 giga vatios

0.0000035 toneladas

3.5 micra-toneladas

2.- Exprese las cantidades siguientes como números en unidades básicas: a) 3.5 kilo pesos

3500 pesos

b) 75 micras

0.0000075 metros

c) 42 kilovatios

42000 vatios

d) 0.16 mega libra e) 95g

160000 Lb

0.000095 micra-gramo

f) 2.5 mili galones

0.0025 galones

g) 1.6 kilo-ovejas

1600 ovejas

3.- ¿Cuál de las siguientes son propiedades extensivas y cuáles intensivas? a) Densidad: intensiva

d) Costo: extensiva

b) Peso: extensiva

e) Color de cobre: intensiva

c) Temperatura: intensiva

f) Color de cielo: extensiva

4.- Conviértanse 25g en Lb |

|

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5.- Conviértanse 16mg en kg ⟨

|

⟩

6.- ¿Cuál es el peso en toneladas de 120mg de radio? |

⟨

|

⟩

7.- Actualmente el precio de venta del radio es de $312,500.00 por gramo, ¿Cuánto costarán 2Lb de radio? |

⟨

⟩

8.- Conviértanse 20 yardas cuadradas en centímetros cuadrados: |

⟨

⟩

9.-Una carbonera tiene las siguientes dimensiones: 8 pies × 12 pies × 15 pies, ¿Cuántos metros cúbicos de capacidad tiene? |

|

10.- La longitud de onda de luz amarilla de una lámpara de sodio es aproximadamente 5900Å. ¿Cuánto es esto en pulgadas? ¿cm? ¿micras? | ⟨

|

| |

|

|

⟩

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11.- La densidad del tetracloruro de carbono es de 1.60 g/cm³, ¿Cuánto es en Toneladas por yardas al cubicas? |

⟨

|

⟩

12.- Un letrero de un pueblo mexicano indica que la velocidad máxima es de 40 km/hr, ¿Cuánto es por milla/hora? ¿En cm/s? ⟨ ⟨

|

⟩

|

|

⟩

13.- La fuerza del campo gravitatorio de la tierra producirá una aceleración de 32 pies/seg. ¿Cuánto es en centímetros por segundo al cuadrado? ¿En metros por minuto al cuadrado? ⟨

| ⟩

⟨

|

⟩

14.- Conviértase una fuerza de 980 ᶢ minuto al cuadrado ⟨

/s² (980 Dinas) en Kilogramos-metros por

|

|

⟩

15.- El volumen de un sólido ha sido dado por una persona excéntrica como 70 pulg²cm ¿Es esto un posible grupo para un volumen? Explíquese porque y luego procédase a expresarlo. Si, ya que por medio de conversiones, se puede indicar en manera cubica, que es como queda señalado cualquier medida de volumen, y en este caso sería una equivalencia a la ya señalada por dicha persona. |

|

|

|

|

|

|

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16.- 400Lb de hierro metálico ocupan un volumen de 0.0234 m³. Calcúlese la densidad del hierro en ᶢ ³ |

|

|

⟨

⟩

17.- La densidad del benceno es de 0.88ᶢ benceno hay en 25cm³?

(

)( |

³ a 20°C, ¿Cuántos miligramos de

) |

18.- Si 24 gallinas pueden poner 150 huevos en una semana, ¿Cuántos días necesitaran 5 gallinas para poner 250 huevos? (Observación: Calcular la velocidad a la cual las gallinas ponen huevos) ¿Cuál es su unidad? |

|

|

24gallinas-150huevos-7dias 5gallinas-250huevos-?

⟨

|

⟩

Page 6

19.- Un átomo de oxígeno tiene una masa de 2.68×10ˉ²⁸g ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 10Lb de este elemento? ⟨

|

⟩

20.- Una molécula de agua tiene una sensación transversal de 10Å. a) ¿Cuántas moléculas de agua se requerirán para cubrir una superficie de un centímetro cuadrado? |

|

b) ¿Cuántas moléculas se requerirán para cubrir la superficie total de un cubo cuya arista es 1mm? (Observación: supóngase que las moléculas tienen formas cuadradas) |

|

21.- ¿Cuál es la densidad en g/cm³ de un bloque rectangular de plástico de 30 plg de altura por 16 plg de ancho por 1 pie de largo y que pesa 12Lb? |

⟨ |

⟩ |

| |

| |

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22.- Se ha encontrado que una muestra de agua contiene algo de sal (NaCl) disuelta ¿Qué mediciones se necesitan para expresar esta información en forma cuantitativa? Desarróllese una unidad compleja para expresar el contenido de sal en el agua como una propiedad intensiva. Se necesita la cantidad de Na y Cl para saber cuánto de soluto hay en dicha muestra de agua, esto de manera cuantitativa, pero de una forma similar si queremos expresarlo en una unidad de propiedad intensiva, sería; 1 muestra H₂O= cantidad de masa en Na+Cl, porque así estaríamos indicando por medio de una regla que por cada determinada muestra de agua, vamos a encontrar el numero o cantidad de masa que hay en cada agregación de NaCl a la misma.

23.- Un lingote de hierro que esa 3600Lb descansa sobre una base que es un rectángulo de 2.4plg x 16plg. Calcúlese la presión sobre esta base en Lb/pulg²

24.- La fórmula para el volumen de una esfera está dada por

, en donde

su radio, ¿Cuál es el peso en Toneladas de una esfera de agua de 1 milla de radio siendo la densidad del agua ⟨

| (

|

? ⟩

)

⟨

|

⟩

Page 8

25.- La cuchilla de un patín para hielo se pone en contacto con el hielo a lo largo de unas 6plg y un ancho de 0.02plg. Calcúlese la presión producida sobre el hielo por un patinador de 150Lb de peso al patinar sobre una cuchilla.

26.-La aguja de un fonógrafo se pone en contacto con la superficie de un disco sobre un área circular cuyo radio es de unos 0.2mm. Calcúlese la presión en lb/plg cuadrada ejercida sobre el disco por un brazo de fonógrafo que pesa 4oz. |

| (

⟨

)

|

⟩

27.- Una molécula que tiene una masa de 2.0x10ˉ²²g, tiene una velocidad de4.0x10 . ¿Cuál es su energía en ergios?

(

)

28.-Cuando la molécula del problema 27 choca con una pared, se ha estimado que llego a quedar inmóvil e un tiempo del orden 2x10ˉ¹³s. Calcúlese su aceleración negativa en

¿Cuál es esta en

por la gravedad terrestre g=980

|

? Compárese esta con la aceleración producida a 41° de latitud.

| Page 9

Page 10

1.- Calcúlese el peso molecular de las siguientes sustancias: a) ZnS

b) Na₂O₂ (

)

(

)

c) CuSO₄ (

)

d) Na₂S₂O₂ (

)

(

)

(

)

e) CuSO₄5H₂O (

)

[ ( )]

f) C₆H₆ (

)

( )

g) Ba₃ (AlO₃)₂ (

)

[

(

)]

h) H₄SiO₄ ( )

(

)

2.- Efectúense las siguientes conversiones a) 6.0g de NH₃ a moles |

₃

|

₃

b) 4.7 moles de HCl a gramos |

|

c) 2.7 moles de Ca₃ (PO₄)₂ a gramos Page 11

₃(

)₂ a milimoles

) ⟨

( (

(

e) 0.18kg de (

(

(

d) 0.026 g de (

(

₄)₂ |

) | ₄)₂

₃(

) | )

(

)

)₂

⟩

₃)₂ a moles (

₃)₂ |

₃)₂ | ( ₃)₂

f) 1.8Lb de (NH₄)₂SO₄ a milimoles |

| ( H₄)₂

(

₄⟨

) (

g) 24g de

(

|

)

)

⟩

a moles |

|

h) 15 microgramos ( |

) de |

i) 8.0 gigamoles de

⟨

|

⟨

|

|

a Toneladas de

|

j) 8.5 picolitros TPS de

a ml TPS de

⟩ a moléculas de |

|

⟩

Page 12

3.- ¿Cuál tiene más moléculas? a) 4 mmoles de

u 80mg de |

⟨

|

|

⟨

⟩

|

⟩

b) 16g de NaCl o 20g de KCl |

|

|

|

(

c) 4 moles de

⟨

) o 1kg de

(

) |

(

) |

| (

( (

) | )

|

( (

)

)

⟩ )

4.- Efectúense las conversiones siguientes:

a) 0.24 moles de |

a moléculas |

Page 13

b) 1.7 mmoles de HCl a moléculas |

⟨

c)

⟩

moléculas CO₂ a moles |

d) 2Lb de

|

a moléculas |

⟨

|

e) 6000 moléculas de (

⟩

(

) a toneladas (

) ⟨ (

) (

)

|

( (

) | )

)

5.- ¿Cuántos milimoles de S hay en 20mg de ⟨

|

|

6.- Si se quitan 1.8 10¹ moléculas de quedan? ⟨

|

|

|

⟩

de 10mg de

¿Cuántos moles de

⟩

|

Page 14

⟩

7.- La densidad del tetracloruro de carbono (CCL₄) es de

a -5°C, ¿Cuál es el

volumen promedio ocupado por 1 molécula de CCL₄ a esta temperatura? |

⟨

|

⟩

8.- Háganse las conversiones siguientes: a) 26 cc TPS de Cl₂ gaseoso a milimoles de Cl₂ ⟨

b)

₂

|

|

⟩

₂

moléculas de NO gaseoso a litros TPS de NO gaseoso ⟨

|

⟩

c) 16 mg de H₂S a centímetros cúbicos TPS de H₂S gaseoso |H₂

H₂ | H₂

|

|

|

H₂

d) 33 lt TPS de SF₆ gaseoso a kg SF₆ ⟨

|

|

⟩

9.- Seiscientos veinticinco miligramos de un gas desconocido ocupan un volumen de 175 cc a TPS, ¿Cuál es el peso molecular del gas?

Page 15

⟨

|

|

⟩

|

|

|

10.- Una molécula de un compuesto químico desconocido tiene una masa de 2.33x10 . ¿Cuál es el peso molecular del compuesto?

|

|

|

|

11.- Se ha encontrado que un recipiente de 1 lt pesa 500.763g cuando esta al vacío. ¿Cuál será su peso cuando esté lleno de gaseoso y a TPS? (No tomen en cuenta los efectos de flotación) ⟨

|

⟩

12.- Se ha encontrado que moléculas de un compuesto desconocido tiene una masa de 3.76mg, ¿Cuál es su peso molecular? |

| |

|

|

|

Page 16

13.- Cuando un matraz de 250 cc se llena a TPS con un gas que pesa 261.023g. Cuando esta al vacío pesa 260.243g ¿Cuál es el peso molecular de este gas?

⟨

|

⟩

14.- La densidad del

(liquido) a 0°C es 1.600

¿Cuál es el volumen ocupado

por 800 moléculas de ? A partir de este último resultado, ¿Cuál es el diámetro en Angstroms de una molécula de ? |

⟨

|

⟨

|

|

⟩

⟩

√

15.- Los químicos encuentran que las técnicas microquímicas son mucho más convenientes para el análisis químico de las técnicas más antiguas en que se usan grandes cantidades de materiales. Exprésense las relaciones 1) 2) y 3) de la última sección (sección 7) y la definición de peso molecular en unidades de micromateria: 1) 1 mol= 6.02x10²³ moléculas 2) 1 mol= 22.4 lt TPS 3) 1 MOL= fórmula de peso en una sustancia en gramos El peso molecular está dado por el cociente entre la masa medida en gramos, miligramos, etc. de una sustancia y la cantidad de moles de la misma para que su resultante sea en unidades de micro materia.

Page 17

16.- Se supone que un átomo de Hg tiene un radio de 1.45Å suponiendo que tiene una forma esférica, ¿Qué volumen tendrá? Suponiendo que en el Hg líquido los átomos están empacados con 6 vecinos inmediatos (es decir en una distribución cúbica similar a un tablero tridimensional de ajedrez), ¿Qué volumen será ocupado por 1 mol de Hg líquido?

|

⁸

|

(

⁸ ) |

|

|

17.- Dispersando una molécula tipo aceitoso sobre agua para que formen una capa unimolecular se ha encontrado que se reduce la velocidad de evaporación del agua protegida en esta forma. Si la sección transversal de una molécula de tipo aceitoso de formula tiene 36 Angstroms cuadrados, ¿Qué peso de ella se requerirá para cubrir un deposito cuya área es 1 milla cuadrada? 1 mol

= 186g

Page 18

18.- ¿Cuál es la masa en gramos de una molécula de ⟨

|

⟩

19.- ¿Cuántas moléculas hay en 1 cc de aire a TPS? |

⟨

|

⟩

20.- En un promedio de nuestra atmósfera existen aproximadamente 78 moléculas de N₂, 21 moléculas de O₂ y 1 molécula de Ar, ¿Cuál es el peso molecular promedio de la atmosfera?

|

(

)

(

)

(

)

21.- El aire húmedo contiene moléculas de además de los componentes normales , y Ar, a TPS ¿Qué es más pesado, 1cc aire seco o 1 cc de aire húmedo? Explíquese la respuesta tan breve como sea posible. |

|

|

|

Considerando que los datos expresados son tomados por el que tiene mayor peso molecular (aire húmedo y aire seco) se observa que el aire seco pesa más que al aire húmedo aun cuando en cc TPS

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|

son iguales, varían al momento de sacar ya su peso molecular donde las moléculas se contaron así: de manera burda sola para corroborar que al momento de sustituir ya en la fórmula de peso, aun cuando en aire húmedo tiene más moléculas, el aire seco sigue siendo más pesado que este.

22.- En un día caliente y húmedo la atmosfera puede contener hasta 6 moléculas de H₂O. Suponiendo que las proporciones de N₂, O₂ y Ar en las 94 moléculas restantes son las mismas que las del problema 20, Calcúlese el peso molecular promedio del aire húmedo.

|

(

)

(

)

(

)

|

Page 20

Page 21

1.- Interprétense las siguientes formulas en términos de moléculas y átomos y en términos de moles. ¿Cuáles parecen ser verdaderas fórmulas? a) 1 mol de

: 2 moles de H y 2 moles de O

1 molécula de

: 2 átomos de H y 2 átomos de O

b) 1 mol de

: 2 moles de Na, 1 mol de S y 4 moles de O

1 molécula de

: 2 átomos de Na, 1 átomo de S y 4 átomos de O

c) 1 mol de

: 2 moles de Na, 1 mol S, 14 moles de O y 20 moles de H

1 molécula d)

(

1 mol

: 2 átomos Na, 1 átomo S, 14 átomos O y 20 átomos H

) (

1 molécula

) : 2 moles Al, 3 moles S, 12 moles O (

) : 2 átomos de Al, 3 átomos de S, 12 átomos de O

e) 1 mol 1 molécula

: 1 mol Ca y 2 moles C : 1 átomo de Ca y 2 átomos de C

f) 1 mol 1 átomo

: 2 moles N y 4 moles de H : 2 átomos de N y 4 átomos de H

g) 1 mol 1 molécula

: 2 moles Ca, 2 moles S, 9 moles O y 2 moles H : 2 átomos Ca, 2 átomos, 9 átomos O y 2 átomos H

h) 1 mol

: 10 moles y 18 moles H Page 22

1 molécula

: 10 átomos C y 18 átomos H

Los incisos a) f) h) son fórmulas verdaderas, porque se balancean correctamente a diferencia de las demás, que no cuentan con un balance adecuado.

2.- ¿Cuántos moles de oxígeno hay en 0.28 mol de (

) |

(

)

(

)

|

3.- ¿Cuántos moles de azufre hay en 1.78 moles de |

|

4.- ¿Cuántos moles de oxígeno hay en 0.12 moles de |

|

5.- ¿Cuántos moles de

contienen 6.3 mmoles de oxígeno?

|

|

6.- ¿Cuántos moles de

|

contendrán 24 mmoles de H?

|

|

|

7.- ¿Cuántos moles de B hay en 20g de |

(

)

?

|

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8.- Una determinada cantidad de milimoles de B contiene?

|

contiene 0.33 mol de o. ¿Cuántos

|

(

9.- ¿Cuántos milimoles de S hay en 18g de (

(

) ⟨

(

)

|

)

)

⟩

10.- ¿Cuántos gramos de O hay en 64 mmoles de |

⟨

(

)

?

⟩

11.- ¿Cuántos miligramos de Na hay en 240 mg de |

|

(

12.- ¿Cuántos gramos de Ca hay en 1 tonelada de (

) ⟨

( (

|

) | )

13.- ¿Cuántos átomos de O hay en 20 mg de ⟨

(

?

)

|

) ? ⟩

?

⟩

Page 24

14.- ¿Cuál es la composición porcentual en peso de lo siguiente?: a)

b)

|

|

|

|

(

) | | |

(

|

)

(

)

(

)

| |

c) | | |

(

)

(

)

(

)

| | |

d) |

|

|

|

|

|

|

| Page 25

e) |

|

|

|

|

|

f) |

|

|

|

|

|

|

|

15.- Escribe la fórmula empírica de cada uno de los siguientes compuestos cuya composición porcentual en peso se da: a) Calcio (Ca) = 20.0%; bromo (Br) = 80.0% |

|

|

|

|

|

Así la fórmula empírica:

b) Carbono (C) = 53.0%; oxígeno (O) = 47.0%

|

|

|

|

|

| Page 26

La fórmula empírica queda: c) Aluminio (Al) = 23.1%; carbono (C) = 15.4%; oxígeno (O) =61.5% |

|

|

|

|

|

|

| |

(

La fórmula empírica es:

|

)

d) Estroncio (Sr) = 65.7%; silicio (Si) = 10.4%; oxígeno (O) = 23.9% |

|

|

|

|

|

La fórmula empírica es: e) Manganeso (Mn) = 56.4%; azufre (S) = 43.6% | |

| |

La fórmula empírica es: f) Calcio (Ca) = 18.3%; cloro (Cl) = 32.4%; hidrógeno (H) = 5.5%; oxígeno (O) = 43.8% | |

| |

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|

| |

|

La fórmula empírica es:

16.- Dadas las siguientes fórmulas empíricas y pesos moleculares, calcúlese la fórmula molecular verdadera:

Fórmula empírica

Peso molecular 84

Fórmula verdadera |

|

34 150

|

|

472 |

|

80

|

|

|

|

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17.- Cuando se calientan 9.7 g de un hidrato de ¿Cuál es la fórmula empírica del hidrato? |

|

|

|

|

se pierden 3.5 g de agua.

|

|

|

|

|

Así la fórmula es:

18.- En 2.50 g de un compuesto que contiene cromo y azufre hay un total de 1.20 g de azufre. ¿Cuál es su fórmula? |

|

|

|

Así la fórmula queda:

19.- Cuando se calientan 3.75g PtCl, se desprende cloro quedando en residuo de 2.17g Pt, ¿Cuál es su fórmula? |

|

|

|

Entonces la fórmula queda:

Page 29

20.- Por combinación de 2.8g es su fórmula? |

|

|

| |

|

|

|

con 2.11g de

se forma un compuesto, ¿Cuál

Así la fórmula es:

21.- Cuando se calienta azúcar a 600°C en ausencia de aire, se convierte en una masa negra de C y que se volatiza como gas. Si 465 mg de azúcar producen 196mg C, ¿Cuál es su fórmula empírica?

|

|

|

|

| |

Así la fórmula queda expresada:

22.- Cuando las soluciones muy concentradas de ácido nítrico en agua se enfrían, se separa un sólido cristalino blanco el que se ha encontrado que contiene 22.2% y 77.8% en peso. Numerosos químicos han argumentado que este sólido no es una mezcla sino un nuevo compuesto verdadero. A partir del análisis, ¿Se pueden sugerir razones para apoyar las conclusiones? En mi opinión, creo que no, puesto que la explicación dada por el autor (y corroborada por los demás ingenieros químicos) es más que suficiente para soportar esta aclaración por lo que su fórmula es Page 30

23.- Un compuesto desconocido tiene la composición 3.2% H, 37.5% C y 59.3% F, ¿Cuál es su fórmula empírica? Si 150 cc TPS del vapor de este material pesan 1.07g ¿Cuál es su fórmula verdadera? |

⟨

⟩

= 1 unidad CHF

22g

Quedando expresado:

24.- Un compuesto tiene 52% N, 40% B y el resto de H. 60 cc TPS de su vapor pesan 210mg. Calcúlese su peso molecular y fórmula verdadera. |

⟨

|

⟩

|

1 unidad BNH

25gr

por cada átomo

Quedando expresado:

25.- La composición de un material puede ser expresada en términos de mol por ciento. Así el mol por ciento de cualquier componente es una mezcla o compuesto indica el número total de moles de dicho componente presente en una cantidad de material que comprende 100 moles. El mol por ciento de Na en NaCl 50%. En cada uno de los siguientes casos dé el mol por ciento del material indicado. a)

mol% H:

|

|

Page 31

b)

mol% N:

|

|

c)

mol% O:

|

|

d)

mol% C:

|

|

e)

mol% O:

| |

| |

26.- Se mezclan 15g de agua con 11g de alcohol ( ciento de agua en la mezcla? (

) ¿Cuál es el mol por

)

(

)

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27.- Una aleación de Cu y Zn contienen 74.5% en peso de Cu. Calcúlese el mol por ciento de Cu en la aleación. (

)

(

)

Page 33

Page 34

1.- Cámbiense los siguientes enunciados en ecuaciones químicas y después ajústese las ecuaciones (busquen las ecuaciones en el texto) a) El cloro gaseoso arde de hidrógeno gaseoso formando cloruro de hidrógeno

b) El cloruro de bario reacciona con sulfato de cinc formando cloruro de cinc y un precipitado de sulfato de bario

c) El nitrato de calcio reacciona con fosfato sódico formando nitrato de sodio y un precipitado de fosfato de calcio

d) Cuando se caliente el clorato de potasio, produce una mezcla de cloruro den potasio y perclorato de potasio

e) El ácido sulfhídrico gaseoso arde en el aire formando agua y anhídrido sulfuroso ( )

→

f) El aluminio metálico desplaza al hierro del óxido formando óxido de aluminio y hierro

g) El gas hidrógeno se combina con el nitrógeno formando amoníaco

h) El cobre se disuelve en ácido nítrico diluido formando nitrato cúprico, aguay óxido nítrico

i) El fósforo arde en el oxígeno formando pentóxido de fósforo

Page 35

j) El sodio metálico reacciona con el agua dando hidróxido de sodio e hidrógeno gaseoso ( )

k) El disulfuro de carbono arde en el aire formando anhídrido carbónico y anhídrido sulfuroso →

l) Cuando el hipoclorito de sodio se calienta formando una mezcla de cloruro de sodio y clorato de sodio

2.

¿Cuántos moles de HCl se necesitaran para formar 0.35mol de C ? (

3.

)

¿Cuántos moles de cloro gaseoso se necesitan para producir a partir de 3.20 moles de ácido clorhídrico? (

4.

)

( ) ¿Cuántos moles de fosforo de potasio se necesitan para producir 0.076mol de cloruro de potasio? (

5.

)

¿Cuántos cc de TPS de de

se producirán al quemar 3g

? (

)(

)(

(

)

)(

)

Page 36

6. 100g de

7.

¿Cuánto gramos de FeS se necesitan para producir ? ¿Qué volumen ocupará éste a TPS? (

)(

)(

(

)(

)(

)(

)(

)

)

)(

de oxígeno a TPS se producirán al

(

)

)

¿Cuántos moles de hidróxido de sodio se necesitan para neutralizar 100g de ácido sulfúrico? (

9.

)

¿Cuántos litros descomponer 25g de ? (

8.

(

)(

)

¿Cuántos centímetros cúbicos a TPS de gaseoso pueden obtenerse a partir de 224 mg de ? ( ) ( )( )( )( )

10. En el proceso de cuanto para la producción de ácido sulfúrico, el azufre presente es se convierte eventualmente en ¿Cuántos KG de pueden prepararse a partir de 2 toneladas de ? (

)(

)(

)(

)(

)(

)

Page 37

11. Si el producido en el problema precedente tiene una densidad de 1.86g/cc ¿Qué volumen ocupara? ⁄

12.

¿cuantoscentimetros cúbicos de a TPS pueden producirse a partir de 15 cc de butano( ) liquido? La densidad del butano liquido es 0.60g/cc a 0°C ⁄ (

)(

)(

)

13. A partir de la reacción indicada en el problema 3 ¿Cuántos gramos

necesitan para producir 200cc de (

14.

)(

se

gaseosos a TPS? )(

)(

)

(

) ¿Cuántos gramos de se requiere para producir 250Lt de a TPS? ¿Cuántos gramos de agua se necesitan para esta reacción? ¿Cuál es el volumen ocupado por el agua líquida? (Densidad del agua =1g/cc) (

(

)(

)(

)(

)(

)

)

⁄

Page 38

15. En el proceso de Feisher-Tropsch la hulla se hace reaccionar con agua en presencia de un catalizador para producir hidrocarburos. En este peso el 34% de la hulla se convierte en hidrocarburos. Del total de hidrocarburos producidos 6% del carbono que contiene está en la forma de hexano ¿Cuántos kilogramos de hexano pueden producirse a partir de 1 tonelada de hulla? (considérese que la hulla como carbono) ( (

)(

)(

)(

)(

) )

(

)(

)(

)

16. Un proceso metalúrgico para la extracción de uranio empieza con el mineral carnotita que tiene 3.5% de . Este se utiliza en diferentes pasos y final mente se convierte en sulfato de uranilo hidratado ( ) ¿Cuál es el máximo de kilogramos de hidrato que pueden producirse a partir de 1tonelada del mineral carnotita? (

(

)(

(

)

)(

)

)(

)(

)

17. a) Si se mezclan 2.0moles de Zn con 6 moles de HCl ¿Qué sustancia estará presente cuando se complete la reacción? ¿en qué cantidad? b) Si se mezclan 14g de Zn con 18g de HCl ¿qué sustancia estarán presentes cuando se termine la reacción? ¿Cuál es el peso de cada una? A) Page 39

(

)

(

)

(

)

)

18.

(

)(

(

)(

(

)(

)(

)

)(

)(

)

)

( ) a) Si se añaden 4 moles de Cu a 16 moles de HN ¿Qué sustancia estarán presentes cuando se concluyan la reacción? ¿cuántos moles habrá de cada una? b) Si se agregan 24g de Cu a 1g de HN ¿qué sustancias estarán presentes cuando se complete la reacción? ¿Cuántos gramos de cada una? A) (

) (

(

(

)

)

(

)

)

(

) Page 40

B) (

)(

)(

(

)(

(

)(

)(

)

(

)(

)(

)

(

19. La densidad del benceno liquido como sigue:

)

)

)(

)

(

)

es de 0.88g/cc a 20°C y arde en el

¿Cuántos centímetros de quemar3.5ccde benceno líquido?

gaseoso

a

TPS

se

necesitan

para

⁄ (

20.

)(

)(

)(

)

¿Cuántos mL de H gaseoso TPS pueden producirse a partir de 25mg de NaB ? (

)(

)(

)(

)

Page 41

Page 42

1.- Si se empuja una pared, esta no se mueve (ordinariamente), y así, de acuerdo con nuestra definición, no se ejecuta ningún trabajo. Sin embargo, uno se fatiga acaso de este esfuerzo. Explíquese este hecho. No se hace trabajo en la pared pero si en la persona ya que se ejerce una fuerza de empuje que rebota en el sujeto la cual después se convierte en energía calorífica.

2.- La fuerza de la gravedad es 980 dinas/g . si esta actúa sobre una masa de 10g durante el tiempo durante el cuerpo desciende 1m , entando inicialmente en reposo, calcúlese el aumento en la energía cinética del cuerpo. ¿Cuál es la velocidad final del cuerpo?

√ √ (

)(

⁄ )

⁄

√ (

)(

⁄ )

⁄

3.-Efectúese las siguientes conversiones: a) 500cal a ergios

( b) 6

)(

)

a Kcal

Page 43

(

)(

)(

)

c) 8julios a calorías

(

)

d) 60 ergios a microjulios

(

)(

)

4.- Efectúese las siguientes conversiones en las escalas de temperatura: A. 500 °C a °K B. 0°K a °F

(

)

C. 0°K a °C D. 1000°K a °C E. 500°K a °F

(

)

F. -40°C a °F

(

)

G. -100°F a °K

Page 44

(

)

H. 50°F a °R

I. 10°R a °F J. 500°C a °R

(

)

K. 90°R a °K

(

)

5.- Cuando la temperatura dé un cuerpo aumenta en 15°C ¿a que corresponde este aumento en °K? ¿En °F?

6.- A partir de la tabla VII calcúlese el número de calorías requeridas para elevar la temperatura de 4g de cobre desde 100°C hasta 150°C.

(

)(

)

Page 45

7.- ¿Cuántas calorías se requieren para elevar la temperatura desde 0°C hasta el punto de ebullición?

(

)(

de 1lb de agua

)

8.- Calcúlese el calor específico del agua en unidades de ergios/lb-F.

(

⁄

)(

)(

)

⁄

9.- Suponiendo que no cambia el calor específico del hierro, calcúlese cuantas calorías deberían ser eliminadas para enfriar 1mol de Fe partiendo de 25°C hasta 50°K

(

)(

)(

)

10.- ¿Cuál requerirá más energía para separarse en sus moléculas individuales, una sustancia a temperaturas elevadas la misma substancia a una temperatura más baja? Explíquese el razonamiento. Se necesita una temperatura baja porque se debilitan las moléculas, es decir que no están en movimiento continuo como cuando están a temperaturas altas.

Page 46

11.- Si neseitamos80cal para elevar en 16°C la temperatura de20g de lana ¿Cuál es el calor específico de la lana?

⁄

12.- Un metal desconocido tiene un calor específico de 0.150cal/g°C. ¿Cuál es, aproximadamente el peso atómico del metal? ¿A partir de la tabla de peso atómico se podría adivinar cuál podría ser este metal?

⁄ ⁄

⁄

(

)

13.- A partir del conocido peso atómico del níquel (58.7), ¿Cuál se estimaría que sería su calor específico?

⁄

⁄

⁄

14.- ¿Cuántos ergios se requieren para elevar en 1°C la temperatura de la molécula de agua?

(

(

)(

)

)

Page 47

15.- Calcules el calor de las siguientes reacciones (empleando los valores de Hp de la tabla VIII). 1)

(

)

[ (

)

] ⁄

2)

[

(

)] ( ]

[

) ⁄

[

3)

(

(

)

⁄

]

)

⁄

4)

(

)

⁄

5)

(

)

[

(

)] ⁄

6)

( ) ⁄ 16.- Para las reacciones siguiente, calcúlese el calor deformación del compuesto aislado que en cada caso no aparezca en la lista de la tabla VIII: a)

(

) [ ( (

) )

(

]

(

[ (

(

) )

] )

(

)

(

)

) Page 48

b)

[

] ( ( ) ( ( (

) ) (

)) )

c)

( ( (

) )

)

d)

[

] (

[ [ [ (

) (

] ] )

(

)] ]

17.- Para la reacción mostrada en el problema16 A), ¿Cuántos litros de oxígeno a TPS se necesitan para producir 500kcal/g de calor?

(

)(

)

18.- ¿Cuántos Kcal de energía calorífica son requeridas por un vegetal para producir 50g de fructuosa (reacción anterior 16 b)?

(

)(

)

Page 49

19.- El calor de vaporización del agua es 540cal/g ¿Cuántas calorías se requieren para vaporizar 200g de agua? ¿Cuál es el calor molar de vaporización del agua?

⁄ ( ⁄ (

) ⁄

)

⁄

20.- El calor de fusión del hielo es 80cal/g a) ¿Cuál es el calor molar de fusión de hielo?

⁄ (

⁄

)

b) ¿Cuántas calorías se requieren para fundir 500g de hielo?

⁄ (

)

c) ¿Cuántas calorías se requieren para transformar 50g de agua desde hielo a 0°C hasta vapor a 100°C (para el calor de vaporización véase el problema 19)

⁄ (

) (

21.- Cuando

(

)

⁄ ( )(

)

)

(gas) reaccionan para formar (

liberan 68.4 kcal de calor por mol de

O formada. ¿Sería más

valor si usáramos como materiales iníciales

liquido y

O) (liquido), si se o menos este el

liquido? Explíquese.

Las partículas de los gases están separadas sin ningún orden lo cual se tendría que condesar para unirlas y formar agua mientras que con los liquido

Page 50

no tanto porque tienen diferentes propiedades y su reacción no libera tanto calor.

22.- En un motor de automóvil, se queman hidrocarburos líquidos en el aire, para formar C (gas) y

O (gas). ¿Se producirá en la combustión más o menos energía

si el O producido se formara en estado líquido Explíquese.

en lugar

del

gaseoso?

Nota: los calores de combustión de la mayoría de los hidrocarburos corresponden a unos 115kcal por mol de O formada, mientras que el calor de vaporización del agua es de 10kcal/mol

23.- Si una persona se pone a dieta para perder peso, ¿perderá más o menos peso consumiendo alimentos muy fríos o muy calientes? Explíquese.

Los alimentos fríos están a menor temperatura del cuerpo humano lo que permite que sean su digestión que las de los calientes que pierde energía solo al esperar que su temperatura sea menor a la del cuerpo de la persona provocando perdida de calor en el proceso.

24.- ¿Cuánto trabajo es desarrollado por una persona de 150 lb, que asciende una montaña hasta una altura de 5000 pie? (considérese solo el trabajo encontrar de la gravedad) explíquese la respuesta en pies-lb, en ergios y en Kcal.

(

)(

)

Page 51

(

)(

)(

(

)(

25.- La velocidad promedio de una molécula de

⁄

calcúlese

)

)

a25°C es aproximadamente

la energía cinética total de un mol de

gaseosoa25°C, en calorías.

(

)(

)

⁄

(

(

)(

⁄

)

)

Page 52

Page 53

1.La diferencia entre los dos brazos de un manómetro de mercurio es 40cmdeHg . Si el brazo mas bajo es expuesto a un gas, mientras el más alto es evacuado, ¿Cuál es la presión del gas en atmósferas?

40cmdeHg 

1atm  0.526atm. 76cmdeHg

2.Si la diferencia entre los dos brazos del problema anterior fuera 10 pu lg , calcúlese la presión entre centímetros de Hg : En atmósfera.

10indeHg 

2.54cmdeHg 1atm  25.4cmdeHg   0.334atm 1indeHg 76cmdeHg

3.Si un gas esta en cerrado por agua en lugar de un manómetro de mercurio y el nivel del agua es puesta al gas es 90cm. mas costo que otro bazo que esta expuesto Hg en atm (densidad Hg  13.55 gr cc )

90cm 3deH 2O 

1grdeH 2O 980dinas dinas   882000 3 1cm deH 2O 1grdeH 2O cm 2

1cm 3deHg  1.33  104 dinas cm 2 X

X 



882000 dinas cm 2

882000cm 3deHg  6.63cm 3deHg 13300

P1  76cmdeHg P2  6.63cmdeHg PT  81.63cmdeHg  1.07 atm.

Page 54

4.-

Háganse la conversión siguiente:

a) 250mmdeHg a dinas cm

1atm  250mmdeHg 

2

1.33 10



4

dinas cm 2  3.32  105 dinas cm 2 1cmdeHg

b) 35cmdeHg a atmosferas

35cmdeHg  0.46atm 76cmdeHg

c) 3lb pu lg

76cmdeHg 

2

en cmdeHg

3lb pu lg 2  15.5cmdeHg 14.7 lb pu lg 2

2

d) 60 dinas cm a atmosferas

60 dinas cm 2 

1cmdeHg  1.33  10 dinas cm 4

2

 4.51  10 3 cmdeHg

4.51  10 3 cmdeHg  5.93  10 5 atm 76cndeHg

Page 55

Un lingote de hierro descansa sobre una base cuya área es 3cm 2 . Si el volumen del lingote es 25cm3 y la densidad del hierro es 7.8 gr 3 , calcular la cm 2 presión sobre la base en dinas cm . 5.-

P

M  M  PV V





M  25cm 3  7.8 gr 3   195 gr cm  



W  Mg  195 gr  980 cm

P

2

s2

  191100dinas

191100dinas  63700 dinas 2  6.37  104 dinas 2 2 cm cm 3cm

6.El brazo de un fonógrafo pesa 2onzas y descansa sobre una aguja cuya punta tiene un área de contacto de 0.045mm2 calcúlese la presión ejercida por el brazo sobre un disco, en lb pu lg 2 .

2onzas 

1lb  0.125lb 16onzas

1cm 2 1in 2 0.045in 2 0.04mm     6.97  10 5 in 2 2 2 100mm 6.45cm 645 2

P

0.125lb  1793 lb in 2 5 2 6.97  10 in

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7.¿Cuál es volumen ocupado por 10lt de gas a 76cmdeHg después de que asido comprimido a temperatura constante hasta 5atm. V1  10lt P1  76cmdeHg  1atm. V2  ? P2  5atm P1V1  P2V2 P1V1  V2 P2 V2 

1atm 10lt   2lt 5atm

8.¿Qué presión se requiere para comprimir 180cc de gas a temperatura constante hasta un volumen de 24cc si la presión inicial es de 30cmdeHg .

V1  180cc V2  24cc P1  30cmdeHg P1V1  P2 V2 P2 

30cmdeHg 180cc   225cmdeHg 24cc

Page 57

9.Se calentaron 23lt de gas desde 30 C hasta 150 C a presión constante ¿Cuál es el volumen final?

V1  23lt T1  30 C  303 K T2  150 C  423 K Vf Tf



Vf 

ViT f Vi V f  Ti Ti

23lt 423 K   32.1lt

303 K  

10.- ¿Hasta que temperatura deben enfriarse 280ccdeCO2 para que su volumen disminuya hasta 130cc ? La Ti  20 C y el gas se mantiene a presión constante.

V1  280cc V2  130cc T1  20 C  253 K T2  ? Tf 

Tf 

V f T1 V1

130cc 253 K   117.46 K  155.5 C 280cc 

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¿Cuál es volumen de 600cc TPS de N 2 a 45 C y a 2atm de presión?

11.-

V1  600cc T2  45 C  318 K P2  2atm T1  273 K V2  ? P1  1atm Vf 

Vf 

P1V1T f T1Pf

1atm 600cc 318 K   190800  349cc 273 K 2atm  546

12.- Se recolectaron por desplazamiento de mercurio 720cc de gas Nitrógeno a  10 C y 25cmdeHg de presión. ¿Cuál es volumen a TPS?

V1  720cc T1  10 C  263K P1  25cmdeHg V2  ? T2  273K P2  1atm  76cmdeHg Vf 

25ccdeHg 720cc 273K   4914000  245.84cc 263 K 76cmdeHg  19988

13.- ¿Cuál es la información que falta en los siguientes problemas para poder resolverlos? Un volumen de gas es comprimido desde 10atm hasta 1atm a temperatura constante. ¿Cuál es el volumen final? R=Volumen inicial ¿Qué volumen ocuparan 15cc de gas cuando se enfríen a constante?

 30 C y presión Page 59

R= Temperatura inicial C) 80cc de gas a  38 C se calientan a 40 C y a 80mmdeHg de presión. ¿Cuál fue la presión inicial? R= Volumen final 14.- Usando factores de conversión 82 cc  atm mol K hasta unidades de:

conviertase

el

valor

de

R

desde

a) cc  mmdeHg mol  K 

b) 1lb

pu lg 2

mol K

c) ergios mol  K 

15.- Se a encontrado que 820cc de un gas desconocido a 35 C y a 80cmdeHg pesan 2.46 gr . ¿Cuál es su peso molecular?

V  820cc  0.82lts T   C  308K P  80cmdeHg  1.05atm m  2.46 gr R  0.082 lts  atm K  mol

Pv 

2.46 gr 0.082 lts  atm  K  mol 308K   62.12976 0.82lts 1.05atm  0.861

Pv  72.16 gr

mol

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16.- ¿Qué volumen ocupar 1.5grdeNO gaseoso a 75 C y a 300mmdeHg de presión?

M  1.5 grdeNO T  75 C  348 K P  300mmdeHg  0.39atm R  0.082 lts  atm K  mol gr PM  30 mol V 

V 

M * R *T P * PM





1.5 gr  0.082 lts  atm  K  mol 348K  0.39atm  30 gr mol  

V 



42.804  3.65lts 11.7

17.- Por desplazamiento de agua se han recogido 1.47lts de un gas a 30 C y la presión barométrica de 744mmdeHg . Si el gas tiene un peso de 1.98gr y la presión del vapor del agua a 30 C es 32mmdeHg , ¿Cuál es peso molecular del gas?

V  1.47lts T  30 C  303K M  1.98 gr P  0.93atm R  0.082 lts  atm K  mol

PM 

1.98 gr 0.082 lts  atm K  moil 303 K  0.93atm 1.47lts 

PM 

49.18  35.9 gr mol 1.33

18.- Por desplazamiento de acetona se recogen 250cc de un gas a  10 C y a 85cmdeHg de presión. Si el gas pesa 1.34 gr y la presión del vapor de la acetona  10 C es 39mmdeHg . ¿Cuál es el peso molecular del gas?

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V  250cc T  10 C  263K P  1.06atm M  1.34 gr R  0.082 lts  atm K  mol PM 

M * R *T P *V

PM 

1.34 gr 0.082 lts  atm K  mol 263K  1.06atm 0.25lts 

PM 

28.89  109.01 gr mol 0.265

Se a encontrado la densidad de un gas es 2.07 gr

19.-

lts

a 30 C y a 2atm de

presión. ¿Cuál es su densidad a TPS?

V  2.07 gr

lts

P  2atm T  30  C  303K R  0.082 lts  atm K  mol D2 

2.07 gr 1atm 303K 627.21     1.14 gr lts 1lts 2atm 273K 546

La densidad del cloro gaseoso es 3.17 mg

20.-

cc

a TPS. ¿Cuál es su densidad a

100 C y a 70cmdeHg ? D  3.17 mg

cc T  100 C  323K 

P  70cmdeHg  0.92atm D2  ? R  0.082 lts  atm K  mol

D2 

3.17 mg

cc  0.92atm  273K  796.1772  2.13 mg cc 1cc 1atm 373K 373

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21.- La presión de la atmósfera a 100millas arriba de la tierra es de unos 2  106 mmdeHg y la temperatura es cercana a  180 C . ¿Cuántas moléculas habrá en 1cc de un gas a esa altitud? PV  NRT N 

N 

N 

PV RT

2.63  10 1  10  9

0.082 lts  atm

K  mol 93K 

2.63  1012  3.448  1013 7.626  6.023  1023 moleculas

1mol

3.448  1013 mol 

X 

3

3.448  10

13

X

mol 6.023  1023 moleculas   2.07  1011moleculas 1mol

22.- ¿Cuál es la densidad del SO2 gaseoso a TPS, a 40 C y a 80cmdeHg de presión? P  80cmdeHg T  40 C  313K PM  64 gr

mol R  0.082 lts  atm K  mol PM * P P R *T  64 gr 1.05atm  mol  67.2  P   2.6 gr lts 0.082 lts  atm K  mol 313K  25.666  64 gr 1atm  mol  64  P   2.8 gr lts 0.082 lts  atm K  mol 273K  22.386

Page 63

23.- Se ha encontrado que un gas desconocido tiene una densidad 2.5 veces mas grande que la del oxigeno O2  a la misma T y P. ¿Cuál es su peso molecular?

2.532  80 gr mol 24.- A una determinada T y P CO2 tiene una densidad que es 0.758 la de un gas X. ¿Cuál es el peso molecular de X? ¿Cuál es la densidad de X a TPS?

440.758  58 gr mol  58 gr 1atm  mol  58  P   2.59 gr lts 0.082 lts  atm K  mol 273K  22.386

25.- la composición del aire seco es aproximadamente 78mol por ciento de N 2 , 21mol por ciento de O2 y 1mol por ciento de Ar . Cuando la presión barométrica es 750mmdeHg calcúlese la presión parcial ejercida por estos 3 componentes en el aire seco.

26.-

Un matras de 1500cc contiene 400mmdeO2 y 60mmdeH2 , a 100 C .

¿Cuál es la presión total dentro del matras? Si se permite que la mezcla reaccione para formar H 2O (gaseosa) a la misma temperatura ¿Qué materiales sobraran y cuales serán sus presiones parciales parciales?

27.-

¿Cuál tendrá el valor de CV mas grande, H e ó HCl ? Explíquese.

R= HCl tiene 2 rotacionales de libertad extra

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