Taller 3 - R04-2018 PDF

 

Taller de preparación para el tercer parcial de Química General –  2018-I  2018-I

Gases 1. 

A temperatura constante, una muestra de aire ocupa un volumen de 3.8 L cuando la presión es de 1.2 atm. a)  ¿Qué volumen

ocupará a 6.6 atm?, b) ¿Cuál es la presión requerida para comprimirlo a 0.075 L? R: a) 0.69 L, b) 61 atm   2. 

Una mezcla de gases contiene 10.25 g de N 2, 1.83 g de H2 y 7.95 g de NH 3. Si la presión total de la mezcla es de 1.85 atm, ¿cuál es la presión parcial de cada componente? R: PN2=0.388 atm, PH2=0.964 atm, PNH3=0.498atm 

3.  Una cantidad de gas N 2 originalmente contenida un recipiente de 1.00 L a 26 °C y 4.75 atm de presión se transfiere a un recipiente de 10.0 L a 20 °C. Y una cantidad de gas O 2 originalmente contenida en un recipiente de 5.00 L a 5.25 atm y 26 °C se transfiere a este mismo recipiente. ¿Cuál es la presión total en el nuevo recipiente? R: 3.04 atm   4.  Los siguientes gases están a las mismas condiciones (1.00 atm y 298 K). Clasifíquelos del menos denso al más denso: SO2, HBr, CO2. Soporte su respuesta. R: CO2 < SO2 < HBr  5.  Un vaso de precipitado provisto con una llave de paso tiene una masa de 337.428 g al evacuarse. Al llenarse con Ar, tiene una masa de 339.854 g. Al evacuarse y rellenarse con una mezcla de Ne y Ar, bajo las mismas condiciones de temperatura y presión, pesa 339.076 g. ¿Cuál es el porcentaje molar del Ne en la mezcla de gases? R: 64.8%  6.  El aire que entra a los pulmones termina en finos sacos llamados alvéolos y desde aquí el oxígeno se difunde hacia la sangre. El alvéolo tiene un radio promedio de 0.0050 cm y el aire en su interior contiene 14 % de oxígeno. Suponiendo que la presión dentro del alvéolo es de 1.0 atm y la temperatura es de 37 °C, calcule el número de moléculas de oxígeno en uno de los alvéolos. (V esfera de d e radio r 3 12  es de 4/3 r ). R: 1.7x10 moléculas  Teoría cinético molecular 7. 

Coloque los siguientes gases en orden de velocidad molecular promedio creciente a 300 K: CO, SF 6, H2S, CI2, HBr. (b) Calcule y compare las velocidades rms de las moléculas de CO y de Cl 2 a 300 K. R: a) SF6 < HBr < Cl2 < H2S < CO b) vCO =517m/s vCl2=325m/s 8. 

El níquel forma un compuesto gaseoso de fórmula Ni(CO)x. Cuál es el valor de x ,  si en las mismas condiciones de temperatura y presión el metano (CH 4) se efunde 3.3 veces más rápido que el compuesto? R: 4  9.  Una mezcla equimolar de H 2  y D2  se efunde a través de un orificio a cierta temperatura. Calcule la composición (en fracciones molares) del gas que atraviesa el orificio. La masa molar de D 2 es de 4.028 g/mol. R: H2: 0.5857, D2: 0.4143 

10.  Se permitió que un gas de masa molecular desconocida hiciera efusión a través de una abertura pequeña bajo condiciones de presión constante. Esto requirió 105 s para la efusión de 1.0 L de gas. Bajo condiciones experimentales idénticas fueron necesarios 31 s para la efusión de 1.0 L del gas O 2. Calcule la masa molar del gas desconocido. R: 367 g/mol  Ecuación de van der Waals 1.0 0 mol ocupa 28.0 L asumiendo que: a) CCl4 cumple a la ecuación del gas ideal, b) 11.  Calcule la presión que el CCl 4 ejercerá a 40 °C si 1.00 2 2 CCl4 cumple a la ecuación de van der Waals (a= 20,4 L -atm/mol ; b=0,1383 L/mol) R: a) 0.917 atm b) 0.896 atm 

12. 

A 27 °C, 10.0 moles de un gas contenido en un recipiente de 1.50 L ejercen una presión de 130 atm. ¿Es este un gas ideal? 

13.  La temperatura de la superficie del planeta Júpiter es de 140 K y tiene una masa 318 veces la de la Tierra. La temperatura de la superficie del planeta Mercurio está entre 600 K y 700 K y una masa 0.05 veces la de la Tierra. ¿En qué planeta es más probable que la atmósfera cumpla a la ley del gas ideal? Explique su respuesta. Número de Avogadro, uma, fórmula empírica y molecular 20   Una muestra de la hormona sexual masculina llamada testosterona, C19H28O2, contiene 7.08x10   átomos de hidrógeno. a) ¿Cuántos átomos de carbono contiene?, b) ¿Cuántas moléculas de testosterona contiene?, c) ¿Cuántos moles de testosterona contiene?, d) ¿Cuál es la masa de esta muestra en gramos ? R .a) 4.80x1020  átomos de carbono, b) 2.53x1019  moléculas de C19H28O2, c) 4.20x10-5  mol de átomos de

14.

carbono, d) 0.0121 g C 19H28O2

15.  El peroxiacilnitrato (PAN) es uno de los componentes del smog. Está formado por C, H, N y O. Determine la composición porcentual de oxígeno y la formula empírica, a partir de la siguiente composición porcentual en masa: 19.8 % de C; 2.50 % de H y 11.6 % de N. ¿Cuál es su fórmula molecular si su masa molar es aproximadamente de 120 g? R: C2H3NO5 

 

16.  Una muestra de un compuesto de Cl y O reacciona con un exceso de H 2  para formar 0.233 g de HCl y 0.403 g de H 2O. Determine la fórmula empírica del compuesto . R: Cl2O7  17. 

Un compuesto X contiene 63.3% de Mn y 36.7 % de O en masa. Cuando X se calienta, se desprende oxígeno gaseoso y se obtiene un nuevo compuesto Y que contiene 72.0% de Mn y 28.0% de O. a) Determine la fórmula empírica de X y de Y, b)  Escriba una ecuación balanceada para la conversión de X a Y. R: a) X: MnO2; Y: Mn3O4. b) 3MnO2 → Mn3O4 + O2  18. 

a) Para producir una intoxicación, se requiere al menos 25 µg de tetrahidrocanabinol (THC), el ingrediente activo de la marihuana . -8 La fórmula molecular del THC es C 21H30O2  ¿Cuántos moles de THC representan estos 25 µg? ¿Y cuántas moléculas? R: a) 8.0x10   mol 16 C21H30O2, 4.8x10  moléculas de C21H30O2 

19.  Considere una muestra de carbonato de calcio en la forma de un cubo que mide 2.005 in por cada lado. Si la muestra tiene una 24  3 O  densidad de 2.71 g/cm , a) ¿cuántos átomos de oxígeno contiene?, b) 6.46 x 10 átomos de O  Clasifique las siguientes reacciones como redox, precipitación, síntesis, ácido-base: a)  Ba(NO3)2(ac)  + Na2SO4(ac)  →  NaNO3(ac)  + 20.  + + 2BaSO4(s); b) NH3(ac) + H (ac) → NH4 (ac); c) CCl4(s) + CrO4 (ac) → COCl2(ac) + CrO2Cl2 + 2 Cl (ac); d) LiOH(ac)+HNO3(ac) → LiNO3(ac) + H2O(l)  21.  Balancee las siguientes reacciones químicas. Si son de óxido-reducción, balancee por el método redox e identifique el agente oxidante y el agente reductor: a)  As(s)  + KBrO(ac)  + KOH(ac)  →  K3AsO4(ac)  + KBr(ac)  + H2O(l); b)  C2H4(g)  + O2(g)  →  CO(g)  + CO2(g)  + H2O(g); c)  K2Cr2O7(ac) + H2O(l) + S(s) → SO2(g) + KOH(ac) + Cr2O3(s); d) Al(s) + HCl(ac) → AlCl3(s) + H2(g)  Estequiometría 22.  Del hidrato con fórmula MgSO 4.xH2O se calientan 54.2 g en un horno con el fin de eliminarle la humedad. Calcule x si el vapor generado ejerce una presión de 24.8 atm en un recipiente de 2.00 L a 120 °C. R: 7  c ompletamente en nitrógeno e hidrógeno gaseosos sobre lecho de hierro 23.  Una muestra de amoniaco gaseoso (NH 3) se descompone completamente caliente. Si la presión total es de 866 mm Hg, calcule las presiones parciales de N 2 y H2. R: PH2=650 mm Hg; P N2=217 mm Hg  24. 

Una mezcla de Na 2CO3  y MgCO3  con una masa de 7.63 g se trata con un exceso de ácido clorhídrico. El CO2  gaseoso que se genera ocupa un volumen de 1.67 L a 1.24 atm y 26 °C . A partir de estos datos calcule la composición porcentual en m masa asa de la sal de sodio en la mezcla. En la reacción se produce además, agua y dos sales de cloro. R. Hay 33.1% de carbonato de sodio. 25. 

La reacción entre aluminio y óxido férrico: Al(s)  + Fe2O3(s) → Al2O3(s)  + Fe(s) requiere temperaturas temperaturas de 3000 °C lo que da lugar a un compuesto llamado alúmina (Al2O3), de múltiples usos en ingeniería. Se hicieron reaccionar 124.3 g de Al con un 87% de pureza y 601.2 g de óxido férrico con 76% de pureza. Calcule: a) La masa de cada producto. b) Cantidad de reactivo en exceso que quedó sin reaccionar . R: a) 204.3 g Al2O3, 223.8 g Fe b) 136.7 g Fe 2O3  3 26.  Un camión tanque que transportaba 5.0x10  kg de ácido sulfúrico concentrado se vuelca y derrama la carga. Si el ácido sulfúrico está al 95.0% en masa y tiene una densidad de 1.84 g/mL, ¿cuántos kilogramos de carbonato de sodio se deben agregar para neutralizar 3 el ácido? R. 5.1x10  kg Na2CO3 

27. 

El burbujeo que produce una tableta de Alka-Seltzer® al disolverse en agua se debe a la reacción entre bicarbonato de sodio (NaHCO3) y ácido cítrico (H 3C6H5O7): NaHCO3(ac)  + H 3C6H5O7(ac)  → CO 2(g)  + H2O(l)  + Na 3C6H5O7(ac). En cierto experimento, se permite que reaccione 1.00 g de bicarbonato de sodio y 1.00 g de ácido cítrico. a) ¿Cuál es el reactivo limitante?, b) ¿Cuántos gramos de dióxido de carbono se producen?, c) ¿Cuántos gramos del re reactivo activo en exceso quedan después de consumirse totalmente el reactivo limitante? R:a) Reactivo límite: NaHCO3; b) 0.524 g CO2 ; c) sobra 0.238 g de ácido cítrico   28. 

El gas hidrógeno se produce cuando el zinc reacciona con el ácido sulfúrico así: Zn(s) + H2SO4(ac) → ZnSO4(ac) + H2(g). Si se recolectan 159 mL de H2 húmedo sobre agua a 24 °C y una presión barométrica de 738 torr, ¿cuántos gramos de Zn se consumen? (Presión de vapor de agua a 24 °C = 23.8 ttorr orr ) R: 0.40 g Zn  Zn 

29.  Monóxido de nitrógeno (NO) reacciona con oxígeno molecular de acuerdo a cuerdo con la reacción: 2NO(g)  + O 2(g)  → 2 NO 2(g)  . Inicialmente, los reactivos se encuentran separados según la figura, y al abrirse la válvula que está en medio de los balones, la reacción rápidamente se completa. Determine la presión final. Suponga que la temperatura permanece constante a 25°C. R: 0.499 atm.  atm. 

Referencias: Ejercicios adaptados de los textos textos de Química de los autores Chang et al. (consulta en varias ediciones en español y e en n inglés) y Brown, 11ª Ed.