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Taller de Química General y Orgánica

QUÍMICA GENERAL Y ORGÁNICA UNIVERSIDAD SANTO TOMAS CARRERAS DE KINESIOLOGÍA Y ENFERMERÍA

TALLERES DE QUÍMICA NOTACIÓN CIENTÍFICA La notación científica es una forma de expresar números muy pequeños o muy grandes. Consiste en expresar al número como un producto de un número entero de un dígito mayor que 1 y una potencia de 10. Ejemplos: 8

400000000 = 4 x 10 5 460000 = 4,6 x 10

-12

0,000000000001 = 1 x 10 = 10 0,00000004 = 4 x 10

-12

-8

-3

0,00406 = 4,06 x 10

1. Indique los números que están escritos en notación científica: -9

a) 4,85 x 10

b) 23,54 x 10 3 c) 0,41 x 10 d) 5 x 10

-8

-4

e) 83 x 10

20 21

f) 8,3 x 10 Respuesta: a, d, f 2. Exprese los siguientes números en notación científica: a) 5000 b) 0,000000038 c) 0,0015 d) 111111111100 e) 72300000 f) 0,000000014 Respuesta: 3

a) 5 x 10

-8

b) 3,8 x 10 c) 1,5 x 10

-3 11

d) 1,1 x 10 7 e) 7,23 x 10 f) 1,4 x 10

-8

Taller de Química General y Orgánica 3. Escriba en notación decimal los siguientes números: -5

a) 3 x 10

3

b) 8,5 x 10 -16 c) 7,4 x 10 d) 1 x 10 e) 10

-4

-3

f) 1,45 x 10

-5

Respuesta: a) 0,00003 b) 8500 c) 0,00000000000000074 d) 0,0001 e) 0,001 f) 0,0000145 4. Exprese en notación científica los siguientes números: a) Velocidad de la luz: 300 000 km/s b) Radio terrestre: 6 370 000 m c) Edad de la Tierra: 4 500 000 000 años d) Tamaño de un virus: 0,00000002 cm e) Tamaño de los glóbulos rojos: 0,0000075 mm. f) Diámetro de un protón: 0,000000000000001 mm. Respuesta: 5

a) 3 x 10 km/s 6 b) 6,37 x 10 m 9

c) 4,5 x 10 años -8

d) 2 x 10 cm -6

e) 7,5 x 10 mm -15 f) 1 x 10 mm 5. ¿Cuál de las siguientes conversiones a notación científica es incorrecta? 10

a) 427 x 10 = 4,27 x 10 8

12 7

b) 0,324 x 10 =3,24 x 10 -4

c) 4354 x 10 = 4,354 x 10

-1

-6

d) 0,00654 x 10 = 6,54 x 10 -6

-3

Respuesta: d) 0,00654 x 10 = 6,54 x 10

-9

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EJERCICIOS DE CONVERSIÓN DE UNIDADES 1. Efectúe las siguientes conversiones: a. 22,6 m a decímetros b. 25,4 mg a kilogramos 3

c. 68,3 cm a metros cúbicos d. 454 mg a gramos -2

e. 3,5 x 10 mm a micrómetros -1

f. 3,45 x 10 s a milisegundos -5

3

Respuesta: 226 dm; 2,54 x 10-5 kg; 6,83 x 10 m ; 0,454 g; 35 µm; 345 ms 2. El diamante está compuesto de carbono puro. La distancia entre dos átomos de carbono en el diamante es 1,54 Å. ¿Cuál es la distancia en mm? 7 Respuesta: 1,54 x 10 mm 3

3

3. La densidad de la plata es 10,5 g/cm . Convierta la densidad a unidades de kg/m . 4 3 Respuesta: 1,05 x 10 kg/m 3

4. Un adulto promedio tiene 5,2 L de sangre. ¿Cuál es el volumen de sangre en m ? -3 3 Respuesta: 5,2 x 10 m 3

5. Bajo ciertas condiciones, la densidad del amoniaco gaseoso es de 0,625 g/L. Calcular su densidad en g/cm . -4 3 Respuesta: 6,25 x 10 g/cm 6. Comúnmente, una persona tiene alrededor de 200 mg de colesterol en 100 mL de su sangre. Si el volumen total de sangre en una persona es de 5,0 L, ¿cuántos gramos de colesterol total contiene la sangre de ese individuo? Respuesta: 10 g 7. Convierta las siguientes temperaturas a kelvin: a. 113°C, el punto de fusión del azufre b. 37°C, la temperatura corporal normal c. 357°C, el punto de ebullición del mercurio Respuesta: 386,15 K; 310,15 K; 630,15 K 8.

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ÁTOMOS, MOLÉCULAS, IONES, MOL Y AVOGADRO

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18. La Vitamina C es esencial para los humanos. Su fórmula global es C6H8O6. a) Calcular la masa molar, M, de la Vitamina C. b) Para 1,00 g de Vitamina C, calcular: b1. El número de moléculas. b2. El número de moles. b3. El número de moles de átomos de carbono. b4. El número de átomos de hidrógeno. c) Calcular la masa de Vitamina C que contiene: c1. 4,72.1035 moléculas. c2. 1,28.1030 átomos de oxígeno. 19. El etanol, CH3CH2OH, posee una densidad de 0,89 g/mL. Calcular el número de moles que hay en 250 mL de etanol. 20. Considere la siguiente molécula: H2O2. a) cuantos moles de moléculas hay en 34 gramos de H2O2. b) Cuantas moléculas hay en 34 gramos de H2O2. c) Cuántos moles de H hay en 34 gramos de H2O2. d) Cuantos gramos de O hay en 34 gramos de H2O2. e) Cuantos átomos de H hay en 34 gramos de H2O2. R: a) 1 mol b) 6.023 x 1023 c) 2 mol H d) 32.0 g. e) 1.205 x 1024 átomos

Taller de Química General y Orgánica 21. El cianuro de hidrógeno, HCN, es un líquido incoloro, volátil, con el olor de ciertos huesos de frutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamente venenoso. ¿Cuántas moléculas hay en 56 mg de HCN, la dosis tóxica promedio?

RESP: 1.25 x 1021 moléculas de HCN 22. ¿Cuántos gramos de metano, CH4 hay en 1.20 x 10-4 moléculas? RESP: 3.19 x 10-27 g 23. ¿Cuántos moles de sulfuro de sodio, Na2S corresponden a 2.709 x 1024 moléculas de sulfuro de sodio y cuántos moles de sodio?. RESP: 9 moles Na 24. ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 1 g de O2, O3 y de O? RESP: O = 3.75 x 1022 átomos: 25. Determine las masas molares de estos compuestos y nombre los compuestos del inciso a) al s): a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k)

Na2SO4 Pb(NO3)2 Fe3O4 Al2(SO4)3 Mn2O3 Al(OH)3 H2SO4 N2O5 Ca(BrO2)2 C2H5OH C12H22O11

26. La sacarosa, C12H22O11, es el disacárido que usamos comúnmente como endulzante. a) Calcular la masa molar, M, de la sacarosa. b) Para 100 g de sacarosa, calcular: b1. El número de moléculas. b2. El número de moles. b3. El número de moles de átomos de carbono. b4. El número de átomos de hidrógeno. c) Calcular la masa de sacarosa que contiene: c1. 3,26.1040 moléculas. c2. 6,36.1030 átomos de oxígeno. 27.

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“Gases” 1.

Un gas que ocupa un volumen de 725 mL a una presión de 0,970 atm se deja expandir a temperatura constante hasta alcanzar una presión de 0,541 atm. ¿Cuál es su volumen final? R: 1,3 L

2. Una muestra de gas amoniaco ejerce una presión de 5,3 atm a 46ºC. ¿Cuál es la presión cuando el volumen del gas se reduce a una décima parte (0,10) de su valor inicial a la misma temperatura? R: 53 atm 3. El volumen de un gas es de 5,80 L, medido a 1,00 atm. ¿Cuál es la presión del gas en mmHg si el volumen cambia a 9,65 L? (la temperatura permanece constante). R: 456,8 mmHg 4. Una muestra de aire ocupa un volumen de 3,8 L cuando la presión es de 1,2 atm. a. ¿Qué volumen ocuparía a 6,6 atm? b. ¿Cuál es la presión requerida para comprimirlo a 0,075 L? (la temperatura se mantiene contante). R: 0,69 L; 60,8 atm 5. Un volumen de 36,4 L de gas metano se calienta de 25 a 88ºC a presión constante. ¿Cuál es el volumen final del gas. R: 44,1 L 6. Una muestra de nitrógeno gaseoso contenido en un recipiente con un volumen de 2,3 L a una temperatura de 32ºC, ejerce una presión de 4,7 atm. Calcule el número de moles presentes en el gas. R: 0,43 mol 7. Dado que 6,9 moles del gas monóxido de carbono están presente en un recipiente con Un volumen de 30,4 L ¿Cuál es la presión del gas (en atm) si la temperatura es de 62 ºC? R: 6,24 atm 8. ¿Qué volumen ocuparán 5,6 moles de hexafluoruro de azufre (SF6) gaseoso si la temperatura y presión del gas son 128 ºC y 9,4 atm? R: 19,6 L 9. Una cierta cantidad de gas está conteniendo en un recipiente de vidrio a 25 ºC y una presión de 0,800 atm. Suponga que el recipiente soporta una pensión presión máxima de 2,00 atm ¿A cuánto se puede elevar la temperatura del gas sin que se rompa el recipiente? R: 472ºC 10. Calcule la densidad del bromuro de hidrógeno (HBr) gaseoso en g/L a 733 mmHg y 46ºC. R: 2,97 g/L

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BALANCE DE ECUACIONES QUÍMICAS 1. Equilibrar las siguientes ecuaciones químicas: H2O C Cl2O7 Al HCl CaF2 K CH4 Cl2O3 Al2O3 Li2O FeO

+ N2O5 + O2 + H2 O + O2 + Zn + H2SO4 + H2 O + O2 + H2 O + C + H2 O + H2 O KClO3 (NH4)2 CO3 (NH4)2Cr2O7 I2 + O2 I2O5 + BrF3 Fe + O2 Fe + O2 S + O2 + O2 Cl2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 21 22 2.

→ → → → → → → → → → → → → → → → → → → → →

HNO3 CO HClO4 Al2O3 ZnCl2 CaSO4 KOH CO2 HClO2 Al LiOH Fe(OH)2 KCl NH3 Cr2O3 I2O7 IF5 FeO Fe2O3 SO2 Cl2O5

+ + + +

H2 HF H2 H2O

+

CO

+ + +

O2 CO2 N2

+ +

H2 O H2 O

+

O2

+

BrF2

Igualar las siguientes ecuaciones mediante el método algebraico. a)

P4 + KOH + H2O → KH2PO2 + PH3

b)

FeS + O2 → Fe2O3 + SO2

c)

C3H5N6O9 →

CO2 +

N2 + H2O + O2

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Una forma más práctica consiste en asignar coeficientes algebraicos a las moléculas y resolver la ecuación como una ecuación matemática : a C4 H10 + b O2 → c CO2 + d H2O Entonces, para que se balanceen los átomos de C, 4a tienen que ser igual a c, ….. 4a = c

2b = 2c+d

10a = 2d

Para encontrar los coeficientes, hacemos uno de ellos igual a un número, 1 o 2, y resolvemos los otros. En este caso, sea a=1. Entonces : c= 4 2b = 8+d 10 = 2d d =5 d=5 2b = 13 b = 6,5 La ecuación balanceada sería : C4H10 + 6,5 O2 → 4CO2 + 5H2O Finalmente: 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O

COMPOSICIÓN PORCENTUAL, FORMULA EMPÍRICA Y MOLECULAR 1.

La fórmula molecular de la clorofila es C55H72MgN4O5. Calcular su composición porcentual.

2.

Determinar la fórmula empírica de los minerales que tienen la siguiente composición: a) Na 12,1%; Al 14,19%; Si 22,14%; O 42,09%; H2O 9,48%. b) ZnSO4 56,14%; H2O 43,86%

3.

El análisis de una muestra de ácido ascórbico (vitamina C) cuya masa es 1,274 g dio la siguiente composición: C 0521 g; H 0,058 g y el resto es oxígeno. Determinar la fórmula molecular de la vitamina C si se conoce que su masa molar es de 176 g/mol.

4. El CO reacciona a altas temperaturas con vapor de agua para dar origen a dióxido de carbono e hidrógeno de acuerdo a la siguiente reacción: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Si se dispone de 100 g de CO, ¿cuántos gramos de H2 se producen? R: 7.14 g H2. 5.

Una muestra de 1,367 g de un compuesto orgánico se quemó en corriente de aire y dio 3,002 g de CO2 y 1,640 g de H2O. Si el compuesto sólo contenía C, H y O: a) ¿Cuál es su fórmula empírica? b) Si su masa molar determinada experimentalmente es 60 g/mol. ¿Cuál es su fórmula molecular?

6.- Al quemar un compuesto que contiene originalmente C, H y O, se producen CO2 y H2O. Si se queman 120 gramos del compuesto, las cantidades de CO2 y H2O son 176 g y 72 g respectivamente. Si el peso molecular del compuesto es 60 g/mol, determine su fórmula empírica y su fórmula molecular. R: CH2O; C2H4O2.

Taller de Química General y Orgánica 7.

Un determinado compuesto tiene 60,0% de oxígeno, 5,0% de hidrógeno y el resto de nitrógeno. ¿Cuál es su fórmula empírica? R: C3H4N2.

8.-

La fórmula molecular del etanol es: C2H6O a) Calcule el peso molecular del etanol b) Calcule el porcentaje en peso de cada elemento del compuesto c) ¿Cuantos gramos de C hay en 100 gramos de etanol? R: a) 46 g/mol b) C: 52.2% H: 13.0% O: 34.8% c) 52.2 g

9.- Una sal de mesa comercial, contiene una serie de impurezas. Se sabe que el NaCl reacciona cuantitativamente con el AgNO3 para dar un precipitado de AgCl de acuerdo a la siguiente reacción: AgNO3(ac)

+ NaCl(ac)

AgCl(s) +

NaNO3(ac)

Si una cantidad de 50 gramos de sal comercial se trata con AgNO3, se recogen 112.2 gramos de AgCl. ¿Cuál es el porcentaje de pureza de la sal comercial? R: 91.54% 10.

11.

12.

Taller de Química General y Orgánica 13.

14.

15.

16.

17.

Taller de Química General y Orgánica

ESTEQUIOMETRÍA 1.

Dada la siguiente ecuación química, no balanceada: Al + HCl → AlCl3 + H2 Calcular la cantidad de H2, cuando se hace reaccionar 3,0 mol de Al con un exceso de HCl. R: 4,5 moles

2. ¿Cuántas moléculas de O2 pueden obtenerse por la descomposición de 300 g de KClO3 de acuerdo a la siguiente ecuación no igualada? KClO3 → KCl + O2 R: 2,21x10

24

3. Si se hace reaccionar 64 g de metano con 355 g de cloro, de acuerdo a la ecuación: CH4 + 4 Cl2 → CCl4 + 4 HCl Calcular la cantidad de moles CCl4 y HCl formado. R: 1,25 y 5 moles 4.

Dada la siguiente reacción química. Ca(OH)2 + 2 SO2 → Ca(HSO3)2 Determine la masa en g, de sulfito ácido de calcio obtenida al hacer reaccionar 64,8 g de hidróxido de calcio con 52,4 g de dióxido de azufre. R: 82,7 g

5.

El metal sodio reacciona con agua para dar hidróxido de sodio e hidrógeno gas:

2 Na + 2H 2O → NaOH + H 2 Si 10,0 g de sodio reaccionan con 8,75 g de agua, ¿cuál es el reactivo limitante? 6. Cuando reacciona el CO2 con el H2O a altas temperaturas, se produce metanol y oxígeno de acuerdo al siguiente esquema: CO2(g) + H2O(g) CH3OH(g) + O2(g) Si inicialmente se colocan 52.8 gramos de CO2 y 36,0 gramos de H2O a) ¿Cuál es el reactivo limitante de la reacción? b) ¿Qué cantidad del reactivo en exceso quedan sin reaccionar? c) ¿Qué cantidad de CH3OH en gramos se producirá? R: a) H2O b) 8.8 g CO2 c) 32.0 g 7. - Se dispone de 54 gramos de Al (PA=27 g/mol) a) calcule el número de moles de Al b) calcule el número de átomos de Al R: a) 2 mol b) 1.205 x 1024 átomos

Taller de Química General y Orgánica 8.- Una sal de mesa comercial, contiene una serie de impurezas. Se sabe que el NaCl reacciona cuantitativamente con el AgNO3 para dar un precipitado de AgCl de acuerdo a la siguiente reacción: AgNO3(ac)

+ NaCl(ac)

AgCl(s) +

NaNO3(ac)

Si una cantidad de 50 gramos de sal comercial se trata con AgNO3, se recogen 112.2 gramos de AgCl. ¿Cuál es el porcentaje de pureza de la sal comercial? R: 91.54% 9.

10.

Taller de Química General y Orgánica

NÚMERO ATÓMICO, CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA Y ENLACE 1. Indique cual o cuales pertenecerían a: a) gas inerte b) halógeno c) no metal d) elemento de transición 2. Escriba la configuración electrónica completa de las especies: a) 29Cu; b) 38Sr2+; c) 15P33. Con la ayuda de la tabla periódica: a) Identifique qué elemento tiene su último electrón con los números cuánticos: 1a) n=3 l=2 m= +1 s= -1/2 2a) n=2 l=1 m= -1 s= +1/2 b) Determine el Z del elemento ubicado en el grupo 16 (o 6A) y el periodo 5. 4. Dadas las siguientes configuraciones electrónicas para las capas de valencia, indique el elemento: a) 5s2 4d10 5p15p15p1 b) 4s2 3d10 c) 5s2 4d24d24d24d14d1 d) 6s2 e) 3s2 3p6 5. Identifique qué elemento tiene su último electrón con los números cuánticos: 1) n=3 l=1 m= 0 s= -1/2 2) n=2 l=1 m= +1 s= +1/2 3) n=3 l=2 m= -2 s= -1/2 6. Identificar los átomos con las siguientes estructuras electrónicas: 1s2, 2s2, 2p1 p1 p1 1s2, 2s22p6, 3s1 1s2, 2s22p6, 3s23p6, 4s23d1d1 7.

8. El átomo que tiene una configuración del nivel de valencia de 6s2, 6p2 estaría en el: a) grupo VIA y periodo 4 b) grupo IVB y periodo 6 c) grupo IVA y periodo 4 d) grupo VIB y periodo 6 e) grupo IVA y periodo 6

Taller de Química General y Orgánica 9. Indique grupo, período e identifique los átomos que tienen las siguientes configuraciones electrónicas en su nivel más externo: a) 3s23p5 d) 3s23p63d104s 2

b) 3s2 3p6 3d54s2 e) 4s24p6

10. Las configuraciones electrónicas del

6C

y

35 Br

c) 3 s2 3p 6 4s 2 f) 5s25p65d76s2 son respectivamente.

1s2 2s 2, 2p 2 2 10 5 35Br: [Ar] 4s 3d , 3 p 6C:

a) b) c) d) e)

¿Cuántos electrones de valencia tiene cada elemento? ¿A que grupo pertenecen? ¿Qué otros elementos pertenecen a este grupo? ¿Cuál es su exacta ubicación en el grupo? ¿Cómo se denomina el grupo al cual pertenecen?

11. El compuesto nitrato de amonio: a. muestra solo enlaces iónicos b. muestra solo enlaces covalentes c. muestra ambos enlaces, iónico y covalente d. tiene la formula NH3NO3 e. tiene la formula NH4NO2 12. Clasifique los siguientes enlaces como iónicos, covalente polar o covalente y justifique su respuesta: a) b) c) d) e) f) g)

el enlace CC en H3CCH3, enlace KI en KI, el enlace NB en H3NBCl3, el enlace CIO en CIO2, el enlace SiSi en Cl3SiSiCl3, el enlace SiCl en Cl3SiSiCl3, el enlace CaF en CaF2

13. De los siguientes pares de elementos, elija el de mayor electronegatividad. a) b) c) d) e) f) g)

N y Si B e In Be y I Cl y S Ba y P Zr y Nb Mg y Ca

14. Entre los siguientes compuestos, ¿Cuál se acerca más a un enlace covalente y cuál a uno iónico? a) b) c) d) e)

BrCl AsCl3 CsCl FeCl3 NaCl

15. Cuál será el tipo de enlace predominante que se producirá entre: b) Mg y I c) F y Br a) Cl y Li

d) Fe y Ni

e) N y 0

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EJERCICIOS DE REDOX Calcula el número de oxidación de cada elemento: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 1.

HF CaF2 MgCl2 Na2S NH3 CO2 CO AlCl3 HCN N2O4 N2O5 – NO3 –2 SO4 H3PO4 – ClO3 + NH4 – MnO4 –2 CrO4 –2 Cr2O7 H2SO4 Ca(OH)2 HNO3

Explica que se entiende por Oxidación y Reducción.

2. ¿Qué es un agente reductor y un agente oxidante? 3. ¿Qué es un producto oxidado y un producto reducido? 4. ¿Qué ocurre con el número de electrones en una sustancia que se oxida? 5. ¿Qué ocurre con el número de electrones en una sustancia que se reduce? 6. ¿Puede existir oxidación sin que esté presente una reducción? 7. Explica las reglas para asignar estados de oxidación de un determinado compuesto. 8. En la reacción: 2 Br2 + 2 H2O
2 HBr + 2 HBrO, ¿que pasa con el bromo? 9. Un agente Reductor, ¿gana o cede electrones? -

10. En la reacción 3Cu0 + 2NO3 + 8 H+
3 Cu+2 + 2 NO + 4 H2O, ¿qué está ocurriendo con el cobre? 11.

En la semirreacción: Fe
Fe+3 + 3e- , que está ocurriendo con el hierro.

12. Explica a lo menos una aplicación del fenómeno de oxido-reducción. 13. Da a lo menos dos ejemplos comunes donde podamos observar oxido-reducción.

Taller de Química General y Orgánica 14. Identifique si las siguientes reacciones son reacciones de óxido-reducción. a.

MnO2 ( s ) + 4 H + (aq) + 2Cl − (aq ) → Mn 2+ (aq) + 2 H 2 O(l ) + 2Cl 2 ( g )

b. c.

H 2 PO4 (aq ) + OH − (aq ) → HPO4 (aq ) + H 2 O (l ) ( NH 4 ) 2 SO4 (aq) + Ba ( NO3 ) 2 (aq ) → BaSO4 ( s ) + 2 NH 4 NO3 (aq)

d.

2 Pb( NO3 ) 2 ( s ) → 2 PbO( s ) + 4 NO2 ( g ) + O2 ( g )

−

2−

15. ¿Cuáles son los agentes oxidantes y reductores en las siguientes reacciones redox? 2−

−

5SO3 + 2 MnO4 + 6 H + → 5SO4 b. 2 NO2 + 7 H 2 → 2 NH 3 + 4 H 2 O

a.

2−

+ 2 Mn 2+ + 3H 2 O

16. Balancee por el método del ión-electrón las siguientes reacciones, en medio ácido:

17.

−

+

a.

Zn + NO3 + H + → Zn +2 + NH 4 + H 2 O

b.

Fe +2 + NO3 → Fe +3 + NO

c.

SO3

d.

Fe 2+ + MnO4 → Fe 3+ + Mn 2+

e.

UO 2+ + Cr2 O7

f.

BrO3 + N 2 H 4 → Br − + N 2

g.

P4 + NO3 → H 2 PO4 + NO

−

2−

−

+ MnO4 → SO4

2−

+ Mn 2+

−

2−

→ UO2

2+

+ Cr 3+

−

−

−

Escribe y ajusta la siguiente reacción redox, indicando la especie que se oxida y la que se reduce, así como la oxidante y la reductora: el permanganato de potasio y el ácido sulfhídrico, en medio ácido sulfúrico forman azufre y sulfato de manganeso (II).

EJERCICIOS DE TERMODINÁMICA

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CAPACIDAD CALORÍFICA Y CALOR ESPECÍFICO

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16

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Taller de Química General y Orgánica 11. Calcule los cambios de energía estándar para las siguientes reacciones a 25ºC.

12.

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g) Indique si el proceso es espontáneo o no calculando el ∆Gº, a partir de los valores de ∆Sº y ∆Hº que están tabulados a 25ºC. Realice el cálculo para 840 ºC. Que sucede

13.

14.

DISOLUCIONES CONCEPTOS GENERALES: 1.-

Defina los siguientes términos: (a) tanto por ciento en peso (b) molaridad (c) molalidad (d) normalidad (e) soluto (f) disolvente (g) disolución

Taller de Química General y Orgánica

2Algunos de los sueros que se dan a los enfermos son una disolución de sacarosa P.M.: 342 g/mol) de molaridad 0,146 moles/l. ¿Qué cantidad de sacarosa es necesaria para preparar 0,5 L de suero? 3. Calcule el porcentaje en masa del soluto en cada una de las siguientes disoluciones: a) 5,50 g de bromuro de sodio en 78,2 g de solución b) 31,0 g de cloruro de potasio en 152 g de agua c) 4,5 g de tolueno ( C7H8) en 29g de benceno ( C6H6) 4. Calcule la concentración de las siguientes soluciones, expresadas en % m/v y en mol/litro: a. b. c. d.

236g de HCl en 2.0 litros de solución 13.6g de Na2SO4 en 500 ml de solución 245mg de HI en 12.5 ml de solución 0.035 moles de HNO3 en 250 ml de solución.

Ahora responda: e. ¿Que volumen de la solución a contiene 40g de HCl? (tenga en cuenta que las densidades son: 1.013 g/ml para a, 1.170 g/ml para b y 1.08 g/ml para d). f. ¿Que masa de sal hay en 20.5g de solución de b? g. ¿Cuantos moles de HI hay en 5ml de solución c? h. ¿Que masa de HNO3 hay en 64.5ml de solución d? i. Calcule la concentración expresada en % (m/m) de las soluciones a y b j. ¿Que masa de solución a contiene 150g de HCl? 5. Calcule la cantidad de agua en gramos que debe agregarse a: a) 5,0 g de sulfato de potasio para preparar una disolución al 16,2% m/m b) 26,2 g de cloruro de magnesio para preparar una solución 1,5% m/m 6. Una solución de ácido nítrico tiene una concentración de 70% (m/m) y una densidad de 1.42 g/cm3 ¿cuál es la molaridad de esa solución? 7. ¿Qué volumen de solución de sulfato de sodio 2.5M contiene 20 g de soluto? 8. Calcule el valor de la concentración –expresada como molaridad de una solución preparada con 16 g de etanol (C2H5OH) y 184 g de agua destilada. 9. Una solución acuosa de ácido sulfúrico contiene 300,0 g/l de ácido puro y una densidad de 1,253 g/ml. Calcule su concentración en: a) % m/v , b) % m/m, c) molaridad 10. Calcule la molaridad de la solución obtenida mezclando 15.0 ml de solución 0.24 M de NaCl con 34.6 ml de agua destilada (el volumen final obtenido es 50 ml)

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11 Se disuelven 160 g de H3PO4 en cantidad suficiente de agua como para formar 800 cm3 de solución. Teniendo en cuenta que la densidad de la solución resultante es 1.14 g/cm3, calcular su concentración expresada como: a) % (m/m); b) % m/v; c) g/litro; d) molaridad. 12. Si se quiere trabajar con una cantidad de soluto equivalente a 1,4 moles de nitrato de calcio. a) ¿Qué volumen de una solución 0,3 M del mismo debe tomarse? b) ¿Qué volumen medirá si sólo cuenta con una solución 12 % m/v? 13. Se dispone de 680 ml de una solución 7% m/v (densidad 1.08 g/cm3) de nitrito férrico. Informe su concentración en % (m/m) y molaridad.

14.

a) ¿Cuantos mililitros de una solución 0,02 M de cloruro de sodio pueden prepararse a partir de 45 ml de solución 3 M de esa sal, y toda el agua destilada que necesite? b) Si se toman 200,0 ml de la solución 0,02 M de cloruro de sodio preparada, y se le agregan 60,0 ml de agua destilada ¿cuál es la nueva molaridad?

TANTO POR CIENTO EN PESO: 15.-

Calcule el peso de NaOH contenido en 100 ml de una disolución al 20% en peso (m/m) de NaOH. La densidad de disolución es 1,6 g/ml.

16.17.-

Calcule el peso de agua contenido en 200 ml de una disolución al 15% en peso de KCl. ¿Qué cantidad de soluto está contenido en 500 ml de una disolución que contiene el 15% en peso de soluto? La densidad de la disolución es 1,20 g/ml.

18.-

¿Cuánto disolvente hay en 500 ml de una disolución que contiene el 15% en peso de soluto? Su densidad es 1,20 g/ml.

MOLARIDAD: 19.- Calcule la molaridad de una disolución que contiene 49 gramos de H3PO4 en 500 ml de disolución. 20.- Calcule la molaridad de una disolución que contiene 9,0 gramos de H2C2O4 en 500 ml de disolución. 21.- Calcule la molaridad de una disolución que contiene 288 gramos de (NH4)2CO3 en 6,0 litros de la misma. 22.- Calcule la molaridad de una disolución que contiene 30,8 gramos de Al2(SO4)3 en 450 mL de la misma. 23.- Calcule el peso de NaOH necesario para preparar 2,5 litros de una disolución 0,50 Molar de NaOH. 24.- Calcule el peso de (NH4)2SO4 necesario para preparar 480 mL de disolución 1,5 Molar de (NH4)2SO4.

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25.- Calcule la molaridad de una disolución que es del 49,0% en peso de H2SO4. La densidad de la disolución es de 1.39. 26.- ¿Cuántos gramos de Na2SO4 se necesitan para preparar 250 mL de solución de dicha sal, de concentración 2 mol/L? Resp.=71,008 g 27. ¿Cuántos mililitros de solución de H2SO4 de CM=0,75 mol/L contienen exactamente 50 gramos de ácido?

Resp. =679,911 mL 28. Se prepara una solución disolviendo 25 mL de solución de HCl al 32% m/m y δ=1,16 g/mL en suficiente

agua destilada hasta alcanzar un volumen de 200 mL. Calcular la concentración molar de esta solución. Resp. 1,273 mol/L 29. Se añaden 200 mL de agua destilada a 200 mL de una solución de HNO3 1,5 mol/L. Determinar la

concentración molar de la solución resultante. Resp.=0,750 mol/L 30. ¿Cuántos mL de agua destilada habrá que añadirle a 500 mL de una solución de H2SO4 5 mol/L para que

su concentración disminuya hasta 1,74 mol/L? Resp.=936,782 mL 31. Se mezclan 200 mL de solución de HCl 10,17 mol/L con 700 mL de solución del mismo ácido 1 mol/L.

Determinar la concentración molar de la solución resultante. Resp.=3,038 mol/L 32. ¿Cuántos mL de solución de H2SO4 al 80% m/m y δ=1,74 g/mL se necesitan para que reaccionen

completamente 50 g de zinc? Resp:=53,869 mL 33. ¿Cuántos mililitros de solución de ácido clorhídrico 4,2 mol/L se necesitan para preparar 500 mililitros de

solución del mismo ácido, pero con concentración igual a 0,1 mol/L? Resp=11,905 mL 34. ¿Cuántos mL de solución de HCl al 32% m/m y densidad=1,16 g/mL se necesitan para preparar 250 mL de

solución del mismo ácido de concentración molar igual a 1,25 mol/L Resp.= 30,694 mL 35. Calcular la concentración molal de una solución de NaClO3 de CM= 3,5 mol/L y densidad =1,21 g/mL

Resp.= 4,169 mol/Kg 36. Se prepara una solución disolviendo 18 gramos de sulfato de potasio en 100 mL de agua destilada.

Determine la concentración molal de esta solución. Resp.=1,033 mol/Kg

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37. ¿Cuántos mililitros de solución de ácido sulfúrico al 98% m/m y densidad=1,84 g/mL, contienen

exactamente 80 gramos del ácido. Resp.=44,366 mL 38. Se prepara una solución disolviendo 100 gramos de Na2SO4 10H2O en 200 mL de agua destilada.

Determine su concentración molal. Resp.= 1,552 mol/Kg. 39. Al neutralizarse una muestra de 10 mL de HCl con una solución de NaOH de CM=0,2 mol/L, se gastaron

exactamente 17 mL de la solución básica. Determine la concentración molar de la solución ácida. Resp.=0,340 mol/L 40. Cuántos gramos de hidróxido de magnesio se requieren para neutralizar 10 mL de solución de HCl al 32%

m/m y densidad=1,16 g/mL Resp.=2,974 g 41.

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EQUILIBRIO QUÍMICO

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EJERCICIOS DE pH 1. Calcular el pH de una solución cuya concentración de iones hidroxilo es: a) 4.5 x 10-12 M b) 0.000316 M c) 2.3 x 10-4 M 2. Calcular el [OH-], [H+], pOH, pH de una solución que se prepara disolviendo 0.4 g de hidróxido de calcio en agua hasta completar 1.5 L (PM= 74g/mol). (Respuesta: pH= 11.9) 3. Calcular el pH de una solución de HCl cuya concentración es 2.0 x 10-9 M 4.

5.

6. Calcule el pH de una solución 0.5 M de hidroxilamina, NH2OH (Kb = 6.6 x 10-4) R: 12.26 7.

8. El pH de una solución 0.1 M de ácido fórmico, HCOOH es de 2.38. ¿Cuál es el valor de Ka? R: 1.74 x 10-4 9. Calcular el pH de una solución cuya concentración de iones hidroxilo es: b) 4.5 x 10-12 M b)0.000316 M c) 2.3 x 10-4 M 10. La concentración de iones H+ en una solución 0.072 M de ácido benzoico es de 2.1 x 10-3 M calcular Ka. R: Ka= 6.3 x10-5 11. Calcule el pH de una solución 0.080 M de ácido acético. La constante de disociación Ka es de 1.8 x 10-5 a 25 ºC R/: ( pH= 2.92) 12. Calcular la concentración de ion H+ y el pH de una solución 0.0010 M de ácido fórmico, H-COOH. 1.8 x 10-4. (H+= 0.00125M ; pH= 2.9 ) 13.

Ka =

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16.

17.

18.

EJERCICIOS DE TAMPÓN 1.

Calcular el pH de una solución que contiene ácido acético 0,2 M (Ka = 1,8 · 10-5) y su sal acetato de sodio 0,3 M (R = 4,92)

2.- Calcular el pH del sistema amortiguador NH3 0,15 M (Kb = 1,8 · 10-5) y NH4Cl 0,35 M.(R = 8,88) 3.- El pH de un amortiguador de acetato de sodio y ácido acético es 4,50 (Ka = 1,8 · 10-5). Calcular la relación [Sal] / [Ácido]. (R = 0,58) 4.- Cuál es el pH de una solución preparada por adición de 25 g de ácido acético (Ka = 1,8 · 10-5) y 25 g de acetato de sodio a suficiente agua para formar 4 L de solución, (R = 4,60) 5.- Cuál es el pH de una solución formada por adición de 0,5 moles de cloruro de amonio y 0,03 moles de amoniaco (Kb = 1,8 · 10-5) a agua suficiente para formar 2,5 L de solución. (R= 9,03) 6.- Cuantos moles de hipobromito de sodio se debe añadir a 100 L de ácido hipobromico (Ka = 2,0 · 10-9) para formar una solución amortiguadora de pH = 8,80. (R = 0,25 moles) 7.- Cuál es la relación de HCO3- a H2CO3 en la sangre para que su pH sea 6,4. 8.- Un buffer formado por concentraciones iguales de sal y ácido tiene un pH = 7,8. Determine el pKa del ácido. (R = 7,80) 9.Una solución de ácido hipocloroso se ha preparado de tal modo que contiene una concentración de 0,685 g/L del ácido y un pH = 4,70. Calcular la Ka del ácido. (R= 3,06 · 10-8)

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QUÍMICA ORGÁNICA 1. ¿Cuál es la fórmula general de un alcohol? a) R-CO-H b) R-CO-R c) R-CO-OH d) R-O-R e) R-OH 2. ¿Cuál es la fórmula general de un aldehído? a) R-CO-H b) R-O-R c) R-CO-R d) R-CO-OR e) R-OH f) R-CO-OH

3. El compuesto a) Aldehído b) Éster c) Amida d) Amina e) Cetona

es un (a):

4. ¿Cuál de los tipos de compuestos siguientes no contiene un grupo carbonilo? a) ácido orgánico b) cetona c) aldehído d) éter e) todas las anteriores 5. ¿Cuál de los tipos de compuestos siguientes es un hidrocarburo saturado? a) Alquino b) Alcano c) Alqueno d) hidrocarburo aromático e) ninguno de los anteriores 6. ¿Cuál es la fórmula general de un éter? a) R-OH b) R-CO-R c) R-CO-OH d) R-CO-H e) R-O-R

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7. ¿Cuál es la fórmula general de una cetona? a) R-O-R b) R-CO-OR c) R-OH d) R-CO-H e) R-CO-R

8. El compuesto a) Aldehído b) Fenol c) Cetona d) Ácido carboxílico e) Alcohol

es un(a):

9. Un alquino contiene al menos uno de los tipos de enlaces siguientes, ¿cuál es ese tipo? a) Doble b) Cuádruple c) Sencillo d) Triple e) Ninguna de las anteriores 10. ¿Cuál de los grupos funcionales siguientes es un aldehído? a)

b) c)

d) e) Ninguno de los anteriores

11. El término hidrocarburo se utiliza para denotar compuestos que: a) Contienen hidrógeno b) Contienen oxígeno e hidrógeno c) Contienen carbono, hidrógeno y oxígeno d) Contienen carbono e hidrógeno e) Ninguna de las anteriores

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12. La estructura que se muestra a continuación corresponde a la Tiroxina, sustancia segregada por la glándula tiroides: influye sobre el crecimiento, el desarrollo y maduración del organismo, regulación del metabolismo basal, etc. En base a ella responda las siguientes preguntas:

a) b) c) d)

Qué tipo de grupo funcional es A:____________________ Qué tipo de grupo funcional es B:____________________ Qué tipo de grupo funcional es C:____________________ Qué tipo de grupo funcional es D:____________________ Escriba la fórmula de los siguientes alcanos:

13.

7)

2-metilpentano

8)

3,5-dimetilhexano

9)

3-etil-2-metilpentano

10) 3,4,6-trimetiloctano 11) 4-etil-2,8-dimetil-5-propilundecano 12) 4-etil-2,2,7-trimetiloctano 13) 2,3-dimetilbutano 14) 4,5-dietil-3,6-dimetildecano 16) 3-etil-2-metil-2-hepteno 17) 1,4-dimetil-1,3-ciclopentadieno

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14.

18)

1,4-ciclohexadieno

19)

5,7-decadien-2-ino

20)

7-metil-1,6-octadien-3-ino

21)

2,3-dibromoperfluoropentano

22)

3-ciclohexil-3-hexen-1,5-diino

23)

2,4-dicloropentano

24)

4-cloro-2-penteno

Nombre los siguientes compuestos:

4.

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15. a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

Escriba la estructura de los siguientes compuestos 2,3-dimetilheptano l) 4-cloro-2-penteno 2,3-dimetil-2-buteno m) 2,4-dibromohexano 3-hexino n) 2,5-diyodo-3-hexino 2,2-dimetilbutano ñ) 3-ciclopropil-5-propilnonano 3-etilheptano o) 2-oxo-6-bromociclohexanocarbaldehído 1,3-dietilciclohexano p) 3-metil-2-butanona 3-propilciclopenteno q) 1,4-dihidroxibenceno 1,4-hexadieno r) 6-metil-1,3,5-heptatrieno 4-etil-4-propilnonano 2,3-dimetil-3-hexeno

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16. a)

Señale el nombre correcto de los siguientes compuestos: m)

b) n) c)

ñ) d) o)

e)

p) q)

f)

r)

g) s) h)

t) u)

i) v)

w) j)

k) l)

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17. a) b) c)

Dé el nombre de: C(CH2CH3)4 CH3C(CH3)2CH2CH2CH(CH3)CH3 CH3CH=CHCH2CH=CH2

d)

g) h) i)

18.

e)

f)

CH3-CH2-C(CH2CH3)2-CH(CH3)-CH2-CH=C(CH3)2 (CH3-CH2)4C Cl-CH2-CH=CH-CH-CH2-Cl Cl Dado el siguiente alcano:

a) Escriba su fórmula molecular b) De el nombre 19.

Todas las estructuras siguientes tienen la misma fórmula molecular C8H18. ¿Cuáles de ellas son la misma molécula? (Una manera de descifrar esto consiste en determinar el nombre químico de cada una.)

20.

¿Cuál de los siguientes alcoholes tiene el nombre incorrecto? d) a)

b)

1-propanol

2-propanol e)

c)

1-butanol

2-butanol

i-propanol

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21.

Determine fórmula molecular y nombre de:

PRIORIDAD GRUPOS FUNCIONALES Función Ác. Carboxílicos

Fórmulas -COOH

Prioridad 1

Prefijo Carboxi

Sufijo -carboxílico -oico

Ác. sulfónicos Ester Haluros de ácido Amidas Nitrilos Aldehídos

-SO3H -COOR -CO-X -CO-NH2 -C≡N -CHO

2 3 4 5 6 7

Sulfa R-oxicarbonilo Haloformil Carbamoil Ciano Formil

-sulfónico R-…..oato Oilo -amida -nitrilo -al

8

Oxo

-ona

9 10 11 12

Hidroxi Amino R-oxi En

-ol -amina R-éter -eno

13 14 15

In Halo Nombre del radical

-ino -

Cetonas Alcohol Aminas Eteres Alquenos Alquinos Halógenos Radicales alquílicos

-OH -NH2 -OR

-X -R

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Selección de datos Termodinámicos a 1 atm y 26 ºC

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TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS

IA 1 1 H 1.01 3 2 Li 6.94 11 3 Na 22.99 19 4 K 39.10

IIA 4 Be 9.01 12 Mg 24.31 20 Ca 40.08

Número Atómico Símbolo Masa Atómica

Metales Metales de Transición Metaloides No metales VIIIB

IIIB IVB VB 21 22 23 Sc Ti V 44.96 47.90 50.94

VIB 24 Cr 52.00

37 38 39 40 41 42 Sr Y Zr Nb Mo 5 Rb 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 55 56 57 Cs Ba La* 6 132.9 137.3 138.9 1 1 4 88 87 89 Ra Ac* 7 Fr 226.0 (223) (227) 3

72 73 74 Hf Ta W 178.4 180.9 183.8 9 5 5

VIIB 25 26 27 Mn Fe Co 54.94 55.85 58.93 44 45 43 Ru Rh Tc 101.0 102.9 (98) 7 1 75 77 76 Re Ir Os 186.2 192.2 190.2 1 2

28 Ni 58.71 46 Pd 106.4 78 Pt 195.0 9

IB 29 Cu 63.55 47 Ag 107.8 7 79 Au 196.9 7

IIB 30 Zn 65.38 48 Cd 112.4 0 80 Hg 200.5 9

IIIA 5 B 10.81 13 Al 26.98 31 Ga 69.72 49 In 114.8 2 81 Tl 204.3 7

104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub Uut (261) (262) (263) (262) (265) (266) (269) (272) (285) (284)

IVA 6 C 12.01 14 Si 28.09 32 Ge 72.59 50 Sn 118.6 9

VA 7 N 14.01 15 P 30.97 33 As 74.92 51 Sb 121.7 5 83 82 Bi Pb 208.9 207.2 6 114

VIA 8 O 16.00 16 S 32.06 34 Se 78.96 52 Te 127.6 0

(289)

(292)

VIIA 9 F 19.00 17 Cl 35.45 35 Br 79.90 53 I 126.9 0

VIII A 2 He 4.00 10 Ne 20.18 18 Ar 39.95 36 Kr 83.80 54 Xe 131.3 0

84 85 86 Po At Rn (209) (210) (222) 116

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