(08-09)._..

NOMBRE: TEMA:1. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTALES EN QUÍMICA

BOLETÍN nº 1.1 FECHA: 2008.10.13

R. CHANG y W. COLLEGE. QUÍMICA. Ed. McGraw Hill. Colombia. 2002.

1.1. El lítio es el metal menos denso (densidad 0,53 g/cm 3). ¿Cuál es el volumen que ocupan 1,20 x 103 g de litio? (1.62; S = 2,3 x 103 cm3) 1.2. ¿Cuáles de las siguientes especies son elementos, cuáles son moléculas pero no compuestos, cuáles son compuestos pero no moléculas y cuáles son compuestos y moléculas? a) SO2, b) S8, c) Cs, d) N2O5, e) O, f) O2, g) O3, h) CH4, i) KBr, j) S, k) P4, l) LiF [(2.64; S = elementos: b), c), e), f), g), j), k); moléculas: b), f), g), k); compuestos: i), l); compuestos y moléculas: a), d), h)] 1.3. La urea [(NH2)2CO] se prepara por reacción del amoníaco con dióxido de carbono 2 NH3(g) + CO2(g) (NH2)2CO(ac) + H2O(l). En un proceso se hacen reaccionar 637,2 g de NH3 con 1142 de CO2. a) ¿Cuál de los dos reactivos es el reactivo limitante? b) Calcule la masa de (NH2)2CO que se formará. c) ¿Cuánto del reactivo es exceso (en gramos) quedará sin reaccionar al finalizar la reacción? (Ej. 3.15; S = NH3; 1124g (NH2) 2CO; 318g CO2) 1.4. Se sospecha que el glutamato monosódico (MSG) saborizante de alimentos, es el causante del “síndrome del restaurante chino”, ya que puede causar dolores de cabeza y de pecho. El MSG tiene la siguiente composición porcentual en masa: 35,51 % de C, 4,77 % de H, 37,85 % de O, 8,29 % de N y 13,60% de Na. Si su masa molar es 169 g, ¿cuál es su fórmula molecular? (3.52; S = C5H8O4NNa) 1.5. El oxido nitroso (N2O) también se llama “gas hilarante”. Se puede preparar por la descomposición térmica del nitrato de amonio (NH4NO3). El otro producto es agua. a) Escriba una ecuación equilibrada para esta reacción. b) ¿Cuántos gramos de N 2O se formarán si se utilizan 0,46 moles de NH4NO3 para la reacción? (3.70; S = 20 g N2O) 1.6. La nitroglicerina (C3H5N3O9) es un explosivo muy potente. Su descomposición se puede representar por 4C3H5N3O9  6N2 + 12CO2 + 10H2O + O2. Esta reacción genera una gran cantidad de calor y muchos productos gaseosos. La velocidad de formación de estos gases, así como su rápida expansión, es lo que causa la explosión. a) ¿Cuál es la máxima cantidad de O2 en gramos que se obtendrá a partir de 2,00 x 10 2 g de nitroglicerina; b) calcule el porcentaje de rendimiento de esta reacción si se encuentra que la cantidad de O 2 producida fue de 6,55 g. (3.82 ; S = a) 7,05 g; b) 92,9 %) 1.7. Una de las reacciones que se llevan a cabo en un horno alto donde el mineral de hierro se convierte en hierro fundido, es Fe2O3 + 3CO  2Fe + 3CO2 . Suponga que se obtienen 1,64 x 103 kg de Fe a partir de una muestra de 2,62 x 103 kg de Fe2O3. Suponiendo que la reacción llegue a completarse, ¿cuál es el porcentaje de pureza del Fe2O3 en la muestra original? (3.96; S = 89,6 %) 1.8. El platino forma dos compuestos diferentes con el cloro. Uno de ellos contiene 26,7 % en masa de Cl y el otro, 42,1 % en masa de Cl. Determine la fórmula empírica de cada uno de los dos compuestos. (3.116; S = Pt Cl2; Pt Cl4) 1.9. Se ha calculado que durante la erupción del Monte Santa Elena (el 18 de mayo de 1980) se emitieron a la atmósfera alrededor de 4,0 x 105 toneladas de SO2. Si todo el SO2 se convirtiera en ácido sulfúrico, ¿cuántas toneladas de H2SO4 se producirían? (3.120; S = 6,1 x 105 toneladas) 1.10. La gasolina con plomo contiene un aditivo que funciona como “antidetonante”. El análisis de este aditivo mostró que contiene carbono, hidrógeno y plomo (de aquí el nombre de gasolina con plomo). Cuando se quemaron 51,36 g de este compuesto, se produjeron 55,90 g de CO2 y 28,61 g de H2O. Determine la fórmula empírica del aditivo de la gasolina

(3.124; S = Pb C8 H20)

NOMBRE: TEMA:1. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTALES EN QUÍMICA

BOLETÍN nº 1.2 FECHA: 2008.10.13

BALBINO BAQUERO,“ LA SALUD Y LA NATURALEZA EN CÁLCULOS QUÍMICOS”. Ediciones Serbal. Barcelona.

1.11. En la 1ª Guerra Mundial, el ejercito alemán bombardeó Ypres (Bélgica) con un gas diatómico que, con la colaboración del viento, se desplazó hacia las posiciones del frente aliado, causando varios miles de muertos. Averigua de que gas se trataba y la cantidad utilizada, teniendo en cuenta los siguientes datos: Densidad del gas con respecto al aire: 2,448; en condiciones normales (1 atm, 273 K) el gas ocupa un volumen de 529,6969 m 3; R = 0,082 atm·L/K·mol. (1.1. Cloro; 1,68 toneladas) 1.12. El reciente y largo conflicto entre Irak y Estados Unidos se debe, entre otros motivos, al interés de los norteamericanos en inspeccionar el arsenal químico iraquí. A pesar de los sucesivos acuerdos firmados por las naciones comprometiéndose al abandono de las armas químicas y biológicas, no se ha podido evitar el uso de las mismas, como sucedió en la guerra irano-iraquí de 1988, en la que el bombardeo con iperita (gas mostaza) ocasionó mas de 5.000 muertos y un número superior de heridos. Calcula la fórmula molecular del gas mostaza con los siguientes datos: Composición centesimal del gas mostaza, 30,1886% de C; 44,654% de Cl; 5,0314% de H y el resto de S; densidad del gas respecto al aire: 5,482. (1.2. C4H8Cl2S) 1.13. ¿Cuántas moléculas de sulfuro de hidrógeno hay en 250 mL, sabiendo que el gas se encuentra en condiciones normales?. ¿Cuántos átomos de azufre e hidrógeno? (1.7. moléculas de H2S: 6,62 x 1121; átomos de S: 6,62 x 1021; átomos de H: 13,24 x 1021) 1.14. En un centro sanitario fue ingresada una muchacha a la que para practicarle un aborto, se le había suministrado cierta cantidad de acetato de plomo (II). La investigación realizada proporcionó los siguientes datos: Peso: 70 kg; O: 65,6865%, C: 18%; H: 10%; N: 3%; Ca: 1,5%; P: 1%; S: 0,25%; K:0,2%; Cl: 0,15%; Na: 0,15%; Mg:0,05%; elementos traza y ultramicrotraza: 0,0123% y el resto se trataba de plomo). A la vista de este informe, determine si la dosis ingerida fue mortal o no. Datos: Se considera mortal la ingestión de un gramo de acetato de plomo (II). (1.9. La dosis fue mortal) 1.15. El mercurio es muy tóxico aun en pequeñas cantidades por lo que hay que tener cuidado en su utilización. Si en una estancia cerrada de dimensiones 8 x 2,5 x 4 m 3 se rompe un recipiente que contiene una cierta cantidad de mercurio líquido, que se extiende por la habitación y se convierte en vapor hasta el equilibrio, calcular el número de átomos de mercurio en estado gas que se repartirían por la estancia. Datos: T = 300 K; P = 2,224 x 10-6 Pa; R = ; NA = . (2.3. 4,3 x 1016) 1.16. El helio es un gas noble que se utiliza, entre otras aplicaciones, en el llenado de globos de observación sustituyendo al hidrógeno, que tiene la desventaja de ser inflamable. Si 0,8925g de helio a 105 Pa y 273 K ocupan un volumen de 5 litros, calcule: a) el volumen que ocupará a 1,5x105 Pa de presión manteniéndose constante la temperatura; b) ¿Cuál será entonces su densidad?; c) Número de átomos que hay en el gas. (2.13. 3,33 L; 0,2680 g/L; 1,34 x 1023) 1.17. Determinar el número de cervezas que había ingerido un automovilista que, en la prueba de alcoholemia realizada en un control policial, dio como resultado 1,8414 mg de alcohol por mililitro de sangre. Datos: Densidad de la cerveza: 1,1 mg/mL; el volumen de una cerveza es de 0,310 L; porcentaje de alcohol en una cerveza 5,4 en peso; el 15 % del alcohol consumido pasa directamente al torrente sanguíneo; volumen del torrente sanguíneo: 6 L. (3.1. 4 cervezas)

NOMBRE: TEMA:1. CÁLCULOS NUMÉRICOS ELEMENTALES EN QUÍMICA

BOLETÍN nº 1.3 FECHA: 2008.10.13

M. D. Masjuán, J. M. Dou y J. Pelegrín. Química COU. Editorial Casals. Barcelona. 1994 1.18. Se tiene una muestra de 0,4152 g de cloruro y bromuro de potasio. Para conocer su composición se disuelve en agua y se añade exceso de disolución de nitrato de plata, obteniéndose un precipitado formado por una mezcla de bromuro y cloruro de plata. Este precipitado se reduce a plata metálica y se obtiene 0,5076 g de Ag. ¿Cuál es la composición de la muestra? [3.44. S: 0,2426 KCl y 0,1726 g KBr] 1.19. Se dispone de una mezcla de hidróxido potásico impurificado con hidróxido de sodio, cuya composición se desea conocer. Para ello se pesa 1,00 g de muestra y se disuelve en agua, hasta obtener 100 cm3 de disolución. 10,0 cm3 de disolución necesitan 9,0 cm3 de ácido sulfúrico 0,10 mol/L para su neutralización. Calcular la composición de la mezcla analizada. [3.47. S: 96 % KOH y 4 % de NaOH] 1.20. Se tiene una aleación de aluminio y cinc, cuya composición se desea conocer. Para ello se pesa 1,00 g de la aleación y se hace reaccionar con un exceso de ácido clorhídrico diluido. El aluminio y el cinc reaccionan con el ácido, y se obtiene respectivamente, cloruro de aluminio y cloruro de cinc, solubles. En cada reacción se desprende hidrógeno. El hidrógeno desprendido, medido a 300 K y 1,01 x 105 Pa, ocupa un volumen de 1,2 dm3. Calcular con estos datos, la composición de la aleación. [3.48. S: 0,751 g Al y 0,249 g Zn] 1.21. Se tiene una muestra líquida de etanol impurificado por metanol. 1,00 g de dicha muestra se queman con exceso de aire obteniéndose agua y 1,87 g de dióxido de carbono. Calcular el porcentaje de etanol en la muestra analizada. [3.49. S: 92 %] 1.22. Un recipiente cerrado de 10 dm3 contiene 0,58 g de butano, 0,60 g de etano y 6,4 g de oxígeno a la temperatura de 27 ºC. 1) Calcular: a) el peso molecular medio de la mezcla gaseosa y su densidad relativa respecto al aire; b) la presión parcial del oxígeno; c) la composición volumétrica de la mezcla, expresada en tanto por ciento. 2) Si se hace saltar una chispa eléctrica en el interior del recipiente, los gases reaccionan, obteniéndose dióxido de carbono y vapor de agua. Calcular la presión final si la temperatura se eleva hasta 200 ºC. Dato: El peso molecular medio del aire es Mr =28,9. [3.55. S: 33; 1,1; 5 x104 Pa; 4,3 % de C4H10, 8,7 % de C2H6, 87 % de O2; 8,8 x 104 Pa] 1.23. Tanto el clorato de potasio, KClO3(s), como el perclorato de potasio, KClO4(s), se descomponen al calentarlos, obteniéndose cloruro de potasio, KCl(s), y oxígeno. Una muestra de 2,0 g contiene solamente una mezcla de clorato y perclorato de potasio. Al calentarla, en recipiente abierto, queda un residuo sólido, cuya masa es 1,2 g. a) Escribir, igualadas, las ecuaciones químicas correspondientes a los procesos que han tenido lugar; b) Calcular la composición de la muestra analizada. [S.: 1,8 g KClO3 y 0,2 g de KClO4]

  

Pruebas de acceso: 1.24. Una mezcla de butano y propano de 100cm3 se quema en presencia de suficiente cantidad de oxígeno, obteniéndose 380cm3 de dióxido de carbono. Calcula: a) El tanto por ciento en volumen de propano y butano en la mezcla inicial; b) el volumen de oxígeno necesario para efectuar la combustión. Nota: considera que todos los gases están medidos en las mis as condiciones de presión y temperatura. [S.: 20% propano; 620cm3 de oxígeno. Castilla y León, j 2006]