PRIMER EXAMEN PARCIAL DE QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICA QMC – 101 SOLUCIONARIO FILA A 1.- (20 puntos) Encerrar en un círculo el inciso correspondiente a la respuesta correcta: Un fluido tiene una viscosidad cinemática de b) ¿A qué temperatura tendrán las moléculas de 0,045 stokes y una gravedad específica 0,92, nitrógeno, la misma velocidad cuadrática media determinar su viscosidad dinámica en unidades del que los átomos de Helio a 300 K? sistema internacional (N-s/m2). i) 2500 K ii) 2100 K 3 3 i) 5,0310 ii) 7,36 10 iii) 1700 K iv) 1500 K v) ninguno 3 3 iii) 1,5310 ix) 1,7310 e) ninguno c) Si se tiene un coloide donde la fase dispersa es el d) Calcular la presión absoluta de un gas ideal estado líquido y la fase dispersante es gas, se trata contenido en un recipiente cuya presión de: manométrica es de 21,6 pulg. de agua i) niebla ii) humo i) 729,55 mmHg ii) 719,66 mmHg iii) gelatina iv) emulsión v) ninguno iii) 779,33 mmHg iv) 795,11 mmHg v) ninguno e) Si la concentración normal del ácido silícico es 8, f) ¿Cuál de las siguientes sustancias posee enlace entonces su concentración molar es: covalente apolar o puro? i) 2 molar ii) 4 molar i) Benceno líquido ii) metano iii) oxígeno gaseoso iii) 12 molar iv) 16 molar v) ninguno iv) agua v) ninguno g) ¿Cuál es la fracción molar del soluto en una h) Calcular la concentración molal de una solución solución acuosa 1 molal? de NaClO3 3 molar y densidad igual a 1,21 g/mL. i) 0,177 ii) 0,823 iii) 0,277 i) 2,181 molal ii) 3,181 molal iv) 0,0177 v) ninguno iii) 4,181 molal iv) 5,181 molal v) ninguno i) ¿Cuántos enlaces puede formar normalmente un j) ¿Cuantos enlace y respectivamente tiene el átomo que posee 14 electrones? compuesto metil benceno? i) 1 ii) 2 i) 7 y 3 ii) 9 y 4 iii) 12 y 4 iii) 3 iv) 4 v) Ninguno v) ninguno iv) 9 y 3 a)
2. (20 puntos) el tiempo que demora en pasar 1 m 3 de Oxígeno gaseoso, por un efusimetro es 2 minutos; a) Calcular el tiempo que demora en pasar el mismo volumen una mezcla gaseosa compuesta por el 60% en peso de metano y 40% de acetileno en peso. Si el sistema permanece constante a 104 ºF; b) determine la velocidad cuadrática media de la mezcla gaseosa (CH 4-C2H2) Solución.- a) El peso molecular de la mezcla gaseosa es: m 2H2 n ,750g / mol ,C CH4: n 60 3,750 16
M
Las fracciones molares son: 0,71 CH4: X 3,753,750 ,538 1,538
n
40 ,538g / mol 1,538 26
0,29 C2H2: X 3,751,538 1,538
Y el peso molecular de la mezcla es: v1 v2
M 2 M 1
M 0,71 ,71 16 0,29 ,29 26 18,90 ,90g / mol V t 1 18,90 ,7686 2 1,537mi ,537min n t 2 0,7686 v 32 t 2
b) vCM
3RT M
3 8, 314 313 642,5 42,59 9m / s 18,9 18,9 103
3. (20 puntos) Se quiere preparar una disolución de nitrato de amonio que contenga 50 g de NH 4NO3 por litro. Calcular los volúmenes de ácido nítrico concentrado (p.e. = 1,375 g/mL y 61,79 % HNO 3) y de amoniaco concentrado (p.e. = 0,918 g/mL y 21,50% NH 3) que deben mezclarse para preparar 700 mL de aquella disolución de nitrato amónico. La reacción para obtener NH 4NO3 es: HNO3 + NH3 NH4NO3. Solución.-
En 700 mL de solución de nitrato amónico existe: 700mL
Por tanto: Volumen de sol de HNO 3 : 35gNH NO 4
Volumen de sol de NH 3:
3
35gNH4NO3
1molNH4NO3 80gNH4NO3
1molNH4NO3 80gNH4 NO3
50g 35gNH4NO3 1000mL
1molHNO3
1molNH4 NO3
1molNH3 1molNH4 NO3
63gHNO3
1molHNO3
100gSol 1mL 32, 44mL 61,79g 1,375g
17gNH 3 100gSol 1mL 37,68mL 1molNH3 21,50 g 0,918 g
4. (20 puntos) Se desea determinar la solubilidad del cloruro de magnesio en agua a 20 ºC, y se procede de la siguiente manera: El peso del vaso de precipitados es de 76,80 g, se vierte cierta cantidad de la solución saturada de cloruro de magnesio y ahora el peso del conjunto es de 122,70 g. Finalmente cuando se evapora a sequedad, se vuelve a pesar y da un valor de 92,70 g tanto el vaso y la sal. Calcule la solubilidad de la sal a dicha temperatura en g MgCl 2/100 g H 2O. Solución.- Para la solución saturada se tiene: mvaso 76,80g mvaso magua msal 122,70g
mvaso msal 92,70g
La masa de sal es: msal 92,70g 76,80 15,90g
La masa de agua: magua 122,7 76,80 15,90 30g
La solubilidad del cloruro de magnesio es: so lub ilidad
53gMgCl 2 15,9gsal 100 30gagua 100 100gdeagua
5. (20 puntos) A la presión normal, el xileno (C 8H10) hierve a 140 ºC y la acetona hierve a 56,2 ºC. ¿A qué temperatura tendrá la acetona la misma presión de vapor que el xileno a 100 ºC si la entalpía de vaporización del xileno es 347,1 kJ/kg y de la acetona es 9,274 kcal/mol?, b) Determine la temperatura de ebullición del xileno en La Paz. Solución.- a) Para el xileno: T 1 = 413 K, P 1 = 760 mmHg, P2 = ¿?, T 2 = 373 K y Hv = 347,1 kJ/kg = 36792,6 J/mol. Para el Xileno:
P ΔH1 1 1 l n 2 R T1 T2 P1
Para la acetona: ΔH1 347,1KJ / kg
P ΔH2 1 1 l n 2 (2) R T1 ' T2 ' P1
1kg 1000g
ΔH2 9,274Kcal / mol
(1)
106g 1mol
1000cal 1kcal
1000 J 1kJ
36792,6 J / mol
4,186J 1cal
38820,6 J / mol
Igualando las ecuaciones 1 y 2 ΔH1 1
1 ΔH2 1 1 R T1 T2 R T1 ' T2 '
T2 ' 304,526K o T2 ' 31,526º C
b) Xileno: P2 = 495 mmHg, T2 = ¿¿ P1 = 760 mmHg. T 1 = 413K P ΔH1 1 1 1 495 36792,6 1 l n 2 l n R T1 T2 8,314 413 T 2 760 P1 T2 397,11K o T2 124,11º C
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO BÁSICO I -2018 FECHA: 21 – 03 - 18
PRIMER EXAMEN PARCIAL DE QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICA QMC – 101 Tiempo: 90 minutos 1.- (20 puntos) Encerrar en un círculo el inciso correspondiente a la respuesta correcta: Un fluido tiene una viscosidad cinemática de b) ¿A qué temperatura tendrán las moléculas de 0,045 stokes y una gravedad específica 0,92, nitrógeno, la misma velocidad cuadrática media determinar su viscosidad dinámica en unidades del que los átomos de Hidrógeno a 300 K? sistema internacional (N-s/m2). i) 2500 K ii) 2100 K 3 3 ii) 7,36 10 v) ninguno i) 5,0310 iii) 1700 K iv) 1500 K 3 3 iii) 1,5310 ix) 1,7310 e) ninguno c) Si se tiene un coloide donde la fase dispersa es el d) Calcular la presión absoluta de un gas ideal estado sólido y la fase dispersante es gas, se trata contenido en un recipiente cuya presión de: manométrica es de 31,6 pulg. de agua ii) humo i) niebla i) 729,55 mmHg ii) 719,66 mmHg iii) gelatina iv) emulsión v) ninguno iii) 779,33 mmHg iv) 795,11 mmHg v) ninguno e) Si la concentración normal del ácido silícico es 6, f) ¿Cuál de las siguientes sustancias posee enlace entonces su concentración molar es: covalente apolar o puro? i) 2 molar ii) 4 molar i) Benceno líquido ii) metano v) ninguno iii) oxígeno gaseoso iii) 12 molar iv) 16 molar iv) agua v) ninguno g) ¿Cuál es la fracción molar del soluto en una h) Calcular la concentración molal de una solución solución acuosa 1 molal? de NaClO3 3 molar y densidad igual a 1,21 g/mL. i) 0,048 ii) 0,082 iii) 0,035 i) 2,181 molal ii) 3,181 molal iv) 0,018 iii) 4,181 molal iv) 5,181 molal v) ninguno v) ninguno i) ¿Cuántos enlaces puede formar normalmente un j) ¿Cuantos enlace y respectivamente tiene el átomo que posee 14 electrones? compuesto metil benceno? i) 1 ii) 2 i) 7 y 3 ii) 9 y 4 iii) 12 y 4 iv) 4 v) ninguno iii) 3 v) Ninguno iv) 9 y 3 a)
2. (20 puntos) el tiempo que demora en pasar 1 m 3 de Oxígeno gaseoso, por un efusimetro es 3 minutos; a) Calcular el tiempo que demora en pasar el mismo volumen una mezcla gaseosa compuesta por el 40% en peso de metano y 60% de acetileno en peso. Si el sistema permanece constante a 104 ºF; b) determine la velocidad cuadrática media de la mezcla gaseosa (CH 4-C2H2) Solución.- a) El peso molecular de la mezcla gaseosa es: m 40 n 2H2 2,50g / mol ,C CH4: n 16 M Las fracciones molares son: 0,52 CH4: X 2,52,50 2,307
n
60 2,307g / mol 26
0,48 C2H2: X 2,52,307 2,307
Y el peso molecular de la mezcla es: M 0,52 16 0,48 26 20,80g / mol v1 v2
M 2 M 1
V t 1 v t 2
20,80 32
t 2 0,806 3 2,418min
b) vCM
3RT M
3 8,314 313 613,61m / s 20,8 103
3. (20 puntos) Se quiere preparar una disolución de nitrato de amonio que contenga 60 g de NH 4NH3 por litro. Calcular los volúmenes de ácido nítrico concentrado (p.e. = 1,375 g/mL y 61,79 % HNO 3) y de
amoniaco concentrado (p.e. = 0,918 g/mL y 21,50% NH 3) que deben mezclarse para preparar 500 mL de aquella disolución de nitrato amónico. La reacción para obtener NH 4NO3 es: HNO3 + NH3 NH4NO3. Solución.En 500 mL de solución de nitrato amónico existe: 500mL
Por tanto: Volumen de sol de HNO 3 : Volumen de sol de NH 3:
30gNH4 NO3
30gNH4NO3
60g 30gNH4NO3 1000mL
1molNH4NO3
80gNH4NO3
1molNH4NO3 80gNH4NO3
1molHNO3 1molNH4 NO3
1molNH3 1molNH4 NO3
63gHNO3 1molHNO3
17gNH 3 1molNH3
100gSol 1mL 27,81mL 61,79g 1,375g
100gSol 1mL 32,30mL 21,50 g 0,918 g
4. (20 puntos) Se desea determinar la solubilidad del cloruro de magnesio en agua a 20 ºC, y se procede de la siguiente manera: El peso del vaso de precipitados es de 86,80 g, se vierte cierta cantidad de la solución saturada de cloruro de magnesio y ahora el peso del conjunto es de 132,70 g. Finalmente cuando se evapora a sequedad, se vuelve a pesar y da un valor de 100,70 g tanto el vaso y la sal. Calcule la solubilidad de la sal a dicha temperatura en g MgCl 2/100 g H2O. Solución.- Para la solución saturada se tiene: mvaso 86,80g mvaso magua msal 132,70g
mvaso msal 100,70g
La masa de sal es: msal 100,70g 86,80 13,90g
La masa de agua: magua 132,7 86,80 13,90 32g
La solubilidad del cloruro de magnesio es: so lub ilidad
13,9gsal 100 43,44gMgCl 2 32gagua 100 100gdeagua
5. (20 puntos) A la presión normal, el xileno (C 8H10) hierve a 140 ºC y la acetona hierve a 56,2 ºC. ¿A qué temperatura tendrá la acetona la misma presión de vapor que el xileno a 100 ºC si la entalpía de vaporización del xileno es 347,1 kJ/kg y de la acetona es 9,274 kcal/mol?, b) Determine la temperatura de ebullición del xileno en La Paz. Solución.- a) Para el xileno: T 1 = 413 K, P 1 = 760 mmHg, P2 = ¿?, T 2 = 373 K y Hv = 347,1 kJ/kg = 36792,6 J/mol. Para el Xileno:
P ΔH1 1 1 l n 2 R T1 T2 P1
Para la acetona: ΔH1 347,1KJ / kg
P ΔH2 1 1 l n 2 (2) R T1 ' T2 ' P1
1kg 1000g
ΔH2 9,274Kcal / mol
(1)
106g 1mol
1000cal 1kcal
1000 J 1kJ
36792,6 J / mol
4,186J 1cal
38820,6 J / mol
Igualando las ecuaciones 1 y 2 ΔH1 1
1 ΔH2 1 1 R T1 T2 R T1 ' T2 '
T2 ' 304,526K o T2 ' 31,526º C
b) Xileno: P2 = 495 mmHg, T2 = ¿¿ P1 = 760 mmHg. T 1 = 413K P ΔH1 1 1 1 495 36792,6 1 l n 2 l n 8,314 413 T 2 R T1 T2 760 P1 T2 397,11K o T2 124,11º C
