UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERAS INGENIERAS Y CIENCIAS QUÍMICAS INGENIERÍA PETROLERA SEMESTRE 1 QUÍMICA BÁSICA PROBLEMAS RESUELTOS DEL BENSON AURORA GALICIA BADILLO
MELCHISEDEC GAMALIEL SALAS LICONA 10/12/09
CAPITULO 1 MEDICIÓN 1. Exprésense las cantidades siguientes con los prefijos métricos: a) 0.002 de una pulgada = 2 = 2 milipulgadas. b) 0.01 milla = 1 = 1 centímetro, 10 milimillas. c) 12,000 vestidos = 12 = 12 kilovestidos. d) 100.000,000 años = 100 = 100 mega años. e) 7,000.000,000 vatios = 7 = 7 gigavatios, 7000 megavatios. f) 0.0000035 tonelada = 3.5 = 3.5 microtoneladas. microtoneladas. 2. Exprese las cantidades siguientes como números en unidades básicas: a) 3.5 kilopesos = 3500 = 3500 pesos. b) 75 micras = 0.000075 = 0.000075 metros. c) 42 kilvatios = 42,000 = 42,000 vatios. d) 0.16 megalibra = 160,000 = 160,000 libras. e) 95 gramos (microgramos) = 0.000095 = 0.000095 gramos. f) 2.5 miligalones = 0.0025 = 0.0025 galones. g) 1.6 kilo ovejas = 1600 = 1600 ovejas. 3. ¿Cuáles de las siguientes son propiedades extensivas y cuáles intensivas? a) Densidad = Intensiva = Intensiva b) peso = Extensiva = Extensiva c) temperatura = Intensiva = Intensiva d) costo = Extensiva = Extensiva e) color del cobre = Intensiva = Intensiva f) color del cielo = Extensiva = Extensiva 4. Conviértanse 25 g en libras.
CAPITULO 1 MEDICIÓN 1. Exprésense las cantidades siguientes con los prefijos métricos: a) 0.002 de una pulgada = 2 = 2 milipulgadas. b) 0.01 milla = 1 = 1 centímetro, 10 milimillas. c) 12,000 vestidos = 12 = 12 kilovestidos. d) 100.000,000 años = 100 = 100 mega años. e) 7,000.000,000 vatios = 7 = 7 gigavatios, 7000 megavatios. f) 0.0000035 tonelada = 3.5 = 3.5 microtoneladas. microtoneladas. 2. Exprese las cantidades siguientes como números en unidades básicas: a) 3.5 kilopesos = 3500 = 3500 pesos. b) 75 micras = 0.000075 = 0.000075 metros. c) 42 kilvatios = 42,000 = 42,000 vatios. d) 0.16 megalibra = 160,000 = 160,000 libras. e) 95 gramos (microgramos) = 0.000095 = 0.000095 gramos. f) 2.5 miligalones = 0.0025 = 0.0025 galones. g) 1.6 kilo ovejas = 1600 = 1600 ovejas. 3. ¿Cuáles de las siguientes son propiedades extensivas y cuáles intensivas? a) Densidad = Intensiva = Intensiva b) peso = Extensiva = Extensiva c) temperatura = Intensiva = Intensiva d) costo = Extensiva = Extensiva e) color del cobre = Intensiva = Intensiva f) color del cielo = Extensiva = Extensiva 4. Conviértanse 25 g en libras.
5. Conviértanse 16 mg en kilogramos. kilogramos.
6. ¿Cuál es el peso en toneladas de 120 mg de radio?
7. Actualmente el precio de venta del radio es de $312,500.00 por g. ¿Cuánto costarán 2 lb de radio?
8. Conviértanse 20 yardas cuadradas en centímetros cuadrados. 1 yd2= 8361.2736 cm2
9. Una carbonera tiene las siguientes dimensiones: 8 pies por 12 pies por 15 pies. ¿Cuántos metros cúbicos de capacidad tiene? 1 ft3= 0.028316846 m3
10. La longitud de onda de la luz amarilla de una lámpara de sodio es aproximadamente 5,900 Ǻ. ¿Cuánto es esto en pulgadas? ¿En centímetros? ¿En micras?
1 Ǻ=1 × 10-10 m
11. La densidad del tetracloruro de carbono es 1.60 g/cm 3, ¿Cuánto es en toneladas por yardas cúbicas?
1 yd3 = 764554.858 cm3
12. Un letrero de un pueblo mexicano indica que la velocidad máxima es 40 km/hr. ¿Cuánto es en millas por hora?, ¿En centímetros por segundo?
13. La fuerza del campo gravitatorio de la tierra producirá una aceleración de 32 pies/seg. ¿Cuánto es en centímetros por segundo cuadrado?; ¿En metros por minuto cuadrado?
14. Conviértase una fuerza de 980 g-cm/seg2 (980 dinas) en kilogramometros por minuto cuadrado.
15. El volumen de un sólido ha sido dado por una persona excéntrica como 70 pulg2-cm. ¿Es esto un posible grupo de unidades para un volumen? Explíquese por qué y luego procédase a expresarlo en unidades más convencionales. Sí es posible, porque si las pulgadas cuadradas se convierten a centímetros cuadrados, y posteriormente se multiplica por cm, obtenemos centímetros cúbicos. O en caso contrario convertimos los centímetros a pulgadas y se multiplica por las pulgadas cuadradas y obtenemos pulgadas cúbicas.
16. Cuatrocientas lb de hierro metálico ocupan un volumen de 0.0234 m3. Calcúlese la densidad del hierro en gramos por centímetro cúbico.
17. La densidad del benceno es 0.88 g/cm 3 a 20°C. ¿Cuántos miligramos de benceno hay en 25 cm3? m= DV
18. Si 24 gallinas pueden poner 150 huevos en una semana, ¿Cuántos días necesitarían 5 gallinas para poner 250 huevos? (Observación : Calcular la velocidad a la cual una gallina pone huevos.) ¿Cuál es su unidad?
19. Un átomo de oxígeno tiene una masa de 2.68×10-28 g. ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 10 lb de este elemento?
20. Una molécula de agua tiene una sección transversal de 10 Ǻ 2. a) ¿Cuántas moléculas de agua se requerirían para cubrir una superficie de un centímetro cuadrado? b) ¿Cuántas moléculas se requerirán para cubrir la superficie total de un cubo cuya arista es 1 mm? (Observación : Supóngase que las moléculas tienen forma de cuadrados). a) 1Ǻ= 1× 10-10 m= 1×10 -8 cm (1×10 -8 cm)2= 1× 10-16 cm2 (10)= 1× 10-15 cm2
b) 1Ǻ= 1× 10
-7
mm
(1× 10-7 mm)2 = 1× 10-14 mm2 (10)= 1× 10-13 mm2
21. ¿Cuál es la densidad en g/cm3 de un bloque rectangular de plástico de 30 pulgadas de altura × 16 pulgadas de ancho × 1 pie de largo y que pesa 12 lb?
22. Se ha encontrado que una muestra de agua contiene algo de sal (NaCl) disuelta. ¿Qué mediciones se necesitarían para expresar esta información en forma cuantitativa? Desarróllese una unidad compleja que representaría el contenido de sal en el agua como una propiedad intensiva. Se necesita conocer la cantidad exacta que hay de soluto (NaCl) en el disolvente (H20), es decir, para que sea cualitativa necesitamos conocer cantidades.
23. La fórmula para el volumen de una esfera está dada por: , en donde r es su radio. ¿Cuál es el peso en toneladas de una esfera de agua de 1 milla de radio, siendo la densidad del agua 1 g/cm3?
( )
24. Un lingote de hierro que pesa 3600 lb descansa sobre una base que es un rectángulo de 2.4 pulgadas × 1.6 pulgadas. Calcúlese la presión sobre esta base en lb/pulgada cuadrada.
25. La cuchilla de un patín para hielo se pone en contacto con el hielo a lo largo de unas 6 pulgadas y un ancho de 0.02 pulgadas. Calcúlese la presión producida sobre el hielo por un patinador de 150 lb 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 0.2 mm. Calcúlese la presión en lb/pulgada cuadrada ejercida sobre el disco por un brazo de fonógrafo que pesa 4 oz.
27. Una molécula que tiene una masa de 2.0 × 10 -22 g tiene una velocidad de 4.0 × 104 cm/seg. ¿Cuál es la energía cinética en ergios?
28. Cuando la molécula del problema 27 choca con una pared, se ha estimado que llega a quedar inmóvil en un tiempo del orden de 2 × 10-13 seg. Calcúlese su aceleración negativa en cm/seg 2. ¿Cuál es ésta en pies/seg2? Compárese ésta con la aceleración producida por la gravedad terrestre, g= 980 cm/seg 2 a 41° de latitud.
¿Una plancha de acero inoxidable pesa 16 kg y su espesor es 0,5 pulg. Se sabe que la densidad del acero es 8 g/cm3. Si el metro cuadrado de acero cuesta S/. 40. Hallar el costo de la plancha de acero? d=p/v, determinar el volumen (v), el peso lo pasamos a gramos= 16.000 g, v=p/d = 16.000/8= 2.000 cm3 el espesor de la lámina: 1 pulgada = 2,545 cm 0,5 pulg = 1,2725 cm, de espesor se determina el área de la lámina (A): A= v/e= 2.000/1,2725 = 1.571,71 cm2 1m2.............10.000 cm2 X.................. 1.571,71 X= 0,1572 m2, es el área de la lámina de acero, costo: 40 x 0,1572= $ 6,2868 por m2.
CAPITULO 2 METODOS PARA MEDIR CANTIDADES DE MATERIA Calcúlense los pesos moleculares de las siguientes sustancias: a) b) c) d) e) f) g) h)
… … … … … … … …
1) Efectúense las siguientes conversiones :
a moles… a gramos… gramos… a moles…
a) 6.0g. de
b) 4.7 mili moles de
c) 2.7 moles de
d) 0.026g de Cu
a
a moles… a mili moles… a moles… … … …
e) 0.18 kg de
f) 1.8 lb de (
=6190.9mmol
g) 24g. de
h) 15 micro gramos de
i) 8 giga moles de
a mL TPS de
a toneladas de
j) 8.5 pico litros TPS de
a moléculas de
2) ¿Cuál tiene más moléculas?
… …. a) 4 mili moles de
b) 16g de
u 80mg de
o 20g de
c)
o 1kg de de
3) Efectúense las conversiones siguientes:
… a moléculas … a moles… a moléculas… a toneladas… a) 0.24 moles de
O a moléculas
b) 1.7 mili moles de
c)
d) 2lb de
e) 6000 moléculas de
de
4) ¿Cuántos mili moles de S hay en 20 mg de
5) Si se quitan 1.8x
moléculas de
de 10 mg de
, ¿Cuántos
][ ] [ ⁄
moles de
quedan?
6) La densidad del tetra cloruro de carbono
es
a
¿Cuál es el volumen promedio ocupado por una molécula de esta temperatura?
7) Háganse las conversiones siguientes: a) 26cc TPS de
b)
… gaseoso a mili moles de
moléculas de NO gaseoso a litros TPS de NO gaseoso
a
c) 16mg de
a centímetros cúbicos TPS de
d) 33Lt TPS de
gaseoso
gaseoso a kilogramos de
8) Seiscientos veinticinco miligramos de un gas desconocido ocupan un volumen de 175cc a TPS ¿Cuál es el peso molecular del gas?
⁄ 9) Una molécula de compuesto químico desconocido tiene una masa de
⁄
¿Cuál es el peso molecular del compuesto?
10) Se ha encontrado que un recipiente de 1Lt pesa 500.763g cuando esta al vacio. ¿Cuál será su peso cuando esté lleno de
y a TPS?
11) Se ha encontrado que
moléculas de un compuesto
desconocido tienen una masa de 3.76mg ¿Cuál es su peso molecular?
⁄
12) Cuando un matraz de 250cc se llena a TPS con un gas pesa 261.023g. Cuando esta al vacio pesa 260.242g. ¿Cuál es el peso molecular de este gas?
⁄ ⁄ √ PM:
13) La densidad del
(liquido) a 0
ocupado por 800 moléculas de una sola molécula de
es de 1.6
¿Cuál es el volumen
? ¿cuál es el volumen ocupado por
? A partir de este último resultado, ¿Cuál es
el diámetro en Angstroms de una molécula de
?
14) Los químicos encuentran que las técnicas macroquímicas son mucho más conveniente para el análisis químico que las técnicas más antiguas en que se usan grandes cantidades de materiales. Exprésense las relaciones 1, 2,3 de la última sección (sección 7) y la definición de peso molecular en unidades micro de materia. 1° 1mol= formula peso de una sustancia en gramos. 2° 1mol=
3° 1mol= 22.4Lt TPS (solo para gases) Podemos definir peso molecular como:
⁄
15) Se supone que un átomo de Hg tiene un radio de 1.45 . Suponiendo que tienen una forma esférica, ¿Qué volumen tendrá? Suponiendo que en el Hg liquido los átomos están empacados con 6 vecinos inmediatos (es decir, en una distribución cubica similar a un tablero tridimensional de ajedrez), ¿Qué volumen será ocupado por un mol de Hg liquido?
V=
) (
16) Dispersando moléculas de tipo aceitoso sobre agua para que formen una unnimolecular se ha encontrado que se reduce la velocidad de evaporación
del agua protegida en esta forma. Si la sección
transversal de una molécula tipo aceitoso de formula
tiene 36
angstroms cuadrados, ¿Qué peso de ella se requerirá para cubrir un deposito cuya área es 1milla cuadrada? 17) ¿Cuál es la masa en gramos de una masa en gramos de
?
18) ¿Cuántas moléculas hay en 1cc de aire a TPS?
19) En un promedio de 100 moléculas de nuestra atmosfera seca existen aproximadamente 78 moléculas de
, 21 moléculas de
y 1
molécula de Ar. ¿Cuál es el peso molecular promedio de la atmosfera?
⁄ =
PM=
20) El aire húmedo contiene moléculas de componentes normales
además de los
Ar. ¿a TPS que es más pesado, 1cc de
aire seco o 1cc de aire húmedo? Explíquese la respuesta lo más brevemente posible. El aire seco es más pesado, porque al incluir moléculas de
los demás gases disminuyen su presencia y siendo que estos son más pesados ocasionan que el aire húmedo pierda peso. 21) En un día caliente y húmedo la atmosfera puede contener en 100 moléculas hasta 6 moléculas de proporciones de
. Suponiendo que las
Ar en las 94 moléculas restantes son las
mismas que en las del problema 20, calcúlese el peso molecular promedio del aire húmedo.
⁄ =
PM=
CAPÍTULO 3 FÓRMULAS QUÍMICAS 1) Interprétense las siguientes fórmulas en términos de moléculas y átomos y términos de moles. ¿Cuáles parecen ser fórmulas verdaderas? Explíquense por qué. a) H2O2: Una molécula de H 2O2 tiene 2 átomos de H y 2 átomos de O. Un mol de H2O2 tiene 2 moles de H y dos mol de O. b) Na2SO4: Una molécula de Na 2SO4 tiene 2 átomos de N, 1 átomo de S 4 átomos de O. c) Na2SO4 10 H2O: Una molécula de Na2SO4 deca hidratado tiene 2 átomos de Na, 14 átomos de O, 20 átomos de H y 1 átomo de S. d) Al2(SO4)3: 1 molécula de Al 2(SO4)3 tiene 2 átomos de Al, 3 átomos de S y 12 átomos de O. e) CaC2: 1 molécula de CaC2 tiene 1 átomo de Ca y 2 átomos de C. f) N2H4: 1 molécula de N2H4 tiene 2 átomos de N y 4 átomos de H. g) 2CaSO4 H2O: 2 moléculas de CaSO 4 hidratado tienen 2 átomos de Ca, 2 átomos de S, 9 átomos de O y 2 átomos de H. h) C10H18: 1 molécula de C10H18 tiene 10 átomos de C y 18 átomos de H. 2) ¿Cuántos moles de oxígeno (O) hay en 0.28 mol de Al2(SO4)3?
3) ¿Cuántos moles de azufre (S) hay en 1.78 moles de Na4S4O6?
4) ¿Cuántos moles de oxígeno (O) hay en 0.12 mol de Na2CO3 10 H2O?
5) ¿Cuántos moles de CuSO4 tendrán 6.3 mmoles de O?
6) ¿Cuántos moles de H2O2 contendrán 24 mmoles de H?
7) Una determinada cantidad de Na2B4O7 contiene 0.33 mol de O. ¿Cuántos mmoles de B contiene?
8) ¿Cuántos moles de B hay en 20 g de Na2B4O7?
9) ¿Cuántos mmoles de S hay en 18 g de Al2(S2O3)3?
10) ¿Cuántos gramos de O hay en 64 mmoles de CaSO4?
11) ¿Cuántos gramos de Na hay en 240 mg de Na2CO3?
12) ¿Cuántos gramos de Ca hay en 1 tonelada de Ca3(PO4)2?
13) ¿Cuántos átomos de O hay en 20 mg de H 2O2?
14) ¿Cuál es la composición porcentual en peso de lo siguiente?: a) NaBr: 103 g
b) Ca(CN)2: 92 g
c) K2S2O3: 190 g
d) Na2CO3 10 H2O: 286 g
e) C2H4O2: 60 g
f) C6H5NO2: 123 g
15) Escríbase la fórmula empírica de cada uno de los siguientes compuestos, cuya composición porcentual en peso se da: a) Calcio (Ca)= 20% ; Bromo (Br)= 80.00%
Ca 20%; Br 80%= CaBr2
b) Carbono (C)= 53% ; Oxígeno (O)= 47%
C 53%; O 47%= C3O2
c) Aluminio (Al)= 23.1% ; Carbono (C)= 15.4% ; Oxígeno (O)= 23.9%
Al 23.1%; C 15.4%; O 23.9%= Al2(C03)3
d) Estroncio (Sr)= 65.7% ; Silicio (Si)= 10.4% ; Oxígeno (O)=23.9%
Sr 65.7%; Si 10.4%; O 23.9%= Sr2SiO4
e) Manganeso (Mn)= 56.4% ; Azufre (S)= 43.6%
Mn 56.4%; S 43.6%= Mn3S4
f) Calcio (Ca)= 18.3% ; Cloro (Cl)= 32.4% ; Hidrógeno (H)= 5.5% ; Oxígeno (O)= 43.8%
Ca 18.3% ; Cl 32.4% ; H 5.5%; O 43.8%= CaCl2 6 H2O
16) Dadas las siguientes fórmulas empíricas y pesos moleculares, calcúlese la fórmula molecular verdadera. Fórmula Empírica CH2 HO CH2O HgCl HF
Peso Molecular 84 34 150 472 80
Fórmula verdadera C 6H 2 1 H 2O 2 C 5H 0 O5 1 Hg 2C l 2 H 4F 4
C6H12 H2O2 C5H10O5 Hg2Cl2
H4F4
17) Cuando se calientan 9.7 g de un hidrato de CuSO4 pierde 3.5 g de agua. ¿Cuál es la fórmula empírica del hidrato?
CuSO4 5 H2O
18) En 2.50 g de un compuesto que contiene cromo (Cr) y azufre (S) hay un total de 1.20 g de S. ¿Cuál es su fórmula?
Cr2S3
19) Cuando se calientan 3.75 g de cloruro de platino, se desprende cloro quedando 2.17 g de platino. ¿Cuál es su fórmula?
PtCl4
20) Por combinación de 2.80 g de CaCl2 con 2.11 g de NH3 se forma un compuesto. ¿Cuál es su fórmula?
CaCl 4 NH3
21) Cuando se calienta azúcar a 600° C en ausencia de aire, se convierte en una masa negra de carbono (C) y agua (H 2O) que se volatiliza como un gas. Si 465 mg de azúcar producen 196 mg de C ¿Cuál es su fórmula empírica?
22) Cuando las soluciones muy concentradas de ácido nítrico (HNO3) en agua se enfrían, se separa un sólido cristalino blanco en el que se ha encontrado que contiene 22.2% de agua y 77.8% de HNO 3 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 algunas razones para apoyar las conclusiones?
HNO3 H2O
23) Un compuesto desconocido tiene la composición de 3.2% de H, 37.5% de C y 59.3% de F. ¿Cuál es su fórmula empírica? Si 150 cc TPS del vapor de este material pesan 1.07 g. ¿Cuál es su fórmula verdadera?
CHF PM= 1.07 g /
= 5
mol = 160 g/mol H5C5F5
24) Un compuesto contiene 52% N, 40% B y el resto de H. 60 cc TPS de su vapor pesan 210 mg. Calcúlese su peso molecular y fórmula verdadera.
BNH2 = 26.81 g
B3N3H6
25) La composición de un material puede ser expresada en términos de mol por ciento. Así el mol por ciento de cualquier componente en una mezcla o compuesto indica el número total de moles de dicho componente presente en una cantidad del material que comprende 100 moles. El mol por ciento de Na en NaCl es 50%. En cada uno el mol por ciento del material indicado. a) H2O
mol% H= 66.66%
b) NH3
mol% N=25%
c) H3PO4
mol% O=500%
d) C6H12O6
mol% C=25%
e) Na2B4O7 10 H2O mol% O=39.53%
f) Aire seco
mol% O2=21%
26) Se mezclan 15 g de H2O con 11 g de alcohol (C2H5OH). ¿Cuál es el mol por ciento de agua en la mezcla?
27) Una aleación de Cu y Zn contiene 74.5% en peso de Cu. Calcúlese el mol por ciento de Cu en la aleación.
CAPITULO 4 Problemas
1.- Cámbiense los siguientes enunciados en ecuaciones químicas y después ajústense las ecuaciones (búsquense las fórmulas en el texto) a) El cloro gaseoso arde en Hidrógeno gaseoso formando Cloruro de Hidrógeno. Cl2 H2 2HCl b) El Cloruro de Bario reacciona con el Sulfato de Zinc formando Cloruro de Zinc y un precipitado de Sulfato de Bario. BaCl2 ZnSO4 ZnCl2 BaSO4
c) El Nitrato de Calcio reacciona con el Fosfato Sódico formando Nitrato de Sodio y un precipitado de Fosfato de Calcio. 3Ca(Na3)2 2Na3PO4 6Na NO 3 Ca3(PO4)2
d) Cuando se calienta el Clorato de Potasio, produce una mezcla de Cloruro de Potasio y Perclorato de Potasio.
KClO 3 KCl 3ClO4K
4KClO KCl 3KClO 4
e) El ácido Sulfhídrico gaseoso arde en el aire formando Agua y Anhídrido Sulfuroso.
H2SO4 H2O SO2
f) El Aluminio metálico desplaza al Hierro del Óxido Férrico, formando Óxido de Aluminio y Hierro. 2Al 3FeO Al2O3 3Fe
g) El gas Hidrógeno se combina con el Nitrógeno formando Amoníaco. 3H2 N2 2H3N
h) El Cobre se disuelve en Ácido Nítrico diluído formando Nitrato Cúprico, agua y Óxido Nítrico. 3Cu 8HNO3 3Cu(NO3)2 4H2O 2NO
i) El Fósforo arde en el Oxígeno formando Pentóxido de Fósforo. 4P SO2 2P2O5
j) El Sodio metálico reacciona con el agua dando Hidróxido de Sodio e Hidrógeno gaseoso 2Na 2H2O 2NaOH H2
k) El Disulfuro de Carbono arde en el aire formando Anhídrido Carbónico y Anhídrido Sulfuroso.
CS2 3O2 CO2 2SO2
l) Cuando el Hipoclorito de Sodio se calienta forma una mezcla de Cloruro de Sodio y Clorato 2NaClO -------- NaClO + ClO 2.- 4HCl+O2→2H2O+2Cl2. ¿Cuántos moles de HCl se necesitan para formar 0.35 mol de Cl2?
3.- 16 HCl 2 KMnO4 2MnCl2 2KCl 4H2O 5Cl2 ¿Cuántos moles de cloro se necesitan?
4.- 3CaCl2 2K3PO4 Ca3(PO4) 2 6KCl ¿Cuánto moles de fosfato de potasio se necesitan para producir 0.076 mol de cloruro de potasio? 2 mol K3PO4 .0253 mol K3PO4 6 KCl
.076 mol KCl
5.- CS2 3O2 CO2 2SO2 . ¿Cuántos cc a TPS de SO se producirán al quemar 3 gramos de CS? 1 mol CS= 76 gr CS 1molCS 2molSO 22.4ccTPS
3 gr CS = 1768 cc TPS 76grCS 1molCS .003molSO
6.- FeS 2HCl H2S FeCl3 . ¿Cuántos gramos de FeS se necesitan para producir 100 gramos de HS? ¿Qué volumen ocupará este a TPS? 1 mol H2S 1molFeS 88grFeS 100 gr H2S 1 mol H2S 1molFeS 258.82gr FeS 2 34 gr H S 1 mol H 2 S 22.4 Lts TPS 1 mol H 2 S 65.88 Lts TPS 2 34 gr H S
100 gr H2S
7.- 2 KClO 3 2KCl 3O2 . ¿Cuántos litros de Oxígeno a TPS se producirán al descomponer 25 gramos KClO 3 ? 25 gr
1molKClO 3 3molO2 22.4 LtsTPS KClO 3 2molKClO 3 1molO2 = 6.88 Lts TPS 3 122 KClO gr
8.- 2NaOH H2SO4 Na2SO4 2H2O . ¿Cuántos moles de Hidróxido de Sodio se necesitan para neutralizar 100 gramos de ácido Sulfúrico? 1 mol Na2SO4 2molNaOH 100 gr H2SO4 1 mol H 2 SO4 2.04 moles NaOH 2 4 98 grH SO
9.- 2Na2O2 2H2O O2 4NaOH . ¿Cuántos cc a TPS de O gaseoso pueden obtenerse a partir de 224 mg de Na2O2 ? 1 mmol Na2O2 1 mmol O2 22.4 cc O2 224 mg Na2O2 2 mmol Na2O2 1 mmol O2 32.16 cc TPS O2 2 2 78 mg Na O
10.- En el proceso de contacto para la producción de Ácido Sulfúrico, el Azufre presente en FeS2 se convierte eventualmente en H2SO4 . ¿Cuántos Kg. de H2SO4 pueden prepararse a partir de dos toneladas de FeS2 ? 1000 g FeS2 1 mol FeS2 1mol H2SO4 98 gr H2SO4 1 kg H2SO4 1814 Kg FeS2 1Kg FeS2 120g Fes2 1 mol FeS2 1mol H2SO4 1000 g H2SO4
1481.4Kg H2SO4
11.- Si H2SO4 el producido en el problema presente tiene una densidad de 1.86 gr/cc. ¿Qué volumen ocupará? D
m V
V
2.97 *10^6 gr 1.86 gr/cc
1.59 * 10^6
12.- 2CH + 13 ------- 8CO + 10HO. ¿Cuántos cc de CO a TPS pueden producirse a partir de 15 cc de butano (CH) líquido? La densidad del butano líquido es 0.60 gr/cc a 0◦C 1 mol C4H10 8 mol CO2 9 gr C4H10 22 gr C4H10 2 mol C4H10
13.- A partir de la reacción indicada en el problema 3, ¿Cuántos gr de KMnO4 se necesitan para producir 200 cc del Cl2 gaseoso a TPS?
1 Lt Cl 2 1 mol 2 KMnO4 158 g KMnO 4 200 cc Cl 2 0.5642 g KMnO4 1000 cc Cl 2 22.4 Lt TPS 5 Cl 2 1 mol KMnO4
14.- Al4C3 12H2O 4Al(OH)3 3CH4 . ¿Cuántos gramos de Al4C 3 se requieren para producir 250 Lts de CH4 a TPS? ¿Cuántos gramos de agua se necesitan para esta reacción? ¿Cuál es el volumen ocupado por el agua líquida? (Densidad H2O = 1.00 gr/cc) 1molCH 1molAlC 144 grAlC 250Lts CH 4 3molCH 1molAlC 537 .71 gr Al4C4 LtsCH 22 . 4 1molCH 4 12 molAl 4C 3 18 grH 2O 803.57 gr H2O 22 .2 LtsCH 4 3molCH 4 1molH 2O
250 Lts CH 4
D
m V
V
803.57 g H2O 1 g/cc H2O
803.57 cc H2O
15.- En el proceso Fischer-Tropsch, la hulla se hace reaccionar con agua en presencia de un catalizador para producir hidrocarburos. En este paso el 34% de la hulla se convierte en hidrocarburos. Del total de hidrocarburos producidos como 6% del carbono que contienen esta en la forma de hexágono C6H14 . ¿Cuántos kilogramos de hexágono pueden producirse a partir de una tonelada de hulla? (considérese a la hulla como Carbono, C) 907 (34%) 308.38 kg C (6%)
0.086 g C6H14 18.5 Kg C 22.1Kg C6H14 0 . 072 g C
16.- Un proceso metalúrgico para la extracción Uranio empieza con el mineral carnotita que tiene 3.5% de U3O6 . Este se trata en diferentes pasos y finalmente se convierte en Sulfato de uranilo hidratado ( UO2 ) SO4 * 3H2O . ¿Cuál es el máximo número de kilogramos de hidratado que pueden obtenerse a partir de una tonelada del mineral carnotita? 3.5% U3O6 20.1g hidrato 907 Kg carnotita 270.03 U3O6 49.4 hidrato 1 Kg carnotita
17.-
Zn 2HCl ZnCl2 H2 .
a) Si se mezclan 2.0 moles de Zn con 1.6 moles de HCl, ¿Qué sustancias estarán presentes cuando se complete la reacción? ¿En qué cantidad?
b) Si se mezclan 14 gr de Zn con 18 gr de HCl, ¿Qué sustancias estarán presentes cuando se termine la reacción? ¿Cuál es el peso de cada uno? a) 2
Zn 1.6HCl .82 ZnCl2 .8H2 1.2Zn
.22Zn 0.5 HCL .22 ZnCl2 0.22H2 .06 HCl
136.27 g ZnCl2 29.98 gr ZnCl2 b) .22 mol ZnCl2 1 mol ZnCl2 2 gr H2 .44 g H2 .22 mol H2 1 mol H2 36.5 g HCl 2.2 HCl 1 mol HCl
.22 mol HCl
18.- 3Cu 8HNO3 3Cu(NO3)2 2 NO 4H2O a) Si se añaden cuatro moles de Cu a 16 moles de HNO, ¿Qué sustancias estarán presentes cuando se concluya la reacción? ¿Cuántos moles habrá de cada una? b) Si se agregan 24 gr de Cu a 12 gr de HNO, ¿Qué sustancias estarán presentes cuando se complete la reacción? ¿Cuántos gramos habrá de cada una? a) 4Cu 16 HNO 4Cu(NO3)2 27 NO 5.3 H2O 5.31HNO3
1 mol Cu 0.38 mol Cu 63.54 g cu
b) 24 gr Cu
1 mol HNO 3 12 g HNO3 0.19 mol HNO3 3 63 gr HNO
19.- la densidad del benceno líquido, C6H6 , es 0.88 gr/cc a 20◦C y arde en el O2 como sigue: 2C6H6 15 O2 12CO2 6H2O . ¿Cuántos centímetros de O2 gaseoso a TPS se necesitan para quemar 3.05 cc de benceno líquido?
D
m V
m DV (0.88g/ccC6H6)(3.5cc) 3.08 gr
1 mol C6H6 15 mol O2 22.4 Lts O2 1000 mLCO2 3.08 g C6H6 2mol C6H6 1 mol O2 1 Lt O2 6633 mL O2 78 g C H 6 6
20.- NaBH4 4HOH NaOH 4H2 H3BO3 . ¿Cuántos mL de gaseoso a TPS pueden producirse a partir de 25.0 mg de NaBH 4 ?
H 2
1 mmol NaBH4 4 mmol H2 22.4 mL H2 25 mg NaBH4 1 mmol NaBH4 1 mmol H2 58.94 mL H2 4 38 mg NaBH
29.5 g peso del O= 5.4 – 4.25 g = 1.150 g
)= 29.56 g X
8g O(
2.- Al calentar 1.8 g de oxido metálico se descompuso dando el metal puro y 56.0 cc TPS de gaseoso. ¿Cuál es el peso equivalente del metal?
56 cc
) ( ) ( ) = 0.08 g
=(
1.08+0.08=1.00
) = 100g
8gO(
3.-2.95 g de níquel (Valencia=2) se combinan con un elemento X para formar 4.49 g de un compuesto. ¿Cuál es el peso equivalente de X?
) = 15.31 g X
29.34 g N (
4.-Utilizando la tabla de los pesos atómicos y valencias conocidas, háganse las siguientes conversiones: a) 2 moles de
en equivalentes.
2 moles
(
325 g
(
)= 325 g
b) 25.6 g de Zinc en equivalentes.
25.6 g Zn (
)= 0.78 eq
c) 13 mmoles de Pb en mili equivalentes.
) = 2, 693,600 2,693,600 26,000 eq ( = 26 ml eq 13 mmol (
?
á
á
á é á
CAPITULO XV. Oxidación y reducción. Problemas. 1.- Calcúlense los números de oxidación de cada elemento de los siguientes compuestos: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l)
= Cr (+3); O (-2). = H (+1); N (+3); O (-2). = Sb (-3); H (+1). = Na (+1); S (+6); O (-2). (peróxido) = K (+1); O (-1). = Mn (+4); O (-2). = H (+1); P (+5); O (-2). = H (+1); P (+3); O (-2) = H (+1); Cl (+5); O (-2). = K (+1); Mn (+6); O (-2). = Na (+1); B (+3); O (-2). = H (+1); S (+6); O (-2).
2.- Escríbanse ecuaciones ajustadas por ión-electrón para cada una de las siguientes reacciones: a) Oxidación del H2O hasta K SO . 3H2O + S SO3 + 6H + 6e-1. 2
3
b) Oxidación del Bi metálico hasta Na BiO . 3H2O + Bi BiO3 + 6H + 3e-1. 3
2
c) Reducción del MnO hasta Mn . 2e-1 + 4H + MnO2 Mn + 2H2O. 2
2
d) Reducción del HPO 2e-1 + 2H + HPO4-2
4
hasta HPO . HPO3 + H2O. 2
3
e) Oxidación del NH hasta NO . H2O + NH3 NO + 5H + 5e-1. 3
f) Oxidación del Cl hasta ClO gas 1
2
3
ClO2 + 4H + 5e-1.
2H2O + Cl
2
g) Reducción del Cr O hasta Cr metálico. 12e-1 + 14H + Cr2O7-2 Cr + 7H2O. 2
7
h) Oxidación del gas NO hasta que HNO . 3
2 H O 2
+
NO
HNO3
+
3 H + 4e . 1
3.- Escríbanse ecuaciones iónicas ajustadas para cada una de las siguientes reacciones (si es necesario, añádase H O ): 2
a)
Semirreacciones:
La ecuación ajustada quedaría
La ecuación no puede ser ajustada.
Semirreacciones:
Ecuación ajustada
SEMIRREACCIONES
ECUACIÓN AJUSTADA
SEMIRREACCIONES
4H + Cu + SO 4
Cu + SO 2 + 2H 2O .
Ecuación ajustada: 2H 2S O 4 + Cu
Cu (SO 4 ) + SO 2 + 2H 2O .
f) Zn + HNO 3
Zn (NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + H 2O .
Semirreacciones: Zn
Zn + 2e -1.
8e -1 + 10H + NO 3
NH 4 + 3H 2O .
20H + 8Zn + 2NO 3
8Zn + 2NH 4 + 6H 2O .
Ecuación ajustada: 8Zn + 20HNO 3
8Zn(NO 3 ) 2 + 2NH 4N O 3 + 6H 2O .
g) NaIO 3 + H 2S
I 2 + Na 2S O 3.
Semirreacciones: 10e -1 + 12H + 2IO 3
I 2 + 6H 2O . SO 3 + 6H + 6e -1.
3H 2O +S 6H+ 15 H 2O + 6 IO 3 + 5S
3 I 2 + 5SO 3 + 18H 2O .
Ecuación ajustada: 2H 2 + H 2S +2NaIO 3
h) CuS + HNO 3
I 2 + Na 2S O 3 + 3 H 2O .
Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2O + S.
Semirreacciones: S 1e -1 + 2H + NO 3 CuS + 4HNO 3
i)HCl + HNO 3
S + 2e -1. NO 2 + H 2O . Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + S + 2H 2O .
NOCl + Cl 2 + H 2O .
Semirreacciones: Cl 2e -1 + 4H + NO 3 4HCl + HNO 3
Cl 2 + 2e -1. NO + 2H 2O . NOCl + Cl 2 + 2H 2O .
Ecuación ajustada: 3HCl + HNO 3
NOCl + Cl 2 + 2H 2O .
j)CuCl 2 + KCN
K 2C u(CN) 3 + (CN) 2
+ KCl.