SOLUCIONARIO CEPREUNA 1

PROF GENRRY - QUÍMICA I

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MATERIA, ENERGÍA Y ÁTOMO I

QU MICA ICA I – SEMANA 1 – SOLUCIONARIO CEPREUNA

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MATERIA, ENERGÍA Y ÁTOMO I I A C I M Í U PROFESOR: GENRRY Ediciones GATUNO Q Señala la alternativa que CONSTITUCION DE LA MATERIA PROF GENRRY - QUÍMICA I

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Señala la alternativa que presenta la secuencia correcta, después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F): I. La materia es transformable en energía. II. Los átomos son indivisibles. III. El peso de un cuerpo se mide con una balanza. a) FFF b) VFF c) FVF d) VVF e) VVV

presenta la secuencia correcta después de determinar si la proposición es verdadera (V) o falsa (F). I. La materia es todo aquello que posee masa y extensión. II. El volumen y la densidad son propiedades intensivas. III. El cambio de estado de líquido a sólido a gas se llama vaporización. a) VVV b) VVF c) FVF d) VFV e) FFF f) VFF

Solución:

Solución:

I. VERDADERO. Según Einstein E = mc2 La materia es la energía condensada  y la energía es la materia dispersada. II. FALSO. El átomo se divide en partículas subatómicas y ellos a la vez en quarks. GATUNO: los quarks y los electrones  son partículas elementales de la materia. III. FALSO. El peso es la atracción por parte de la gravedad. Lo que mides en la balanza es tu masa, que no depende de la gravedad por eso se dice que es constante.

I. VERDADERO. Tu profito gatuno lo definió en todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. II. FALSO. Recuerda lo hecho en clase. .- No dependen de la cantidad de masa, ejemplos: acidez, alcalinidad, maleabilidad, calor específico, composición química, densidad, temperatura de ebullición, olor, olor sabor, calor latente de fusión, energía de ionización, punto de congelación, etc.

Ahora el volumen depende de la cantidad de masa por lo tanto es extensiva. III. FALSO. Recuerda que: De líquido a sólido; SOLIDIFICACIÓN.

Sublimación Fusión

Solidificación

Vaporización Licuación, condensación

De os osic iciión, ón, com ensa ensaci ción ón




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Indique como verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. Fusión: Cambio de la fase solida a líquida. II. Evaporización: Cambio de la fase líquida a la fase vapor. III. Licuación: Cambio de la fase gaseosa a la fase líquida. a) VVV b) VVF c) VFF d) VFV e) FFF

De las siguientes proposiciones, son correctas. I. Un kg. de hierro se funde a 1535°C, luego 2 kg. se funde a 3070°C. II. El oro es el metal más maleable, corresponde a una propiedad intrínseca o especifica de la materia. III. La presión interna de un sistema gaseoso es una propiedad extensiva de la materia. IV. La tensión superficial es una propiedad Solución: extensiva de la materia. b) II y IV c) I y II Observando el grafico de los estados de a) I y IV d) II y III e) III y IV agregación de la materia.

Solución:

I. VERDADERO. II. VERDADERO III. VERDADERO. ¿En cuántos de los siguientes casos se presenta una propiedad intensiva?  Medición de radio atómico de 10 átomos. Determinación de la temperatura de  ebullición de la naftalina. Determinación de la masa de la  tierra. Dureza del diamante.   Conductividad de un alambre de cobre. a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

I. FALSO. La temperatura es una propiedad intensiva. sean 20kg o un gramo siempre se va a fundir a 1535°C. RECUERDA: LAS   

PROP. INTENSIVAS No son aditivas. Toda propiedad química es intensiva. Caracterizan a la materia.

II. VERDADERO. La maleabilidad es una propiedad propia de determinados cuerpos. III. VERDADERO. IV. FALSO. Es intensiva no depende la masa; es la medida de la fuerza elástica que actúa en la superficie de un líquido.

Solución: Las propiedades intensivas no dependen de ¿Cuáles son las características la cantidad de materia. Entonces serian asociadas a las sustancias en general? intensivas. I. Composición variable. II. Propiedades independientes de los Medición del radio atómico, determinación componentes de origen. de la temperatura, dureza del diamante y III. Punto de fusión constante. conductividad del alambre. IV. Mezcla homogénea. a) I, III, IV b) II, III, IV, V c) I, II, III y IV d) II, III, IV e) II y IV QU MICA ICA I – SEMANA 1 – SOLUCIONARIO CEPREUNA



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Solución: Recuerda: Sustancia.-

Es todo cuerpo material homogéneo con composición química definida además presentan fórmula química.

La sustancia química tiene iguales propiedades en toda su extensión. Por lo tanto:

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Identifique correctamente como sustancia (S) o mezcla (M) lo siguiente: I. Agua oxigenada. II. Oro 24 kilates. III. HNO3 acuoso. IV. Ozono. a) S,M,M,S b) M,S,M,M c) M,S,M,S d) M,M,M,S e) M,M,S,S

I. FALSO. Su composición es constante. Solución: II. VERDADERO. III. VERDADERO. Tiene propiedades Mezcla.- Es la reunión de dos o más iguales en toda su extensión. sustancias químicas en cualquier proporción, IV. VERDADERO. Se le considera como donde las propiedades de los componentes material homogéneo. se conservan Toda mezcla es un fenómeno físico.

¿En qué grupo existen solamente sustancias simples? a) Petróleo y ozono. b) Aire y acetona. c) Agua y oxígeno. d) Benceno y etanol. e) Fosforo blanco y azufre monoclínico.

Solución: Sustancia Simple o Elemento.- Formado por un solo tipo de átomos, por lo tanto no pueden descomponerse en otras más sencillas. ejemplos:    

Helio, He Nitrógeno, N2 Ozono O3 Fósforo, P4 Grafito Diamante

I. Agua oxigenada, mezcla Homogénea. II. Oro 24 kilates, mezcla Homogénea. III. HNO3 acuoso, mezcla Homogénea. IV. Ozono, sustancia simple.

Generalmente, la unidad más pequeña posible de un compuesto es ……………………… y la de un elemento es ……………………….. a) Una molécula ‟ quarks. quarks. b) Una molécula ‟ un un átomo. c) Especie química ‟ un un electrón. d) Un átomo ‟ Una Una molécula. e) Un mol ‟ un un átomo.

Solución:

La unidad más pequeña de un compuesto  es la molécula y la del elemento que conserva las propiedades es el átomo. Ahora el fosforo blanco y rojo son Ahora RECUERDA que los quarks son las alótropos del fosforo, el azufre Rómbico y unidades elementales de la materia al igual monocíclico. También por lo tanto. que el electrón. 




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¿En cuál de las afirmaciones siguientes se describe cambios químicos? I. El sodio al ser cortado se empaña rápidamente. II. El jugo de naranja congelada se reconstituye agregándole agua. III. Dependiendo de la cantidad de aire que ingresa por el interior de un mechero bunsen, entonces el color de la llama puede cambiar de amarillo a azul. a) II y III b) Solo I c) I, II y III d) I y III e) Solo III

V. Descomposición de la luz en un arcoíris de colores. VI. Descomposición del agua para producir hidrogeno. VII. Corrosión de los barcos por la elevada salinidad del agua de mar. a) 2; 5 b) 1; 6 c) 3; 4 d) 4; 3 e) 5; 2

Solución:

A. Fenómeno físico

Solución:

Definiendo un cambio físico y químico tendríamos que:

En clase te explique que en un cambio Cambia sólo la estructura física (externa) de químico la materia sufre cambios en su la materia. Ejemplos: estructura intima o sea en su composición. Ejemplos: reactividad, acidez, alcalinidad, basicidad, calor de reacción, comburencia, combustibilidad, digestión, oxidación, etc. I. CAMBIO QUIMICO. Porque al ser cortado interactúa con el oxígeno para formar oxido de sodio (Na 2O), a la vez pierde su brillo. II. CAMBIO FÍSICO. No altera su estructura sigue siendo jugo de naranja. III. CAMBIO QUIMICO. En el mechero de bunsen se realiza combustión y ese proceso no es reversible

Indique, el número de fenómenos físicos y químicos (en ese orden) en la siguiente lista: I. Dilatación superficial de la lámina de cobre. II. Destilación del alcohol para producir pisco, a partir de los vinos. III. Oxidación de los metales. IV. Combustión de los carbohidratos en la sangre.

„ Disolver azúcar en agua. „ Hervir el agua para que pase de líquido a

vapor. „ Dilatación superficial de la lámina de

cobre. „ Destilación del alcohol para producir

pisco, a partir de los vinos. „ Descomposición de la luz en un arcoíris

de colores, etc. B. Fenómeno químico Cambia la identidad química de la materia, convierte a una sustancia en otra. Ejemplos: „ Quemar papel. „ Encostramiento de la sangre. „ Oxidación de los metales. „ Combustión de los carbohidratos en la

sangre. „ Descomposición del agua para producir

hidrogeno. „ Corrosión de los barcos por la elevada

salinidad del agua de mar.




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Si vertimos un poco de sal común (NaCl) a 50 ml de agua y agitamos hasta que todo se disuelva, luego vertimos 30 ml, de aceite de oliva de manera cuidadosa, entonces marque verdadero o falso según corresponda:

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El agua con la sal forma una mezcla homogénea; y luego al introducirle el aceite se forma una mezcla heterogénea, el cual siempre está en la parte superior debido a la su menor densidad. Además se observa dos fases.

I. Al final se observan dos fases. II. La fase inferior es una mezcla homogénea. III. La sustancia que forma la fase superior I. VERDADERO. Al final se observan dos tiene menor densidad. fases. IV. El agua se dispersa en el aceite. II. VERDADERO. La fase inferior es una mezcla homogénea. a) VVFV b) FVVV c) VVFF III. VERDADERO. La sustancia que forma d) VVVF e) FVVF la fase superior tiene menor densidad. IV. FALSO. El agua se dispersa en el Solución: aceite.

ENERGÍA

Cuando 2 kg. de uranio sufren una fisión nuclear producen 2,7 x 1014 J de energía, ¿Cuánto de materia en kilogramos se convirtió en energía? a) 0, 03. b) 0, 3. c) 0, 27. d) 0, 027. e) 0, 003.

Solución:

  ( )

Recordando: si trabajas en Joule la velocidad de la luz 3 × 10 8 m/s

a) 9 x 1020 b) 3 x 1020 c) 3 x 1013 d) 9 x 1013 e) 9 x 1014

Solución: Aplicando: Emc2, pero recuerda que te dan 1 g entonces la energía nos dará en ergios, por lo tanto la velocidad de la luz será 3 × 1010 cm/s

   10

 1 3 10

2

Nos piden la materia que se transforma en E  31020 erg 1J 7 energía entonces: 10 erg 13 2 14 8 E = 9×10 J 27  10  m 3 10 13

27  10  m  9 10 10

16 16

En una descomposición m = 3 × 10 kg m= 0,003 kg radiactiva 1,0 x 10-1 mg de una muestra de material radiactivo produce 4,5 x 10 9 Joule de energía. Determine el porcentaje de la muestra que se ha descompuesto. En un proceso nuclear, un a) 100% b) 85% c) 60% gramo de uranio se transforma en energía. d) 50% e) 45% ¿Cuál es el valor de la energía en joule (J)? -3




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En cierta explosión de una

Solución:

bomba termonuclear se liberan “x” calorías

En una descomposición radioactiva no al consumirse de forma total 3 gramos de siempre se descompone toda la masa, y material radiactivo. Calcular las calorías este es uno de los casos producidas en dicha reacción. 12 13 A ver tigre, tenemos una masa inicial es a) 1,2 x 1013 cal. b) 2,8 x 1017 cal. c) 3,6 x 10 cal. d) 5,2 x 10 cal. 10-1×10-3 g e) 6,5 x 1013 cal. RECUERDO GATUNO: m = mili = 10 -3 Entonces la masa total es 1×10-4 g Solución: Aplicando Emc2 : 8

 ( ) 8

45  10  m 3 10 8

45  10  m 8

m  510 kg

10 10

1cal = 4,186 J

 ( )  10

2

 3 3 10

16 16

E  27 10 10

20 20

Ahora: Emc2 : 2

1J

1 cal erg 7  10 erg 4186 J

E = 6,45×1013 cal

RECUERDO GATUNO: k = kilo = 10 3 -8

3

18. Determinar la relación que existe entre la masa final y la masa inicial de un cuerpo,

m  510 10 g

m = 0,5×10-4 g. masa que se convirtió en cuya masa del cuerpo “Q” en reposo es energía el cual sería el 50%. llevada hasta una velocidad de 12/13 de la velocidad de la luz. En un reactor nuclear se a) 13/12 b) 12/13 c) 5/13 e) 12/5 utilizó una muestra de polonio. Luego de la d) 13/5 reacción el 85% quedó sin materializarse. Si la energía producida es de 5,4 x 10 22 Solución: ergios. ¿Cuál será la masa resultante de la Nos piden mf = ¿? ; mo muestra? a) 50 g. b) 100 g. c) 150 g. mo mf  d) 200 g. e) 400 g. 2 1 1

Solución: corrección debió de ser el 85% quedo sin

desmaterializarse.

mf 

Aplicando Emc :

   ( )

21

 m 3 10

21

m

54  10

10

10 10

m = 6×10 g = 60 g  





 

20 20

v f c

mo

12 c 13 1 1 c

2

54  10

      

2

mf  mo

2

1

25 25 169

mf 13  mo 5

X = 400 g QU MICA ICA I – SEMANA 1 – SOLUCIONARIO CEPREUNA


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ESTRUCTURA ATOMICA Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponda, para las siguientes proposiciones: I. El átomo es la partícula más pequeña de un elemento que conserva la identidad de dicho elemento. II. Teniendo en cuenta que los elementos tienen isótopos, los átomos de un elemento no son idénticos. III. En un átomo eléctricamente neutro, el número de electrones es igual al número de protones. a) FFF b) VFV c) VVF d) VVV e) FVF

II. FALSO. El espacio extranuclear es la parte exterior del núcleo. III. FALSO. Se denominan ISÓBAROS (igual número de masa).

Solución:

“arriba” y un quarks “abajo”.

Con respecto a las partículas subatómicas fundamentales, señale lo incorrecto: a) El neutrón, es la partícula de mayor masa y no tiene carga eléctrica. b) El protón, es la partícula positiva y su masa es ligeramente menor que la masa del neutrón. c) El electrón, es la partícula negativa, cuya Solución: masa es aproximadamente 1836 veces I. VERDADERO. El átomo es la parte más menor que la masa del protón. pequeña del elemento que conserva las d) El protón y el neutrón constituyen los nucleones fundamentales. propiedades. 14 II. VERDADERO. Teniendo en cuenta que e) En el ión C - 4 existen 20 partículas 6 son isótopos, son diferentes. subatómicas fundamentales. III. VERDADERO. Todo átomo neutro tiene el número de protones igual al de Solución: electrones. Las partículas sub atómicas fundamentales son: protones, neutrones y electrones. Por 14 Señala la alternativa que lo tanto la el ión 6 C - 4, tiene: 6 protones, presenta la secuencia correcta después de 8 neutrones y 10 electrones; dado en total determinar si la proposición es verdadera 24 partículas subatómicas. (V) o falsa (F): I. Los núcleos de todos los átomos contienen por lo menos un neutrón. Según la clasificación de las II. El espacio extranuclear es la parte del partículas subatómicas. Señala la núcleo donde se encuentran los electrones. proposición incorrecta. III. Los átomos que tienen los mismos a) Los protones y neutrones forman los números de nucleones, se denominan hadrones. isótopos entre sí. b) El electrón y el neutrino forman los a) VFV b) FVF c) FFF leptones. d) VVV e) VVF c) El protón está constituido por dos quarks d) El neutrón está constituido por dos

I. FALSO. El átomo de hidrogeno no quarks “abajo” y un quarks “arriba” e) Los quarks son partículas no elementales. cumple porque no tiene neutrones. QU MICA ICA I – SEMANA 1 – SOLUCIONARIO CEPREUNA



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En un átomo neutro el número másico es 206 y el número de Recuerda que las partículas elementales de partículas neutras es 16 unidades más que el número de partículas positivas. ¿Cuál la materia son el electrón y los quarks. será la carga nuclear del átomo? a) 86 b) 95 c) 112 d) 126 e) 132 Se tienen las siguientes Solución: especie químicas:

Solución:



a)





b)

206

 

Indique las proposiciones correctas: I. El número de electrones de la especie (a) es mayor que de la especie (b). II. El número de neutrones de la especie (b) es menor que de la especie (a). III. El número de partículas subatómicas fundamentales de la especie (a) es menor que de la especie (b). a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) I y II e) I, II y III Analizamos la especie A:

Usando el A = Z + n 63 = 29 + n n = 34

Ahora usado en A = Z + n tenemos: 206 = Z + Z + 16 Z= 95 Ahora tigre recuerda Z; significa número nuclear, carga nuclear, numero de protones, etc. un de el el

Solución:

Para que salga la respuesta se debió de colocar divalente.

Respecto a los electrones: Usamos el

Planteando el problema 

29 = e + 2 e = 27 Partículas subatómicas: 90 

16

Un catión y anión trivalente poseen igual número electrones y 71 protones totales. Si catión posee 50 neutrones. Calcular número másico del catión. a) 56 b) 69 c) 74 d) 88 e) 91

Solución: 



P1

2 50

→

igual e-

-3 P2

,

p = e + q.

P1  P2  71

Ahora analizamos en B:

e + 2 + e ‟ 3 3 = 71 De ahí e = 36 Ahora en el catión

Usando el A = Z + n 56 = 26 + n n = 30

P1  36  2  38

Como el átomo es neutro #p = # e Por lo tanto e = 26 Partículas subatómicas: 82

    n…   38  50  88 .




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La adición de los números Del dato 2 - 2 7000 másicos de dos átomos es 200, mientras que sus neutrones suman 139. Si el anión 952  2  7000 trivalente de uno y el catión divalente del 2025  45 otro tienen igual número de electrones.   2025 ¿Cuál será el número atómico mayor de los 95 átomos señalados? E 45 a) 24 b) 30 c) 33 d) 46 e) 56 Un ión es isoeléctrico con Solución: planteando el problema OBS. el ión , a su vez este es isóbaro con el é isótono con el . Calcular el valor 1 3 igual electrones 2 2 de la carga nuclear del primer ión. E  P1 P2 a) 55 b) 46 c) 31 d) 29 e) 23

√

  

→

1  2  200 … (I) n1  n2  139 … (II)

Ahora reemplazamos II en I:

Solución: planteando el problema;

P1  P2  61… (III)

Pero recuerda tigre, te dije cuando hay cargas usamos el p = p + q.

  

- 3 y P2   2 Igualando; P2  2 P2 De ahí el elemento X es tiene

→

2 isoelectrónico



P1  P1 P1

 

P=e+q 24 = e – 5

5



→

isóbaro

20Ca

Isótono 32 S 16

En X; P = e + q P  29  2  31

mayor numero atómico.

En un catión (+5) se cumple que su número de electrones es al número Ahora en (III) de sus neutrones como 2 es a 8. 2P2  5  61 Determinar la carga nuclear del catión si su P2 = 33 número de nucleones s 360. b) 43 c) 76 La diferencia de cuadrados a) 38 e) 92 entre el número de masa y el número d) 82 atómico de un núclido es 7000. Determine el número de partículas neutras que Solución: planteando el problema; contiene el núcleo atómico, considerando e 2k que su número de nucleones es 95  a) 35 b) 48 c) 50 n 8k d) 62 e) 76 Luego graficamos el elemento

Solución: Sea el elemento:

 E  n

360 2k  5

8k




–

A = Z +n 360 = 10k + 5 k = 35,5

11

22 10

De ahí n = 12

Como nos pide carga nuclear Z = 2k + 5 La sumatoria de los nucleones de los cinco isótopos de un elemento químico es 360. Si el promedio Cuántas partículas negativas aritmético de sus neutrones es 39. Calcular tiene un ión tripositivo de un átomo cuyo la carga nuclear de uno de los isótopos. b) 33 c) 41 número de neutrones excede en 43 a su a) 24 e) 59 número de partículas positivas, d) 55 considerando que posee 135 nucleones? Solución: Recordando; a) 33 b) 43 c) 53 d) 63 e) 73 (iso = igual; topos = lugar). Son llamados también “Hílidos” son núclidos Solución: Planteando el problema; que se caracterizan por tener igual número 135 3 atómico (protones), diferente número de p43 p masa y neutrones. Ejemplo: A=Z+n 135 = 2p + 43       p = 46

Z = 2(35,5) + 5 = 76

Luego hallamos electrones p = e + q Planteamos

46 = e + 3 e = 43

1  2  3  4  5  360… (I) n1  n2  n3  n4  n5  195… (II)

La adición de los nucleones Reemplazando I en II de dos hílidos es 42 y su diferencia es 2. Si su carga nuclear es la mitad del menor 5p = 165 número de masa. ¿Cuántos neutrones p 33 … CRG NUCLER. posee el hílido más pesado? a) 66 b) 54 c) 34 d) 27 e) 12

Solución: De la condición;

33. En un átomo neutro se cumple:

1 2  42 1  2  2

Hallar el número de electrones de un catión divalente de dicho átomo, si además; el número de partículas positivas es al número de neutrones como como 4 es a 5. a) 18 b) 28 c) 32 d) 41 e) 58

De las ecuaciones

A1 = 22 y A2 = 20

2

2

  n2 1800

Ahora graficamos el hílido QU MICA ICA I – SEMANA 1 – SOLUCIONARIO CEPREUNA


Solución: del dato;

2

12

es isoeléctrico con el ión  2-y este último isótono con  2- (de Z = 26 y A = 56) a) 25 y 50 b) 23 y 49 c) 20 y 60 d) 25 y 48 e) 19 y 59

p 4k  n 5k 2


–

2

81k 16k  25k 1800

k=5 Reemplazando en p =e + q:

Solución: Del enunciado;

→

51 2 isoelectrónico 23

20 = e + 2 e = 18



2

P=e+q 23 = e + 2

→

isótono

2

 26 30

Se puede considerar, en De ahí A = 49 forma aproximada, que la masa de un átomo es la adición de las masas de todos Ahora en 19Y-4 los protones y neutrones que posee un e = 23 núcleo. Si la masa de un átomo X, es igual a 6,696 x 120-23 gramos. Y el número de protones es igual al número de neutrones. De acuerdo al núclido iónico ¿Cuál será el núclido de X? . Indique la proposición incorrecta: I. Los nucleones neutros tienen el total 30 40 20 30 a) 20 b) 40 c) 20 quarks “down” abajo con spin -1/3. 22 38 d) 16 e) 19 II. Los nucleones fundamentales tienen en



total 80 quarks “up” arriba con spin 2/3.

Solución: dándole forma:  p

III. En la zona extranuclear tiene 27 leptones fundamentales. a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo III d) II y III e) I y II

p

RECUERDA 1 uma = 1,66 ×10 -24g 23

6696 x 10

g

1uma 24

16610

g

Entonces la masa seria 40,3; finalmente respuesta 40 20

Solución: Del enunciado; 

25



-2 30

; e = 27

NEUTRONES: 30 30 quarks UP 60 quarks DOWN

20

PROTONES: 25 Determinar el número de 50 quarks UP electrones del ión  4-y el número de masa 25 quarks DOWN de  2. Si el ión  2 (de Z = 23 y A = 51)

PROXIMAMENTE SEMANA 2 GATUNO .944808088 …


SOLUCIONARIO CEPREUNA 1

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