Física y Química 1º Bachillerato
Unidad 1: Teoría atómica-molecular EJERCICIOS PROPUESTOS
Ley de Proust. Ley de las proporciones definidas 1. El hidrógeno y el oxígeno se encuentran formando agua en una relación de masas 1:8. Si ponemos a reaccionar 1 g de hidrógeno y 1 g de oxígeno, ¿qué sucederá? a) Se formarán 2 g de agua. b) Parte del oxígeno quedará sin reaccionar. c) Parte del hidrógeno quedará sin reaccionar. d) Sobrará una parte de oxígeno y otra parte de hidrógeno Sol: La respuesta correcta es la c): sobra hidrógeno 2. Completa la siguiente tabla referida a la ley de las proporciones definidas:
Sol: La tabla completa queda como se muestra a continuación:
3. El hierro y el oxígeno forman un compuesto. Se realizan una serie de experiencias en las que se combinan determinadas cantidades de los dos elementos; en cada caso se mide la cantidad de óxido que se forma y las cantidades de hierro y oxígeno que sobran. Completa los huecos que faltan en la tabla siguiente:
Sol: La tabla completa queda como se muestra a continuación:
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Unidad 1: Teoría atómica-molecular
4. La composición centesimal del óxido de cinc es 19,7% de O y 80,3% de Zn. Si ponemos en contacto para que reaccionen 5,00 g de oxígeno y 9,75 g de cinc: a) ¿Qué masa de producto se formará? b) ¿Ha sobrado algún reactivo? Si es así, calcula la cantidad que ha quedado en exceso. Sol: Por tanto, la masa de producto formada es: 12,14 g de óxido de cinc y la masa de oxígeno que sobra: 2,61 g de O 5. El azufre y el oxígeno reaccionan en la proporción matemática de masas de 1,5g de O / 1g de S. Indicar que ocurrirá al hacer reaccionar 4,25g de O con 5g de S. Sol: Reacciona todo el oxígeno. Sobran 2,16 g S 6. Haciendo reaccionar 0,3mg de C con el suficiente O se obtienen 1,1mg de un compuesto de C y O. S hacemos reaccionar 1g de C con 1g de O. ¿Qué reactivo sobra? ¿Cuánto? ¿Cuánto compuesto obtenemos? Sol: Sobra carbono; 0,625 g C; 1,375 g compuesto 7. Si el hierro y el azufre reaccionan para formar sulfuro de hierro (II) en la proporción de 2 gramos de hierro por cada gramo de azufre. ¿Cuántos gramos de FeS obtendremos si mezclamos 20 gramos de azufre con 20 gramos de hierro? Sol: masa de FeS=30g 8. Sabiendo que el azufre reacciona con el magnesio para dar sulfuro de magnesio, en una relación de 5 gramos de azufre por cada 2 gramos de magnesio. a) Calcula la masa de magnesio que se combina con 15 gramos de azufre. ¿Qué cantidad de sulfuro se formará? Sol: masa de Mg= 6g; masa de MgS =21g b) Si mezclamos 45 gramos de azufre con 60 gramos de magnesio. Calcula la cantidad de sulfuro que se formará. Sol: masa de MgS =87g c) ¿Sobra algún elemento? ¿En qué cantidad? Sol: Sobra magnesio, 42g 9. Si que el oxígeno reacciona con el berilio para dar óxido de berilio, en una relación de 7 gramos de oxígeno por cada 3 gramos de berilio. a) Calcula la masa de berilio que se combina con 20 gramos de oxígeno. Calcula la cantidad de óxido que se formará. Sol:masa de Be= 8,57g; masa de BeO =28,57g b) Si mezclamos 21 gramos de oxígeno con 42 gramos de berilio. Calcula la cantidad de óxido que se formará. Sol: masa de BeO =63g c) ¿Sobra algún elemento? ¿En qué cantidad? Sol: Sobra berilio, 33g 10. El oxígeno se combina con el silicio en una relación de masa 1,14:1 a) ¿Qué masa de silicio es necesaria para reaccionar con 1 g de oxígeno? b) ¿Qué masa de óxido de silicio se formará? C )Indica las leyes ponderales que hayas utilizado. Sol: a) 0,877 g de silicio; b) 1,877 g de óxido de silicio; c) Las leyes ponderales que hemos utilizad son la ley de las proporciones definidas, en el apartado
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Ley de Dalton. Ley de las proporciones múltiples 1. Tenemos dos muestras de compuestos diferentes formados por los mismos elementos. Un análisis del primero revela que nuestra muestra contiene 95,85 gramos de cloro y 129,6 gramos de oxígeno. El análisis de la segunda muestra da como resultado 127,8 gramos de cloro y 57,6 gramos de oxígeno. Comprueba que se cumple la ley de las proporciones múltiples. Sol: Están en relación: 1:3, sencilla de enteros. Se cumple, por tanto, la ley de proporciones múltiples. 2. Existen tres óxidos de azufre en los que los porcentajes de azufre son 66,67 %, 57,14 % y 40% respectivamente. Comprueba si se cumple la ley de las proporciones múltiples. Sol: Están en relación: 2:3:6, sencilla de enteros. Se cumple, por tanto, la ley de proporciones múltiples. 3. El oxígeno y el cobre pueden combinarse formando dos óxidos diferentes en la formación del primero reaccionan 18g de cobre con 4,5g de oxígeno, mientras que en el segundo 26,4g de cobre reaccionan con 3,3g de oxígeno. ¿Se cumple la ley de Dalton? Nombra a los compuestos obtenidos. Sol: Las cantidades de oxígeno que reaccionan con un gramo de cobre en cada compuesto están en relación: 1:2, sencilla de enteros. Se cumple, por tanto, la ley de proporciones múltiples. Los compuestos serían: Óxido de cobre (I) y Óxido de cobre (II) 4. Demuestra que los diferentes óxidos de cloro, cuyos porcentajes de oxígeno son 18,39%, 40,34%, 52,98% y 61,20%, verifican la ley de las proporciones múltiples. Sol: Las cantidades de oxígeno que reaccionan con un gramo de cloro en cada compuesto están en relación: 1:3:5:7, sencilla de enteros. Se cumple, por tanto, la ley de proporciones múltiples. 5. Al analizar varios óxidos de nitrógeno se obtienen los siguientes porcentajes de nitrógeno: Óxido 1: 63,64% de N; Óxido 2: 46,67% de N; Óxido 3: 36,84% de N; Óxido 4: 30,43% de N; Óxido 5: 25,93% de N. Comprueba si se verifica la ley de las proporciones múltiples. Sol: Las cantidades de oxígeno que reaccionan con un gramo de nitrógeno en cada compuesto están en relación: 1:2:3:4:5, sencilla de enteros. Se cumple, por tanto, la ley de proporciones proporciones múltiples. 6. Diez gramos de platino se combinan con 5,98g de cloro para obtener un cloruro de platino. En condiciones diferentes, 7 g de platino se combinan con 8,37g de cloro para obtener un cloruro de platino distinto. Demuestra que se verifica la ley de las proporciones múltiples e indica de qué cloruros estamos hablando. Sol: Las cantidades de cloro que reaccionan con un gramo de platino en cada compuesto están en relación: 1:2 ó bien (2:4, si multiplicamos por 2, sabiendo que el platino tiene de estado de oxidación 2 y 4). Se cumple, por tanto, la ley de proporciones múltiples. Se trata del PtCl2 y PtCl4 7. El oxígeno y el carbono forman dos compuestos diferentes. El primero tiene 42,9% de C y 57,1% de O, y el otro, 27,3% de C y 72,7% de O. Comprueba que se cumple la ley de las proporciones múltiples. Sol: Las cantidades de oxígeno que reaccionan con un gramo de carbono en cada compuesto están en relación: 1:2 ó bien (2:4, si multiplicamos por 2, sabiendo que el carbono tiene de estado de oxidación 2 y 4). Se cumple, por tanto, la ley de proporciones múltiples. Se trata del CO2 y CO 8. El cloro y el cobre forman dos compuestos, el CuCl y el CuCl 2. Analizada una muestra de CuCl se han encontrado 5 g de cobre y 2,8 g de cloro. Si la muestra fuese de CuCl 2 y tuviese 10 g de cobre, ¿Cuál sería la masa de cloro? Sol.: 11,2 g
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Ley de los volúmenes de combinación. Ley Gay-Lussac 1. El nitrógeno y el oxígeno son gases formados por moléculas biatómicas. Si las posibilidades de combinación de sus volúmenes son 2:1, 1:1 y 1:2. a) Determina los volúmenes del gas formado en cada uno de los casos. b) Establece la fórmula más sencilla de cada uno de los l os gases formados. Sol: a) En todos los casos se obtiene 2 volúmenes b) La fórmula sería, N 2O, NO y NO 2 El mol 1. Ordenar razonadamente de mayor a menor número de átomos las siguientes cantidades: a) 23 g de cloruro de sodio b) 3·1023 moléculas de monóxido de carbono c) 0,4 moles de dióxido de azufre d) 5·1023 átomos de helio Masas atómicas: Na:23u Cl:35,5u Sol: a) 4,74·10 23 átomos; b) 6·1023 átomos; c) 7,23·10 23 átomos y d) 5·10 23 átomos de helio: c b d a 2. Ordenar razonadamente de mayor a menor masa (en gramos) las siguientes cantidades: a) 20 moles de ácido carbónico b) 3·1026 moléculas de hidrógeno c) 1 kg de cloruro de sodio d) 4·1025 átomos de oxígeno en la molécula de agua Masas atómicas: H:1u C:12u O:16u Sol: a) 1220g; b) 996,34g; 996,34g; c) 1000g y d) 1062,7g: a c d b 3. Determina que muestra de las siguientes contiene mayor cantidad de sustancia (moles): a) 1,20·1025 moléculas de tricloruro de aluminio b) 750g de dióxido de carbono c) 20·1024 átomos de hierro Masas atómicas: H:1u C:12u O:16u Sol: a)19,92 moles; b) 17 moles y c) 33 moles: c 4. Ordenar razonadamente de mayor a menor número de moléculas las siguientes cantidades: a) 50g de dióxido de azufre b) 1·1024 átomos de oxígeno en la molécula de oxígeno c) 1,2 moles de ácido sulfúrico Masas atómicas: S:32u O:16u Sol: a) 4,7·10 23 moléculas; b) 5·10 23 moléculas y c) 7,22·10 23 moléculas. c b a 5. Ordenar razonadamente de mayor a menor masa (en gramos) las siguientes cantidades: a) 20,4 moles de ácido sulfúrico b) 2·1025 moléculas de monóxido de hierro c) 21 hg de hidróxido de sodio s odio 25 d) 6·10 átomos de carbono en el dióxido de carbono Masas atómicas: H:1u S:32u O:16u Fe:56u Sol: a) 1999,6g; b)2391g; b)2391g; c) 2100g y d) 1195,6g: b c a d 6. Calcula: a) ¿Cuántos moles de átomos de oxígeno hay en 200g de nitrato de bario, Ba(NO 3)2? b) ¿Cuántos átomos de fósforo hay en 0,15 moles de pentóxido de difósforo (P 2O5)? c) ¿Cuántos gramos de oxígeno hay en 0,15 moles de trióxido de difósforo, (P 2O3)? d) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en 5,22 g de nitrato de bario, Ba(NO 3)2? Masas atómicas: Ba = 137; N=14, O = 16. Sol:a) 4,59 moles; b) 1,807 · 10 23 átomos de fósforo; c) 7,2g de oxígeno d) 7,21 · 10 22 átomos de O.
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7. En 200g de ácido ortofosfórico, ¿cuántos moles hay? ¿Cuántas moléculas?, ¿cuántos átomos de cada elemento? ¿Cuál es su composición centesimal? Masas atómicas: H:1u P:31u O:16u Sol: 2,04 moles; 1,23.10 24 moléculas; 1,23.10 24 átomos de P; 3,69.10 24 átomos de H; 4,9.10 24 átomos de O; 31,63 % de P; 65,3 % de O; 3,06 % de H 8. Un vaso contiene 100 mL de agua. Calcule: a. Cuántos moles de agua hay en el vaso. b. Cuántas moléculas de agua hay en el vaso. c. Cuántos átomos de hidrógeno y oxígeno hay en el vaso. Masas atómicas: H = 1; O = 16. Sol:a) 5,55 moles de H 2O; 3,34·10 24 moléculas H2O; 3,34·10 24 átomos O ; 6,7·10 24 átomos H 9.- Un cilindro contiene 0'13 g de etano, C 2H6 calcule: a) El número de moles de etano. b) El número de moléculas de etano. c) El número de átomos de carbono. Masas atómicas: C = 12; H = 1. Sol:a) 4,33·10 -3 moles de C2H6; b) 2,61·10 21 moléculas C2H6; c) 5,22·10 21 átomos C 10.- a) ¿Cuántos moles de átomos de carbono hay en 1'5 moles de sacarosa (C 12H22O11)? b) Determine la masa en kilogramos de 2'6.10 20 moléculas de NO2 e) Indique el número de átomos de nitrógeno que hay en 0'76 g de NH 4NO3 Masas atómicas: 0= 16; N = 14; H = 1. Sol:a) 18 moles de átomos de C; b) 1,98·10 -5 kg NO2; c) 1,14·10 22 átomos N 11.- Calcule: a) El número de moléculas contenidas en un litro de metanol (CH 3OH) (densidad 0'8 g/mL). b) La masa de aluminio que contiene el mismo número de átomos que existen en 19,07 g de cobre. Masas atómicas: Al = 27; Cu = 63'5; C = 12; 0= 16; H = 1. Sol:a) 1,5·10 25 moléculas CH3OH; b) 8,1 g Al 12. - Se tienen 8,5 g de amoniaco y eliminamos 1,5 .10 23 moléculas. a) ¿Cuántas moléculas de amoniaco quedan? b) ¿Cuántos g de amoniaco quedan? c) ¿Cuántos moles de átomos de hidrógeno quedan? Masas atómicas: N = 14; H = 1. Sol: a) 1,51·10 23 moléculas NH 3; b) 4,26 g NH 3; c) 0,75 moles átomos H 13. En 20 g de Ni 2 (CO3)3: a) ¿Cuántos moles hay de dicha sal? b) ¿Cuántos átomos hay de oxígeno? c) ¿Cuántos moles hay de iones carbonato? Masas atómicas: C = 12; O = 16; Ni = 58’7. Sol: a) 0,067 moles Ni 2 (CO3)3; b) 3,63·10 23 átomos O; c) 0,2 moles iones CO 314.- La fórmula del tetraetilplomo, conocido antidetonante para gasolinas, es Pb(C 2H5)4. Calcule: a) El número de moléculas que hay en 12’94 g. b) El número de moles de Pb(C 2H5)4 que pueden obtenerse con 1’00 g de plomo. c) La masa, en gramos, de un átomo de plomo. Masas atómicas: Pb = 207; C = 12; H = 1. Sol: a) 2,41·10 22 moléculas Pb(C2H5)4 b) 4,83·10-3 moles molec. Pb(C 2H5)4 c) 3,44·10-22 g de Pb 15.- En 0’6 moles de clorobenceno (C 6H5Cl): a) ¿Cuántas moléculas hay? b) ¿Cuántos átomos de hidrógeno? c) ¿Cuántos moles de átomos de carbono? Sol: a) 3,61·10 23 moléculas C6H5Cl b) 1,8·10 24 átomos de H; c) 3 moles átomos de H
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Composición centesimal 1. Calcular la composición centesimal de la quinina (C20H24N2O2) Sol: 74,07 % de C; 7,40 % de H; 8,64 % de N y 9,87 % de O 2. Obtener la composición centesimal del ácido carbónico (H 2 CO3 ) Sol: 19,35 % de C; 3,23 % de H y 77,42 % de O 3. Determinar la composición centesimal del: a) Óxido de hierro (II) Sol: 77,7 % de Fe y 22,3 % de O b) Sulfato de potasio Sol: 18,39 % de S; 36,78 % de O y 44,82 % de K c) Óxido de manganeso (IV) Sol: 63,19 % de Mn y 36,81 % de O d) Tetraoxofostato(V) de calcio Sol: 38,71 % de Ca; 20% de P y 41,29% de O 4.-El trióxido de azufre es un gas. Calcular que tanto por ciento de oxígeno contiene dicho compuesto. Sol: 60% S 5.-El nitrato sódico y el nitrato potásico son dos compuestos químicos que se utilizan como abonos nitrogenados. Calcular cuál de los dos contiene mayor proporción de nitrógeno . Sol: 16,5% N el NaNO3 y 13,85% el KNO 3 6. Calcula la composición centesimal de los siguientes compuestos: a) Sulfato de aluminio, Al 2(SO4)3. b) Agua oxigenada, H 2O2. c) Sacarosa, C12H22O11. Sol: a)15,77% de Al; 28,12% de S; 56,11% de O b) 5,94% de H; 94,06% de O c) 42,10% de C; 6,49% de H; 51,41% de O 7. El nitrato de amonio, NH 4NO3, y la urea, (NH2)2CO, son compuestos que se utilizan como abono debido a que contienen nitrógeno. ¿Cuál de ellos sería el más recomendable? Sol: En el nitrato de amonio, NH 4NO3, el contenido de nitrógeno es 35,00% de N, y en la urea (NH2)2CO 46,65% de N. Luego, según este criterio, sería más recomendable la urea. Fórmula empírica y molecular 1. El análisis de un compuesto ha dado como resultado los siguientes resultados: 168 gramos de carbono, 28 g de hidrógeno y 224 g de oxígeno. Sabiendo que su masa molecular es de 60 unidades de masa atómica, calcula su fórmula empírica y molecular. Sol: Fórmula empírica (CH 2O)n y fórmula molecular C 2H4O2. 2. En un determinado óxido de azufre el porcentaje de azufre resulta del 40 %. Calcula su fórmula empírica. Sol: SO3 3. El etilenglicol es una sustancia que se utiliza como anticongelante. Su composición centesimal es 38,7 % de carbono, 9,7 9,7 % de hidrógeno y el resto, oxígeno. Determina su fórmula sabiendo que su masa molar es 62 g/mol. Sol:CH3O 4. Se analiza un compuesto de C e H obteniéndose un 80,0 % de C y un 20,0 % de hidrógeno. La determinación aproximada de su masa molecular dio un valor de 29, 5 g/mol. Determinar la fórmula empírica y molecular de la sustancia. Sol: Fórmula empírica (CH 3)n y fórmula molecular C2H6 5. Un compuesto orgánico tiene la siguiente composición centesimal: C=24,24% H=4,05% y Cl=71,71%. Calcula la fórmula empírica y molecular sabiendo que su masa molecular es de 99g/mol. Sol: Fórmula empírica (CH 2Cl)n y fórmula molecular C 2H4Cl2.
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6. El análisis de un compuesto orgánico proporcionó la siguiente composición centesimal: C=40%, H=6,7%, O=53,3%. Sabiendo que su masa molecular calculada experimentalmente es de 180g/mol, determina la fórmula molecular del compuesto. Sol: Fórmula molecular C 6H12O6 7. La nicotina es un alcaloide compuesto por 74% de C, 8,7% de H y 17,3% de N. Calcula cuál es la fórmula empírica de la nicotina. Sol: Fórmula empírica (C 5H7N)n 8. Tenemos un compuesto orgánico cuya masa molecular es 74 umas. Analizada su composición, obtenemos 2,43g de C, 2,16g de O y 0,41g de H. Calcula la fórmula empírica y la fórmula molecular. Sol: Fórmula empírica (C 3H6O2)n y fórmula molecular C 3H6O2. 9. El análisis químico elemental de un compuesto orgánico dio el siguiente resultado: 62,01% de C, 10,32% de H y 27,67% de O. Sabiendo que la masa molecular es de 116,l26 u. Determina la fórmula molecular del compuesto. Sol:C6H12O2 10. El análisis químico elemental de un compuesto clorado de carbono dio la siguiente composición centesimal en masa: 30,45% de C, 3,83% de H, 20,23% de O y 45,49% de Cl. Sabiendo que su masa molecular es de 157u, ¿cuál será su fórmula molecular? Sol:C4H6O2Cl2 11. Durante muchos años se ha utilizado el cloroformo como anestésico. Esta sustancia presenta la siguiente composición centesimal: 10,06% de C, 0,85% de H y 89,09% de Cl. Sabiendo que la masa molecular es de 119,4u.Determina la fórmula molecular del cloroformo. Sol: CHCl3. 12.-Un compuesto tiene la siguiente composición centesimal: 14,29% de N 4,11% de H 48,95% de Mo 32,65% de O Calcular su fórmula.
Sol: N2H8MoO4
13.-Cuando se queman 2,57g de un compuesto orgánico, sólo contiene C, H, O, reproducen 5,143 g de CO2 y 0,9015 g de H 2O. ¿Cuál será la fórmula empírica del compuesto? Sol: C7H6O4 Masas atómicas: C = 12; H = 1; O=16
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