Cómo resolver problemas de química general, Ejercicios de Química

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CÓMO RESOLVER PROBLEMAS EN

Mg. Sc. Ing. LEONARDO G. CORONEL RODRÍGUEZ

ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE:

RESIGNIFICACIÓN DE CONTENIDOS

SOLUCIONARIO DE QUIMICA

PARA PREUNVERSITARIOS

i

SÉPTIMA EDICIÓN

SÉPTIMA EDICIÓN

MARZO 2009

Prohibida la reproducción total o parcial de este libro por cualquier medio

Depósito Legal:

Impresión:

La Paz – Bolivia

PEDIDOS AL TEL 2312618 - 71551528

Leonardo G. Coronel Rodríguez UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA

Magíster Scientiarum en Educación Superior Licenciando en Ingeniería Metalúrgica Profesor Normalista Técnico Diplomado en “Educación Ambiental Industrial”

iii

PRESENTACIÓN DE ESTA EDICIÓN ESPECIAL

Las anteriores ediciones de “CÓMO RESOLVER PROBLEMAS EN

QUÍMICA GENERAL” TOMO 1, ha sido una propuesta para los

estudiantes que están postulando a la Facultad de Ingeniería de la

Universidad Mayor de San Andrés e Instituciones de Educación Superior.

La resolución de problemas constituye para muchos estudiantes de

química una gran dificultad, pero, el resolver problemas es una parte

importante de la mayoría de los cursos durante la formación profesional

del joven estudiante. Este texto se ha escrito con el propósito de que

resultara provechosa en tal sentido.

Ésta edición, de SOLUCIONARIO DE EXÁMENES DE QUÍMICA GENERAL está

dirigida a postulante a Ciencias e Ingeniería de las instituciones de Educación Superior.

Esta obra es fruto de las consultas que ha recibido el autor de los estudiantes, Los

problemas que se resuelven en esta edición son los que la mayoría de los estudiantes

han tenido dificultades, problemas que se han recibido por correo electrónico o en las

actividades realizadas en aula.

Quiero en esta oportunidad agradecer profundamente a quienes han confiado en mi

actividad docente, a los estudiantes del curso prefacultativo de la Facultad de Ingeniería

de la Universidad Mayor de San Andrés y de la Escuela Industrial Superior Pedro

Domingo Murillo.

Asimismo admito críticas respecto al texto para considerarlos en la próxima edición

esperando sus sugerencias y/o consultas a la siguiente dirección:

[email protected]. Agradeciéndoles al mismo tiempo su interés por la

presente obra.

La Paz, 21 de Agosto del 2007

Mg. Sc. Ing. Leonardo G. Coronel Rodríguez

iv

SOLUCIONARIO DE EXÁMENES DE QUÍMICA GENERAL

I. OBJETIVO GENERAL

Conducir al estudiante al estudio de la química con resignificación de contenidos a

través de la práctica continua en la resolución de prácticas e interpretación de la teoría.

II OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Al finalizar el curso, el alumno debe ser capaz de:

¾ Lograr un mayor conocimiento de la naturaleza de la Química.

¾ Adquirir habilidades y destrezas en la solución de problemas.

¾ Sistematizar las leyes fundamentales de la química y su interpretación en la

solución de problemas.

¾ Establecer métodos de solución de problemas

¾ Utilizar el lenguaje químico para representar y explicar los cambios de las

sustancias.

¾ Comprender los principios básicos de: estructura de la materia, estados de la

materia, reacciones, energía y equilibrio, y aplicarlos a la solución de

problemas.

III. CONTENIDOS

1. Propuesta de exámenes de Introducción a la química.

2. Propuesta de exámenes de Leyes de los gases ideales.

3. Propuesta de exámenes de Balance de Materia.

4. Miscelánea de Problemas.

IV. ACTIVIDAD PREVIA PARA RESOLVER LOS EXÁMENES PROPUESTOS

¾ Leer los apuntes de clases.

¾ Estudiar el libro de química recomendado por el docente.

¾ Adquirir una estrategia de estudio.

¾ Repasar las leyes fundamentales de la química.

¿Por qué estudiar Química?

La Química permite obtener un conocimiento importante de nuestro mundo y su

funcionamiento. De hecho, la Química está en el centro de muchas cuestiones que

preocupan a casi todo el mundo: el mejoramiento de la atención médica, la

conservación de los recursos naturales, la protección del ambiente, la satisfacción de

nuestras necesidades diarias en cuanto a alimentos, vestido y albergue. Empleando la

Química se han descubierto sustancias farmacéuticas que fortalece nuestra salud y

prolongan nuestra vida. Desgraciadamente, algunos productos químicos tienen el

potencial de dañar nuestra salud o el ambiente. Al estudiar Química, aprenderán a usar

el lenguaje y las ideas que han evolucionado para describir y entender la materia.

A - 4 EQUIVALENCIAS ENTRE UNIDADES DEL SISTEMA MÉTRICO E INGLÉS

Longitud

1 pulg = 2.54 cm 1 pie = 30.48 cm 1 milla = 1.609 km

Volumen

1 gal = 3.785 litros 1 pie 3 = 28.32 litros

Masa

1 lb = 453.6 g 1 t = 1.102 t corta

Energía

1 J = 107 ergs = 0.239 cal 1 cal = 4.184 J 1 Btu = 252 cal 1 eV = 1.602∗ 10 -19^ J 1 kW-h = 3.600∗ 106 J

Potencia

1 w = 1 j/s 1 hp = 746 W = 550 ft∗lb/s 1Btu/h = 0.293 W 1 cv = 735 W

A-5 PREFIJOS DE USO COMÚN EN LOS SISTEMA MÉTRICO Y SISTEMA INTERNACIONAL

1

A – 6 NÚMERO DE CIFRAS SIGNIFICATIVAS

El número de cifras significativas se refiere al número de dígitos informados para dar el valor de una magnitud medida o calculada, indicando la precisión del valor. Así, hay tres cifras significativas en 9. cm, mientras que 9.123 cm tiene cuatro. Para contar el número de cifras significativas en una magnitud medida dada, observe las reglas siguientes:

1. Todos los dígitos son significativos, excepto los ceros al principio del número y posiblemente los ceros terminales (uno o mas ceros al final de un número). Así 9.12 cm, 0.912 cm y 0.00912 cm, todos ellos tienen 3 cifras signidficativas.
2. Los ceros terminales, finalizando a la derecha del punto decimal, son significativos. Cada uno de los tres números siguientes tienen tres cifras significativas: 9.00 cm, 9.10 cm, 90.0 cm.
3. Los ceros terminales en un número, sin un punto decimal explícito pueden ser o no significativos. Si alguien da una medición como 900 cm, usted no puede saber si se pretenden expresar una, dos o tres cifras significativas. Si la persona escribe 900. cm (note el punto decimal) los ceros son significativos En forma más general, usted puede eliminar cualquier incertidumbre en esos casos, expresando la medición en notación científica.

A – 7 NOTACIÓN CIENTÍFICA

La notación científica se emplea cuando se trabaja con números muy grandes o muy pequeños. Por ejemplo la masa de un átomo de oro es aproximadamente:

(^1) En este texto usaremos el símbolo de tonelada métrica = [t] y el litro = [A]

PREFIJO ABREVIATURA SIGNIFICADO

Giga G 109 Mega M 106 Kilo K 103 deci d 10 −^1 centi c 10 −^2 mili m 10 −^3 micro μ 10 −^6 nano n 10 −^9 pico p 10 −^12

0.000 000 000 000 000 000 000 327 gramos

Éste número extremadamente pequeño se puede escribir en notación científica:

3.27 ∗ 10 -22^ gramos

Al escribir números pequeños o grandes, no es conveniente escribir todos los ceros, por ejemplo

5 600 000 = 5.60 ∗ 106 0.000 35 = 3.50 ∗ 10 - Cada número tiene 3 cifras significativas

Redondeo de datos

El resultado de redondear un número como 22.8 en unidades es 23, pues 22.8 está más próximo de 23 que de 22. Análogamente, 22.8146 se redondea en centésimas (o sea con dos decimales a 22. porque 22.8146 está mas cerca de 72.81 que de 22.82.

Al redondear 22.465 en centésimas nos hallamos en un dilema, ya que está equidistante de 22.46 y de 22.47. En tales casos se procede a redondear al entero par que preceda al 5. Así pues 22.465 se redondea a 22.46; 253.575 se redondea a 253.58.

A − 8 ALGUNAS FÓRMULAS DE FIGURAS PLANAS Y CUERPOS SÓLIDOS

Cuadrado Área: A = a^2

Perímetro: P = 4.a

Rectángulo Área: A = a.b

Perímetro: P = 2 ( a + b)

Trapecio Área:

A = (

a + b

).h

Perímetro: P = a + b + c + d

Área:

A =

b h

Perímetro: P = a + b + c

Círculo Área: A = π. R^2 R = D/ Perímetro: P = 2 π R

Área: A = 6 a^2

Volumen: V = a^3

Prisma recto Área: A =2( ab + ac + bc )

Volumen: V = abc

Cilindro Área: A l = 2 π r h At = 2 π r ( r + h)

Volumen: V = π r^2 h

Cono recto Area: A l = π r g At = π r ( r + g ) Volumen:

V =

r^2 h

Área: A = 4 π r^2

Volumen:

V =

π r^3

a

h

b

c h^ d

a

b

c

h

R a

a a

a

b

c

r

h

r

g

r

h

AUTOEVALUACIÓN 1 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta.

a) Al cambio de estado líquido − sólido se denomina: i) sublimación ii) evaporación iii) fusión iv) ninguno

b) El cobre, estaño y hierro fueron descubiertos por el hombre en el siglo…. i) I después de Cristo ii) V después de Cristo iii) X después de Cristo iv) ninguno c) La idea de la piedra filosofal fue iniciativa de: i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno

d) Una molécula de agua tiene: i) 2 g de H ii) 2 moles de H iii) 1 at – g de O iv) Ninguno e) El movimiento molecular vibracional es nulo en el estado i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno

f) La mezcla de dos sustancias miscibles es un fenómeno: i) físico ii) químico iii) ambos anteriores iv) ninguno g) 1 mol de agua oxigenada tiene i) 1 at – g de H ii) 2 at – g de H iii) 3 at – g de H iv) ninguno

h) Un ejemplo de sustancia pura es: i) agua potable ii) alcohol etílico iii) agua mineral iv) aire puro i) Si las dimensiones de un cilindro son: h = 6 mm, r = 2 mm, su volumen es: i) 24.34 mm^3 ii) 30.08 mm^2 iii) 75.40 mm iv) ninguno

j) Sólo existe intercambio de energía con el medio ambiente, es un sistema i) sistema cerrado ii) sistema abierto iii) sistema aislado iv) ninguno

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos)

a) ácido perclórico b) sulfato férrico c) anhídrido mangánico d) Fosfito de calcio

e) nitrito de potasio f) cromato de potasio

g) ácido fosfórico h) peróxido de sodio

i) Hipoclorito de sodio

j) Nitrato de plata a) K 2 MnO 4 …………………………….

b) Mn 3 O 4 …………………………….

c) KHSO 3 …………………………….

d) N 2 O 4 …………………………….

e) Ca(OH) (^2) …………………………….

3. (20 puntos) Para festejar la llegada de la primavera, un grupo de estudiantes organiza una recepción social, donde deciden servirse “cuba libre” (mezcla de ron y coca-cola). Si el gusto alcohólico es de 22.50% en V/V. El ron tiene una concentración del 49.5% en volumen de alcohol, el número de estudiantes es de 66 y cada uno toma 10 vasos de 50 ml, a) ¿Cuántas botellas de ron de 750 ml se deben comprar?, b) Si cada ron tiene un costo de bs 65 y la botella de dos litros de coca cola bs 5.5. ¿Cuál será el costo total de la bebida?, c) ¿Cuántos bs tendrán que aportar cada estudiante?
4. (20 puntos) Se conoce que en la península escandinava los pobladores utilizan una escala absoluta “L” que marca 700 E en el punto de ebullición del agua, a) ¿cuánto marca esta escala en el punto de congelación del agua?, b) ¿qué valor registraría esta escala la temperatura del cuerpo humano que es 100 °F?, c) ¿A que temperatura tendrán los mismos valores numéricos esta escala absoluta con la escala kelvin?
5. (20 puntos) A 1 litro de una solución de ácido nítrico del 61.27% en masa y densidad relativa de 1.38, se añadieron 600 mililitros de agua. Determinar: a) el número de moles de agua en la mezcla obtenida, b) el número de átomo gramo de nitrógeno, c) el número de átomos de hidrógeno en la mezcla obtenida.

AUTOEVALUACIÓN 2 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta.

a) átomos con el mismo número de neutrones pero diferente Z y diferente A son los: i) isótopos ii) isótonos iii) isóbaros iv) ninguno

b) Si la densidad de una sustancia es 0. lb/pulg 3 , su densidad relativa es: i) 0.035 ii) 34. iii) 2.076 iv) ninguno c) 0.025 lb – mol de ácido perclórico contiene a ………… de oxígeno i) 45.36 at – g ii) 11.34 at – g iii) 2.835 at – g iv) ninguno

d) El movimiento traslacional de los átomos y/o moléculas es nulo en el estado: i) gaseoso ii) líquido iii) sólido iv) Ninguno e) ¿Cuántos moles de H 2 O tiene 2 moles de CaCl 2 ∗2H 2 O? i) 2 moles ii) 4 moles iii) 1 mol iv) ninguno

f) La combinación de un no metal y oxígeno es un fenómeno i) físico ii) químico iii) físico y químico iv) ninguno g) Un sistema………… es aquel que intercambia energía y materia con el medio ambiente. i) aislado ii) abierto iii) cerrado iv) ninguno

h) ¼ mm^3 de oro tiene una masa de………..(densidad relativa Au = 19.3) i) 0.25 mg Au ii) 4.825 mg Au iii) 19.3 mg Au iv) ninguno i) 656 R es equivalente a i) 364.00 K ii) 330.36 K iii) − 56.88 F iv) ninguno

j) Un ejemplo de propiedad intensiva es: i) el volumen ii) el peso iii) la densidad relativa iv) ninguno

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) peróxido de litio b) hidruro de Pb c) carbonato de calcio d) agua oxigenada

e) dicromato de Na f) acetileno g) metano h) sulfuro férrico

i) óxido doble de Cr j) ácido yódico a) MnO …………………………….

b) NH 3 …………………………….

c) Cr 2 (SO 4 ) 3 …………………………….

d) COOH−COOH …………………………….

e) SnCl 4 …………………………….

3. (20 puntos) Un proceso de recubrimiento electrolítico con cinc produce un recubrimiento con un espesor de 2 millonésimas de pulgada sobre una superficie de acero, a) ¿cuántos pies cuadrados podrán cubrirse con 1 libra de cinc cuya densidad es de 7140 kg/m^3 ?, b) Si en el mismo proceso se requiere recubrir 1 metro cuadrado con el mismo espesor, ¿qué cantidad de cinc en miligramos serán necesarios?, c) Si se desea galvanizar un objeto de forma cúbica de 1 dm de lado, ¿Cuántas libras de cinc se requiere?
4. (20 puntos) Cierta moneda de oro de 18 quilates, está formada por masas iguales de plata y un metal “X”, cuyas dimensiones son: 30 mm de diámetro y 2.0 mm de espesor. Si la densidad relativa del Au es 19.3, de la plata es 10.5 y de la aleación es 15.47, determinar: a) La densidad relativa del metal desconocido, b) Si se dispone de 2 libras de plata. ¿Qué cantidad de oro y del metal desconocido se necesita para la producción de monedas de oro de las características mencionadas? c) ¿Cuántas monedas se produce a partir de 10 lb de aleación de dichas características?
5. (20 puntos) He aquí una antigua cuestión teológica; ¿Cuántos ángeles pueden situarse sobre la punta de alfiler de oro? Admitir que cada ángel necesita como mínimo un átomo para colocarse. El diámetro de la punta de un alfiler es de unos 0.001 cm. Con estos datos y realizando las simplificaciones que se estimen convenientes, ¿Cuántos ángeles pueden apoyarse en la punta del alfiler supuesto? (ρAu = 19.3 g/cm^3 y el peso atómico del oro es 197 u. m. a.)

AUTOEVALUACIÓN 4 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) El movimiento traslacional de los átomos o moléculas se produce con menos intensidad en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso v) plasmático

b) ¿Cuántos neutrones tiene el ión ferroso si el

átomo neutro de este elemento es: 5626 Fe?

i) 2 ii) 28 iii) 32 iv)ninguno

c) La teoría del flogisto fue una idea propuesta por: i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno

d) La nevada es un fenómeno físico producido por un efecto denominado: i) sublimación inversa ii) condensación iii) solidificación iv) congelación e) La fórmula condensada del acetileno es: i) CH ii) C 2 H 2 iii) CH – CH iv) H – C – C – H

f) 5 moles de anhídrido hiposulfuroso contiene: i) 1 at-g de hidrógeno ii) 5 at-g de azufre iii) 10 at – g de oxígeno iv) ninguno g) El número de oxidación del calcio en el compuesto denominado cloruro de calcio dihidratado es: i) 1 ii) 2 iii) 3 iv) ninguno

h) Las partículas : 1530 A , 2813 B y 2611 C son

conocidos como: i) isótopos ii) isóbaros iii) isótonos iv) ninguno

i) si el volumen de una esfera es de 340 mm^3 , su diámetro es: i) 0.402 cm iii) 0.866 cm ii) 0.319 cm iv) ninguno

j) La química es una ………. que estudia las propiedades, composición y transformación de ………………. i) asignatura; los átomos ii) ciencia – la materia iii) materia – los compuestos iv) ninguno

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) óxido crómico b) nitrito cobáltico c) ácido yodhídrico d) bisulfito de calcio

e) anhídrido clórico f) benceno g) cloruro de litio h) etileno

i) fenol j) ácido acético a) ZnS …………………………….

b) NaHCO (^3) …………………………….

c) Ca(ClO) 2 …………………………….

d) H 2 C 2 O 4 …………………………….

e) CH 2 OH – CHOH – CH 2 OH …………………………….

3. (20 puntos) Se descubrió tres isótopos de un elemento en la naturaleza cuyas características son las

siguientes: ( 2814 A ), ( 2914 B ) y ( 3014 C ) y cuyas abundancias son respectivamente: 92.21%, 4.70% y

3.09%, La masa del protón es 1.0072765 [uma] y la masa del neutrón es 1.00866 [uma]. Determinar el peso atómico de este elemento.

4. (20 puntos) Se determino experimentalmente que la densidad absoluta de una mezcla de petróleo crudo con un glicol es de 0.900 kg/m^3 , si consideramos que en la mezcla ambas masas son idénticas, determinar a) la gravedad especifica del glicol, b) la densidad relativa del petróleo crudo. Considerar para los cálculos que el volumen del petróleo crudo ocupa el 48% del volumen de la mezcla.
5. (20 puntos) Una muestra de 100 gramos de tetraborato de sodio decahidratado, se introduce en un matraz que contiene medio litro de agua, Si la muestra se disuelve formándose una mezcla homogénea calcular: a) el porcentaje de tetraborato de sodio, b) el número de moles de agua, c) el número de átomo – gramos de boro, d) el número de átomos de hidrógeno, e) el número de moléculas de tetraborato de sodio.

AUTOEVALUACIÓN 5 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta.

a) 1 mol de ácido nítrico contiene: i) 1 át – g de O ii) 1 át – g de H iii) 3 át – g de N iv) ninguno

b) 10 millonésimas de pulgada son equivalentes a: i) 0.254 mm ii) 0.254 km iii) 0.254 μm iv) 2.54 nm c) La siguiente sustancia es altamente reactiva: i) Helio ii) Oro iii) Sodio iv) ninguno

d) Un ejemplo de mezcla heterogénea es: i) un anillo de oro ii) agua y aceite iii) el humo iv) ninguno e) Una de las propiedades intensivas de la materia es: i) el peso ii) volumen iii) la dureza iv) ninguno

f) El etanol congela a −117 °C a una atmósfera de presión, en la escala Rankine congela a: i) 281.4 R ii) 117.7 R iii) 431.5 R iv) ninguno g) La densidad relativa de un cubo metálico cuya arista mide 4 cm y tiene una masa de 172.8 g es: i) 7.56 ii) 2. iii) 11.3 iv) ninguno

h) El grado de cohesión está referida a …………. Molecular. i) fuerzas de atracción ii) fuerzas de repulsión iii) ordenamiento iv) ninguno

i) Cuando un sistema intercambia energía pero no materia con el entorno se llama: i) sistema abierto ii) sistema cerrado iii) sistema aislado iv) ninguno

j) Si el área de un cilindro es 150 mm^2 y su altura es de 30 mm, entonces su volumen es: i) 0.3356 pulg^3 ii) 0.2746 pulg^3 iii) 0.5008 pulg^3 iv) ninguno

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos)

a) cromato de K b) hidruro de cobre c) óxido doble de uranio d) yodato de litio

e) sulfuro de sodio f) potasa caustica g) glicerina h) sulfonitrato férrico

i) metanol j) amoniaco a) C 2 H (^2) …………………………….

b) K 2 Cr 2 O 7 …………………………….

c) H 2 SO 2 …………………………….

d) CH 3 −CO−CH (^3) …………………………….

e) CH 3 COOH …………………………….

3. (20 puntos) Determinar la masa de una esfera hueca de aluminio sabiendo que el volumen interior de la esfera contiene 0.0578 pies cúbicos de agua y que el espesor de la esfera hueca es de 1 cm, siendo la densidad relativa del aluminio 2.
4. (20 puntos) Un experimentador vertió 200 ml de agua a una probeta de 1 litro de capacidad. Luego añadió “ V ” cm^3 de una solución de ácido sulfúrico, resultando una densidad de 1.28 g/ml. Al adicionar otros “ V ” cm^3 de solución de ácido sulfúrico a la anterior mezcla, resulta que la densidad es de 1. g/ml. Considerando volúmenes aditivos determine a partir de estos datos la densidad de la solución de ácido sulfúrico.
5. (20 puntos) Se añade ½ libra de una solución de ácido nítrico del 50.71% en p/p de HNO 3 , a un recipiente que contiene 0.75 dm^3 de agua, determinar: a) el número de moles de agua en la mezcla, b) el número de at – g de nitrógeno, c) el número de átomos de oxígeno, d) el número de moléculas de HNO 3.

AUTOEVALUACIÓN 7 (Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta. a) Las moléculas están libres de fuerzas cohesivas en el estado i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno

b) La alta conductividad eléctrica que posee el cobre es una propiedad………. i) química ii) extensiva iii) intensiva iv) ninguno c) Un estudiante observa un vaso que contiene agua y aceite y concluye que se trata de: i) mezcla homogénea ii) mezcla heterogénea iii) ambas anteriores iv) ninguno

d) si el perímetro de un objeto circular es de 1 ∗ 105 micrones, su radio es: i) 314.6 cm ii) 3146 cm iii) 31460 cm iv) ninguno e) Un recipiente esférico de 12 pulgadas de diámetro interno contiene agua oxigenada hasta la mitad de su capacidad, por tanto contiene: i) 120.78 mol de H 2 O ii) 101.46 mol de H 2 O iii) 67.92 mol de H 2 O iv) ninguno

f) Un átomo neutro de sodio posee 11 electrones, y un número de masa de 23, por tanto en 20 átomos neutros de sodio hay i) 240 neutrones ii) 23 neutrones iii 0 neutrones iv) ninguno

g) Las partículas: ax M , ay M y az M forman un

conjunto que integran a los: i) isótopos ii) isóbaros iii) isótonos iv) ninguno

h) ¿Cuántos átomos de Pb contiene a 15 moléculas de nitrato de plúmbico? i) 1.5∗ 1025 átomos ii) 15 átomos iii) 60 átomos iv) ninguno

i) El óxido de sodio al reaccionar con agua forma una solución denominada: i) peróxido de sodio ii) hidruro de sodio iii) hidróxido de sodio iv) ninguno

j) Existe mayor distanciamiento molecular en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos) a) sal común b) cal viva c) hidróxido estánico d) óxido mercuroso

e) cloruro cromico f) fosfato de Na g) ácido bórico h) hipoclorito de calcio

i) ciclohexano j) etino a) CH 3 COOH …………………………….

b) C 10 H (^14) …………………………….

c) C 3 H 6 …………………………….

d) SiH (^4) …………………………….

e) CH 3 – CH 2 OH …………………………….

3. (20 puntos) Se determino experimentalmente que la densidad absoluta de una mezcla de petróleo crudo con un glicol es de 0.900 kg/m^3 , si consideramos que en la mezcla ambas masas son idénticas, determinar a) la gravedad especifica del glicol, b) la densidad relativa del petróleo crudo. Considerar para los cálculos que el volumen del petróleo crudo ocupa el 48% del volumen de la mezcla.
4. (20 puntos) A una probeta se llena con 25 cm^3 de agua pura hasta la tercera parte. Si llenamos completamente dicha probeta con una solución de hidróxido de sodio del 50% en p/p y una densidad relativa de 1.19, determinar en la solución resultante: a) el número de moles de agua, b) el número de moléculas de hidróxido de sodio, c) el número de átomo-gramos de sodio, d) el número de átomos de oxígeno.
5. (20 puntos) La temperatura en la escala Fahrenheit = m(temperatura en una nueva escala L) + n, es decir, °F = mL + n, siendo m y n constantes. A la presión de 1 atm, la temperatura de ebullición del agua es 212 °F en la escala Fahrenheit, o bien 80 °L en la nueva escala, y el punto de congelación del agua es 32 °F, o bien −80 °L. a) ¿Cuáles son lo valores de m y n?, b) ¿Cuál es el cero absoluto en la escala L?

SOLUCIÓN AUTOEVALUACIÓN 1

(Tiempo: 90 minutos)

1. (20 puntos) Analizando las siguientes preguntas y resolviendo sistemáticamente los problemas, subraye la respuesta que usted considere correcta.

a) Al cambio de estado líquido − sólido se denomina:

i) sublimación ii) evaporación iii) fusión iv) ninguno

Recordemos las definiciones de estas propiedades físicas:

Sublimación.- es el cambio físico del estado sólido al estado gaseoso, recuerde las bolitas de naftalina (naftaleno).

Evaporación.- Es el cambio del estado líquido al gaseoso a cualquier temperatura, por ejemplo al regar agua en un patio, ésta se seca en poco tiempo, es decir se evapora por ejemplo a 15 °C o cuando secamos ropa en tiempo de invierno a 2 °C, el agua también se evapora.

Fusión.- Es un término que se puede recordar a partir de la palabra fundir que significa cambio del estado sólido al estado líquido.

En conclusión la respuesta es ninguno, ya que al cambio del estado líquido a sólido se denomina solidificación o congelación. Rpta.- (iv)

b).- El cobre, estaño y hierro fueron descubiertos por el hombre en el siglo….

i) I después de Cristo ii) V después de Cristo iii) X después de Cristo iv) ninguno

La respuesta es ninguno, ya que el cobre, estaño y el hierro, según la historia fueron descubiertos muchos miles de años antes de cristo, en la era prehistórica. Rpta.- (iv) c) La idea de la piedra filosofal fue iniciativa de:

i) Lavoissier ii) Los alquimistas iii) George Sthal iv) ninguno

Lavoissier fue quien usando una balanza propuso su Ley denominada “Ley de la conservación de la materia”

Los alquimistas, allá por la edad media tuvieron entre otras ideas “la eterna juventud” hallando el elixir de la vida, convertir metales como el plomo u otros a oro, así como la idea de la piedra filosofal.

George Sthal tuvo la idea de la famosa teoría del flogisto el cual consistía en hacer reaccionar una sustancia con oxígeno y cuyos productos eran flogisto + cenizas, llamó flogisto al gas desprendido en estas reacciones Rpta.- (ii) d) Una molécula de agua tiene:

i) 2 g de H ii) 2 moles de H iii) 1 at – g de O iv) Ninguno

Recordemos que la fórmula molecular representa una molécula de sustancia, en este caso una molécula de agua es: H 2 O

Y una molécula de agua está formada por 2 átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, además que una molécula de agua tiene una masa extremadamente pequeña y que no guarda relación con los otros incisos.

Rpta.- (iv) e) El movimiento molecular vibracional es nulo en el estado: i) sólido ii) líquido iii) gaseoso iv) ninguno

La respuesta es ninguno, puesto que el volumen del cilindro es 7.639 mm^3 Rpta.- (iv)

j) Sólo existe intercambio de energía con el medio ambiente y no de materia, es un sistema:

i) sistema cerrado ii) sistema abierto iii) sistema aislado iv) ninguno

Un sistema cerrado es aquel sistema donde hay intercambio de energía pero no de materia con el medio ambiente.

Un sistema abierto es aquel sistema donde hay intercambio de materia y energía con el medio ambiente

En un sistema aislado no existe intercambio de materia ni de energía, con el medio ambiente. Rpta.- (i)

2. (20 puntos) Formular o nombrarlos, según corresponda a los siguientes compuestos. (Considere sistema tradicional para nombrarlos)

a) ácido perclórico: (Cl +1, +3, + 5, + 7), el prefijo per significa mayor valencia, es decir (7), por tanto: Un ácido se forma a partir de la reacción de un anhídrido y agua, los anhídridos de la familia del cloro no forman ácidos polihidratados por lo que el ácido perclórico es:

Cl 2 O 7 +^ H 2 O^ →^ H 2 Cl^2 O 8 →^ HClO 4 Anhídrido perclórico ácido perclórico

b) sulfato férrico: Considerando la regla, radical + catión → sal neutra:

El radical sulfato puede escribirse a partir del ácido sulfúrico cuya fórmula es: H 2 SO 4 , y según la regla que recordamos de la secundaria, “eliminando hidrógenos” se tiene SO 4 =, por tanto:

Fe +3^ + SO 4 =^ → Fe 2 (SO 4 ) 3 Catión férrico radical sulfato sulfato férrico

c) anhídrido mangánico: Un anhídrido es la combinación de no metal y oxígeno, El manganeso tiene valencias de: +2, +3, +4, +6 y +7, por tanto combinando el manganeso cuya valencia es +6 y el oxígeno, resulta que la fórmula del anhídrido mangánico es:

Mn 2 O 6 → MnO 3

d) Fosfito de calcio: El caso fosfito es una Caso muy especial, ya que se desvía de la regla general para escribir radicales, recordemos que el ácido fosforoso que forma ácido polihidratado se deriva a partir de:

P 2 O 3 + 3 H 2 O → H 6 P 2 O 6 → H 3 PO 3 Anhídrido fosforoso ácido fosforoso o ácido ortofosforoso

Resulta que el radical fosfito es HPO 3 =^ ya que a pesar de su fórmula, el ácido fosforoso es una ácido dibásico, pues el tercer hidrógeno no reacciona con las bases y la estructura del radical fosfito es:

Por tanto siguiendo la regla para escribir sales se tiene:

Ca+2^ + HPO 3 =^ → CaHPO 3 Catión calcio radical fosfito fosfito de calcio

2

H

P

O O O

−

e) nitrito de potasio: El radical nitrito se deriva del ácido nitroso, HNO 2 , por lo que el radical nitrito es: NO 2 −, por tanto, siguiendo la regla se tiene:

K+1^ + NO 2 −^ → KNO 2 Catión potasio radical nitrito nitrito de potasio

f) cromato de potasio: el radical cromato se deriva del ácido crómico, H 2 CrO 4 , por lo que el radical cromato es: CrO 4 =, por tanto, siguiendo la regla se tiene:

K+1^ + CrO 4 =^ → K 2 CrO 4 Catión potasio radical cromato cromato de potasio

g) ácido fosfórico: Recordemos que el grupo P, As, Sb y B siendo el Si un caso particular forman ácidos polihidratados, puesto que el fósforo tiene las valencias de +5 y ±3, la teminación “ico” nos dice mayor valencia, por tanto:

P 2 O 5 + 3 H 2 O → H 6 P 2 O 6 → H 3 PO 4 Anhídrido fosfórico ácido fosfórico u ortofosfórico

h) peróxido de sodio: La regla básica nos dice óxido + un átomo de oxígeno = peróxido, por tanto se tiene:

Na 2 O + O → Na 2 O 2 Óxido de sodio + 1átomo de oxígeno peróxido de sodio

i) Hipoclorito de sodio: Es una sal que se escribe de acuerdo a reglas conocidas en la cual el radical hipoclorito se deriva del ácido hipocloroso: HClO, cuyo radical es: ClO−, por tanto se tiene:

Na+1^ + ClO−^ → NaClO Catión sodio radical hipoclorito hipoclorito de sodio

j) Nitrato de plata: El radical nitrato se deriva del ácido nítrico: HNO 3 , el cual es NO 3 −, por tanto se tiene: Ag +1^ + NO 3 −^ → AgNO 3 Catión plata radical nitrato nitrato de plata

Escribir los nombres de los siguientes compuestos:

a) K 2 MnO 4 : Reconociendo la valencia del manganeso el cual es de +6, advierta que 2 + x – 8 = 0, x = 6, por tanto se trata del manganato de potasio

b) Mn 3 O 4 : Este compuesto se llama óxido doble de manganeso u óxido manganoso – mangánico, ya que se deriva de la combinación de ambos:

MnO + Mn 2 O 3 → Mn 3 O 4

c) KHSO 3 : Resulta ser la combinación del catión potasio y el radical sulfito ácido.

K + HSO 3 → KHSO 3

Su nombre es sulfito ácido de potasio o bisulfito de potasio

d) N 2 O 4 : La combinación del nitrógeno con valencia +4 con oxígeno sin simplificar, es conocida con el nombre de peróxido de nitrógeno.

e) Ca(OH) 2 : La presencia del radical oxidrilo OH−, le da una propiedad básica a esta familia de compuestos conocida más como hidróxidos, por tanto el nombre de estos compuestos es hidróxido de calcio.

Un resumen de estos compuestos se describe en la siguiente tabla: