QUIMICA CICLO DE

NIVELACIÓN

PRESENTACIÓN GENERAL DE LA MATERIA Durante el estudio de esta materia, tomará contacto con las herramientas básicas que se necesitan para comprender los desafíos que le aguardan dentro de esta disciplina durante el cursado de la carrera que haya elegido.

Los objetivos principales son:

• Adquirir el lenguaje químico y lo utilice para comunicar a sus pares ideas y cuestionamientos.

• Leer comprensivamente la simbología química y emplearla para analizar reacciones químicas y comportamiento de diferentes compuestos químicos.

• Resolver las situaciones problemáticas que constituyen esta disciplina a través de un razonamiento lógico.

Con el fin de orientar en esta primera etapa, este módulo está estructurado de tal manera que, a través de la lectura del material teórico incluido en la bibliografía, u otro que encuentre a su disposición; pueda ejercitarse y de esa manera adquirir destreza en la resolución de problemas en el área química. La materia está organizada en cinco unidades, cada una de ellas le presenta al estudiante la siguiente información:

• Contenido de la unidad: al leerlo, podrá profundizarlos a través del material que se haya procurado.

• Ejercicios resueltos: la idea es que al detenerse a analizar cuáles son los pasos empleados para resolver los problemas, pueda orientarse y estructurar su propio pensamiento.

• Ejercicios a resolver: una vez que observe como se resuelven las situaciones problemáticas, tiene en este punto la posibilidad de ensayar sus destrezas y evaluar si el contenido ha sido realmente aprendido, o deberá ser reforzado.

• Bibliografía: al final de cada unidad encontrará una serie de libros sugeridos par complementar el estudio y auxiliar sus dudas.

• Evaluación final: al término de las unidades se ofrecen dos evaluaciones finales para que tome contacto con las estructuras evaluativas que finalmente deberá responder en el examen final para aprobar la materia.

UNIDAD N°°°° 1

MATERIA Y ENERGÍA

Contenidos: Materia y energía. Ley de conservación de la materia y de la energía. Propiedades físicas y químicas de la materia. Transformaciones de la materia. Sustancias y mezclas. Propiedades de las sustancias. Notación científica. Cifras significativas. Átomos y moléculas. Elementos y sistema periódico. Sustancias simples y compuestas. Sistemas materiales: clasificación. Fases de un sistema. Componentes de un sistema material. Composición porcentual de los sistemas materiales. Composición porcentual de disoluciones. Separación de los componentes de un sistema. Objetivos específicos de la unidad:

• Comprender la composición material y energética del universo • Comprender y expresar correctamente un resultado utilizando notación científica y

cifras significativas. • Diferenciar entre sistemas materiales heterogéneos y homogéneos • Identificar las fases de un sistema heterogéneo • Seleccionar el mejor método de separación de fases y componentes de las

sustancias. • Transmitir lo composición y cantidad de componentes de un sistema a través de su

composición porcentual. PROBLEMAS DE APLICACIÓN: A continuación se presentan algunos ejercicios tipo y los pasos a seguir para resolverlos de manera tal que el alumno pueda guiarse para su resolución. Ejercicio 1 Clasifique los siguientes sistemas homogéneos en soluciones y sustancias puras: a) Hierro b) Etanol c) Aire d) Agua de mar filtrada e) Nafta f) Oxígeno Resolución

Para resolver este ejercicio es necesario repasar las definiciones de solución y sustancia pura. Recordemos que una solución es un sistema homogéneo con dos o más componentes que puede fraccionarse y sustancia pura es un sistema homogéneo que no puede fraccionarse porque sólo contiene un componente. a) Hierro: se trata de una sustancia pura compuesta sólo por el componente hierro. b) Etanol: se trata de una sustancia pura compuesta sólo por el componente etanol. c) Aire: se trata de una solución fraccionable en sus componentes. Las sustancias puras

que componen el aire son oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, argón y otros gases en menor proporción. Recordemos que los gases son solubles en todas proporciones por ello, este sistema es homogéneo.

d) Agua de mar filtrada: se trata de una solución fraccionable en sus componentes. Las sustancias puras que componen mayoritariamente el agua de mar son el agua pura y el cloruro de sodio que se haya disuelto; además de otras sales en menor proporción que también se encuentran disueltas. El hecho de que se halle filtrada significa que este

sistema no posee partículas sólidas en suspención. Es decir los componentes que no sean agua pura se hayan disueltos, por ello se trata de un sistema homogéneo.

e) Nafta: se trata de una solución fraccionable en sus componentes. Las sustancias puras que componen la nafta son hidrocarburos derivados del petróleo que pertenecen a la familia de las cadenas compuestas por carbono e hidrógeno. La nafta posee distintas proporciones de cadenas de 5, 6, 7, y 8 carbonos, cada una de las cuales es una sustancia pura. Todos los hidrocarburos son solubles entre sí por lo tanto se trata de un sistema homogéneo.

Ejercicio 2 Cuáles de las siguientes entidades son elementos, cuáles moléculas pero no compuestos, cuáles son compuestos pero no moléculas y cuáles son compuestos u moléculas? a) SO2 d) N2O5 g) O3 j) S b) S8 e) O h) CH4 k) P4 Resolución Para resolver este ejercicio es necesario repasar las definiciones de elemento, molécula y compuesto. Recordemos que un elemento es una sustancia que no puede separarse en sustancias más simples por métodos químicos. Los elementos se representan por símbolos que son combinaciones de letras. Por otro lado, un compuesto es una sustancia pura que está formado por distintos elementos unidos químicamente. Finalmente, las moléculas están constituidas por átomos y representan las unidades más pequeñas de una sustancia pura. a) SO2 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por los

elementos azufre (S) y oxígeno (O). Esto significa que se trata de un compuesto y es una molécula de dióxido de azufre.

b) S8 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo elemente, el azufre (S). Esto significa que se trata de una sustancia pura simple y es una molécula del elemento azufre.

c) N2O5 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por los elementos nitrógeno (N) y oxígeno (O). Esto significa que se trata de una sustancia pura compuesta y es una molécula de pentóxido de dinitrógeno.

d) O Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo elemento, el oxígeno (O). Como sabemos, el elemento oxígeno posee dos átomos de este elemento. Esto significa que se trata de un elemento que no es una molécula.

e) O3 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo elemento, el oxígeno (O). Se trata de una sustancia pura simple y es una molécula de ozono.

f) CH4 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por los elementos carbono (C) y el elemento hidrógeno (H). Esto significa que se trata de una sustancia pura compuesta y es una molécula de metano.

g) S Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo elemento, el azufre (S). Como sabemos, el elemento azufre posee ocho átomos de este elemento (ver apartado b). Esto significa que se trata de un elemento que no es una molécula.

h) P4 Como puede observarse de la fórmula, esta sustancia pura está compuesta por un sólo elemente, el fósforo (P). Esto significa que se trata de una sustancia simple y es una molécula del elemento azufre.

Ejercicio 3 A 300 g de una mezcla formada por hierro y arena, cuyas proporciones eran 60 % P/P y 40 % P/P, respectivamente, se agregaron 135 g de cobre y 2,77 g de aluminio. Cuál será la concentración final de cada uno de los componentes de la nueva mezcla?

Resolución Para poder realizar el cálculo de porcentajes en peso de cada uno de los componentes de la nueva mezcla, primero debo conocer la masa total de la mezcla. Recordemos que el porcentaje en peso son los gramos de un componente que están presentes por cada 100 g de mezcla (página 57). Masa total de la mezcla = masa de hierro + masa de arena + masa de cobre + masa de aluminio Masa de hierro: 100 g de mezcla ---------- 60 g de hierro 300 g de mezcla ----------- x = 180 g de hierro Masa de arena: 100 g de mezcla ----------- 40 g de arena 300 g de mezcla ----------- x = 120 g de arena Masa de cobre: 135 g Masa de aluminio: 2,77 g Masa total de la mezcla = 437.77 g Porcentaje P/P: 437,77 g de mezcla -------- 180 g de hierro 100 g de mezcla --------- x = 41,11 % P/P de hierro 437,77 g de mezcla --------- 120 g de arena 100 g de mezcla --------- x = 27,41 % P/P de arena 437,77 g de mezcla --------- 135 g de cobre 100 g de mezcla --------- x = 30,83 % P/P de cobre 437,77 g de mezcla --------- 2,77 g de aluminio 100 g de mezcla --------- x = 0,63 % P/P de aluminio

EJERCICIOS A RESOLVER 1-En base a las modificaciones que sufren los siguientes sistemas, clasifique estos cambios como físicos o químicos.

a) Oxidación de una varilla de hierro b) Congelamiento de una masa de agua c) Corte de una lámina de vidrio d) Cocción de un alimento e) Digestión de los alimentos f) Secado de una placa de Cemento g) Soplado de una burbuja de jabón h) Desprendimiento de vapor de un radiador i) Prensado de uvas para producir jugo j) Fermentación del jugo de uvas para producir vino.

2-Demuestre cuando una propiedad es intensiva o extensiva empleando métodos gráficos. Para logarlo:

a) Calcule la masa de diferentes cubos de plata conociendo la relación masa/volumen (densidad).

Densidad de la plata a 20 °C= 10,5 g/cm3.

b) Grafique la densidad (en ordenadas) en función de la masa (en abcisas). Para mayor precisión es aconsejable utilizar papel milimetrado.

c) Grafique el volumen en función de la masa utilizando papel milimetrado d) ¿Qué conclusiones extrae de los gráficos? ¿Qué tipo de propiedad son la densidad y

el volumen? 3-Se desea hallar el volumen exacto de cierto recipiente. Vacío, el mismo pesa 13,724 g. y cuando está lleno de agua, el peso total es de 27,937 g. Tomando como densidad del agua el valor de 0,997 g/ml, calcule el volumen del recipiente. 4-Indique si los siguientes sistemas son homogéneos o heterogéneos: a) Agua y aceite b) Agua con hielo. c) Sal común d) Agua con sal diluida. e) Tinta disuelta en alcohol f) Agua y arena g) Varios trozos de hielo 5- En los sistemas heterogéneos anteriores indique cuales son sus fases. 6-Se agita carbón en polvo en una solución de sal común (NaCl). El carbón en polvo es insoluble. Señalar: a) El sistema es heterogéneo u homogéneo b) ¿Qué procedimiento emplearía para separar la sal. El agua y el polvo de carbón? c) ¿Cuántas y cuáles son sus fases? 7-¿Cuáles de estás afirmaciones son correctas y cuáles no? a) Un sistema con un solo componente debe ser homogéneo b) Un sistema con dos componentes gaseosos debe ser homogéneo c) Un sistema con dos componentes líquidos debe ser homogéneo

d) Un sistema con varios componentes distintos debe ser heterogéneo e) El agua está formada por el elemento oxígeno y por elemento hidrógeno f) Por descomposición del agua se obtiene el elemento oxígeno y la sustancia hidrógeno g) Cuando el elemento oxígeno reacciona con el elemento hierro, se obtiene un óxido de hierro h) Si se calienta una determinada cantidad de un líquido su volumen aumenta y en consecuencia aumenta su masa. 8- El volumen del plasma sanguíneo de un adulto es de unos 3,1 l. Su densidad es de 1,020g/ml. ¿Alrededor de cuántos gramos de plasma sanguíneo hay en su cuerpo? 9- El calor específico del platino sólido es 0,133 J/g.◦C. Calcule la variación de temperatura en ◦C de una muestra de 25 g de Pt que absorbe 75 J de calor. 10- ¿Cuáles de las siguientes entidades son elementos, cuáles moléculas pero no compuestos, cuáles son compuestos pero no moléculas y cuáles son compuestos y moléculas? a) SO2 b) S8 c) N2O5 d) O e) O3 f) CH4 g) S h) P4

11- ¿Cuántos gramos de una solución de HCl al 37,9% P/P contendrán 5g de ácido puro? 12- ¿Qué peso de NH4Cl se necesita para preparar 500 ml de una solución que contenga 70 mg de NH4Cl por ml? 13- La sal cloruro de potasio (KCl) tiene una solubilidad en agua a 30 ◦C de 37 %P/P. Calcular: a) La masa de cloruro de potasio disuelta en 18,4 g de agua b) La masa de agua necesaria para disolver 18,4 g de cloruro de potasio a esa temperatura. 14- A 300 g de una mezcla formada por hierro y arena, cuyas proporciones eran de60 % P/P y 40% P/P respectivamente, se agregaron 135 g de cobre y 2,77 g de aluminio. ¿Cuál será la concentración final de cada uno de los componentes en la nueva mezcla? 15- Una excelente solución desengrasante se prepara a partir de una mezcla formada por tetracloruro de carbono: 80% V/V, ligroína: 16% V/V y alcohol amílico: 4% V/V. ¿Cuántos ml de cada solución deben mezclarse para preparar 75 ml de una solución que los contenga a todos? 16- Se tiene una solución acuosa formada por 10 g del azúcar sacarosa (C12H22O11) disueltos en 250 ml de disolución. Exprese su concentración en:

a) % P/V b) g de sacarosa /1000 ml de solución c) moles de sacarosa /1000 ml de solución 17-Se tiene una solución acuosa formada por 2 moles de KNO3 disueltos en 500 ml de solución acuosa, ¿cuál será su concentración en % P/V? 18- Se desean preparar 200 ml de una solución acuosa de HCl al 10% P/P, la cual deberá tener una densidad de 1,02 g/ml a) ¿Cuál es el peso de soluto que se necesita? b) ¿Cuál será la concentración de la solución en % P/V? 19- ¿Hasta qué volumen se deben diluir 100 ml de una solución de KCl al 35% P/V para obtener una solución al 0,35% P/V? 20- Se dispone de 80 ml de una solución de KOH al 30% P/V, a la cual se le agregan 40 ml de agua ¿Cuál es la concentración en % P/V de la nueva solución?

BIBLIOGRAFÍA

-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana. Buenos Aires, Argentina. -Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M. Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina. -Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición. -Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España. -Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill, Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España. -Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina

UNIDAD N°°°° 2 COMPOSICIÓN ATÓMICA Y MOLECULAR DE LA

MATERIA

Contenidos: La discontinuidad de la materia. Átomos. Componentes de un átomo. Número atómico. Número másico. Isótopos. Moléculas. Atomicidad. Iones. Objetivos específicos de la unidad:

• Identificar las partículas básicas que componen la estructura atómica • Reconocer las características principales de cada una de ellas, así como también su

ubicación en el átomo. • Comprender la información brindada por los números másico y atómico. • Identificar y diferenciar cationes, aniones e isótopos. • Interpretar y manipular fórmulas químicas. • Identificar la cantidad y el tipo de componentes en una molécula leyendo su fórmula

química. PROBLEMAS RESUELTOS: Ejercicio 1: El isótopo de sodio 11Na24 se usa como trazador radioactivo en química y biomedicina. Diga cuántos: A - Protones tiene el núcleo. B - Neutrones tiene el núcleo. C - Electrones hay en un átomo de sodio 24. D - Electrones y protones hay en un ión Na+. Resolución

Para calcular la cantidad de cada partícula subatómica debemos recordar que para los átomos neutros, el número de protones que hay en el núcleo es igual al número de electrones que hay fuera del núcleo. Por otro lado, el número indicado como subíndice delante del símbolo químico representa el número atómico, es decir, la cantidad de protones presentes en el núcleo y finalmente, el número representado como superíndice del símbolo químico es el número másico, es decir, la suma de protones y neutrones en el núcleo. En el caso de los iones, recordemos que el sodio forma un catión por pérdida de un electrón. a) Protones en el núcleo = 11 (número atómico) b) Neutrones en el núcleo = 13 (24 - 11) (número másico - número atómico) c) Electrones en un átomo = 11 d) Electrones en el Na+ = 10 (11-1)

Protones en el Na+ = 11

Ejercicio 2: En la siguiente tabla se indica el número de electrones, protones y neutrones en los átomos o iones de varios elementos.

a) Cuáles de las especies son neutras? b) Cuáles están cargadas negativamente? c) Cuáles tienen carga positiva? d) Cuáles son los símbolos convencionales para todas las especies?

Átomos o iones de elementos

A B C D E F G

Símbolo B N-3 K+1 Zn+2 Br-1 B F Número de electrones

5 10 18 28 36 5 9

Número de protones 5 7 19 30 35 5 9 Número de neutrones

5 7 20 36 46 6 10

Resolución Para deducir si se trata de átomos neutro o iones debemos recordar que en los átomos neutros el número de protones que hay en el núcleo es igual al número de electrones que hay fuera del núcleo. Para el caso de los iones, el número de electrones y protones en el átomo varía según se trate de aniones o cationes, respectivamente. Si el átomo cede electrones se transforma en un catión, cargado positivamente; si por el contrario, gana electrones se convierte en un anión, cargado negativamente. a) Átomos neutros: especies A, F y G. b) Aniones (especies negativas: especies B y E. c) Cationes (especies positivas): especies C, y D. d) Los símbolos se incluyen en la tabla. Para deducir los símbolos químicos se debe

emplear la Tabla Periódica, buscando en ella el símbolo que se corresponde a cada número atómico.

Ejercicio 3: PROBLEMA Nº 91: Indique el número de protones y de electrones en cada uno de los siguientes iones presentes en los compuestos iónicos: Na+ , Ca2+ , Al3+ , Fe2+ , I- , S2- , O2- , N3- Los átomos neutros poseen la misma cantidad de electrones fuera del núcleo que protones dentro de él. Los iones son especies con carga definida, pero siempre se producen por pérdida o ganancia de electrones, la cantidad de protones permanece constante. Utilizando la tabla periódica puede conocerse estas cantidades considerando el número atómico. El átomo de sodio tiene número atómico igual a 11 significa que posee 11 protones y si fuese neutro 11 electrones. El ión sodio posee una carga positiva, significa que el átomo neutro perdió un electrón. Entonces

Na+ = 11 protones y 10 electrones. Ca2+ = 20 protones y 18 electrones. Al3+ = 13 protones y 10 electrones. Fe2+ = 26 protones y 24 electrones. I- = 53 protones y 54 electrones. F- = 9 protones y 10 electrones. S2- = 16 protones y 18 electrones. O2- = 8 protones y 10 electrones. N3- = 7 protones y 10 electrones.

EJERCICIOS A RESOLVER

1-Para cada una de las siguientes especies químicas, determine el número de protones y el número de neutrones en el núcleo:

He: A 3, Z 2 Mg: A 24, Z 12 Ti: A 48, Z 22 Br: A 79, Z 35 Pt: A 195, Z 78

2-El isótopo de Na A 24, Z 11 se usa como trazador radioactivo en química y biomedicina. Diga cuántos: a) protones tiene el núcleo b) Neutrones tiene el núcleo c) Electrones hay en un átomo de sodio-24 d) electrones y protones hay en un ión Na+ 3-Un compuesto radioactivo presente en los residuos nucleares, es el isótopo del plutonio, Pu-239. a) Cuántos protones y neutrones hay en un átomo de este isótopo b) Cuál es la diferencia de éste con un átomo de plutonio normal 4-Dé un par de ejemplos de los siguientes enunciados: a) Una molécula biatómica formada por átomos del mismo elemento b) Una molécula biatómica formada por átomos de distintos elementos c) Una molécula poliatómica formada por átomos del mismo elemento d) Una molécula poliatómica formada por átomos de diferentes elementos. 5-Indique el número de protones y de electrones en cada uno de los siguientes iones presentes en los compuestos iónicos: Na+, Ca2+, Al3+, Fe2+, I-, F-, S2-, O2-, N3- 6-En la siguiente tabla se indica el número de electrones, protones y neutrones en los átomos o iones de varios elementos. a) ¿Cuáles de las especies son neutras? b) ¿Cuáles están cargadas negativamente?

c) ¿Cuáles tienen carga negativa? d) ¿Cuáles son los símbolos convencionales de todas las especies? ÁTOMOS O IONES DE ELEMENTOS

A B C D E F G

Número de electrones 5 1O 18 28 36 5 9 Número de protones 5 7 19 30 35 5 9 Número de neutrones 5 7 20 36 46 6 10 BIBLIOGRAFÍA

-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana. Buenos Aires, Argentina. -Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M. Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina. -Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición. -Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España. -Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill, Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España. -Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina.

UNIDAD N°°°° 3 MASA ATÓMICA

Contenidos: Masa de los átomos: la escala del carbono-12. Masas atómicas y abundancia isotópicas. Número de Avogadro. Mol. Masas molares. Conversiones mol-gramo. Volumen molar. Objetivos específicos de la unidad:

• Comprender la metodología utilizada para el cálculo de las masas atómica, basada en la abundancia isotópica.

• Aplicar el concepto del número de Abogador para calcular cantidades atómicas y moleculares.

• Distinguir la diferencia entre Unidad de masa atómica (u.m.a.) y gramo. • Resolver problemas de aplicación.

Ejercicio 1: La densidad del alcohol etílico, C2H6O A 25º rd fr 0,785 g/ml. Calcule:

a) El peso molecular del C2H6O. b) El número de moles que habrá en 252 ml de C2H6O. c) La masa de 1,62 moles de C2H6O. a) El peso molecular del alcohol es la suma de los pesos atómicos relativos de los

átomos presentes en la molécula: 2 átomos de C: 2 x 12 = 24 6 átomos de H: 6 x 1 = 6 1 átomo de O: 1 x 16 = 16 El peso molecular del alcohol etílico es: 24 + 6 + 16 = 46 u. m.a.

b) Un mol de alcohol tiene una masa de 46 g. Para calcular cuantos moles hay en 252

ml de alcohol se utiliza la densidad: En 1 ml (tiene una masa de)------0,785 g 252 ml x 0,785 g

252 ml----------------------------x = = 197,82 g 1 mol Si 46 g-------------------------1 mol 197,82 g x 1 mol 197,82 g-------------------x = = 4,3 moles 46 g c) La masa de 1,62 moles de alcohol será: Si 1 mol--------------------46 g 1, 62moles x 46 g 1, 62moles--------------x = = 74,52 g

1 mol

Ejercicio 2 Se tienen 0,8 moles de SO2: a) Cuál es la masa en g? b) Cuantos g de azufre y de O hay?

c) Cuántas moléculas de SO2 hay? d) Cuántos átomos de S y de O hay? e) Qué volumen ocuparán estos 0,8 moles en CN de presión y temperatura? Resolución: Para responder a las preguntas de este ejercicio, debemos recordar la definición de masa molar. Un mol de cualquier sustancia es la suma de los pesos atómicos de la fórmula que representa a la sustancia en cuestión. Por otro lado, también debemos tener presente que un mol es equivalente a un número de Avogadro de unidades. Finalmente, repasemos el concepto de volumen molar. Cuando la masa corresponde a un mol de gas y las condiciones en las cuales se determina su densidad son 1 atm y 0 °C (condiciones normales), el volumen que ocupa ese mol es una cantidad constante de 22,4 L. a) 1 mol de SO2 = 32 g + 2.(16g) = 64 g

1 mol de SO2 ------------ 64 g 0,8 moles de SO2 ------- x = 51,2 g de SO2

b) 1 mol de SO2 ------------ 32 g de S

0,8 moles de SO2 ------- x = 25,6 g de S 1 mol de SO2 ------------ 32 g de O

0,8 moles de SO2 ------- x = 25,6 g de O c) 1 mol de SO2 ------------ 6,02 x 1023 moléculas de SO2

0,8 moles de SO2 ------ x = 4,82 x 1023 molléculas de SO2 d) 1 mol de SO2 --------------- 6,02 x 1023 átomos de S 0,8 moles de SO2 ------ x = 4,82 x 1023 átomos de S 1 mol de SO2 --------------- 2 . 6,02 x 1023 átomos de O 0,8 moles de SO2 ------ x = 9,63 x 1023 átomos de O e) 1 mol de SO2 ---------------- 22,4 L de gas SO2

0,8 moles de SO2 ---------- x = 17,92 L de gas SO2 Ejercicio 3 Determina qué cantidad de fósforo en g está contenida en 5,0 g del compuesto cuya fórmula es CaCO3. 3Ca3(PO4)2. Resolución:

La fómula molecular del compuesto que contiene el elemento fósforo nos indica la proporción relativa en la que se encuentra la masa del fósforo respecto de la masa total del compuesto.

En 1 mol del compuesto CaCO3. 3Ca3(PO4)2 están presentes 2 moles de átomos de fósforo. Se puede convertir esta relación en moles a una relación en gramos: 1 mol de CaCO3. 3Ca3(PO4)2 = 10 x (40g) + 12g + 27 x (16 g) + 6 x (31g) = 1030 g calcio carbono oxígeno fósforo 1030 g de CaCO3. 3Ca3(PO4)2 -------------------- 186 g de P 5 g de CaCO3. 3Ca3(PO4)2 ----------------------- x = 0,903 g de P

EJERCICIOS A RESOLVER 1-Determine los pesos moleculares relativos o los pesos fórmula de los siguientes compuestos: a) H2SO4 b) FePO4 c) Mn(ClO)2 d) PbS2 e) Al2(SO4)3 f) CuSO4.5H2O g) H2O h) H3PO4

2- Calcule: a) El peso molecular relativo (peso fórmula, porque son compuestos iónicos) de las siguientes sustancias. b) Cuánto pesa, en g. un mol de las mismas. a) Au(NO3)3 b) Ca(HCO3)2 c) Na2SO4 d) Fe3(PO4)2

3-Se tienen 60 g de Ca cuyo peso atómico es 40 uma, calcule: a) Cuánto pesa un mol de átomo de calcio b) cuántos moles de átomos de Ca hay en 60 g c) Cuántos átomos de Ca hay en 60g d) Cuál es l atomcidad del Ca 4- Cuál de las siguientes muestras está gormada por el mayor número de átomos a) 10 moles de He b) 3 moles de NH3 c) 1,8 moles de S8 d) 2,5 moles de CH4 e) 4 moles de SO2 f) 0,75 moles de H3PO4

5- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas:

a) masa iguales de dos elementos A y B contienen el mismo número de moléculas b) Masas iguales de dos elementos contienen el mismo número de átomos. c) En 5 g de KCl hay masas iguales de K y de Cl d) En 5g de KCl hay igual número de iones de K y de Cl e) En 36 g de agua hay 4 átomos de H. 6- Los cianuros son compuestos que contienen el anión CN-. La mayoría de los cianuros son compuestos venenosos letales. Por ejemplo, la ingestión de una cantidad tan pequeña como 1x 10-3 g de cianuro de potasio (KCN) puede ser fatal. a) ¿Cuántos iones de cianuro están contenidos en esta cantidad de sal? b) ¿Cuántos iones potasio están contenidos en esa cantidad de sal? c) ¿Cuál será el número de iones? 7- En una muestra de Ca(NO3)2 que pesa 82 g calcule la cantidad de: a) moles b) unidades fórmula c) átomos de N d) gramos de Ca 8- Indique si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando su respuesta. a) 10 g de O2 tienen mayor número de moléculas que 10 g de N2 b) iguales pesos de NO y NO2 contienen iguales número de átomos. c) En una masa cualquiera de FeS hay iguales masas de Fe y S. d) El número de átomos de Cl en 10 g de Cl2 es igual al número de moléculas que hay en 20 g. e) Iguales pesos de NO2 y N2O4 contienen: 1-igual número de moléculas. 2-Igual número de átomos de N. f) La masa de una molécula de O2 es igual a la masa de 16molécuulas de H2 g) Un peso determinado de SO2 contiene: 1-Iguales pesos de S y O 2-Igual número de átomos de S y O h) En 200 g de CaCO3 hay 6 moles de átomos de O, 2 moles de átomos de C y 2 moles de átomos de Ca. i) En 1g de H2, hay 6,02x 1023 átomos de H j) Una molécula de agua contiene 2 moles de átomo de H. k) Un mol de cualquier gas contiene el mismo número de átomos. 9- La fórmula de la morfina, un narcótico analgésico es C17H19NO3. a) ¿Cuántos átomos de nitrógeno hay en la molécula? b) ¿Qué elemento es el que menos contribuye al peso molecular? c) ¿Cuántos átomos de carbono hay en 10 mg de una dosis normal? 10- La hormona adrenalina tiene la siguiente fórmula condensada: C9H13NO3.

a) ¿Cuál es el peso molecular de la adrenalina? b) ¿Qué porcentaje de átomos de la adrenalina corresponden a C?

c) La concentración normal en el plasma sanguíneo es d e 6x 10-8 g/l. ¿Cuántas moléculas de adrenalina hay en un litro de plasma?

11- Si se considera que el peso atómico del N es de 14 uma; el del O 16 uma y el del Ca 40 uma. Determine en 82 g de Ca(NO3)2. a) ¿Cuántos moles del compuesto hay? b) ¿Cuántas moléculas hay? c) ¿Cuántos iones de Ca hay? d)¿Cuántos g de N hay? 12- Diga cuántos grs. de cada una de las siguientes sustancias están contenidas en los volúmenes que se indican a 0◦C y 1 atm de presión. a) 48,6 l de N2 b) 200 ml de H2 c) 2 l de CH4 d) 50 ml de CH3I 13- Determine qué cantidad de fósforo en gr. Está contenida en 50 gr. Del compuesto cuya fórmula es: CaC3.3 Ca3(PO4)2 14-El peso atómico del molibdeno es de 95,94 uma. Calcule: a) La masa en gr.de un átomo de molibdeno b) El número de átomos que hay en un mg. de molibdeno 15- Ordene a los apartados en orden creciente de masa: a) Una molécula de Cl2 b) 1 x 10-23 moles de átomos de Cl c) 1 x 10-23 g. de Cl d) Un átomo de Cl BIBLIOGRAFÍA

-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana. Buenos Aires, Argentina. -Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M. Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina. -Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición. -Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España. -Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill, Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España. -Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina

UNIDAD N°°°° 4 ¿CÓMO NOMBRO A LAS MOLÉCULAS?

Contenidos: Fórmulas químicas: empíricas y moleculares. Números de oxidación. Composición porcentual de un compuesto a partir de la fórmula. Fórmulas de compuestos iónicos. Nombre de los compuestos: nomenclatura química. Reglas de la nomenclatura Objetivos específicos de la unidad:

• Reconocer el estado de oxidación de los elementos químicos que componen una fórmula química.

• Diferenciar fórmulas químicas de fórmulas moleculares • Ser capaz de calcular l contenido porcentual de los elementos en una molécula. • Poder nombrar los deferentes compuestos y moléculas utilizando la nomenclatura

internacional y la nomenclatura según IUPAQ. • Lograr estructurar una molécula o compuesto leyendo el nombre de la mismas.

Ejercicio 1 Determine el estado de oxidación del: 1) Manganeso en: a) MnO, b) Mn2(SO4)3, c) MnO2, d) K2MnO4 y e) NaMnO4 2) Nitrógeno en: a) NH4Cl, b) N2, c) N2O, d) NO, e) KNO2, f) NO2 y g) NaNO3 3) Azufre en: a) ZnS. H2O, b) NaHS, c) S8, d) SO2, e) SH2, f) SO3 g) Na2SO3 y h) CaSO4. Resolución: Para determinar el estado de oxidación de un elemento dentro de un compuesto químico hay que tener en cuenta ciertas reglas: El oxígeno tiene estado de oxidación -2, excepto en peróxidos y superóxidos. El hidrógeno tiene estado de oxidación +1, excepto en haluros metálicos. Los metales tienen estados de oxidación siempre positivos. Los no metales pueden presentar estados de oxidación positivos y negativos. Los elementos tienen estado de oxidación cero. La suma algebraica de los estados de oxidación dentro de una molécula neutra es cero. 1) Estados de oxidación del manganeso Mn

a) MnO 0 = x + (-2) x es el estado de oxidación desconocido, despejando x = + 2 b) Mn2(SO4)3 0 = 2x + 3(+6) + 12(-2) despejando x = +3 c) MnO2 0 = x + 2(-2) despejando x = +4 d) K2MnO4 0 = 2(+1) + x + 4(-2) despejando x = +6

e) NaMnO4 0 = +1 + x + 4(-2) x = +7

2) Estados de oxidación del nitrógeno N

a) NH4Cl 0 = x + 4(+1) + (-1) despejando x = +3 b) N2 x = 0 ya que se trata del elemento nitrógeno c) N2O 0 = 2x + (-2) despejando x = +1 d) NO 0 = x + (-2) despejando x = +2 e) KNO2 0 = (+1) + x + 2(-2) despejando x = +3 f) NO2 0 = x + 2(-2) despejando x = +4 g) NaNO3 0 = (+1) + x + 3(-2) despejando x = + 5

3) Estados de oxidación del azufre S a) ZnS. H2O 0 = (+2) + x despejando x = -2 b) NaHS 0 = (+1) + (+1) + x despejando x = -2 c) S8 x = 0 ya que se trata del elemento azufre d) SO2 0 = x + 2(-2) despejando x = +4 e) SH2 0 = x + 2(+1) despejando x = -2 f) SO3 0 = x + 3(-2) despejando x = +6 g) Na2SO3 0 = 2(+1) + x + 3(-2) despejando x = +4 h) CaSO4 0 = (+2) + x + 4(-2) despejando x = +6

Ejercicio 2 Escriba un conjunto de reacciones que representan la formación de: a) Sulfato ácido de sodio, a partir de azufre, oxígeno, sodio y agua. b) Fosfato de litio, a partir de fósforo, oxígeno, litio y agua. c) Carbonato amonio, a partir de carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno y agua.

Resolución: Para obtener las ecuaciones de formación de estos compuestos que son sales, debemos recordar la formación de sales. Las oxisales se obtienen a partir de la reacción entre oxoácidos e hidróxidos. Los oxoácidos los obtenemos a partir de óxidos ácidos y agua y los hidróxidos a partir de óxidos básicos y agua. Finalmente, los óxidos ácidos los obtenemos de la reacción entre no metales y oxígeno mientras que los óxidos básicos los obtenemos de la reacción entre metales y oxígeno. a) Sulfato → ácido sulfúrico → óxido sulfúrico → S+6 (terminación ATO)

S + O2 → S2O6 SO3 SO3 + H2O → H2SO4 ácido sulfúrico

Sodio → hidróxido de sodio → óxido de sodio → Na+1 Na + O2 → Na2O Na2O + H2O → Na (OH) hidróxido de sodio NaOH + H2SO4 → NaHSO4 + H2O

Sulfato ácido de sodio b) Fosfato → ácido fosfórico → óxido fosfórico → P+5 (terminación ATO)

P + O2 → P2O5 P2O5 + 3 H2O → H6P2O8 H3PO4 ácido fosfórico (si no se aclara se entiende que se trata del ácido ortofosfórico) Litio → hidróxido de litio → óxido de litio → Li+1

Li + O2 → Li2O Li2O + H2O → Li (OH) hidróxido de sodio LiOH + H3PO4 → Li3PO4 + H2O

Fosfato de litio

c) Nitrato → ácido nítrico → óxido nítrico → N+5 (terminación ATO) N2 + O2 → N2O5 N2O5 + H2O → H2N2O6 HNO3 ácido nítrico Amonio → hidróxido de amonio → amoníaco → N+3 (nitruro de hidrógeno) N2 + H2 → NH3 NH3 + H2O → NH4(OH) hidróxido de amonio HNO3 + NH4(OH) → NH4NO3 + H2O

nitrato de amonio Ejercicio 3 El análisis de la molécula de clorofila muestra que contienen 2,68% de Mg. a) Cuántos átomos de magnesio habrá en 1,0 g de clorofila? b) Si cada molécula de clorofila contienen un átomo de magnesio. ¿Cuál será el peso

molecular de la clorofila? Resolución:

a) El dato de 2,68% de Mg en la clorofila, se interpreta que en 100,0 g de clorofila existen 2,68 g de Mg. Para calcular los g de magnesio en 1,0 g de clorofila se utiliza este dato:

En 100,0 g de clorofila--------------------- 2,68 g Mg 1,0 g x 2,68 g en 1,0 g de clorofila-----------------------x= = 0,0268 g

100,0 g Este peso de Mg debe utilizarse para calcular cuantos átomos utilizando el peso de un mol de átomos (6,02 x 1023 átomos) de Mg obtenido de la tabla peródica: 24,31 g ------------------6,02 x 1023 átomos 0,0268 g x 6,02 x 1023 átomos 0,0268 g --------------x= = 6,64 x1020 átomos 24,31 g b) Sabiendo que existe en la molécula de clorofila 1 átomo de magnesio, entonces en un

mol de clorofila habrá un mol de Mg. Se sabe también que en 2, 68 % del peso corresponde a Mg en la clorofila, por lo tanto calculando el 100% se obtendrá el peso molecular de la clorofila:

2,68%------------------------24,31 uma 100% x 24,31 uma 100%----------------------x = = 907,1 uma 2,68%

EJERCICIOS A RESOLVER 1-Escriba las fórmulas de los compuestos que se formarán al combinarse cada uno de los siguientes elementos con hidrógeno: a) Na b) O c) N d) F e) I f) Ca 2-Se tienen dos minerales de cobre cuyas fórmulas simplificadas son Cu5FeS4 y Cu2S. ¿Cuál de los dos tiene mayor proporción en masa de cobre? 3-Calcule el número de oxidación del fósforo en los siguientes iones: a) PH-2

b) H2PO-4 c) H2PO-3 d) PO4 -3 e) HPO3 -2

4-Escriba y balancee las reacciones de formación de los siguientes óxidos: a) Pentóxido de difósforo. b) Dióxido de carbono. c) Óxido de calcio.

d) trióxido de azufre e) óxido de cobre (I) f) pentóxido de dinitrógeno. 5- Escriba y balancee la reacciones de formación de las siguientes bases, partiendo de la reacción con agua de los respectivos óxidos básicos: a) hidróxido de cinc b) hidróxido de sodio c) hidróxido de cobre (II) d) ácido hipocloroso e) ácido fosfórico (ortofosforoso) f) ácido carbónico g) ácido crómico 6- A partir de la reacción de neutralización, plantee las ecuaciones químicas para la formación de las siguientes sales: a) cloruro de calcio b) nitrito de bario c) sulfato de bario d) perclorato de cobre (II) e) nitrato de hierro (III) f) sulfito ácido de sodio g) sulfuro de mercurio h) sulfato de plomo (IV) i) carbonato de aluminio j) fosfato de potasio 7- La fórmula del arseniato de potasio es K3AsO4 y la del dicromato de potasio es K2Cr2O7 a) Calcule el número de oxidación de cada elemento en los compuestos mencionados b) A partir de los compuestos, escriba la fórmula de:

• Arseniato de calcio • Arseniato de hierro (III) • Arseniato de plomo (IV) • Dicromato de bario • Dicromato de oro (III) • Dicromato de estaño (IV)

8- a) Calcule el porcentaje de cobre en cada uno de los siguientes minerales:

1. Cuprita Cu2O 2. Malaquita [CuCO3. Cu(OH)2] 3. Pirita [CuFeS2 ]

b)¿Cuántas toneladas de cuprita se necesitan para obtener 500 toneladas de cobre suponiendo que el método tiene un rendimiento del 100%? 9- Una muestra de 10g de un mineral contiene 2,8 g de HgS. ¿Cuál es el porcentaje de mercurio en el mineral?

10- ¿Cuál de las siguientes sustancias contiene la mayor cantidad en masa de cloro? a) 5g de KCl b) 60g de NaClO3 c) 0,1 mol de KCl d) 30g de MgCl2 11- Uno de los primeros métodos que se emplearon par la determinación del peso molecular de proteínas se basaba en análisis químicos. Así, se encontró que la hemoglobina contenía 0,335% de hierro. Si la molécula de hemoglobina contiene un átomo de hierro. ¿Cuál es su peso molecular? 12-Si se disuelven 54g de CaCl2 en agua para preparar 250 ml de disolución: a) ¿Cuál será la concentración de la disolución en % P/V? b) ¿Cuál será la concentración de la disolución en g/100 ml de disolución? c) ¿Cuál será la concentración de la disolución en g/l? d) ¿Cuál será la concentración de la disolución en moles/litro de disolución? 13- La sal de ajo contiene cloruro de sodio y ajo disecado. El análisis de una muestra de 3,5g de sal de ajo reveló que contenía 1,15g de ión cloruro (Cl-) a) ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio hay en la muestra? b) ¿Cuál es el porcentaje en peso de NaCl en esa muestra de sal de ajo? 14-Nombre los siguientes compuestos: a) HBr (gas) b) HBr (en agua) c) KH2PO4 d) Li2CO3 e) NH4NO2 f) Al(OH)3 g) NaClO 15- Escriba las fórmulas de los siguientes compuestos: a) nitrito de cobre (II) b) sulfuro de potasio c) sulfuro ácido de calcio d) fosfato de magnesio e) fosfato ácido de bario f) heptafluoruro de yodo g) cromato de hierro (III) h) cloruro de litio monohidratado i) carbonato ácido de hierro (II)

BIBLIOGRAFÍA

-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana. Buenos Aires, Argentina. -Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M. Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina. -Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición. -Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España. -Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill, Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España. -Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina.

UNIDAD N°°°° 5 LOS ELEMENTOS QUÍMICOS REACCIONAN

Contenidos: Reacciones químicas: tipos de reacciones. Reacciones de formación de diferentes compuestos. Escritura y ajuste de las reacciones químicas. Relaciones de masa en las reacciones. Reactivo limitante y rendimiento teórico. Objetivos específicos de la unidad:

• Identificar los diferentes tipos de reaccione químicas. • Desarrollar un a reacción química a partir de sus productos. • Balancear una ecuación química teniendo en cuenta el principio de conservación de

la materia, a través de los coeficientes estequiométricos. • Resolver problemas de aplicación teniendo en cuenta los conceptos de reactivo

limitante y rendimiento teórico. Ejercicio 1 Un tanque contiene 70,0 kg de amoníaco gaseoso, el cual será utilizado para producir un fertilizante. Si para su obtención se partió de la siguiente reacción: AlN (s) + H2O (l) → NH3 (g) + Al(OH)3 (ac) a) Qué masa de AlN se empleó? b) Qué volumen ocuparán los 70,0 kg de NH3 a 273 K y 1 atm de presión? c) Cuántos moles de Al(OH)3 se forman? Resolución:

Los cálculos a realizar están basados en las cantidades reaccionantes de AlN y H2O, significa que la ecuación debe estar balanceada de acuerdo a la ley de conservación de la materia. Se puede calcular las masas reactivos y productos en la reacción teniendo en cuenta los moles de los mismos y utilizando la tabla períodica para obtener el pesos atómicos. AlN (s) + 3 H2O (l) → NH3 (g) + Al(OH)3 (ac) 1mol 3 moles 1mol 1mol 41 g 54 g 17 g 78g a) Para obtener 17g NH3---------------(reaccionan) 41 g AlN 70.000 g x 41 g Para obtener 70000g NH3-----------x= = 168.824 g = 168,824 kg de AlN 17 g b) 1 mol de un gas a 273K y 1 atm ocupa 22,4litros. Significa que 17g de NH3 (1 mol) ocupará este volúmen. Si 17g NH3---------------------22,4 l

70000 g x 22,4 l 70000g---------------------------x= = 92.235 l = 9,2 x 104 litros de NH3 17 g c) Por cada mol de NH3 (17 g) también se forman 1 mol de Al(OH)3, entonces al formarse 70000 g de NH3: Al formarse 17 g NH3----------------se forma 1 mol Al(OH)3 70.000 g x 1 mol Al formarse 70.000 g NH3---------x= = 4.118 moles = 4,11x103 moles 17 g Ejercicio 2 Se parte de 20,0 g de hierro (pureza: 60%) y de 30,0 g de ácido sulfúrico (pureza: 80%) para obtener sulfato de hierro (II) e hidrógeno gaseoso. a) Escriba la ecuación balanceada. b) Qué masas de hierro y de ácido sulfúrico reaccionan? c) Qué reactivo está en exceso y en qué cantidad de moles? d) Qué volumen de hidrógeno se obtiene en CN de presión y temperatura? e) Qué volumen de hidrógeno se obtiene si el rendimiento de la reacción es del 80%? Resolución:

a) Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

Para el resto de los puntos a resolver se deben considerar las cantidades de reactivos y productos en la reacción: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2

1mol 1 mol 1 mol 1 mol 55,8g 98 g 151,8 g 2 g b) Se cuenta con 20,0 g de hierro impuro se cuenta con el 60% de dicha masa de hierro entonces: 100%---------------20,0 g 60%----------------x= 12 g es hierro puro que reacciona Se cuenta con 30,0 g de ácido impuro donde el 80% es ácido: 100%---------------30,0 g 80%----------------x= 24 g de ácido puro que reacciona c) Las cantidades de hierro y ácido con que se cuentan son 12 g y 24 g respectivamente, sin embargo no se sabe si son las cantidades justas reaccionantes, puede ser que alguno de los reactivos se consuma completamente quedando el otro en exceso. Para obtenerlo se deben

relacionar las cantidades justas reaccionantes, es decir las cantidades que se deducen de la ecuación balanceada: 55,8 g de Fe(reacciona con)------------98 g de ácido 12 g x 98 g 12 g de Fe (reaccionará con)----------x= x = 21,1g 55,8 g Se cuenta con 24 g de ácido y sólo reaccionan 21,1 g significa que es el reactivo en exceso. Queda sin reaccionar: 24 g - 21,1 g = 2,9 g d) El hidrógeno es un gas y en condiciones normales 1 mol ocupa 22,4 l. Si 55,8 g de Fe (produce)------------- 22,4 l de H2 12 g x 22,4 l 12 g de Fe (producirá)---------------x = = 4,81 l de H2 55,8 g e) 4,81 litros de hidrógeno se obtienen cuando los 12 g de hierro (reactivo limitante) reaccionan, pero este punto plantea que la reacción no se produce en un 100% sinó en un 80%. Entonces: 100%--------------4,81 litros 80%------------x= 3,85 litros Ejercicio 3 La fórmula de un cloruro de bario hidratado es BaCl2.xH2O. Si 1,936 g del compuesto dan 1,864 g de BaSO4 anhidro después de tratarlo con ácido sulfúrico, calcule el valor de x. Resolución: Para calcular cuántas moléculas de agua están presentes en el cloruro de bario hidratado es necesario saber cuántos gramos del total corresponden a masa del agua. Para conocer este valor se puede utilizar la relación de masa que se deduce de la ecuación química para la reacción del cloruro de bario con el ácido sulfúrico para dar sulfato de bario: BaCl2 + H2SO4 → BaSO4 + 2 HCl 1 mol 1 mol 1 mol 2 moles 208 g 98 g 233 g 73 g 233 g de BaSO4 anhidro -------------- 208 g de BaCl2 puro 1,864 g de BaSO4 anhidro ----------- x = 1,664 g de BaCl2 puro Si el cloruro de bario fuera anhidro la cantidad necesaria para producir la masa de 1,864 g de sulfato de bario debería ser la calculada por la relación molar de la ecuación anterior (1,664 g). El dato del problema nos indica una cantidad de masa mayor (1,936 g), el excedente se calcula por la diferencia entre ambas cantidades y representa la masa de agua presente en el compuesto.

Masa de agua = 1,936 g - 1,664 g = 0,272 g de agua Para calcular el coeficiente de la fórmula para el cloruro de bario hidratado, hay que tener en cuenta la relación de masa presente para deducir la masa de agua en un mol de cloruro de bario: 1,664 g de BaCl2 ----------- 0,272 g de H2O 208 g de BaCl2 -------------- x = 34 g de H2O Ahora podemos convertir la masa de agua presente en un mol de cloruro de bario a moles: 18 g de H2O ---------- 1 mol de H2O 34 g de H2O ----------- x ≈≈≈≈ 2 moles de H2O Este resultado indica que el grado de hidratación es 2, por lo tanto la fórmula molecular del compuesto hidratado es BaCl2.2H2O.

EJERCICIOS A RESOLVER

1.-Dada la siguiente ecuación que debe balancear: N2 (g) + H2 (g) NH3 (g) Diga cuál de las siguientes afirmaciones son correctas:

a) 1molécula de N2 reacciona con 3 moles de H2 para formar 2 moléculas de NH3

b) 2 átomos de N reaccionan con 6 átomos de H para formar 2 moléculas de NH3 c) 1 mol de N2 reacciona con 3 moles de H2 para formar 2 moles de NH3 d) 28g de N2 reacciona con 6g de H2 para formar 34g de NH3 e) En condiciones normales de presión y temperatura reaccionan 22,4l de N2 con 22,4l

de H2 para formar 22,4l de NH3 2-Escriba la reacción ajustada para: a) La reacción de magnesio con nitrógeno (III) b) La reacción del óxido de cobre (I) con oxígeno para dar óxido de cobre (II) c) La combustión (reacción con O2) del alcohol alcohol metílico (CH3OH), para dar dióxido de carbono y agua. d) La descomposición de la azida sódica o nitruro de sadio (Na3N), en sus elementos. 3- En la fermentación de la glucosa (C6H12O6), se produce alcohol etílico (C2H5OH), tal como la indica la ecuación: C6H12O6 C2H5OH + CO2 ¿Cuántos g de alcohol se formarán por fermentación de 900 kg de glucosa? 4- El titanio es utilizado en la industria y puede ser obtenido a partir de la reacción del tetracloruro de titanio (TiCl4) el que a su vez se obtiene a partir del óxido del titanio según la siguiente reacción: TiO2 (s) + C (s) + Cl2 (g) TiCl4 (g) + CO2 (g) + CO (g)

Un recipiente de reacción contiene 4,15g de óxido de titanio, 5,67g de C y 6,78gde cloro. Calcule:

a) ¿Cuántos g de TiCl4 se obtienen suponiendo que la reacción tenga un rendimiento del 75%?

b) ¿Qué reactivos quedan en exceso y en qué cantidad en g? 5- a)calcule el peso y el volumen de O2 que se obtiene en CN de presión y temperatura al calcinar 108,3g de óxido de mercurio(II), según la siguiente reacción: HgO Hg + O2 b)determine cuántos gramos de HgO son necesarios para obtener 22,4l de O2 en esas condiciones. 6- En la fotosíntesis el CO2 se convierte en compuestos orgánicos y oxígeno, según l ecuación: CO2 + H2O C6H12O6 + O2 Calcule:

a) Los g de oxígeno que se producen en la fotosíntesis de 50g de CO2 b) Los moles de oxígeno que se producen en la fotosíntesis de 100l de CO2, en CNTP c) Los litros de oxígeno medidos en CN, producidos a partir de la fotosíntesis de 100g

de CO2 7- ¿Cuántos ml de una solución que contiene 40g de CaCl2 por litro se necesitarán para reaccionar con 0,642g de Na2CO3 puro? Plantee la ecuación correspondiente, balancéela y luego realice los cálculos estequiométricos. 8- Las máscaras para producir oxígeno en situaciones de emergencia contienen superóxido de potasio (KO2), que reacciona con el CO2 y el H2O del aire exhalado para producir oxígeno, según la reacción no balanceada: KO2 (s) + H2O (g) + CO2 (g) KHCO3 + O2 (g) Si una persona que tiene una de estas máscaras exhala 0.702g de CO2/minuto ¿Cuántos g de KO2 consume en cinco minutos? 9- ¿Cuántos gramos de óxido de calcio y qué volumen de dióxido de carbono en CNTP, pueden obtenerse por calentamiento de 500gde una muestra de carbonatote calcio de 85% de pureza? 10- De acuerdo a la siguiente reacción no balanceada: NH3 (g) + H2SO4 (ac) (NH4)2SO4 (s) Si se utilizaron 9500m3 de amoníaco, en CNTP, calcule:

a) Si la reacción fuera total, la masa de sulfato de amoníaco que se debería obtener a partir del volumen de NH3 que reaccionó

b) El rendimiento de la reacción si se obtienen 27,216 toneladas de (NH4)2SO4 para usar como fertilizante

c) El número de moléculas de ácido sulfúrico que se consumieron en la reacción de acuerdo al punto (a)

BIBLIOGRAFÍA

-Alegría, M.P., A.S. Bosack, M.A. Dal Fávero, R. Franco, M.B. Jaul y R.A. Rossi. 1998. Química I: Sistemas materiales, estructura de la materia, transformaciones químicas. Santillana Polimodal. Ediciones Santillana. Buenos Aires, Argentina. -Angelini, M.,E. Baumgartner, C. Benitez, M. Bulwik, R. Crubellati, L. Landau, L. Lastres Flores, M. Pouchan, R. Servant y M. Sileo. 1991. Temas de Química General. Editorial udeba. Vol. 1, 2,3. Argentina. -Chang, R. 1995. Química. Mc Graw-Hill, Interamericana. Méjico. Cuarta edición. -Galindo, A., J.M. Savirón, A. Moreno, J.M. Pastor y A. Benedí. 1996. Física y Química-1° Bachillerato. Mc Graw-Hill, Interamericana. Madrid. España. -Masterton, W.L., E. J. Slowinsky y C.L Stanitski. 1987. Química General Superior. Mc Graw-Hill, Interamericana. Sexta Edición. Madrid. España. -Milone, J.O. 1987. Química IV: General e Inorgánica. Ed. Estrada. Argentina.

MODELO DE EXAMEN DE QUIMICA – CICLO DE NIVELACION Instrucciones: Lee atentamente los enunciados. Debes responder completando las líneas punteadas en la hoja de examen. Cuando se te solicite señalar la/las opción/es correcta/s o responder verdadero o falso, hazlo simplemente marcando a la izquierda de la pagina con X, V o F respectivamente. Debes adjuntar las hojas de cálculo. Puedes usar tabla periódica y calculadora. Todas las preguntas tienen el mismo valor. La aprobación será con el 50% de las respuestas correctas.

1) Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a las siguientes reacciones y el nombre de los productos formados.

I) Ácido hipocloroso + Hidróxido de Sodio

-------------------------------------------------------------------------

II) Hidróxido de Calcio + Ácido carbónico -------------------------------------------------------------------------

2) a) Clasifique los siguientes óxidos y escriba la ecuación de su reacción con agua: I. óxido nitroso _________________________________ II. óxido férrico _________________________________ III. óxido carbónico ________________________________ IV. óxido hipobromoso ______________________________ b) Nombre los productos de la reacción. ¿Estos serian compuestos ternarios? I. III. II. IV.

3) Escriba la ecuación de obtención de las siguientes sales (a partir del ácido y la base correspondiente):

Sulfato ácido de magnesio ________________________________________________ Fosfato diácido de Potasio

________________________________________________ 4) Si se produce la reacción entre sodio y oxígeno. ¿Cuántos gramos de oxígeno y de sodio serán necesarios para obtener 100,0 g del producto de la reacción? 5) Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción. Ácido sulfúrico + hidróxido de sodio --------> sulfato de sodio + agua ------------------------------------------------------------------------------------- ¿Cuántos gramos de hidróxido de sodio y de ácido sulfúrico son necesarios para obtener 213,0 g de sal? 6) Dada la siguiente reacción, diga si las siguientes afirmaciones son V (verdaderas) o F (falsas): Ácido carbónico + hidróxido de sodio -----> carbonato de sodio + agua.

I) 6,20 g de ácido carbónico con 4,40 g de hidróxido de sodio producen 10,6 g de carbonato de sodio.

II) 6,20 g de ácido carbónico con 40,0 g de hidróxido de sodio producen 106,0g de carbonato de sodio.

7) Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción: ácido fosfórico + hidróxido de sodio ------> fosfato diácido de sodio + …………. -------------------------------------------------------------------------------------- Se mezclan para que reaccionen 150,0 g de ácido fosfórico y 100,0 g de hidróxido de sodio:

a) ¿Cuántos moles y cuántos gramos de sal se obtienen? b) ¿Queda algo sin reaccionar? ¿Qué y cuántas moléculas? c) ¿Cuántos moles y cuántos gramos de agua se obtienen?

8) Dada la siguiente reacción, indique V (verdadero) o F (falso): ácido bromhídrico +hidróxido de sodio == bromuro de sodio + agua.

a) 8,10g de ácido con cantidad suficiente de hidróxido producen 12,1g de NaBr. b) 8,10g de ácido con 4,40g de hidróxido producen 12,1g de bromuro de sodio. c) 81,0g de ácido con 40,0g de hidróxido producen 103,0g de bromuro de sodio. d) 41,0g de ácido con 40,0g de hidróxido producen 103,0g de bromuro de sodio. e) 81,0g de ácido con 40,0g de hidróxido producen 121,0g de bromuro de sodio.

9) El peso atómico del sodio, que figura en las tablas, es: (marque la opción correcta)

a) la suma de protones más neutrones b) el número de electrones c) el promedio del número de protones y neutrones d) la masa del isótopo más abundante e) el promedio ponderal de las masas relativas de todos sus isótopos

10) De las siguientes opciones marque la que corresponde a la menor masa de cloro: a) Una molécula de cloro. b) 1,0 x 10-23 moles de átomos de cloro.

c) 1,0 x 10-23 g de cloro. d) Un átomo de cloro.

MODELO DE EXAMEN DE QUIMICA – CICLO DE NIVELACION Instrucciones: Lee atentamente los enunciados. Debes responder completando las líneas punteadas en la hoja de examen. Cuando se te solicite señalar la/las opción/es correcta/s o responder verdadero o falso, hazlo simplemente marcando a la izquierda de la pagina con X, V o F respectivamente. Debes adjuntar las hojas de cálculo. Puedes usar tabla periódica y calculadora. Todas las preguntas tienen el mismo valor. La aprobación será con el 50% de las respuestas correctas. 1-Escriba la fórmula química de los siguientes compuestos:

Nombre Fórmula Nombre Fórmula Óxido férrico Monóxido de dicloro Óxido de Hierro (II) Óxido plumboso 2-a) Clasifique los siguientes óxidos (ácidos o básicos) b) Escriba su reacción con agua c) Nombre los productos de reacción Clasificación Ecuación química Nombre Óxido perclórico Óxido de calcio 3-Complete el siguiente cuadro Nombre Símbolo Metal o

no metal Nombre del óxido con el mayor número de oxidación

Fórmula del compuesto ternario al sumarle agua

nitrógeno hierro S Ca 4-Escriba las fórmulas de las siguientes sales Nombre Fórmula Nombre Fórmula Nitrito de potasio Bromuro de sodio 5-Escriba las ecuaciones químicas correspondientes a las siguientes reacciones y el nombre de los productos formados. a) hidróxido de amonio + ácido sulfúrico b)ácido fosfórico + hidróxido de aluminio

6-a) Calcule la cantidad que se necesitaría de hidróxido de sodio para que reaccionen completamente con 25g de ácido clorhídrico. b) ¿Cuántos gramos de ácido y de hidróxido se necesitarían para formar 100g de cloruro de sodio. 7-a) Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción: Óxido de calcio + …………………….. hidróxido de calcio b)¿Cuántos gramos del producto se obtienen si reaccionan 28g de óxido de calcio con cantidad suficiente del otro reactivo? 8- Escriba en fórmulas, complete e iguale la siguiente reacción: Ácido nitroso + hidróxido de calcio ……………… + ……………. a)¿Cuántos moles y cuántos gramos de sal se obtienen? b)¿Queda algo sin reaccionar? ¿Qué y cuántas moléculas? 9-Dada la siguiente reacción, diga si las afirmaciones son V (verdaderas) o F (falsas). Ácido hipocloroso + hidróxido de sodio hipoclorito de sodio + agua

I) 8,5g de ácido con cantidad suficiente de hidróxido producen 10,6g de la sal

II) 8,5g de ácido con 6,2g de hidróxido producen 12,5g de la sal. 10-Los átomos son eléctricamente neutros, por lo tanto deben mantener igual número de: (marque la opción correcta) a) protones y cationes b) protones y neutrones c) electrones y neutrones d) electrones y protones e) aniones y cationes