resolución del examen del curso propedéutico
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1. Calcula el peso molar de Na2SO4•10H2O. Solución: (a) Na2SO4•10H2O = Na2SO14H20. M!"!!"!"!!" = 2 × M!" +M! + 14 × M! + 20 × M!
= 2 × 23 !!"#
+ 32 !!"#
+ 14 × 16 !!"#
+ 20 × 1 !!"#
= 322 g/mol. (b) C12H22O11 M!!"!!!!!! = 12 × M! + 22 × M! + 11 × M!
= 12 × 12 !!"#
+ 22 × 1 !!"#
+ 11 × 16 !!"#
= 342 g/mol. 2. Determina la composición porcentual en masa de cada elemento que constituye cada una de las sustancias del inciso anterior. Solución: (a) Para el Na2SO4•10H2O = Na2SO14H20.
% Na = ! !!"!!"!!"!"!!"
× 100% =! × !" !
!"#!"" !
!"# × 100% = 14.29 %
% S = !!!!"!!"!"!!"
× 100% =!" !
!"#!"" !
!"# × 100% = 9.94 %
% O = !" !!!!"!!"!"!!"
× 100% =!" × !" !
!"#!"" !
!"# × 100% = 69.56 %
% H = !" !!!!"!!"!"!!"
× 100% =!" × ! !
!"#!"" !
!"# × 100% = 6.21 %
Nota: 14.29 % + 9.94 % + 69.56 % + 6.21 % = 100 % (b) Para el C12H22O11
% C = !" !!!!!"!!!!!!
× 100% =!" × !" !
!"#!"# !
!"# × 100 % = 42.11 %
% H = !! !!!!!"!!!!!!
× 100% =!! × ! !
!"#!"# !
!"# × 100 % = 6.43 %
% O = !! !!!!!"!!!!!!
× 100% =!! × !" !
!"#!"# !
!"# × 100 % = 51.46 %
Nota: 42.11 % + 6.43 % + 51.46 % = 100 % 3. ¿Cuántos g de CaCl2 se necesitan para preparar 400 mL de una solución 0.85 M de esta sustancia? Solución: M!"!#! = M!" + 2 × M!" = 40 !
!"#+ 2 × 35.5 !
!"#= 111 g/mol.
Partiendo de:
𝑀 =n!"#$%"
L!"#$%&'"ó)
las moles de soluto necesarias para preparar la disolución se calculan como sigue:
n!"!#! = 𝑀 × L!"#$%&'"ó) = 0.85 !"#! × 0.4 L = 0.34 moles
Conociendo las moles de soluto que se requieren, los gramos se calculan con el peso molar:
0.34 moles CaCl! × !!! !! !"#
= 37.74 g CaCl2 4. ¿Cuántos mL de H2SO4 se necesitan para preparar 1.3 L de una solución 0.65 N de esta sustancia? ρ = 1.8 g/mL Solución: M!!!"! = 2 × M! + M! + 4 × M! = 2 × 1 !
!"#+ 32 !
!"#+ 4 × 16 !
!"#= 98 g/mol.
Partiendo de:
𝑁 =eq!"#$%"L!"#$%&'"ó)
los equivalentes de soluto necesarias para preparar la disolución se calculan como sigue:
eq!"!#! = 𝑁 × L!"#$%&'"ó) = 0.65 !"! × 1.3 L = 0.845 equivalentes
Conociendo los equivalentes de soluto que se requieren, que hay 2 equivalentes de H2SO4 por cada mol y conociendo el peso molar:
0.845 eq H!SO! × ! !"#! !"
× !" !! !"#
= 41.40 g H2SO4 Pero el ácido sulfúrico es líquido, y por ello nos dan la densidad. Para pasar los gramos a mL de esta sustancia hacemos uso de ella, con lo que llegamos a la respuesta:
41.40 g H!SO! × ! !"!.! !
= 23 mL H2SO4 5. Calcula la molaridad de una solución de ácido fórmico HCO2H si su densidad es de 1.21 g/mL y se halla al 75%. Solución: M!"#!! = 2 × M! + M!+ 2 × M! = 2 × 1 !
!"#+ 12 !
!"#+ 2 × 16 !
!"#= 46 g/mol.
M = !" ! !
!= !" × !" × !.!" !/!"
!" !/!"#= 19.73 moles/L
6. Balancea NH3 + HClO3 → NO2 + HCl Solución: Elementos que están involucrados en el proceso redox: N y Cl. Etapas de balanceo:
o Especies con N: NH3 → NO2 o ¿N balanceado? Si o ¿Hay algún otro átomo presente aparte de O y H? No o Balanceamos los O con H2O: 2 H2O + NH3 → NO2 o Balanceamos los H con H+: 2 H2O + NH3 → NO2 + 7 H+
o Balanceamos cargas adicionando los e- necesarios: 2 H2O + NH3 → NO2 + 7 H+ + 7 e-
o Especies con Cl: HClO3 → HCl o ¿Cl balanceado? Si o ¿Hay algún otro átomo presente aparte de O y H? No o Balanceamos los O con H2O: HClO3 → HCl + 3 H2O
o Balanceamos los H con H+: 6 H+ + HClO3 → HCl + 3 H2O o Balanceamos cargas adicionando los e- necesarios: 6 e- + 6 H+ + HClO3 → HCl + 3 H2O
Tenemos ahora las dos semirreacciones: Semirreacción de oxidación: 2 H2O + NH3 → NO2 + 7 H+ + 7 e- Semirreacción de reducción: 6 e- + 6 H+ + HClO3 → HCl + 3 H2O Muntiplicamos cada semirreación por el número de electrones involucrados en la otra:
[ 2 H2O + NH3 → NO2 + 7 H+ + 7 e- ] x 6 [ 6 e- + 6 H+ + HClO3 → HCl + 3 H2O ] x 7
Se obtiene:
12 H2O + 6 NH3 → 6 NO2 + 42 H+ + 42 e- 42 e- + 42 H+ + 7 HClO3 → 7 HCl + 21 H2O
Sumando y anulando términos
42 e- + 42 H+ + 12 H2O + 6 NH3 + 7 HClO3 → 6 NO2 + 42 H+ + 42 e- + 7 HCl + 21 H2O Pasando las 12 H2O al lado derecho
6 NH3 + 7 HClO3 → 6 NO2 + 42 H+ + 42 e- + 7 HCl + 21 H2O - 12 H2O Obtenemos la ecuación balanceada:
6 NH3 + 7 HClO3 → 6 NO2 + 7 HCl + 9 H2O
7. Considera CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O. (a) ¿Cuántos g de CO2 se generarán si reaccionan 14.3 g de O2? (b) Si únicamente obtuviste 7.2 g de CO2 a partir de los mismos 14.3 g de O2 calcula el rendimiento. Solución: (a) M!! = 2 × M! = 32 g/mol; M!"! = M!+ 2 × M! = 12 !
!"#+ 2 × 16 !
!"#= 44 g/mol.
14.3 g O! ×
! !"# !! !" ! !!
× ! !"# !"!! !"# !!
× !! ! !"!! !"# !"!
= 9.83 g CO2
(b) Rendimiento = !"#$%&%"#'( !"#$ !"#$%&%"#'( !"ó$%&'
× 100 % = !.! !!.!" !
× 100 % = 73.24 %
8. Representa las estructuras de Lewis de las siguientes sustancias: CH3NH2 y CH3CHO. Solución:
9. Representa las cargas formales en los átomos que las posean en las siguientes sustancias: Solución: