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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE FACULTAD DE QUÍMICA

GUÍA DE EJERCICIOS QUÍMICA GENERAL

1.-

Determine la fórmula del sulfato de hierro II hidratado (FeSO4 x nH2O), si contiene R: FeSO4 x 7H2O un 45,35% de H2O de hidratación.

2.-

Al calentar 6,1575 g de MgSO4 x nH2O se transforman en 3,0075 g del compuesto anhidro. Determine la fórmula de la sal hidratada. R: MgSO4 x 7H2O

3.-

Se sabe que un compuesto está formado por C, H y S. Si se combustionan totalmente 0,5000 g del compuesto se obtienen 1,047 g de CO2. En un segundo experimento, la reacción total de 0,3000 g de muestra genera 0,01437 g H2. Además, se determinó que 10,00 g del compuesto contienen 3,600 x 1022 moléculas. Determine las fórmulas empírica y molecular del compuesto. R: (C4H4S)n; C8H8S2. Na2CO3 reacciona con Ca(OH)2 según:

4.-

Na2CO3 (ac) + Ca(OH)2 (ac) → NaOH (ac) + CaCO3(ac) Si se mezclan 2,12 g de Na2CO3 (м = 106,0 g/mol) con 2,52 g de Ca(OH)2 (м = 74,10 g/mol), determine: a) la masa de NaOH y de CaCO3 que se obtiene, si la reacción tiene un rendimiento de 70,0%. b) La cantidad de materia (mol) total que queda después de ocurrida la reacción (rendimiento 100%). R: (a) 1,12 g NaOH y 1,4 g de CaCO3 (b) 0,074 mol. 5.-

SO2 reacciona con O2, según indica la ecuación siguiente: SO2 + O2

→ SO3

Al mezclar 4,00 g de SO2 impuro con 2,00 g de O2, se obtienen 2,50 g de SO3. Determine: a) el rendimiento de la reacción. b) la pureza del SO2. 6.-

R: 62,5 % R: 80 %

Se tuestan 8500 kg de pirita, FeS2, de 80% pureza, mezclándolas con 7500 kg de O2, que reaccionan según las siguientes ecuaciones: (1)

FeS2 (s) + O2

(2)

SO2 (g) + H2O (l) → H2SO4 (ac) + H2 (g)

(g)

→ SO2 (g)

+ Fe2O3 (s)

(78,0% rendimiento)

Si se obtienen 5500 kg de H2SO4, determine: a) la masa de SO2 que se obtiene en la primera reacción. R: 5664,7 kg b) El % de rendimiento de la reacción (2). R: 63,41 % 7.-

Entre los siguientes pares de compuestos, prediga (y justifique):


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(a) cuál es más soluble en tetracloruro de carbono, CCl4: (i) NI3 - SiBr4; (ii) BeCl2 HF; (b) qué tipo de atracciones entre moléculas o átomos hay entre las siguientes sustancias: (i) anillo de oro (Cu-Au); (ii) almíbar (azúcar-H2O); (iii) gas licuado (mezcla de hidrocarburos); (iv) salmuera (NaCl-H2O). R: (a) (i) SiBr4. (ii) ) BeCl2 (b) (i) metálico; (ii) puente de hidrógeno; (iii) fuerzas de London; (iv) ión-dipolo. 8.-

Para la reacción:

Cu2SO4 + HCl

H2SO4 + CuCl

si se hacen reaccionar 6 mol de Cu2SO4 con 8 mol de HCl, determine: R: HCl a) reactivo limitante b) mol de CuCl y de H2SO4 que se obtienen. R: 8 mol de CuCl y 4 mol de H2SO4 9.-

El yeso es sulfato de calcio hidratado (CaSO4 x nH2O). Si se calientan 3,273 g de yeso, se convierten en 2,588 g de CaSO4 anhidro. Determine la fórmula del yeso. R: CaSO4 x 2H2O

10.-

Determine la fórmula del carbonato de sodio hidratado (Na2CO3x nH2O), si contiene 62,94 % de agua de hidratación. R: Na2CO3 x 10H2O

11.-

Un compuesto orgánico que contiene C, H, N, O se somete a varios experimentos. Al combustionar 3,03 g del compuesto se forman 2,22 g de CO2 y 1,818 g de H2O. En otro experimento, una masa de 0,507 g del compuesto libera 0,2363 g de N2. En un tercer experimento se determina, mediante propiedades coligativas, la masa molar del compuesto, resultando ser 60,0 g/mol. Determine las fórmulas empírica y molecular del compuesto. R: (CON2H4)n ; CON2H4

12.-

Se mezclan 3,20 g de NaOH con 4,704 g H2SO4, que reaccionan según la ecuación: NaOH(ac) + H2SO4(ac) → Na2SO4(ac) + H2O(l) Determine: a) la masa de Na2SO4 y de H2O que se obtiene, si el rendimiento de la reacción es 80,0%. R: (a) 4,54 g de Na2SO4 y 1,15 g de H2O b) la cantidad de materia (mol) total que queda después de ocurrida la reacción (rendimiento 100%). R: (b) 0,128 mol.

13.-

Se dispone de 500,0 g de H2S de 90% de pureza y de 500,0 g de SO2, que reaccionan según: H2S (g) + SO2 (g) → H2O (l) + S (s) Si el rendimiento de la reacción es 80%, determine: a) la masa de reactivo que queda en exceso. R: 76,47 g SO2 b) la masa de S obtenida. R: 508,24 g S

14.-

(a) Entre los siguientes pares de compuestos, prediga (y justifique) cuál tiene mayor punto de ebullición: (i) BF3 - NF3; (ii) SO2 - CO2; (b) Explique qué fuerzas atractivas se deben vencer para: (i) fundir diyodo (I2); (ii) sublimar hielo seco (CO2(s)); (iii) descomponer N2O4 en NO2. R: (a) (i) P. eb. de NF3 es mayor (polar, UIM: dipolo-dipolo) y BF3 apolar, UIM F. London; (ii) P. eb. de SO2 es mayor (polar, UIM: dipolo-dipolo) y


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CO2 apolar, UIM F. London; (b) (i) F. London; (ii) F. London; (iii) enlaces covalentes. (UIM: unión intermolecular) 15.-

En un balón de 10 L de capacidad, que se encuentra a 10 ºC, coexisten 8,4 g de dinitrógeno y 2,6 g de dihidrógeno. Al calentar esta mezcla se genera amoníaco, según la ecuación: N2(g) + H2(g) NH3(g). El NH3 se recogió en un balón de 5,0 L a 10 ºC y 1,4 atm de presión. Calcular: a) Presión parcial de cada gas antes de reaccionar. R: pN2: 0,7 atm pH2: 3,0 atm b) Mol de amoníaco obtenidas. R: 0,3 mol R: 50% c) Rendimiento de la reacción.

16.-

Se necesita utilizar una mezcla refrigerante y se dispone de dos disoluciones, una de CaCl2 y otra de NaCl, ambas al 10% en masa. ¿ Con cuál de ellas se logra alcanzar una menor temperatura? Demuestre mediante cálculos. R: Punto de congelación CaCl2: -5,6 ºC; Punto de congelación NaCl: -7,1ºC. Por lo tanto, se logra con NaCl.

17.-

La esmeralda es una piedra preciosa de color verde, cuya fórmula es Be3Al2Si6O18. Su color es más o menos intenso debido a la variación entre el número de átomos de berilio y aluminio. Calcular, para una esmeralda de 10 quilates (1 quilate = 200 mg): A. a) cantidad de materia (mol) de átomos de berilio b) el total de átomos de oxígeno c) % de aluminio y de silicio. B.

a) Escriba la configuración electrónica completa de 14Si y de 13Al3+. b) Be (Z = 4) y Al (Z=13), forman compuestos con F (Z=9) y con O (Z=8); escriba la fórmula de estos compuestos (con O: sólo para Be) y la configuración de Lewis. c) Ordene todos los elementos que forman la esmeralda, de acuerdo a su radio atómico y a su electronegatividad.

18. a) b) c) d)

Para los compuestos: CH3COCHCHNH2 y SeF4, responda: Hibridación de los átomos que los forman. Geometría de pares de electrones y geometría molecular. Tipo de orbitales que participan (σ o π) en los enlaces de cada compuesto. Si son solubles en agua, qué tipo de unión formarían con ella.

19. En determinadas condiciones de trabajo, se logró sintetizar fluoruro de xenón. Para encontrar su fórmula, se descompuso una muestra de compuesto, que contenía un 15% de impurezas, de acuerdo a la ecuación: XeFa(g) → a/2 F2(g) + Xe(g)

a) Si se obtuvo 112 mL de F2(g) y 56 mL de Xe(g), volúmenes medidos a una presión de 770 mmHg y 25 ºC, ¿cuál es la fórmula del fluoruro de xenón?. b) Si se obtuvo 2,1·10-3 mol de Xe, ¿cuál es el rendimiento de la reacción?


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RESPUESTAS PREGUNTAS 17 a 19: 1.-A 1 quilate……0,2 g  tenemos 10 quilates = 2, 0 g. м compuesto = 537 g (27 g Be + 54 g Al + 168 g Si + 288 g O) a) 537 g comp……..3 mol Be 2,0 g comp……….x mol Be x = 0,011 mol Be b) 537 g comp……..18x6,02x1023 átomos O 2,0 g comp……….y átomos O y = 2,018x1022 átomos O c) 537 g comp……..54 g Al 100 g comp……….x g Al x = 10,06 % Al 537 g comp……..168 g Si 100 g comp……….x g Si x = 31,28 % Si 2 2 1.-B. a) Si: 1s 2s 2p63s23p1p1 Al3+ : 1s22s22p6 b) BeF2 ; F − Be − F (F: con sus 6 e- alrededor)); Be=O: (el O tiene dos e- más) AlF3: son los tres covalentes; el Al queda con 6 e- alrededor. 2.H O H H H σ  σπ    H− − C1 − C2 − C3 = C4 − N − H (a) C1 : sp3; C2 , C3 ,C4: sp2 ; N: sp3   H (b) geometría de pares e-: respecto a : C1 :tetraédrica; C2 ,C3 , C4 : trigonal plana; N: tetraédrica. (c) están indicados dos enlaces (σ y π) como ejemplos; (d) puente de H F F σ  F− − Se − F (a) Se: sp3d; (b) geometría de pares de e-: trigonal bipiramidal; geom.  molecular: balancín (c) idem anterior; (d) dipolo-dipolo 3.- (a) n (F2) = [(770/760) x 0,112] / 0,082 x 298 = 0,004644 mol F2 ; x 2 = 0,009288 mol n (Xe) = [(770/760) x 0,056] / 0,082 x 298 = 0,002322 mol n (F) / n (Xe) = 0,009288: 0,002322 = 4 n (Xe)/ n (Xe) = 0,002322: 0,002322 = 1 ⇒ XeF4

n (F) = 0,004644

(b) 1 mol XeF4 ……..1 mol Xe ⇒ 0,002322 mol XeF4 se obtuvieron 0,002322 de Xe con 100% rendimiento 0,0021 mol Xe………x x = 90,56 5 rendimiento


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