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QUÍMICA GENERAL II
23079 – Grupos B1 - J2
Profesor: Claude A Ewert
Examen Parcial No 2a grupal
Estequiometría – Termoquímica –
Reacciones en Solución
5 de junio de 2015
INTEGRANTES:
_1._________________________________________________
_2._________________________________________________
_3._________________________________________________
_4._________________________________________________
CALIFICACIÓN P 2a
COMPONENTES
GLOBAL
SA (50%)
1.
PR (10%)
2.
CU (10%)
3.
PA (30%)
4.
1.
Contribución a P2 (60%)
2.
1.
3.
2.
4.
3.
4.
NOTA:Para la realización de este trabajo se debe hacer uso de las unidades del Sistema Internacional de Unidades, aún en el caso en
que el enunciado aparezcan otras unidades. ¡Ya es tiempo de abandonar estas últimas!
El puntaje total suma 200 puntos, distribuidos en 35 ejercicios.
A. ESTEQUIOMETRÍA
1. (3 puntos) Responder las siguientes preguntas dando las explicaciones necesarias, y si es el caso un ejemplo?
a) (2 puntos) ¿Por qué es indispensable usar ecuaciones químicas balanceadas al resolver problemas de estequiome tría?
b)
2.
(1 punto) ¿Qué
parte de las ecuaciones químicas da información acerca de las cantidades relativas de sustancia de
reactivos y productos que intervienen en una reacción?
En un examen se solicitó a los estudiantes que escribieran una ecuación química para representar la reac ción de descomposición del clorato de potasio en la que se forma el sólido cloruro de potasio y oxígeno gaseoso. A
continuación se transcriben cuatro respuestas que fueron dadas por los estudiantes. Comenten sobre cada una de
ellas:
(4 puntos)
a)
(1 punto)
KClO3 ( s)
b)
(1 punto)
KClO3 ( s)
c)
(1 punto)
2 KClO3 (s )
d)
(1 punto)
KClO3 ( s)
3.
(5 puntos)
4.
(5 puntos)
→
→
→
→
KCl( s) + 3 O(g)
KCl (s) + O 2(g) + O(g )
2 KCl(s ) + 3 O2 (g)
KClO (s) + O2 (g)
Un método común de laboratorio para preparar pequeñas cantidades de oxígeno implica la descomposi ción de clorato de potasio sólido para formar cloruro de potasio sólido. ¿Cuál es la masa de oxígeno que se puede
preparar a partir de 4,50 g de clorato de potasio?
El propano, C3H8, es un combustible común que se emplea para cocinar y para calefacción casera. ¿Qué
masa de oxígeno se consume en la combustión de 1,00 de propano?
Examen Parcial Grupal N° 2 – Q2 23079 – Grupos B1-J2
5.
6.
La combustión completa del octano, C 8H18, un componente de la gasolina, procede de manera a formar dióxido de carbono y a agua.
(6 puntos)
a)
b)
(2 puntos) ¿Qué cantidad de sustancia de oxígeno se necesita para quemar 2,00 moles de octano?
c)
(2 puntos)
(2 puntos) ¿Qué masa de oxígeno se necesita para quemar 2,00 g de octano?
El octano tiene una densidad de 0,692 g·mL -1 a 20 °C. ¿Qué masa de oxígeno se requiere para quemar
1,00 L de octano?
(3 puntos) El sulfuro de aluminio reacciona con agua para formar hidróxido de aluminio y
sulfuro de hidrógeno.
a)
(2 puntos) Escriba la ecuación química balanceada para esta reacción.
b)
(1 punto) ¿Qué masa de hidróxido de aluminio se obtiene a partir de 155 g de sulfuro de aluminio?
7.
(5 puntos)
Para eliminar el dióxido de carbono producido por el cuerpo humano durante el transcurso de los viajes
espaciales, se hace reaccionar este producto con hidróxido de sodio. Calcular la mínima cantidad necesaria de hidróxido de sodio que se debe transportar en una nave espacial para eliminar todo el dióxido de carbono producido
por un astronauta durante un viaje de 12 días, sabiendo que el cuerpo humano emite unos 926 g de dióxido de carbono por día.
8.
(5 puntos)
Para determinar el contenido en plata de una moneda formada por una mezcla de este metal y cobre, se
disuelve 1,70 g de una moneda en ácido nítrico;
Ag (s) + HNO3 (ac)
→
AgNO3 (ac) + Cu(NO 3)(s)
A continuación se añade cloruro de sodio para precipitar toda la plata, bajo de la forma de cloruro de plata sólido.
Después de separado y secado, se obtuvo 1,829 2 g de cloruro de plata. ¿Cuál es el contenido de plata, expresado
como porcentaje en masa, en la moneda?
9.
10.
Considere la reacción entre el aluminio y el cloro, para formar el tricloruro de aluminio, AlCl 3, sólido. Se
permite la reacción entre 1,5 moles de aluminio y 3,0 moles de cloro.
(6 puntos)
a)
b)
(2 puntos) Escriba la ecuación balanceada para esta reacción.
c)
(2 puntos) ¿Qué cantidad de sustancia de tricloruro de aluminio se forma?
Una tira de cinc metálico que pesa 2,00 g se coloca en una solución acuosa que contiene 2,50 g de nitrato
de plata, lo que causa una reacción de sustitución de la plata por el cinc.
a) (2 puntos) Escriba la ecuación balanceada para esta reacción.
(4 puntos)
b)
11.
(2 puntos) ¿Qué masa de plata se obtiene al final del proceso?
Una mezcla de 2,55 g de hidrógeno y 6,8 g de nitrógeno se hace reaccionar para producir amoníaco. Al final de la reacción:
a) (2 puntos) ¿Qué masa de hidrógeno se encuentra presente?
(6 puntos)
b)
c)
12.
(2 puntos) Determine el reactivo límite.
(2 puntos) ¿Qué masa de nitrógeno se encuentra presente?
(2 puntos) ¿Qué masa de amoníaco se obtiene de ese proceso
El amoníaco gaseoso puede prepararse haciendo reaccionar un óxido metálico como el óxido de calcio só lido con cloruro de amonio sólido. Se obtiene además agua gaseosa y cloruro de calcio sólido.
(6 puntos)
a)
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(2 puntos) Escriba la ecuación química balanceada que corresponde al proceso indicado.
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b)
(2 puntos) Si se mezclan
112 g de óxido de calcio y 224 g de cloruro de amonio, ¿qué masa de amoníaco se puede
producir?
c)
13.
(2 puntos) ¿Cuáles son los sólidos y cuál es la masa de ellos que queda después de la producción del amoníaco?
Cuando reaccionan 4,0 mol de tetracloruro de carbono en presencia de un exceso de ácido fluorhídrico se
obtienen 3,0 mol de freón, CCl2F2. El esqueleto de la ecuación para esta reacción es:
(8 puntos)
CCl4 (l) + HF ( g)
→ CCl 2 F 2( l) + HCl ( g)
¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas? Justifique su respuesta en cada caso.
a) (1 punto) El rendimiento teórico del freón es 3,0 mol.
b)
c)
(1 punto) El rendimiento teórico del ácido clorhídrico es 71 g.
d)
e)
(1 punto) El rendimiento teórico no puede determinarse si no se conoce la cantidad exacta de ácido fluorhídrico.
f)
(1 punto) Para esta reacción, casi como
h)
(1 punto) Al final de la reacción, teóricamente no queda tetracloruro de carbono sin reaccionar.
(1 punto) El rendimiento porcentual de la reacción es 75,0%.
(1 punto) A partir de la información anterior, es imposible calcular cuánto ácido fluorhídrico queda sin reaccionar.
para cualquier otra reacción, la cantidad total de sustancia de los reactivo
es igual a la cantidad total de sustancia de productos.
g) (1 punto) Se consume medio mol de ácido fluorhídrico por cada mol de cloruro de carbono utilizado.
14. (4 puntos) ¿Qué cantidad del mineral calcopirita, CuFeS 2, es necesario tratar en el proceso pirometalúrgico representado en el siguiente esqueleto de ecuación :
CuFeS2( s) + O2 (g)(g) + SiO 2(s)
→
Cu(s) + FeSiO 3(s) + SO 2(g)
para obtener un kilogramo de cobre suponiendo que la reacción del citado proceso transcurre con un rendimiento
del 86%?
15.
La fabricación comercial de la aspirina, C 9H8O4 , se lleva a cabo mediante un proceso relativamente sencillo
haciendo reaccionar ácido salicílico, C7H6O3, con anhídrido acético, C4H6O3:
(4 puntos)
C7 H6 O3 (ac ) + C4 H6 O3 (l)
→
C9 H8 O4 ( ac) + H2 O(l)
¿Cuál es el rendimiento de la reacción si al mezclar 1,7 kg de anhídrido acético y 0,85 kg de ácido salicílico se obtie nen 0,95 kg de aspirina?
B. TERMOQUÍMICA
16. (2 puntos) En sus propias palabras, definir un proceso endotérmico y un proceso exotérmico. Hacer uso del vocabulario técnico correspondiente.
17. (5 puntos) Cuando se disuelven 3,45 g de bromuro de potasio en 57,3 g de agua, en un calorímetro de vaso de polies tireno la temperatura cae de 17,000 a 16,156 °C. Suponer que todo el calor absorbido en el proceso de disolución
procede únicamente del agua.
a)
b)
(2 puntos) Escribir una ecuación química para el proceso de disolución.
c)
d)
(1 puntos) ¿Qué cantidad de calor fue transferida al disolver 3,45 g de bromuro de potasio?
Página No 3.
(1 puntos) ¿De qué tipo de proceso termoquímico se trata?
Explicar.
(1 puntos) ¿Qué cantidad de calor se transfiere si se disuelve 1,00 mol de bromuro de potasio?
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18. (6 puntos) El ácido salicílico, C 7H6O3, es uno de los materiales de partida en la fabricación de la aspirina. Al quemar
0,743 g de ácido salicílico en una bomba calorimétrica, la temperatura en el interior del calorímetro aumenta des de 22,87 hasta 27,64 °C. En otro experimento, la temperatura del calorímetro aumentó en 2,48 °C debido a la libe ración en su interior de 9,37 kJ. ¿Cuál es la cantidad de calor que produce la combustión completa de un mol de
ácido salicílico?
19.
Se combinan dos masas iguales de un líquido A, inicialmente a 100 °C, y un líquido B, inicialmente a 50 °C
en un recipiente aislado (es decir, el recipiente no cede o recibe calor del medio). La temperatura final de la mezcla
es de 80 °C. Todo el flujo de calor se transfiere únicamente entre los dos líquidos y no hay reacción química entre
ellos. ¿Cómo se comparan los calores específicos de los dos líquidos A y B? Explicar.
(5 puntos)
20. (5 puntos) En la reacción de combustión de un mol de glucosa, C 6H12O6 (s), se desprenden 2 808 kJ de calor. Con esta
información, indicar el cambio de entalpía que se produce durante la formación de la glucosa en el proceso de la
fotosíntesis que transcurre de acuerdo con la reacción:
6 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l)
clorofila
→
luz solar
C6 H12 O6 ( s) + 6 O2 ( g)
21. (6 puntos) A partir de las entalpías de reacción siguientes:
H2( g) + F 2 (g)
C( s) + 2 F 2 (g)
2 C( s) + 2 H2 ( g)
→
→
→
2 HF( g)
CF4 ( g)
C2 H4 ( g)
Δ H = −537 kJ
Δ H = −680 kJ
Δ H = +52,3 kJ
calcule ΔH para la reacción que ocurre entre el etileno y el flúor:
C2 H 4 (g ) + 6 F 2 ( g)
→
2 CF 4 ( s) + 4 HF( g)
22. (4 puntos) Para cada uno de los siguientes compuestos escriba una ecuación termoquímica balanceada que indique
la formación de 1 mol del compuesto a partir de sus elementos en su estados estándar y establezca con los valores
reportados en las tablas termodinámicas el valor de la entalpía de formación correspondiente:
a)
b)
(1 punto) H2O2 (g)
c)
d)
(1 punto) PbCO3 (s)
(1 punto) N2O (g)
(1 punto) NaHCO3(s)
23. (4 puntos) La combustión de 1,00 g de benceno, C 6H6 (l), que produce CO2 (g) y H2O (l), libera 41,8 kJ cuando todas las
sustancias se encuentran a 25 °C y 1 atm. Calcular el calor de formación del benceno sabiendo que los calores de
formación del CO2 y del H2O son, respectivamente 393,5 y 285,8 kJ·mol-1.
24. (6 puntos) Las entalpías estándar de formación de los gases propino, C 3H4, propileno, C3H6, y propano, C3H8, son
+185,4, +20,4 y -103,8 kJ·mol-1 respectivamente.
a)
b)
(2 puntos) Calcule el calor desprendido por mol al quemarse cada sustancia para producir CO 2 (g) y H2O (g).
c)
(2 puntos) ¿Cuál es el combustible más eficiente en términos de calor desprendido por unidad de masa?
(2 puntos) Calcule el calor que se desprende al quemar 1 kg de cada sustancia.
25. (12 puntos) El amoníaco hierve a -33 °C; a esta temperatura tiene una densidad de 0,81 g·cm-3.La entalpía de formación del amoníaco es de -46,2 kJ·mol-1, y la entalpía de vaporización de NH3 (l) es de 4,6 kJ·mol-1. Calcule el cambio
Página No 4.
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de entalpía cuando 1 L de NH 3 líquido se quema en aire para producir N 2 (g) y H2O (g). Compare esto con el cambio
de entalpía ΔH para la combustión completa de un litro de metanol líquido, CH 3OH [densidad a 25 °C = 0,792
g·cm-3, y entalpía de formación ΔH°f (CH3OH (l)) = -239 kJ·mol-1].
C. REACCIONES EN SOLUCIÓN
26. (30 puntos) El ácido nítrico y el hidróxido de bario, son un ácido fuerte y una base fuerte, respectivamente. Partici pan en varias reacciones ácido-base con otras especies. Además, el ácido nítrico aparece con frecuencia en reac ciones redox, debido a que el ion nitrato se reduce con facilidad. Por último, el hidróxido de bario puede formar
precipitados que implican tanto al ion bario como al ion hidróxido.
a) (5 puntos) Escriba las ecuaciones iónicas netas para la reacción entre las disoluciones acuosas de
•
•
Hidróxido de bario y nitrato de hierro(III).
Ácido nítrico y amoníaco acuoso.
•
•
Hidróxido de bario y ácido nítrico.
Hidróxido de bario y ácido acético (HC sH3O2).
Ácido nítrico e iones estaño(II) que forman óxido de nitrógeno gaseoso e iones estaño(IV).
b) (4 puntos) ¿Cómo podrían prepararse 750,0 mL de disolución 0,0325 M de hidróxido de bario a partir de hidróxido de bario sólido? ¿Cuál es la concentración de cada ion en la disolución preparada?
•
c)
(2 puntos)
¿Qué volumen se necesita de una disolución concentrada (12,0 M) de ácido nítrico en una reacción
que requiere 4,50 mol de iones H+?
d) (4 puntos) Cuando reaccionan 30,00 mL de una disolución 0,092 50 M de hidróxido de bario con 45,00 mL de di solución 0,337 5 M de sulfato de níquel(II), se forman dos precipitados. Calcule la masa de cada uno de los pre cipitados y la concentración de todos los iones después de la reacción, suponiendo que el volumen final es
igual a la suma de los volúmenes iniciales.
e)
(5 puntos) En el análisis de una aleación, el cobre
se oxida a iones de cobre(II) y los iones nitrato se reducen a óxi do de nitrógeno gas. Se sabe que son necesarios exactamente 32,55 mL de una disolución 0,425 0 M de nitra to para que reaccionen con una muestra de 2,000 g exactamente de la aleación. Calcule el porcentaje en masa
de cobre en la aleación.
f) (5 puntos) Para calcular la molaridad de una disolución de ácido clorhídrico, se valora con una disolución 0,100 0
M de hidróxido de bario. Se ha calculado que son necesarios 22,50 mL de hidróxido de bario para que reaccio nen con 25,00 mL de ácido clorhídrico. ¿Cuál es la concentración molar del ácido clorhídrico?
27. (8 puntos) Un frasco de reactivo está etiquetado como K2CO3 0,450 M.
a)
b)
(2 puntos) ¿Qué cantidad de sustancia de K2CO3 habrá en 45,6 mL de esta disolución?
c)
(2 puntos) Suponiendo que
(2 puntos) ¿Qué volumen de esta disolución se necesita para obtener 0,800 mol de K 2CO3?
no cambia el volumen, ¿Qué masa de K 2CO3 se necesita añadir a 2,00 L de esta disolución para obtener una disolución 1,000 M de K2CO3?
d) (2 puntos) Si se añade suficiente agua a 50,0 mL de esta disolución para obtener 125 mL de disolución, ¿cuál es la
concentración molar de la disolución diluida?
28. (4 puntos) Escriba una ecuación iónica neta para cualquier reacción de precipitación que se produzca cuando se mez clan las siguientes disoluciones 0,1 M:
a)
b)
(1 punto) fosfato de sodio y cloruro de bario
c)
(1 punto)sulfato de amonio y cloruro de sodio.
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(1 punto)sulfato de zinc e hidróxido de potasio.
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d)
(1 punto)Nitrato de cobalto(II) y fosfato de sodio.
29. (3 puntos) Se ha derramado un poco de ácido clorhídrico en el suelo del laboratorio. La mancha se espolvorea con hi drógeno carbonato de sodio para neutralizar el ácido. La ecuación ajustada para la reacción que tiene lugar es
NaHCO 3 (s ) + H+ (ac)
→ Na + ( ac) + CO2 (g) + H2 O
Si se derramaron 75 mL de una disolución 3,00 M de HCl, ¿cuál es la masa mínima de hidrógeno carbonato de so dio con la que debe espolvorearse la mancha para neutralizar todo el ácido?
30. (3 puntos) Indicar los números de oxidación en cada uno de los átomos en:
a) SO2
b) SO3
c) SO4231. (2 puntos) Identificar la sustancia que se oxida y la que se reduce en la reacción:
+
-
3 Cu ( s) + 8 H (ac ) + 2 NO3 (ac)
→ 3 Cu+2 ( ac) + 2 NO (g) + 4 H2 O(l)
32. (3 puntos) 10 cm³ de una disolución de un metal M 4+ reaccionan con 10 cm³ de una disolución de dióxido de azufre
0,02 M en el que el dióxido de azufre experimenta la reacción
SO2 ( ac) + 2 H 2 O (l)
→ SO24 - ( ac) + 4 H+ ( ac) + 2 e-
¿Cuál es la valencia del metal después de la reacción?
33. (5 puntos) Las leyes aprobadas recientemente en el país definen un conductor borracho como aquel que conduce
con un nivel de alcohol en sangre igual o mayor de 0,10% en masa. El nivel de alcohol puede determinarse valo rando el plasma sanguíneo con carromato potásico, de acuerdo con la ecuación:
H+ (ac) + Cr 2 O72- ( ac) + C2 H5 OH ( ac)
→ Cr 3+ (ac) + CO2 (g) + H2 O
Suponiendo que la única sustancia que reacciona con el dicromato en el plasma sanguíneo es el alcohol, ¿es una
persona legalmente borracha si se necesitan 38,94 mL de disolución de dicromato de potasio 0,072 3 M para valo rar una muestra de 50,0 g de su plasma sanguíneo?
34. (4 puntos) El ion persulfato, S 2O82-, es uno de los pocos reactivos que existen que es capaz de oxidar el ion Mn 2+ a permanganato, MnO4-. Al llevarse a cabo la reacción, el ion persulfato se reduce a ion sulfato, SO 42-. ¿Qué cantidad de
sustancia de iones S2O82- se necesitan para oxidar 1 mol de iones Mn2+?
35. (10 puntos) Los reglamentos federales de Estados Unidos establecen un límite superior de 50 partes por millón (ppm)
de NH3 en el aire de un entorno de trabajo (esto es, 50 mL de NH 3 en cada 1 000 L de aire). La densidad del NH 3 (g)
a temperatura ambiente es de 0,771 g·L-1. Se extrajo aire de una operación de fabricación y se hizo pasar por una
solución que contenía 1,00 × 102 mL de HCl 0,010 5 M. El amoníaco reacciona con el ácido clorhídrico como sigue:
NH3 (ac) + HCl(ac)
→
NH 4 Cl( ac)
Después de extraer aire a través de la solución de ácido durante 10,0 min a razón de 10.0 L·min-1, se tituló el ácido.
Se requirió 13,1 mL de NaOH 0,058 8 M para neutralizar el ácido restante.
a) ¿Qué masa de amoníaco fue introducida en la disolución de ácido?
b) ¿Qué concentración, expresada en ppm, de amoníaco había en el aire?
c) ¿El fabricante está cumpliendo con los reglamentos?
Página No 6.
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