Problemario Química General 2004 A. Cruz - Biotecnologia.upibi.ipn ...
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
Preguntas<br />
Instituto Politécnico Nacional<br />
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología<br />
Departamento de Qímica<br />
Academia de Qímica <strong>General</strong><br />
<strong>Problemario</strong> de <strong>Química</strong> <strong>General</strong><br />
Por: Alejandro <strong>Cruz</strong><br />
Teoría atómica moderna<br />
1.- Explique qué son los rayos catódicos de J. J. Thompson.<br />
2.- ¿Como determinó Milikan la masa del electrón?.<br />
3.- Explique cómo se llegó a la conclusión de que existen espacios entre los electrones y<br />
el núcleo.<br />
4.- Explique las conclusiones del modelo atómico de Niels Bohr.<br />
5.- ¿Cómo representó Schrödinger su modelo atómico?.<br />
6.- ¿En cuales tipos de radiaciones se divide el espectro electromagnético?, ordenelos de<br />
mayor a menor energía<br />
7.- ¿Cuales son las características de una onda de radiación electromagnética?.<br />
8.- ¿Cómo se relaciona matematicamente la longitud de onda con la frecuencia?.<br />
9.- ¿Cómo se relaciona la energía con la longitud de onda?.<br />
10.-¿ Cómo se relaciona la energía con la frecuencia?.<br />
11.- Defina qué es un cuanto de energía.<br />
12.- Escriba la ecuación de de Broglie y explique su significado.<br />
13.- Explique el significado de cada uno de los cuatro números cuánticos n, l, m y s.<br />
14¿Cuáles son los valores permitidos para cada uno de los cuatro números cuánticos?<br />
15.- Defina por medio de una tabla los valores de los números cuánticos cuando el valor<br />
de n = 2 y n = 3.<br />
16.-Un electrón en cierto átomo está en el nivel cuántico n = 2. Escriba una lista de los<br />
posibles cuatro números cuánticos que puede tener.<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 1
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
17.- ¿Cómo difiere la forma de un orbital s de la de un orbital p?<br />
18.- ¿Cuántos subniveles de energía existen en el nivel 3 y en el nivel 4?<br />
19.- ¿Cuántos electrones como máximo pueden colocarse en el nivel 3 de energía de un<br />
átomo?<br />
20.- ¿Cuántos electrones pueden acomodarse en cada uno de los siguientes subniveles?<br />
s, p, d y f.<br />
21.- Explique cuáles son las razones por las que se llenan de electrones primero los<br />
orbitales 4s y después los 3d en la distribución electrónica de los átomos.<br />
22.- ¿Cuáles son los orbitales ocupados por electrones en los siguientes átomos: O, S,<br />
Se?<br />
23.- Ordene las siguientes radiaciones electromagnéticas, empezando con la radiación de<br />
longitud de onda mas larga: Rayos-X, ondas de radio, ultravioleta, Infrarrojo, Visible. Con<br />
base en lo anterior ordenelas de menor a mayor energía.<br />
Ejercicios<br />
1.- Se tiene un haz de rayos ultravioletas, cuya frecuencia es de 3 X 10 16 seg -1 . Calcule la<br />
energía (E) con la ecuación de Plank. R) E = 1.99 x 10 -7 joules (1.99 x 10 -10 ergios)<br />
2.- Si la energía (E) de una radiación es de 5.2 X 10 -18 ergios, Calcule su frecuencia (ν) y<br />
su longitud de onda (λ). R) ν = 7.84 x 10 22 seg -1 , λ = 3.82 x 10 -13 cm<br />
3.- Calcule la longitud de onda (λ) de una radiación electromagnética que tiene la energía<br />
(E) necesaria para romper un mol<br />
de enlaces químicos, cuya energía es de 50 Kcal / mol. Suponga que el enlace<br />
necesita un cuanto para romperse. R) λ = 5.72 x 10 -5 cm<br />
4.- Calcule la energía total de un fotón incidente si su ν = 5.1 x 10 14 seg -1 y su energía<br />
cinética es de 2.73 x 10 19 ergs. R ) Et = 2.73 x 10 12 joules.<br />
5.- La distancia promedio entre marte y la tierra es aproximadamente 1.3 x 10 8 millas.<br />
¿cuanto tiempo tomaría a las imágenes de TV ser transmitidas desde un vehículo<br />
espacial en la superficie de marte, a la tierra? (una milla = 1.61 Km). R) t = 700 seg<br />
6.- Una radiacíon electromagnética particular tiene una frecuencia de 8.11 X 10 14 Hz.<br />
a) ¿Cuál es su longitud de onda en nanómetros?, b) en metros?. c) ¿a qué región del<br />
espectro electromagnético la asignaría?. d) ¿Cuál es la energía (en Joules) de un<br />
cuanto de esta radiación?. R)<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 2
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
7.- Considere los siguientes niveles de energía de un átomo hipotético:<br />
E1---------------------- -1.0 X 10 -19 J<br />
E2---------------------- -5.0 X 10 -19 J<br />
E3----------------------- -10 X 10 -19 J<br />
E4----------------------- -15 X 10 -19 J<br />
a) ¿Cuál es la longitud de onda del fotón que se necesita para exitar un electrón de E1<br />
a E4?. b) ¿Cuál es el valor (en Joules ) del cuanto de energía de un fotón requerido<br />
para exitar un electrón de E2 a E3?. c).- Cuando un electrón cae del nivel E3 al E1, se<br />
dice que el átomo sufre una emisión. Calcule la longitud de onda del fotón emitido en<br />
ese proceso. R) a) λ = 140 nm; b) E = 5.0 x 10 19 J; c) λ = 200 nm<br />
8.- Calcule la longitud de onda y la frecuencia del fotón emitido cuando un electrón sufre<br />
una transición del nivel n = 5 al nivel n = 2 en un átomo de hidrógeno.<br />
R) λ = 434 nm; ν = 6.9 x 10 14 seg -1<br />
9.- Calcule la longitud de onda (en nanómetros) asociada con un rayo de neutrones que<br />
se mueven a 4.0 X 10 3 cm/s. (Masa del neutrón = 1.675 X 10 -27 Kg). R) λ = 9 nm.<br />
10.- ¿Cuál es la longitud de onda de De Broglie asociada a una pelota de ping-pong de<br />
2.5 g que viaja a 35 mph?. R) λ = 1.7 x 10 -32 nm<br />
11.- El láser utilizado en la cirugía de ojos para curar la retina desprendida, produce una<br />
radiación electromagnética de 4.69 X 10 -14 s -1 , a) ¿cuál es la longitud de onda de<br />
esta radiación?. b) Calcula la energía de un cuanto de esta radiación. c) Este láser<br />
emite la energía en pulsos de corta duración. Si este láser emite 1.3 X 10 -2 J, de<br />
energía durante un pulso, ¿cuántos cuantos de energía se emiten durante el pulso?.<br />
R) a) λ = 6.4 x 10 23 cm; b) E = 3.1 x 10 -47 J<br />
12.- Completa la siguiente tabla asumiendo que cada una de las columnas representa a<br />
un átomo neutro:<br />
46 Ti<br />
Simbolo<br />
Protones 45<br />
Neutrones 58 18 50<br />
Electrones 16 52<br />
Num. atómico 38<br />
Num. de masa<br />
Tabla periódica y periodicidad<br />
1.- Con ayuda de la tabla periódica, diga usted cuáles son los números de protones,<br />
neutrones y electrones en cada uno de los siguientes átomos o iones:<br />
Cs, Cd, Ag + , Se 2- , Ba, Cl - , Cd 2+<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 3
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
2.- Explicar por que las masas atómicas de los elementos Cl y Cu, no son números<br />
enteros.<br />
3.- Indique si los siguientes elementos se encuentran en la naturaleza como especies<br />
atómicas, moleculares o formando grandes estructuras tridimensionales en su estado mas<br />
estable a 25°C y 1.0 atm y escriba la fórmula molecular o empírica:<br />
Fósforo, Yodo, Magnesio, Neón, Argón, Azufre, Selenio y Oxígeno.<br />
4.- ¿Cuáles de los siguientes elementos pertenecen al grupo de elementos<br />
representativos, y cuáles al grupo de elementos de transición:<br />
Mg, Ti, Fe, Se, Ni, Br, Sr, Ru, Rs, W, Ag, Al, Sn<br />
5.- ¿Cuáles de los siguientes elementos son metales, no metales y metaloides?.<br />
As, Xe, Fe, Li, B, Cl, Ba, P, I, Si<br />
6.- Diga usted que elementos componen los siguientes grupos:<br />
a) Los halógenos<br />
b) Los gases nobles<br />
c) Los metáles alcalinos<br />
d) Los metáles alcalinoterreos<br />
e) Los calcógenos<br />
7.- Un átomo neutro de cierto elemento tiene 15 electrones. Sin consultar la tabla<br />
periódica, conteste las siguientes preguntas:<br />
a) ¿Cuál es la configuración electronica del elemento?<br />
b) ¿Cómo debe clasificarse el elemento?<br />
c) ¿Cuáles son las valencias con las que puede actuar este elemento?<br />
d) ¿Son los átomos de este elemento diamagnéticos o paramagnéticos?<br />
8.- Utilizando la tabla periódica, acomode los siguientes grupos de átomos y iones en<br />
orden creciente de radio atómico.<br />
a) P, Si, N e) F - , Cl - , Br - . i) Cl - , Cl 7+ , Cl 4+<br />
b) K. Li, Na f) Cr 3+ , Cr 6+ j) N 5+ , N 3+ , N 3-<br />
c) Na, C, F g) N 3- , F -<br />
d) K + , Rb + , Cs + h) H + , H -<br />
9.- ¿Cuál de los dos átomos siguientes tiene la menor energía de ionización, cual menor<br />
afinidad electronica y cual mayor electronegatividad<br />
a) O, S c) Cl, Cl - e) Cl - , I -<br />
b) Na, Cl d) Cu + , Cu 2+ f) Ar, He<br />
10.- Ordene los siguientes grupos de átomos de menor a mayor energia de ionización, de<br />
menor a mayor afinidad electrónica y de menor a mayor electronegatividad<br />
a) F, C, Li, B b) Se, O, S, Te c) F, Cl, S, N<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 4
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
El enlace químico<br />
1.- Elabore una lista con los siguientes enlaces en orden creciente de carácter iónico: El<br />
enlace litio-fluor en LiF, Enlace potasio-oxígeno en K2O, enlace nitrógeno-nitrogeno en N2,<br />
enlace azufre-oxigeno en SO2 y enlace cloro-fluor el ClF3.<br />
2.- Escriba los símbolos de puntos de Lewis para los átomos de los siguientes elementos<br />
a) Be, b) K, c) Ca, d) Ga, e) O, f), Br, g) N, h) I, i) As, j) F<br />
3.- Escriba los símbolos de puntos de Lewis para los siguientes átomos y iones:<br />
a) Br, b) Br - , c) S, d) S 2- , e) P, f) P 3- , g) Na, h) Na + , i) Mg, j) Mg 2+ , k) Al, l) Al 3+<br />
m) Pb, n) Pb 2+ .<br />
4.- Utilice los símbolos de puntos de Lewis para demostrar la transferencia de electrones<br />
entre los siguientes átomos para formar cationes y aniones.<br />
a) Na y F, b) K y S, c) Ba y O, d) Al y N, e) Ca y H, f) Al y S, g) Li y N.<br />
5.- Cuantos pares libres hay en cada uno de los átomos de las siguientes moléculas:<br />
HBr, H2S, CH4, CO2, SiO2, H2CO CH3NH2 H2SO4<br />
6.- Clasifique los siguientes enlaces como iónico, covalente polar o covalente puro y<br />
justifique su respuesta:<br />
a) el enlace C-C en el H3CCH3, b) enlace KI en KI, c) el enlace NB en H3NBCl3, d) el<br />
enlace ClO en ClO2, e) el enlace SiSi en Cl3SiSiCl3, f) el enlace SiCl en Cl3SiSiCl3, g) el<br />
enlace CaF en CaF2.<br />
7.- Escriba las estructuras de Lewis para las siguientes especies, incluyendo todas las<br />
formas resonantes y mostrando las cargas formales: a) HCO2 - , b) CH2NO2 - , c) NO3 - , c)<br />
HN3, d) CH2N2, e) HNO3, AlΙ3, H2SO4, HClO4, PF6,<br />
8.- De algunas características del compuesto iónico KF que permitan distinguirlo de un<br />
compuesto covalente como el benceno (C6H6)<br />
9.- Considerando únicamente los átomos y enlaces representados en la siguiente<br />
molécula hacer una lista de:<br />
a) los átomos con hibridación sp 2 , b) los átomos con hibridación sp 3 . c) los átomos con<br />
hibridación sp, d) los enlaces covalentes puros, e) los enlaces covalentes polarizados, f)<br />
los enlaces iónicos, g) El número de enlaces sigma, h) el número de enlaces pi.<br />
N<br />
1<br />
2<br />
6<br />
3<br />
N<br />
5<br />
4<br />
C<br />
7<br />
8<br />
O H<br />
12 13<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 5<br />
O<br />
9<br />
10<br />
-<br />
O<br />
11<br />
+<br />
Na
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
10.- Dar un ejemplo de un ión o molécula que contenga Al y que:<br />
a) cumpla con la regla del octeto, b) tenga expandido el octeto y c) tenga incompleto el<br />
octeto<br />
11.- ¿Cuáles de las siguientes moléculas son polares?<br />
a) HCl, b) CO2, c) CH4, d) CCl4, e) CHCl3, f) H2CO, g) CH4O, h) CH3COCH3<br />
12.- De acuerdo a la teoría de enlace valencia (TEV), ¿cuáles de los siguientes pares de<br />
orbitales atómicos de núcleos adyacentes se pueden traslapar para formar un enlace<br />
sigma?, ¿que traslapes forman un enlace pi?, ¿cuáles no se pueden traslapar(no<br />
enlazarse)?. Considere el eje x como el eje internuclear, esto es, la línea que une los dos<br />
núcleos de los dos átomos: a) 1s y 1s, b) 1s y 2px, c) 2px y 2py, d) 3py y 3py, e) 2px y<br />
2px, f) 1s y 2s.<br />
13.- ¿Qué orbitales híbridos usa el átomo o los átomos de nitrógeno en cada una de las<br />
siguientes especies?:<br />
a) NH3, b) H2N-NH2, c) NO3 - , d) N2, e) HOCN, f) N3 - .<br />
14.- La molécula de aleno H2C=C=CH2 es lineal. ¿Cuáles son los estados de hibridación<br />
de los átomos de carbono?.<br />
15.- Analice cada una de las siguientes moléculas de acuerdo a la teoría de enlace<br />
valencia (TEV) y la teoría de repulsión de pares de electrones de la capa de valencia<br />
(TRPECV) e indique:<br />
a) su estructura de Lewis, b) hibridación de cada átomo, c) geometría de la molécula, d)<br />
los ángulos aproximados de los enlaces y e) polaridad de la molécula.<br />
CH4, SiH4, SO2, SO3, H2O, NH3, PCl3, PCl5, SF6, CO2, BeCl2, C2H4, C2H2, H2CO.<br />
16.- Indique usted que orbitales híbridos intervienen en la formación de los enlaces sigma<br />
(σ) de las siguientes moléculas:<br />
a) H2, b) Cl2, c) BF3, d) NH3, e) H2O, f) BeCl2, g) HCl, h) CH4, i) C2H6.<br />
17.- Para. las siguientes moléculas:<br />
O2, N2..CO2, H2C2, HCN, H4C2,<br />
a) ¿Qué tipo de enlaces estan presentes?.<br />
b) ¿Que tipo de orbitales forman los enlaces?.<br />
18.- Represente los momentos dipolo de enlace y diga: ¿cual de las siguientes moléculas<br />
es mas polar?<br />
Br<br />
H<br />
H<br />
Br<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 6<br />
Br<br />
H<br />
Br<br />
H
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
19.- Acomode los siguientes compuestos en orden creciente de polaridad:<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
Cl<br />
20.- De acuerdo con la teoría de los orbitales moleculares (TOM) y con base al diagrama<br />
general de niveles energéticos de los orbitales moleculares de moléculas homonucleares<br />
a) Explique en términos de orden de enlace, el cambio en la estabilidad de las siguientes<br />
especies: H2, H2 + , H2 2+<br />
b) Acomode las siguientes especies en orden creciente de estabilidad: Li2, Li2 + , Li2 - .<br />
c) Explique por que la molécula de Be2 no existe<br />
d) El ión carburo está presente en numerosos compuestos iónicos como el CaC2 y MgC2.<br />
Describa el esquema del enlace del ión carburo C2 2- y compare su orden de enlace<br />
con el del C2.<br />
21.- Llene con los electrones correspondientes los diagramas de los niveles de energía de<br />
los orbitales moleculares para el N2, B2, C2 y O2 y diga: ¿cuál de las especies es mas<br />
estable?, ¿cuál es diamagnética y cual es paramagnética?.<br />
π 2py<br />
Cl<br />
σ* 2px<br />
σ2s *<br />
σ2s<br />
σ* 1s<br />
σ1s 22.- Qué tipo de fuerza(s) intermoleculares existen entre los siguientes pares de<br />
moléculas:<br />
a) HBr y H2S, b) Cl2 y CBr4, c) I2 y NO3 - , d) NH3 y C6H6.<br />
23.- Cuáles de las siguientes especies son capaces de formar puentes de hidrógeno entre<br />
ellas mismas: a)C2H6, b) HI, c) KF, d) BeH2, e) CH3COOH<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 7<br />
Cl<br />
Cl<br />
* *<br />
σ 2px<br />
π 2pz<br />
π2py π2pz<br />
Cl Cl<br />
Cl
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
24.- El éter dietílico tiene un punto de ebullición de 34.5°C y el 1-butanol tiene un punto de<br />
ebullición de 117°C, ambos compuestos son isómeros (C4H10O). Explique la diferencia en<br />
sus puntos de ebullición.<br />
25.- Prediga la viscocidad y la tensión superficial del etilenglicol con respecto al etanol y la<br />
glicerina.<br />
HO<br />
HO<br />
CH 2<br />
CH 2<br />
26.- ¿Cuáles de las siguientes especies pueden formar puentes de hidrógeno con el<br />
agua?. Represente la interacción.<br />
CH3OCH3, CH4, HCOOH, H2, NH3, H2S, CH3COCH3.<br />
27.- El amoniaco es tanto donador como aceptor de hidrógeno en la formación de puentes<br />
de hidrógeno. Dibuje un diagrama que muestre un enlace de hidrógeno en la molécula de<br />
amoniaco con otras dos moléculas de amoniaco.<br />
28.- ¿Cuáles de las siguientes moléculas presenta un enláce covalente puro?<br />
a) CI2 b) H2 c) CH4 d) H2O.<br />
29.- Dar la configuración electronica del Ca 2+ :<br />
30.- Qué nombre se da a los elementos de la tabla periodica que utilizan el orbital “d”<br />
como último subnivel de energía<br />
31.- Dados los siguientes elementos, ordenelos de mayor a menor electronegatividad<br />
Li, K, Fe, F, Br.<br />
32.- ¿En qué nivel y en que orbitales se encuentran los electrones de valencia del Se?.<br />
33.- CONTESTE LAS SIGUIENTES PEGUNTAS<br />
HO<br />
HO<br />
HO<br />
CH 2<br />
CH<br />
CH 2<br />
etilenglicol glicerina<br />
CH 3 CH 2 OH<br />
etanol<br />
-¿Qué tipo de enlace que se forma cuando se une un metal con un no metal?.<br />
-¿Nombre que se les da a las fuerzas intermoleculares que se presentan en los<br />
compuestos que tienen unido un átomo de hidrógeno a un elemento muy<br />
electronegativo?.<br />
-¿Nombre del tipo de enlace en el cuál un átomo comparte los dos electrones del enlace?.<br />
-¿Cuál es el tipo de fuerzas intermoleculares que se presentan en los compuestos cuyo<br />
momento dipolar es diferente de cero?<br />
-¿A qué tipo de compuestos pertenecen los compuestos sólidos de alto punto de fusión,<br />
generalmente solubles en agua?.<br />
-¿Cómo se define a los compuestos que pueden actuar como ácidos o como bases?.<br />
-Indique la base conjugada del ión bisulfato (Sulfato ácido)<br />
-Indique el acido conjugado del ión bisulfato (Sulfato ácido)<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 8
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
-¿Cuál es la teoría que indica que un ácido es una especie que puede aceptar un par de<br />
electrones?<br />
-¿Como se define a la capacidad de un átomo para atraer los electrones de enlace?<br />
34.- Defina por medio de una tabla los valores de los números cuánticos cuando el valor<br />
de n = 2 y 3.<br />
35.- Explique cuáles son las razones por las que se llenan de electrones primero los<br />
orbitales 4s y despues los 3d en la distribución electrónica de los átomos.<br />
Nomenclatura y formulación de los compuestos Inorgánicos<br />
1.- RELACIONE LAS SIGUIENTES COLUMNAS<br />
Son combinaciones binarias del hidrógeno con no metales como los halógenos y<br />
calcógenos Hidrácidos<br />
Son combinaciones binarias del hidrógeno con los metales Hidróxidos<br />
Son combinaciones binarias del oxígeno con los no metales Sal<br />
Son combinaciones binarias del oxígeno con los metales anhídridos<br />
Resultan de la combinación de anhídridos con el agua oxoácidos<br />
Resultan de la combinación de los óxidos metálicos con el agua Hidruros<br />
Resultan de la reacción de un ácido con una base Oxidos<br />
2.- Dar la fórmula y el nombre de las sales que resultan de las siguientes reacciones:<br />
H2SO4 + 2NaOH → H3PO4 + CaOH→<br />
H2SO4 + NaOH → H3PO4 + KOH→<br />
H2CO3 + 2NaOH→ H3PO4 + 3LiOH→<br />
H2CO3 + NaOH→ H3PO4 + Fe(OH)3→<br />
HCl + Fe(OH)3→ HClO4 + Al(OH)3→<br />
HNO3 + HClO4→ HNO3 + Mg(OH)2→<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 9
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
3.- Dar la fórmula y el nombre de las compuestos que resultan de las siguientes<br />
reacciones:<br />
Al2O3 + H2O → Cl2O + H2O →<br />
MgO + H2O → Cl2O3 + H2O →<br />
CuO + H2O → Cl2O5 + H2O →<br />
Fe2O3 + H2O → N2O5 + H2O →<br />
CO2 + H2O → SO3 + H2O →<br />
P2O5 + H2O → Au2O + H2O →<br />
4.- Agrupe los siguientes compuestos químicos como: Hidruros, Sales neutras, óxidos,<br />
anhídridos, peróxidos, sales básicas, sales ácidas, hidrácidos, oxoácidos e hidróxidos:<br />
CuH2, HCl, HNO3, NaHCO3, H3PO4, Li2O2, CaO2, CaO, NaHSO4, LiOH, P2O5, HBr, SO3,<br />
CO2, AlH3, Na2SO4, H2O2, LiH, PbH4, Al2O3, SO2, HClO4,<br />
5.- Escribir las fórmulas de los siguientes compuestos:<br />
a) ácido clórico b) dihidroxi cloruro Férrico c) carbonato de sodio d) fosfato ácido<br />
férrico e) Cloruro cuproso, f) Perclorato de potasio, g) ácido perclórico, h) Anhídrido<br />
sulfúrico, i) peróxido de litio, j) bicarbonato de amonio<br />
6.- Los anhídridos de fósforo estables son aquellos que resultan de la combinación del<br />
fósforo con valencia 3 y 5 con el oxígeno. Para estos anhídridos, escribir: a) las fórmulas<br />
químicas, b) los nombres, c) sus estructuras de Lewis, d) geometría de las moléculas, e)<br />
hibridación de cada átomo f) polaridad de las moléculas.<br />
Estequiometría.<br />
1.- El cobre, un metal conocido desde tiempos antiguos, se usa en la fabricación de<br />
cables eléctricos y en las monedas, entre otras cosas. Las masas atómicas de sus dos<br />
isótopos estables, 63 29Cu(69.09%) y 65 29Cu(30.91%), son 62,93 uma y 64.9278 uma,<br />
respectivamente. Calculese la masa atómica promedio del cobre. Los porcentajes entre<br />
paréntesis indican sus abundancias relativas. R) M.A.Cu = 63.55 uma<br />
2.- Las masas atómicas de 35 17Cl(75.53%) y 37 17Cl(24.47%) son 34.968 uma y 36.956<br />
uma, respectivamente. Calcule la masa atómica promedio del ión cloruro.<br />
R) M.A.Cl-= 35.45 uma<br />
3.- Cuantos átomos hay en una muestra de 5.0 g de: a) oxígeno, b) nitrógeno(g), c)<br />
sodio(s), d) calcio(s), e) cloro(g), f) argón(g).<br />
R) a) 1.88 x 10 23 ; b) 2.15 x 10 23 ; c) 1.3 x 10 23<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 10
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
4.- A cuantos gramos equivalen 3.0 x 10 23 moléculas de:<br />
a)amoniaco, b) metano, c) metanol, d) ácido sulfúrico, e) hidróxido de sodio, f) cloruro<br />
cuproso, g) ácido fosfórico, h) permanganato de potasio.<br />
R) a) 8.46 g; b) 7.97 g; c) 15.93 g<br />
5.- A cuantos moles equivalen 80 g de:<br />
a) oxígeno(g), b) nitrógeno(g), c)amoniaco, d) metano, d) ácido sulfúrico, e) hidróxido de<br />
sodio, f) cloruro cúproso, g) ácido fosfórico, h) permanganato de potasio.<br />
R) a) 2.5 mol; b) 2.85 mol, c) 0.81 mol<br />
6.- ¿ Cuantos átomos de hidrógeno, oxígeno y carbono están presentes en 25.6 g de<br />
sacarosa o azucar de mesa (C12H22O11).<br />
R) 9.94 x 10 26 at H, 4.97 x 10 26 at O, 5.42 x 10 26 at C.<br />
7.- El fluoruro de sodio (NaF) es la sustancia que se usa en algunas pastas dentales para<br />
combatir caries. ¿Cuantas unidades fórmula hay en 253.6 g de NaF. R) 3.63 x 10 24 uf.<br />
8.- Cierto óxido metálico tiene por fórmula MO. Una muestra de 39.46 g del compuesto se<br />
calienta fuertemente en atmósfera de hidrógeno para eliminar el oxígeno en forma de<br />
moléculas de agua. Al final, quedan 31.70 g del metal como residuo. Calcular la masa<br />
atómica de M e identifique el elemento. R) Zn<br />
9.- La alicina es el compuesto responsable del olor característico del ajo. Un análisis del<br />
compuesto da la siguiente composición porcentual en masa: C: 44.44%; H: 6.21%; S:<br />
39.5%; O: 9.86%. Calcule su fórmula empírica. Sabiendo que su masa molar es<br />
aproximadamente 162 g, ¿cual es su fórmula molecular?. R) C6H10S2O<br />
10.- El alcohol cinámico se utiliza principalmente en perfumería, en especial en jabones y<br />
cosméticos. Su fórmula molecular es C9H10O. a) Calcule la composición porcentual en<br />
masa de C, H y O en este alcohol. b) ¿Cuantas moléculas de alcohol cinámico estarán<br />
presentes en una muestra de 0.469 g?.<br />
R) a) 80.56% C, 7.5% H, 11.93% O; b) 2.11 x 10 21 moléculas.<br />
11.- La lisina, un aminoácido esencial en el cuerpo humano contiene: C, H, O y N. En un<br />
experimento, la combustión completa de 2.175 g de lisina dió 3.94 g de CO2 y 1.89 g de<br />
H2O. En un experimento distinto, 1.873 g de lisina produjeron 0.436 g de NH3. a) Calcule<br />
la fórmula empírica de la lisina. b) La masa molar aproximada de la lisina es 150 g. ¿Cual<br />
es la fórmula molecular del compuesto?. R) C6H14O2N2<br />
12.- Balacee las siguientes ecuaciones por el método de tanteo<br />
Fe2O3 + H2C2O4 → Fe(C2O4)3 + H2O + H2<br />
NH3(g) + H2SO4(ac) → (NH4)2SO4(aq)<br />
C3H5N3O9 → N2 + CO2 + H2O + O2<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
O3 + NO → O2 + NO2<br />
K2PtCl4 + NH3 → Pt(NH3)2Cl2 + KCl<br />
C6H12O6 + O2 →CO2 + H2O<br />
Au + KCN + + O2 + H2O → KAu(CN)2 + KOH<br />
HI + KMnO4 + H2SO4 → I2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O<br />
13.- Balacee las ecuaciones del ejercicio anterior por el método matemático<br />
14.- Balacee las siguientes ecuaciones por el método redox<br />
S + HNO3 → SO2 + NO + H2O<br />
KI + H2O2 + H2SO4 → I2 + K2SO4 + H2O<br />
MnSO4 + KMnO4 + H2O → MnO2 + K2SO4 + H2SO4<br />
KClO3 + MnO2 + KOH → KMnO4 + KCl + H2O<br />
KI + KIO3 + H2SO4 → I2 + K2SO4 + + H2O<br />
Cr2(SO4)3 + K3[Fe(CN)6] + KOH → K2CrO4 + K4[Fe(CN)6] + K2SO4 + H2O<br />
K2Cr2O7 + H2O2 + HCl → CrCl3 + O2 + H2O + KCl<br />
Pt + NO3 - + H + + Cl - → Pt(Cl6) -2 + NO2 + H2O<br />
15.- Una aplicación útil del ácido oxálico es la eliminación de herrumbre(Fe2O3) de<br />
acuerdo con la reacción:<br />
Fe2O3 + H2C2O4 → Fe(C2O4)3 + H2O + H2<br />
Calcule la cantidad de herrumbre, en gramos, que se pueden remover mediante 5.0 x 10 2<br />
mL de solución de ácido oxálico 0.1 M. R) 1.33 g.<br />
16.- El etileno (C2H4), una importante sustancia orgánica industrial, se puede preparar por<br />
calentamiento del hexano(C6H14) a 800°C:<br />
C6H14 ------→ C2H4 + otros productos<br />
Si el grado de conversión de esta reacción es del 42.5%, ¿Cual es la masa de hexano<br />
que debe reaccionar para producir 481 g de etileno? R) 1158.71g.<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
17.- El fertilizante de amonio [(NH4)2SO4] se prepara de amoniaco(NH3) con ácido<br />
sulfúrico:<br />
NH3(g) + H2SO4(ac) → (NH4)2SO4(aq)<br />
a) ¿Cuantos kilogramos de NH3 se necesitan para producir 1 x 10 5 Kg de (NH4)2SO4?<br />
b) Si se introducen 1.0 ton de amoniaco y el rendimiento de la reacción es del 75%,<br />
¿cuantos kilogramos de sulfato de amonio se obtendrán?.<br />
R) a) 25757.78 Kg, b) 2910 Kg<br />
18.- La Nitroglicerina(NG) es un poderoso explosivo. Su descomposición se puede<br />
representar por :<br />
C3H5N3O9 → N2 + CO2 + H2O + O2<br />
Esta reacción genera una gran cantidad de calor y muchos productos gaseosos. La veloz<br />
formación de estos gases aunada a su rápida expansión es lo que produce la explosión.<br />
a) ¿Cual es la máxima cantidad de oxígeno en gramos que se puede obtener de 2.0 x 10 2<br />
g de NG, si el rendimiento es del 100%?. b) Si realmente se encuentra que se generan<br />
solo 6.55 g de oxígeno, determinar: La cantidad de NG que no reaccionó y el rendimiento<br />
de la reacción. R) a) 7.05 g de O2, b) 14.2 g de NG, 92.9%η<br />
19.- El agotamiento de ozono (O3) en la estratósfera ha sido materia de gran<br />
preocupación entre los científicos en los últimos años. Se cree que el O3 puede reaccionar<br />
con el óxido nítrico (NO), proveniente de las emisiones de los aviones de propulsión a<br />
elevadas temperaturas. La reacción es:<br />
O3 + NO → O2 + NO2<br />
Si 0.74 g de O3 reaccionan con 0.67 g de NO, a) ¿cuantos gramos de NO2 se pueden<br />
producir?, b) ¿que compuesto es el reactivo limitante?, c) Calcule el número de moles del<br />
reactivo excedente que permanece al final de la reacción.<br />
R) a) 0.71 g, b) NO, c) 7.0 x 10 -3 moles.<br />
Equilibrio químico en solución.<br />
1.- Defina el equilibrio homogéneo y el heterogéneo. Dé un par de ejemplos de cada uno.<br />
2.- Formule las ecuaciones de la constante Kc para los siguientes procesos:<br />
2CO2(g) 2CO(g) + O2(g)<br />
3O2(g) 2O3(g)<br />
CO + Cl2(g) COCl2(g)<br />
H2O(g) + C(s) CO(g) + H2(g)<br />
HCOOH(aq) H + (aq) + HCOO - (aq)<br />
2HgO(s) 2Hg(l) + O2(g)<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g)<br />
3.- Un recipiente de reacción contiene NH3, N2 y H2 en equilibrio a determinada<br />
temperatura. Las concentraciones en el equilibrio son: [NH3] = 0.25 M, [N2] = 0.11 M y [H2]<br />
= 1.91 M. Calcule la constante de equilibrio Kc para la síntesis del amoniaco si la reacción<br />
se representa mediante cada una de las siguientes ecuaciones:<br />
a) N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g). R) Kc = 0.0816<br />
b) 1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g). R) Kc = 0.2857<br />
4.- Al calentar bicarbonato de sodio sólido en un recipiente cerrado se establece el<br />
siguiente equilibrio:<br />
2NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)<br />
Si la temperatura del sistema permanece constante, ¿Que sucedería a la posición de<br />
equilibrio si a) se retirara algo de CO2 del sistema? b) se retirara algo de Na2CO3 sólido<br />
del sistema? c) se retirara algo de NaHCO3 sólido del sistema?.<br />
5.- Para los siguientes sistemas en equilibrio:<br />
a) A 2B ∆H° = 20.0 Kj<br />
b) A + B C ∆H° = -5.4 Kj<br />
c) A B ∆H° = 0.0 Kj<br />
Indique para cada caso si la constante de equilibrio Kc aumenta, no cambia o disminuye<br />
si se eleva la temperatura del sistema de reacción.<br />
6.- Una muestra de 0.892 g de cloruro de potasio (KCl) se disuelve en 54.6 g de agua.<br />
¿Cuál es el porcentaje en peso de KCl en esta disolución?. R) %w = 1.61<br />
7.- Un químico prepara una disolución añadiendo 200.4 g de etanol puro (C2H5OH) a<br />
143.9 g de agua. Calcúlese la fracción molar de estos componentes.<br />
R) Etanol, x = 0.35; Agua x = 0.65<br />
Calcúlese la molaridad (M) y la molalidad (m) de una disolución de ácido sulfúrico que<br />
contiene 24.4 g de la sustancia (ρ = 1.84) en 198 g de agua R) m = 1.26; M = 1.18<br />
8.- ¿En cuantos gramos de agua deberán disolverse 18.7 g de nitrato de amonio<br />
(NH4NO3) para preparar una disolución 0.542 m?. R) w (H2O) = 431 g<br />
9.- Determinar la molaridad (M) de una disolución de glucosa (C6H12O6) 0.396 molal (m).<br />
La densidad de la disolución es 1.16 g/mL. R) 0.428 M<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
10.- Calcúlese la molaridad de una disolución acuosa de ácido fosfórico (ρ = 1.25 g/mL) al<br />
35.4 %w. R) 4.5 M<br />
11.- Calcúlese el porcentaje en masa del soluto en cada una de las siguientes<br />
disoluciones acuosas: a)5.50 g de NaBr en 78.2 g de solución, b) 31.0 g de KCl en 152 g<br />
de agua, c) 4.5 g de tolueno en 29 g de benceno. R) a) 7%, b) 16.94%, c) 13.43%<br />
12.- Se calcula que el agua de mar contiene aproximadamente 4.0 x 10 -12 g/ml de oro. El<br />
volúmen total de los oceanos es de aproximadamente 1.5 x 10 21 lt. a) Calcule la cantidad<br />
de oro presente en el agua de mar b) Exprese la concentración en PPM de oro. c)<br />
Cuantos litros de agua de mar se requieren para recuperar 1.0 mg de oro?.<br />
R) a) 6 x 10 6 ton, b) 4.0 x 10 -12 ppm, c) 2.5 x 10 11 L<br />
13.- Calcúlese la cantidad de agua que debe agregarse a: a) 5.0 g de urea (H2NCONH2)<br />
para preparar una disolución al 16.2% en masa, b) 26.2 g de MgCl2 para preparar una<br />
disolución al 1.5 % en masa. R) a) 25.86 g, b) 1.72 Kg<br />
14.- Se prepara una disolución mezclando 62.6 mL de benceno (C6H6, ρ = 0.874 g/mL)<br />
con 80.3 mL de tolueno (C7H8, ρ = 0.865 g/mL). Calcúlese las fracciones molares de estos<br />
dos componentes en la disolución. R) Xb = 0.482, Xt =<br />
0.518<br />
15.-La densidad de una disolución acuosa de metanol 2.45 M es 0.976 g/mL. Expresar la<br />
concentración de esta solución en a) molalidad (m). b) % peso (%w) c) %Volúmen %(V)<br />
d) fracción mol. X R) a) 2.73, b) 8.03%, c) 9.92%, d) 0.046<br />
16.- Calcúlese el pH de una solución que se prepara añadiendo 10 mL de una solución<br />
acuosa de HCl al 37% en peso en un matraz aforado de 1L y se afora con agua destilada.<br />
R) pH = 0.92<br />
17.- Calcúlese el pH de una solución que se prepara disolviendo 3.7 g de NaOH en un<br />
matraz aforado de 750 mL y se afora con agua destilada. R) pH = 13.1<br />
18.- ¿Cuál es el pH de una solución saturada de hidróxido de Zinc?, Kps = 1.8 x 10 -14 .<br />
R) pH = 9.42<br />
19.- El pH de una disolución saturada de un hidróxido metálico (MOH) es 9.68. Calcule la<br />
Kps del compuesto. R) Kps = 2 x 10 -9<br />
20.- Calcúlese el porcentaje de ionización y el pH de las siguientes soluciones a) una<br />
disolución de ácido fluorhídrico (Ka = 7.1 x 10 -4 ), donde se disuelven 1.0 g del ácido y se<br />
aforan a 100 mL de agua b) una disolución de ácido cianhídrico (Ka = 4.9 x 10 -10 ), donde<br />
se disuelven 1.5 g de ácido y se aforan a 150 mL de agua.<br />
R) a) 3.62%, pH = 1.74, b) .0014%, pH = 5.28<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
21.- La solubilidad molar (s) del sulfato de plata es 1.5 x 10 -2 mol/L. Calculese el producto<br />
de solubilidad (Kps) de la sal. R) Kps = 1.4 x 10 -5<br />
22.- Experimentalmente se encuentra que la solubilidad del sulfato de calcio es de 0.67<br />
g/L. Calcúlese el Kps para el sulfato de calcio. R) Kps = 2.4 x 10 -5<br />
23.- Si la Kps del ioduro de cobre (I) es 5.1 x 10 -12 , calcular la solubilidad molar (s) del CuI<br />
R) (s) = 2.25 x 10 -6<br />
24.- Si la Kps del fosfato de calcio es 1.2 x 10 -26 , calcúlese la solubilidad del fosfato de<br />
calcio en g/L. R) (S) = 8.1 x 10 -4 g/L<br />
25.- Usando datos de tablas, calcule la solubilidad molar (s) de los siguientes compuestos:<br />
a) PbCO3, b) CaF2, c) Fe(OH)3, d) CaCO3.<br />
R) a) 1.82 x 10 -7 , b) 2.1 x 10 -4 , c) 4.5 x 10 -10 , d) 9.32 x 10 -5<br />
26- Calcule la concentración de iones [H + ] en mol/L para cada una de las siguientes<br />
soluciones cuyo pH son: a) 5.20; b) 16; c) 8.43. R) a) 6.31 x 10 -6 M; b) 1.0 x 10 -16 M<br />
27.- Calcule el pH de cada una de las siguientes soluciones: a) 0.001M de HCl; b) 0.76M<br />
de KOH; c) 2.8 x 10 -4 M de Ba(OH)2; d) 5.2 x 10 -4 M de HNO3.<br />
R) a) 3.0; b) 13.88; c) 10.74<br />
28.- Cuál es el pH de una solución que se prepara disolviendo 0.7 mL de HCl al 37% en<br />
peso, que tiene una densidad de 1.2 g/mL y se afora a 100 mL R) 1.07<br />
29.- Que cantidad de NaOH se requiere para preparar 500 mL de una solución que tenga<br />
un pH de 13. R) 2.0 g<br />
30.- El pH de un ácido débil monoprótico de concentración 0.06M es de 3.44. Calcular su<br />
Ka. R) Ka = 2.21 x 10 -6<br />
31.- La Ka del ácido benzoico es de 6.5 x 10 -5 . Calcule las concentraciones de todas las<br />
especies en una disolución de ácido benzoico 0.1M.<br />
R) [H + ] = [C6H5COO] - = 2.51 x 10 -3 ; [C6H5COOH] = 0.097M; [OH] - = 3.98 x 10 -12 M<br />
32.- Se disuelven 0.056 g de ácido acético en suficiente agua para hacer 50 mL de<br />
solución. Calcule el pH de esta solución. R) pH = 3.1<br />
33.- ¿Cuantos mL de ácido acético 100% puro(ρ = 1.05 g/mL) se nesecitan para preparar<br />
300 mL de solución, cuyo pH sea de 2.0?. R) V = 95.31<br />
mL<br />
34.- ¿Cuál es el pH que resulta al disolver 2.5 g de ácido benzoico (C6H5COOH) en agua<br />
hasta un aforo de 5 litros?. R) pH = 3.6<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
35.- Cuáles son las concentraciones de las especies en el equilibrio de una solución de<br />
ácido fórmico (HCOOH) cuyo pH es de 2.0. Ka = 1.7 x 10 -4<br />
R) [H + ] = [HCOO] - = 1.58 x 10 -3 ; [HCOOH] = 0.0144M; [OH] - = 6.33 x 10 -12 M<br />
36.- Si se disuelven 2.7 mL de ácido sulfúrico con una pureza del 98% en peso y una<br />
densidad de 1.8 g/mL. Cuál será el pH resultante. R) pH = 1.5<br />
37.- ¿Cuál es el pH que resulta al disolver 2.5 g de ácido oxálico en agua y aforarlo a 2<br />
litros?. R) pH = 1.69<br />
38.-a) Calcular el pH de una disolución que es 0.2 M en CH3COOH y 0.3 M en<br />
CH3COONa, b) ¿Cual sería el pH de la disolución de CH3COOH 0.2 M si la sal no<br />
estubiera presente. R) a) 4.92, b) 2.72<br />
39.- Escriba todas las especies (excepto el agua) que están presentes en una disolución<br />
de ácido fosfórico. Indique cuáles de las especies pueden actuar como ácidos de<br />
Brönsted, cuáles como bases de Brönsted y cuáles como ácidos y bases de Brönsted<br />
(anfóteros).<br />
40.- ¿Cuales son las concentraciones de HSO4 - , SO4 2- y H + en una disolución de KHSO4<br />
0.2 M. (KaHSO4 - = 1.3 X 10 -2 ). R) [H + ] = [SO4] 2- = 0.045M, [HSO4] - = 0.16M<br />
41.- El ácido oxálico (C2H2O4) es un ácido diprótico (Ka1 = 6.5X10 -2 , Ka2 = 6.1X10 -5 ).<br />
Calcule las concentraciones de C2H2O4, C2HO4 - , C2O4 2- y H + en una disolución de ácido<br />
oxálico 0.1 M. R) [C2O4H2] = 0.046M, [C2O4H] - = 0.054M, (C2O4] 2- = 6.1 x 10 -5 M<br />
42.- Describa el cambio en el pH (aumento, decremento o sin cambio) que resulta de cada<br />
una de las siguientes adiciones: a) acetato de potasio a una disolución de ácido acético;<br />
b) nitrato de amonio a una disolución de amoniaco; c) formiato de sodio (HCOONa) a una<br />
disolución de ácido fórmico (HCOOH); d) cloruro de potasio a una disolución de ácido<br />
clorhídrico; e) yoduro de bario a una disolución de ácido yodídrico.<br />
43.- Determine el pH de: a) una disolución de CH3COOH 0.4 M y b) una disolución que es<br />
0.4 M en CH3COOH y 0.2 M en CH3COONa. R) a) 2.57, b) 4.44<br />
44.- Determine el pH de: a) una disolución 0.2 M de NH3 y b) una disolución que es 0.2 M<br />
en NH3 y 0.3 M en NH4Cl (Ka = 5.6 x 10 –10 ). R) a) 11.27, b) 9.42<br />
45.- Determine las concentraciones del ion hidrogeno y del ion acetato en: a) una<br />
disolución de CH3COOH 0.1 M y b) en una disolución que es 0.1M tanto en CH3COOH<br />
como en HCl.<br />
R) a) [H+] = [CH3COOH] - = 1.3 x10 -3 M; b) [H+] = 0.1M; [CH3COOH] - = 1.8 x 10 -5 M<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
46.- Calcule el pH de las dos soluciones amortiguadoras siguientes: a) 2.0 M de<br />
CH3COONa / 2.0 M de CH3COOH, b) 0.2 M de CH3COONa / 0.2 M de CH3COOH. ¿Cuál<br />
es el amortiguador más eficaz?, ¿por qué?. R) a) = b) =4.74.<br />
47.- Calcule el pH de una solución amortiguadora preparada por la adición de 20.5 g de<br />
CH3COOH y 17.8 g de CH3COONa a suficiente agua para hacer 5.0X10 2 mL. R) 5.37<br />
48.- El pH del plasma sanguineo es de 7.40. Suponiendo que el sistema amortiguador<br />
principal es el de HCO3 - / H2CO3, calcular la razón [HCO3 - ]/[H2CO3]. ¿Cuándo es más<br />
eficaz este amortiguador; cuando se agrega un ácido o cuando se añade una base?.<br />
R ) HCO3 - ]/[H2CO3] = 10<br />
49.- Un volumen de 12.5 mL de disolución de H2SO4 0.5 M neutraliza 50.0 mL de una<br />
solución de NaOH. ¿Cual es la concentración de NaOH en la disolución?. R) 0.25M<br />
50.- Calcule el pH en el punto de equivalencia de las siguientes titulaciones a) HCl 0.1 M<br />
con NH3 0.1 M, b) CH3COOH 0.1 M con NaOH 0.1 M. R) a) 5.12, b) 8.87<br />
51.- Una muestra de 0.2688 g de un ácido monoprótico neutraliza 16.4 mL de disolución<br />
de KOH 0.08133 M . calcule la masa molar del ácido. R) 201.5 g/mol<br />
52.- Una muestra de 0.1276 g de un ácido monoprótico desconocido se disolvieron en<br />
25.0 mL de agua y se titularon con disolución de NaOH 0.0633 M. El volúmen de base<br />
requerido para alcanzar el punto de equivalencia fué de 18.4 ml. a) Calcular la masa<br />
molar del ácido, b) Después de agregar 10.0 mL de base en la titulación, se determinó un<br />
pH de 5.87. ¿Cuál es la Ka del ácido desconocido?. R) a) 110 g/mol, b) Ka = 1.6 x 10 -6<br />
53.- Escriba las expresiones de constante de formación para los siguientes iones<br />
complejos: a) Zn(OH)4 2- , b) Co(NH3)6 3+ , c) HgI4 2-<br />
54.- Una cantidad de 0.2 moles de CuSO4 se añaden a un litro de disolución de NH3 1.2 M<br />
¿Cuál es la concentración de los iones Cu 2+ en el equilibrio?. (Kf Cu(NH3)4 2+ = 5.0X10 13 ).<br />
R) [Cu 2+ ] = 1.56x10 -13<br />
55.- Si 2.50 g de CuSO4 se disuelven en 9.0X10 2 mL de NH3 0.3 M, ¿Cuáles son las<br />
concentraciones de Cu 2+ , Cu(NH3)4 2+ en el equilibrio?.<br />
R) [Cu(NH3)4 2+ ] = 0.0174M; [Cu 2+ ] = 1.24 x 10 -13 M<br />
56.- Acomódense las siguientes especies en orden creciente de fuerza como agentes<br />
oxidantes:<br />
MnO4 - (en disolución ácida), Sn 2+ , Al 3+ , CO 3+ y Ag + . Supóngase que todas las especies<br />
están en su estado estándar.<br />
57.- ¿Cuáles de los siguientes reactivos pueden oxidar al H2O a O2(g) en condiciones de<br />
estado estándard? H + (aq), Cl - (aq), Cl2(g), Cu 2+ aq), Pb 2+ (aq), MnO4 - (aq)(en medio ácido).<br />
R) Cl2(g) y [MnO4] -<br />
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PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
58.- Prediga si las siguientes reacciones ocurrirán expontaneamente en disolución acuosa<br />
a 25°C. Suponga que todas las concentraciones iniciales de las especies disueltas son<br />
1.0 M.<br />
a) Ca(s) + Cd 2+ (aq) → Ca 2+ (aq) + Cd(s) R ) ε° = +2.4 V (espontanea)<br />
b) 2Br - (aq) + Sn 2+ (aq) → Br2(l) + Sn(s)<br />
c) 2Ag(s) + Ni 2+ (aq) → 2Ag + (aq) + Ni(s) R ) ε° = -1.05 V (no espontanea)<br />
d) Cu + (aq) + Fe 3+ (aq) → Cu 2+ (aq) + Fe 2+ (aq)<br />
59.- Para cada una de las siguientes reacciones redox, a) escriba las reacciones de<br />
semicelda; b) escriba una reacción balanceada para la reacción global; c) determine en<br />
qué dirección procederá la reacción expontaneamente en condiciones de estado<br />
estándar.<br />
a) H2(g) + Ni 2+ (aq) → H + (aq) + Ni(s) R ) c) ε° = -0.25 V (derecha-izquierda)<br />
b) Ni 2+ (aq) + Cd(s) → Ni(s) + Cd 2+ (aq) R ) c) ε° = +0.15 V (izquierda-derecha)<br />
c) MnO4 - (aq) + Cl - (aq) → Mn 2+ (aq) + Cl2(g)(en disolución ácida)<br />
d) Ce 3+ (aq) + H + (aq) → Ce 4+ (aq) + H2(g)<br />
e) Cr(s) + Zn 2+ (aq) → Cr 3+ (aq) + Zn(s)<br />
60.- Calcúlese la constante de equilibrio para la siguiente reacción a 25°C:<br />
Sn(s) + 2Cu 2+ (aq) Sn 2+ (aq) + 2Cu + (aq) R) Keq = 6 x 10 9<br />
61.- La constante de equilibrio para la reacción<br />
Sr(s) + Mg 2+ (aq) Sr 2+ (aq) + Mg(s)<br />
es 2.69 X 10 12 a 25°C. Calcula el ε° para una celda constituída por las semiceldas de<br />
Sr/Sr 2+ y Mg/Mg 2+ . R) ε° = 0.367 V<br />
62.- Calcule ∆G° y Kc para las siguientes reacciones a 25°C:<br />
a) Mg(s) + Pb 2+ (aq) Mg 2+ (aq) + Pb(s) R) ∆G° = -20651 J; Kc = 4178<br />
b) Br2(l) + 2I - (aq) 2Br - (aq) + I2(s)<br />
c) O2(g) + 4H + (aq) + 4Fe 2+ (aq) 2H2O(l) + 4Fe 3+ (aq)<br />
d) 2Al(s) + 3I2(s) 2Al 3+ (aq) + 6I - (aq) R) ∆G° = -1268010 J; Kc = ∞<br />
63.- ¿Cuál es el potencial de una celda constituída por las semiceldas Zn/Zn 2+ y Cu/Cu 2+ a<br />
25°C si [Zn 2+ ] = 0.25 M y [Cu 2+ ] 0.15 M?. R) 1.09 V<br />
64.- Calcule E°, E y ∆G para las siguientes reacciones de celda.<br />
a) Mg(s) + Sn 2+ (aq) Mg 2+ (aq) + Sn(s)<br />
[Mg 2+ ] = 0.045 M, [Sn 2+ ] = 0.035 M R) ε° = 2.23 V; ε = 2.22 V; ∆G = -428460 J<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 19
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
b) 3Zn(s) + 2Cr 3+ (aq) 3Zn 2+ (aq) + 2Cr(s)<br />
[Cr 3+ ] = 0.010 M y [Zn 2+ ] = 0.0085 M. R) ε° = 0.02 V; ε = 0.418 V; ∆G = -24202 J<br />
65.- Calcule la fem de la siguiente celda de concentración:<br />
Mg(s)|Mg 2+ (aq, 0.24 M)|KCl(saturado)|Mg2+(aq, 0.53 M)|Mg(s) R) ε° = 0.01 V<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 20
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
PROLOGO<br />
El nuevo modelo educativo de nuestro instituto requiere de un rápido desarrollo de<br />
las capacidades del alumno para un mejor éxito en su formación académica. Para<br />
alcanzar este objetivo, se requiere del diseño de material didáctico de apoyo que le<br />
permita alcanzar tales capacidades. En este caso, la academia de química general y<br />
orgánica pone a la consideración de la comunidad académica un problemario de química<br />
general.<br />
El objetivo principal de compilar este conjunto de ejercicios de química general es<br />
que éstos apoyen y complementen el programa teórico de la asignatura que se imparte en<br />
el aula<br />
Los problemas se presentan para cada unidad de menor a mayor grado de<br />
dificultad de tal forma que el alumno sea capaz de adquirir seguridad y destreza en la<br />
resolución de dichos problemas. Además, se recomienda que el alumno intente resolver el<br />
problemario por si solo y en caso estrictamente necesario recurrir a la asesoría de un<br />
profesor; con la finalidad de que el alumno desarrolle su capacidad de razonamiento.<br />
El presente material está sujeto a observaciones, comentarios y sugerencias para su<br />
mejora continua.<br />
ATENTAMENTE<br />
EL AUTOR:<br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 21
PROBLEMARIO DE QUIMICA GENERAL <strong>2004</strong><br />
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL<br />
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA<br />
DE BIOTECNOLOGÍA<br />
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA<br />
ACADEMIA DE QUÍMICA GENERAL Y<br />
ORGÁNICA<br />
PROBLEMARIO DE QUÍMICA<br />
GENERAL<br />
ALEJANDRO CRUZ<br />
VERSION <strong>2004</strong><br />
Dr. ALEJANDRO CRUZ 22