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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

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