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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA CURSO PREFACULTATIVO GESTIÓN 2021 QUÍMICA Banco de Preguntas y Respuestas – Breve Teoría PRIMERA EDICIÓN Junio de 2021 Copyright © Curso Prefacultativo 2021, La Paz – Bolivia Queda prohibida la reproducción total o parcial de este libro por cualquier medio o procedimiento, ya sea electrónico o mecánico, el tratamiento informático, el alquiler o cualquier otra forma de cesión sin la autorización previa y por escrito de los titulares del copyright. De los Autores: Ing. Lucio Mollericona Villca & Ing. Juan Rolando Muñoz Huanca Edición, Diseño de colección y maquetación: Jose Luis Vargas Sumi Diseño de la portada (tapa contratapa): Ing. Abraham Apaza Choque Impresión: XXL papel de Nerida Pelaez de Vargas Depósito Legal: 4-1-236-2021 La Paz - Bolivia PRESENTACIÓN La Facultad de Ingeniería de la Universidad Mayor de San Andrés, tiene el agrado de presentar la primera edición del libro “QUÍMICA Banco de Preguntas y Respuestas – Breve Teoría” siendo el libro oficial de la Facultad de Ingeniería para la capacitación de los estudiantes de Colegio que desean ingresar a nuestra casa superior de estudios a través del Curso Pre facultativo. El libro surge del trabajo conjunto de los Docentes y Auxiliares del Área de Química del Curso Pre facultativo de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Mayor de San Andrés, con el objetivo de nivelar los conocimientos de los bachilleres que postulan a las diferentes Carreras de Ingeniería. El libro nació en los pasillos y aulas del Curso Pre facultativo de la Facultad de Ingeniería, cuándo muchos de sus estudiantes nos preguntaban: ¿Cuál es el libro oficial con el que puedo estudiar?, y posteriormente, al no haber un libro que enseñe todo lo que necesita un joven para ingresar a nuestra facultad, posteriormente los estudiantes nos preguntaron: ¿Porque no elaboran un libro? Este libro cubre el vacío incómodo y nebuloso que hay entre la escuela secundaria y la universidad y el libro fue diseñado pensando en la metodología de enseñanza y hace que el estudiante se motive y aprenda de una manera muy ágil. En este libro la Facultad de Ingeniería entrega al estudiante del ciclo de preparación un compendio de ejercicios de química que le serán muy útiles en la mayoría de los cursos de su carrera. El libro también recopila exámenes, prácticas y experiencia de varios años y se enriquece con imágenes, curiosidades y conexiones para mostrar la QUÍMICA inmersa en el que hacer humano y producto de su historia. En sus páginas concurren diferentes perspectivas, imágenes, diagramas y actividades, que presentan los desarrollos culturales y fenómenos científicos dentro de contextos interconectados y evolutivos. Esta obra es de interés no solo de los postulantes a la Facultad de Ingeniería sino de todas aquellas personas curiosas, interesadas en la evolución del conocimiento, dispuestas a seguir abriendo puertas de aprendizaje y descubrimiento. Como autoridades Facultativas, consideramos importante la edición y publicación de éste libro, puesto que recoge la experiencia e investigación de Docentes y Auxiliares del Área. Finalmente agradecemos y felicitamos a los Docentes y Auxiliares del Área y al Director del Curso Pre facultativo, Ing. Ángel Wilberto Calderón Ballesteros, por su valioso aporte en la coordinación y elaboración del libro, durante su gestión. La Paz, Junio de 2021 Ing. Alejandro Martín Mayori Machicao Ing. Freddy Gutiérrez Barea DECANO VICEDECANO PRESENTACIÓN DIRECTOR Con gran beneplácito presentamos este libro, fruto del trabajo conjunto entre Docentes comisionados y Auxiliares de Docencia del Curso Prefacultativo de la prestigiosa Facultad de Ingeniería de la Universidad Mayor de San Andrés. Los capítulos que se abarcan están contenidos en nuestro programa oficial de la asignatura: 1. Conceptos Fundamentales 2. Estructura Atómica, Átomos, Moléculas y Tabla Periódica de los Elementos 3. Nomenclatura de sustancias Químicas Inorgánicas 4. El Estado Gaseoso 5. Nomenclatura de Sustancias Químicas Orgánicas 6. Balance de Materia con Reacción y Sin Reacción Estructura del libro: Parte I Banco de Ejercicios: Donde se presenta una colección grande de ejercicios planteados, para que el estudiante los analice e intente resolver personalmente, con apoyo de la teoría incluida. Parte II Solucionario: Donde se presenta un Marco Teórico con breve teoría y explicación de conceptos y métodos, para posteriormente desarrollar la resolución paso a paso e inextensa de cada ejercicio propuesto en la parte I. Se recomienda que el estudiante inicialmente inspeccione la Parte I y se proponga resolver los ejercicios propuestos, empleando su metodología propia, comparando luego su respuesta con la solución planteada por los autores. Esto permitirá desarrollar las habilidades de los estudiantes y coadyuvará en su formación y preparación en miras de encarar los exámenes del Curso Prefacultativo y colateralmente fortalecerá sus destrezas para encarar los primeros semestres de su carrera. Esperamos que este libro sea provechoso y de gran ayuda a los estudiantes provenientes del ciclo secundario y logren los objetivos que se persiguen dotando de material de consulta con un gran nivel de preparación. La Paz, Junio de 2021 Ing. Ángel Wilberto Calderón Ballesteros DIRECTOR CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA DOCENTES REVISORES AUXILIARES DE DOCENCIA GESTIÓN 1-2021 BOZO FLORES LINDER DANIEL CACERES ESCOBAR FRANZ CHAMACA LUNA ANGELA CHAVEZ AGUILAR CYNTHIA BELEN CHAVEZ PRIETO CARLOS ANTONIO CHOQUE RAMIREZ JHONNY MARCELO COYO LLANQUE MARIELA CRISPIN COLLO LUIS HECTOR GARCIA QUISPE REYNALDO MANUEL GUTIERREZ CARRILLO MASSIEL FERNANDA LAURA RAMOS JOSE ANTONIO LUNA ATAHUACHI BRIAN MARCOS ROJAS RIVERO JOAO MARCELO SINKA TONCONI MARIA ESTEFANY VELASQUEZ ROCHA PABLO YAMPA QUISPE MIJAEL ÍNDICE .................................................................................................... 1 .................................................................................................... 1 ... 3 ...................................................... 6 ................................................................................................................... 9 .................................................... 14 .................................................... 18 ................................................................................................................... 23 .................................................................................................. 23 ............................................................................................................................ 23 .................................................................................................................. 29 . 45 ............................................................................................................................ 45 .................................................................................................................. 48 .................................................... 71 ............................................................................................................................ 71 .................................................................................................................. 73 .................................................................................................................87 ............................................................................................................................ 87 .................................................................................................................. 89 .................................................. 131 .......................................................................................................................... 131 ................................................................................................................ 135 I. Banco de ejercicios 1. Conceptos Fundamentales 2. Estructura Atómica, Átomos, Moléculas y Tabla Periódica de los Elementos 3. Nomenclatura de sustancias químicas inorgánicas 4. El estado Gaseoso 5. Nomenclatura de Sustancias Químicas Orgánicas 6. Balance de Materia con Reacción y Sin Reacción II. Solucionario 1. Conceptos Fundamentales Marco teórico Ejercicios Resueltos 2. Estructura Atómica, Átomos, Moléculas y Tabla Periódica de los Elementos Marco teórico Ejercicios Resueltos 3. Nomenclatura de sustancias químicas inorgánicas Marco teórico Ejercicios Resueltos 4. El estado Gaseoso Marco teórico Ejercicios Resueltos 5. Nomenclatura de Sustancias Químicas Orgánicas Marco teórico Ejercicios Resueltos .................................................. 161 .......................................................................................................................... 161 ................................................................................................................ 166 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................192 6. Balance de Materia con Reacción y sin Reacción Química Marco Teórico Ejercicios Resueltos CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 1 1.1 Convertir 6560 µm (micrómetros) a Tm (Terametros). 1.2 La ciudad de La Paz tiene aproximadamente habitantes, suponiendo que por cada 5 personas exista un vehículo y que este logre un recorrido de 100 [km/día] con un consumo promedio de combustible (gasolina y/o diésel) de 1 litro por cada 12 Km. Calcule el volumen de combustible consumido en un año. 1.3 Un depósito contiene 0.18 m3 de cierto líquido. El depósito posee un pequeño orificio en su base de tal modo que gotea a un ritmo constante de 210 [gotas/min]. Sabemos que 2 ml de líquido son 31 gotas ¿Qué tiempo en horas tardara el depósito en quedarse al 50% de su contenido? 1.4 La ciudad de La Paz tiene 850000 habitantes. Si cada uno consume 2332 galones de agua al año, ¿cuántas toneladas de hipoclorito de sodio del 25% en masa de cloro se necesitan por año, para que el contenido de cloro en el agua sea de 6 ppm? 1.5 Se fabrican cadenitas de peltre (75% Sn, 25% Pb) para el consumo nacional y de exportación. Los alambres de peltre tienen un diámetro de 0.7 mm, la argollita se fabrica con 0.6 cm de alambre, La cadena tiene 150 argollitas y 0.8 gramos de peltre para el sujetador. Sabiendo que la densidad del alambre es de 8 gramos por cada ml. Si un rollo de peltre pesa 600 g. Cuantos rollos se emplean si se venden en el mercado nacional 300 cajas de cadenitas (1 caja = 1500 unidades) y se exportan 7000 cajas. 1.6 1m3 de aluminio tiene una masa de 2700 kg y 1m 3 de hierro tiene una masa de 7860 kg. Encuentre el radio de una esfera solida de aluminio que se equilibre con una esfera solida de hierro de 2cm de radio en una balanza de brazos iguales. Fe Hierro Al Aluminio A 1.7 Una mezcla de dos sustancias está formada por 1450 gramos de una sustancia A y 1580 gramos de una sustancia B. El volumen total de la mezcla es igual al volumen de 3500 gramos de leche, cuya densidad es 1.1 g/cm 3 . a) Calcular la densidad de la mezcla. b) Encontrar su densidad relativa. c) Si la sustancia A tiene una densidad de 0.85 g/cm 3 . cuál es la densidad de la sustancia B? 1.8 La suma de masas de agua y alcohol etílico es de 60 gr y la diferencia de sus volúmenes es de 10 ml. La densidad la mezcla es de 0.91 [g/ml]. Hallar: a) La densidad del alcohol etílico b) La densidad relativa del alcohol etílico c) Si 80 gr de alcohol etílico se almacenan en un recipiente cubico. ¿Qué longitud tendrán los lados del cubo? 1.9 La temperatura de ebullición del hidrógeno a la presión de una atmósfera es 20K, el mismo punto en la escala absoluta de “A”; es la quinta parte del valor numérico que en la escala Celsius. a) Exprese una relación entre la escala A y la escala kelvin b) Los medios de cultivo para recuento de microorganismos se deben esterilizar y luego enfriar para usarlos, en un trabajo de laboratorio se usa un medio de cultivo cuya temperatura inicial es de 716ºA al introducir a la autoclave para esterilizar dicho medio de cultivo se aumentó en 100 ºF, y para usar el medio se disminuye la temperatura en 550 R. Calcular la temperatura final del medio de cultivo en grados kelvin 1.10 A que temperatura se hallan los cuerpos A y B si con un termómetro °C, se registra que la temperatura del cuerpo a es la mitad de la que ofrece B, si se emplea un termómetro de escala I. Banco de ejercicios 1. Conceptos Fundamentales CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 2 absoluta Kelvin (K) la temperatura del cuerpo es ¾ de la que tiene el cuerpo B. 1.11 Para festejar la llegada de la primavera, un grupo de estudiantes deciden organizar una “fiesta bailable”, donde se servirán “chuflay” (una mezcla de singani y Ginger Ale), con relación a la bebida. Si el gusto alcohólico es de 10% en volumen, el singani tiene una concentración de 47% en volumen de alcohol, el número de estudiantes participantes es de 25 y, cada uno de ellos, se sirve 13 vasos de 120 ml. a) ¿cuántas botellas de singani de 700 ml son necesarias? b) si cada botella de singani vale Bs. 60 y la botella de 2 litros de Ginger Ale cuesta Bs. 5.50, ¿cuál será el costo total del “chuflay”? c) ¿cuánto tendrá que aportar cada estudiante para este acontecimiento? 1.12 Una muestra de ácido sulfúrico de 95.7% en peso de H2SO4 y de densidad igual a 1.84 g/cm3. Calcular: a)¿Cuántos gramos de H2SO4 puro contiene 1 litro de ácido? b) ¿Cuántos cm3 de ácido contienen 100 g de H2SO4 puro? 1.13 Se mezcla 800 ml de benceno (C6H6) y 1200 ml de tetracloruro de carbono (CCl4), para formar una mezcla homogénea. Determinar: a) Porcentaje en masa de cada componente de la mezcla b) Densidad de la mezcla. Densidad relativa del benceno y tetracloruro de carbono: 0.89; 1.10 respectivamente. 1.14 La fluoración es el proceso de agregar compuestos de fluor al agua potable para ayudar a combatir la caries dental. Una concentración de 1 ppm (1 g de fluor por un millón de gramos de agua) de fluor es suficiente para este fin. El compuesto normalmente seleccionado es el NaF con un 45 % de fluor en masa. Considerando la densidad del agua igual a 1 g/ml, calcular: a) Calcular la cantidad de NaF en Kg que se necesita anualmente para una ciudad de 50000 habitantes si el consumo diario de agua por persona es de 100 galones. b) La cantidad de NaF en kg que se desperdicia por año si cada persona solo utiliza 9 litros de agua por día para beber y cocinar. c) Sí el NaF tiene un costo de 1.5 $us/ lb ¿cuál es el costo anual en el que incurre la empresa que proporciona el agua a la población? 1.15 Una empresa textil dedicada a la exportación de prendas, recibe un contrato para exportar 100.000 prendas. Cada prenda presenta las siguientes características, peso unitario 200 g, composición de la tela 60% algodón, 40% poliéster. La secuencia del proceso es tejido, teñido y confección. La planta de tejido despacha 500 kg diarios de tela cruda, la planta de teñido solodespacha 300 kg y tiene una pérdida del 5% de la tela teñida, la planta de confección elabora 3000 prendas por día. Determinar: a) El tiempo en días que tardará la empresa textil en elaborar las 100.000 prendas. b) El Costo unitario por prenda en Bs., si el precio del algodón es 6.50 $us por kg, del poliéster es 3 $us por kg, el proceso de tejido tiene un costo de 1.40 $us/kg, el proceso de teñido el costo es de 1.20 $us/kg y para el proceso de confección es de 1.50 $us por prenda. (Los costos incluyen mano de obra). c) Si el directorio de la empresa decide imponer un margen de utilidad del 60 % a cada prenda, cuál será la utilidad total en Bs por las 100.000,0 prendas (tipo de cambio 1$us=7 Bs) 1.16 La suma de las masas de agua y alcohol etílico es de 60 g y la diferencia de sus volúmenes es de 10 cm 3 . a) Si la densidad de la mezcla es de 0.911 g/cm 3 , determine la densidad del alcohol etílico. b) Si 80 g de alcohol etílico se almacena en un recipiente cúbico, ¿qué longitud tendrá uno de los lados del recipiente? 1.17 Una mezcla de tres líquidos contiene 40 % en masa de A y 30 % en volumen de agua. Calcular la densidad del tercer líquido, si la densidad de la mezcla es 1.18 Se ha construido una escala de temperatura tomando como referencia el punto de ebullición CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 3 del agua 130°A y el punto de fusión del hielo – 10°A a) Encontrar la expresión matemática que relacione la escala A y la escala centígrada. b) El alcohol hierve aproximadamente a 80°C ¿A cuántos grados A equivalen? c) ¿Cuál será el cero absoluto en esta escala? d) Mientras se construirá el termómetro la temperatura aumenta 3°C exprese este aumento en °A. 1.19 Se disponen de dos termómetros uno de ellos considera que el punto de fusión del hielo es de –35º A y en el otro 45ºB, y el punto de ebullición del agua de 140ºA y 290ºB respectivamente calcular: a) Hallar la temperatura (- 40 ºC) en ºA y en °B b) ¿En qué valor numérico ambos termómetros marcarán el mismo valor? 1.20 Determinar una expresión que permita relacionar la escala absoluta T (en la cual el agua hierve a 201.51 T) y la escala Rankine Si el agua hierve en la ciudad de La Paz a 87°C ¿A qué temperatura hervirá en la escala T? 2.1 Un elemento es isobaro con el elemento , el átomo tiene un numero de masa y un número atómico que son el doble y la mitad, del número atómico y número de masa de un átomo , respectivamente. Hallar el número de masa (#) de , si los neutrones de y suman 56. 2.2 Se tiene dos isótopos X y Y cuya diferencia entre sus números de masa es la unidad. El primero de mayor carga másica tiene una carga electrónica de -1, y un número atómico de 53. El segundo una carga electrónica de +5, y una relación electrón neutrón de 16/25. Determinar el número de masa (#) masa del elemento X. 2.3 Un elemento C es isotopo con el elemento . Otro elemento E (Z=10) suma sus electrones con “D” para tener 30 electrones en total. A su vez el elemento C es isótono de E y la diferencia de sus cuadrados de los números de mas es de 340. Calcular el número de masa (#) del elemento más ligero. 2.4 Existen varias alternativas para desinfectar y purificar el agua en pequeña escala, una de ellas es por sustancias químicas como cloro. Las tabletas de “PURIMAX” son el desinfectante comercial más conocido para desinfección del agua de beber, dichas tabletas contienen 90% de . Si una tableta de 160 mg se utiliza para desinfectar 88.2 lb de agua y se desea desinfectar 300 dm 3 de agua. ¿Cuántos átomos de cloro (#átomos de cloro) se usarán para desinfectar el agua deseada? 2.5 La sal Epson, es un fuerte laxante empleado en medicina veterinaria. Cuando una muestra de 5.068 g de este hidrato se calienta a 250 ºC, se pierde toda el agua de hidratación, dejando 2.472 g de . Calcular los átomos de oxigeno (#átomos de O) presentes en dicha sal. 2.6 En un recipiente se almacenaron 30 litros de di metilbenceno, cuya gravedad especifica es 0.87, se agrega benzaldehído con una gravedad especifica de 1, resultando en una mezcla de densidad relativa igual a 0.911 además de que la suma de masas es 60 g y la diferencia de volúmenes es 10 ml. Calcular, el número de neutrones (# neutrones de C) de carbono presentes en la mezcla, sí . 2.7 Se disuelve de un ácido del 90% de pureza y densidad , en 100 gramos de agua. El elemento tiene el doble de protones y neutrones del oxigeno . Calcule el número total de átomos de hidrogeno (#átomos de H) en la solución final. 2.8 Se tiene 4.253·1024 electrones de oxígeno de una mezcla de benzoato de etilo y tolueno, se agrega en un recipiente en forma cónica cuya altura es de 0.07874 yardas y 0.38517 pies de diámetro que ocupa hasta el cincuenta por ciento de volumen del cono, el cual tiene una densidad de 910 kg/m 3 . Determinar los 2. Estructura Atómica, Átomos, Moléculas y Tabla Periódica de los Elementos CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 4 átomos de hidrogeno (#átomos de H) del tolueno si 0.38517 pie 0. 07 87 4 yd 2.9 Un hidrocarburo orgánico XY tiene una relación de átomos de 1 a 4respectivamente en su fórmula molecular, se conoce que la abundancia isotópica de X es: 1.5%, 1.5% y 97% para sus masas atómicas 14, 13 y 12 respectivamente con un número atómico de 6, y se sabe también que Y tiene una masa atómica promedio de 1 y numero atómico de 1. Si se tiene un volumen de 500 litros de dicho hidrocarburo contenidos en un recipiente que vacío pesa 15.5 kg y con el hidrocarburo 15.8585 kg. Determinar el número de moléculas de dicho hidrocarburo (#moléculas de hidrocarburo) contenido en los 500 litros. 2.10 En 175 ml de una solución formada por 66.67% en masa de sustancia cuya fórmula es y agua, cuya densidad relativa es 1.2; se ha determinado que toda la solución contiene 9.535·10 24 átomos de hidrogeno totales. Calcular el peso molecular de la sustancia (g/mol). 2.11 Determine el número de átomo-gramo de sodio (Na) en 3 moles de fosfito de sodio (Na2HPO3). 2.12 ¿Cuántos átomos de oxígeno (O2) tienen cinco moléculas de tiosulfato de sodio (Na2S2O3)? 2.13 Una muestra contiene 8,4x1021 átomos de los cuales 57% es de Fe, 14% es Cr y 29% es C ¿Qué masa de carbono tiene la muestra? 2.14 ¿Cuántas moléculas de agua hay en 3 gotas de agua (H2O)? Si una gota ocupa un volumen aproximado de 0.05 ml. 2.15 ¿Cuántos mol-g de carbonato de calcio (CaCO3) son necesarios para que exista 10 átomos de oxígeno (O) ? Considere N, igual al número de Avogadro. 2.16 ¿Cuántos átomos de oxígeno (O) hay en 10 ml de una solución de ácido silícico (H4SiO4) del 30% en masa y densidad relativa 1.15? 2.17 Se disponen de 5.15∙1024 moléculas de agua de hidratación (H2O) del bisulfato niquélico pentahidratado ( Ni(HSO4)3∙5H2O ) con un 65% de pureza en peso, calcular los kilo moles de bisulfato niquélico. 2.18 Un auxiliar distraído de química efectúa un análisis químico en una solución de ácido fórmico (HCOOH) del 50 % en masa y densidad de 1.12 g/ml, determinando que la solución contiene 0.012 lb-mol de ácido fórmico del 50% en masa y densidad de 1.12 g/ml, determinando que la solución contiene 0.012 lb-mol de ácido fórmico, calcule los átomos-gramo de carbono (C) en la solución. 2.19 Se disuelven 2.2046x10-4 libras de ácido oxálico (H2C2O4) en 0.01 dm 3 de agua (H2O), siendo la densidad de la solución 1.1 g/cm 3 . ¿Cuál es el número de átomos de oxígeno en la solución? 2.20 ¿Cuántos átomos de nitrógeno (N) contiene 2 Kg de abono mineral? Si la composición del abono es del 85% de fosfato diácido de amonio ((NH4)H2PO4 ), 10%de fosfato ácido de amonio ( (NH4)2HPO4 ) y sus impurezas están exentas de nitrógeno (N) y fosforo (P). 2.21 En un átomo X, su número de masa es el cuadrado de su número de electrones. Si su número atómico es 4. Calcular cual es la diferencia entre el número de átomos. 2.22 La masa atómica de un elemento “D” es 51.7 u.m.a. Si el elemento consta de dos isotopos que tienen número de masa 51 y 52 ¿Cuál es el porcentaje de abundancia en la naturaleza del isotopo más ligero? CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 5 2.23 La suma de los números atómicos de 2 isotopos es 18 y la diferencia de sus masas atómicas es 6 ¿Cuáles son sus números atómicos? 2.24 La diferencia de los cuadrados del número de masa y el número atómico de un átomo es 120, determine el número de electrones, si el átomo posee seis neutrones. 2.25 En 1 mg de un elemento, cuyo número de masa es 23 y número atómico es 11, ¿Cuántos neutrones tiene? 2.26 El veneno de la abeja común es una mezcla acuosa de diferentes compuestos. Entre estos esta una toxina (C5H7N2)NH2, llamada histamina al 0.013 % en masa. En promedio la picada de una abeja puede inocular en la victima aproximadamente 35 mg de veneno. En apiterapia la picadura de la abeja se utiliza para disminuir el dolor, inflamación y otras de muchas enfermedades. a) ¿En 10 picaduras de abeja cuantos átomos de nitrógeno se tienen? b) ¿Cuántos neutrones de se tiene? 2.27 Se dispone de 10 kg de hojas de coca del cual se extrae 1.98∙10 3 ug (microgramos) de C2H2O4 dicho compuesto es utilizado para preparar una solución analgésica en frascos de vidrio. Se determina que por cada 10 frascos se requieren 1000 galones de la solución, con una concentración del 70% en masa es de C2H2O4 con una densidad de 1.2 g/ml. Calcular cuántos átomos de hidrogeno provenientes del C2H2O4 se debe agregar para lograr que la solución tenga una concentración del 85% en concentración másica del compuesto orgánico para la producción de los 10 frascos iniciales. 2.28 Un estudiante de pre-facultativo trata de probar la teoría de Niels Bohr. Calculando la longitud de onda de un fotón emitido por el átomo de hidrogeno cuando este electrón pasa de n= 4 al estado n=2. Calcular la longitud de onda en (nm). Sabiendo que =2.18∙ (J) 2.29 En una población de la paz de 50 familias, el 15% cuenta con unos paneles de energía solar que absorbe por 12 horas de funcionamiento 250 joule sobre metro cuadrado. Calcular: a) El número de fotones que se absorbe en 5 horas si el área total es de 8 m 2 por familia sabiendo que la longitud de onda es de 3560 Armstrong b) El número total de fotones que se absorbe en la población 2.30 La longitud de onda de la luz de un automóvil en la noche esta alrededor 400nm. a) ¿Cuál es la frecuencia de la radiación? b) calcule la energía joule de un fotón con una longitud de onda de 4 ∙ nm 2.31 Tras realizarse una explosión en cadena partiendo un átomo y destrozando todo a su alrededor se pudo calcular que la velocidad de un electrono que es la cuarta parte de la velocidad de la luz, con una masa de 9.108 gramos. Calcular la longitud de la onda del electrón en Armstrong 2.32 Un estudiante de pre facultativo trata de determinar la energía requerida que necesita un átomo de hidrogeno H para saltar de un nivel de energía más bajo hasta el infinito. b) Calcular la frecuencia del electrón. 2.33 a). Determinar la energía en Julios de un electrón de Grafito al emplear una radiación de 900 nm si sabemos que la energía umbral de grafito es 7.25 ∙ J b) Demostrar si este electrón será expulsado o no con dicha energía. 2.34 En la facultad de ingeniería queremos medir el número de onda de una línea de la serie Lyman es 97.492 c sabiendo que la constante de Rydberg vale 109677.581 c , calcular el valor de n. 2.35 En la distribución electrónica por niveles ocurre que en el primer nivel electrónico del átomo de hidrogeno tiene un valor de – 13.60 e V. calcular: a) La frecuencia de la radiación emitida al caer un electrón desde el segundo nivel al primero. b) La energía total desprendida por un mol de átomo de hidrogeno que experimentan la transformación indicada en el aparato. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 6 2.36 Se tiene los siguientes números cuánticos para el último electrón de un elemento químico en su estado basal: (4, 2, 0,-1/2). Determinar el número atómico (Z), grupo (G) y periodo (P) del elemento. 2.37 Un estudiante distraído de pre facultativo trata de encontrar la configuración electrónica de un átomo como también los cuatro números cuánticos y el grupo al que pertenece dicho átomo. Pero por su distracción lo único que tiene es el número de neutrones que es 74 y su masa que es igual 127. Calcular: (a) Los números cuánticos, (b) El grupo que pertenece. 3.1 ..…………….. es el conjunto de normas que regulan la denominación de las sustancias químicas. a) Nomenclatura b) Reacción química c) Símbolo d) Formula e) Ninguna 3.2 Los …………….. son abreviaturas de los nombres de los elementos y los mismos representan un átomo. a) Nomenclaturas b) Símbolos c) Subíndices d) Formulas e) Ninguna 3.3 La ……………….. es la representación escrita de una molécula, y se escribe empleando: símbolos, subíndices, paréntesis y corchetes. a) Formula iónica b) Formula física c) Formula química d) Formula estructural e) Ninguna 3.4 Los ……………….. son una representación de los átomos, consisten en símbolos químicos que representan el núcleo y los electrones internos, junto con puntos alrededor del símbolo que representan los electrones de valencia. a) Enlaces químicos b) Enlaces iónicos c) Símbolos de Leevis d) Símbolos de Lewis e) Ninguna 3.5 La ……………….. es la fórmula más simple de un compuesto que representa el número mínimo de átomos de los elementos que conforman el compuesto. a) Formula empírica b) Formula molecular c) Formula química d) Formula desarrollada e) Ninguna 3.6 La fórmula del Monóxido de Potasio es: a) K2O2 b) K2O c) KO d) KO2 3. Nomenclatura de sustancias químicas inorgánicas CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 7 e) Ninguna 3.7 La fórmula del Anhídrido Dimangánico es: a) Mn2O2 b) Mn2O7 c) Mn2O6 d) Mn2O3 e) Ninguna 3.8 La fórmula del Oxido Salino de Uranio es: a) U3O4 b) Ur3O4 c) Ur3O8 d) U3O8 e) Ninguna 3.9 La fórmula del Peróxido de Plomo es: a) PbO2 b) Pb2O2 c) PbO d) Pb2O3 e) Ninguna 3.10 La fórmula del Superóxido Férrico es: a) Fe2O6 b) FeO6 c) Fe2O3 d) Fe2O e) Ninguna 3.11 a) Formular a los siguientes hidruros metálicos. Nombre Fórmula Hidruro de Potasio Hidruro de Calcio (II) Trihidruro de Aluminio Hidruro ferroso Hidruro férrico b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes hidruros metálicos. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ 3.12 a) Formular a los siguientes ácidos hidrácidos. Nombre Fórmula Ácido clorhídrico Ácido sulfhídrico Fluoruro de hidrógeno Seleniuro de hidrógeno Ácido bromhídrico b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes ácidos hidrácidos. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ c) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes hidruros no metálicos Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 8 3.13a) Formular a los siguientes hidróxidos. Nombre Fórmula Hidróxido de sodio Hidróxido de calcio Hidróxido férrico Hidróxido niqueloso Hidróxido de amonio b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes hidróxidos. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ 3.14 a) Formular a los siguientes ácidos oxácidos. Nombre Fórmula Ácido nítrico Ácido tetraoxo sulfúrico (VI) Tetraoxo manganato (VI) de hidrógeno Ácido hiposulfuroso Ácido permangánico b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes ácidos oxácidos. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ 3.15 a) Formular a los siguientes ácidos poli hidratados. Nombre Fórmula Ácido fosfórico Ácido silícico Ácido bórico Ácido antimonioso Ácido disilícico b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes ácidos poli hidratados. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ 3.16 a) Formular a los siguientes ácidos peroxiácidos. Nombre Fórmula Ácido peroxosulfúrico Ácido peroxodisulfúrico Ácido tetraoxoperoxonítrico (V) Ácido diperoxoperyódico Ácido triperoxofosforoso b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes ácidos peroxiácidos. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ 3.17 a) Formular a los siguientes ácidos tío ácidos. Nombre Fórmula Ácido tíocarbónico Ácido ditíoperclórico Ácido sulfocarbónico Ácido tíosulfúrico Ácido tritíosilícico b) Nombrar por los tres sistemas a los siguientes ácidos tio ácidos. Fórmula Sistema Tradicional Sistema STOCK Sistema IUPAQ CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 9 3.18 Empareje cada radical con el nombre correcto. a) Sulfuro b) Fosforilo c) Clorilo d) Clorosilo e) Amonio f) Sulfuro ácido o Bisulfuro g) Cloronio h) Cloruro i) Uranilo j) Sulfonilo k) Nitrato l) Cianato m) Hidronio n) Tiocianato o) Fosfato diácido p) Ciano o Cianuro q) Fosfonio r) Monoxoclorato (I) s) Carbonato t) Sulfato u) Fosfato 3.19 a) Formular a las siguientes sales haloideas. Nombre Fórmula Cloruro de Sodio Sulfuro Cuproso Cloruro mercurioso Seleniuro ácido de bario Bisulfuro crómico Bromuro básico de calcio Yoduro dibásico de aluminio Cloruro cálcico y sódico Sulfuro alumínico y férrico Cloruro sulfuro de aluminio b) Nombrar a las siguientes sales haloideas. Fórmula Sistema Tradicional 3.20 a) Formular a las siguientes oxisales. Nombre Fórmula Fosfato de sodio Sulfato de calcio (yeso) Sulfato cúprico Carbonato de calcio (caliza) Pirofosfato triácido de amonio Bicarbonato de sodio Sulfato básico férrico Clorato tribásico plúmbico Cromato auroso cuproso Fosfato plumboso sódico b) Nombrar a las siguientes oxisales. Fórmula Sistema Tradicional 4.1 Cierto gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1.2 atm? si la temperatura no cambia? 4. El estado Gaseoso CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 10 4.2 El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm 3 a la temperatura de 20ºC. Calcular el volumen a 90ºC si la presión permanece constante. 4.3 En un cilindro metálico se encuentra un gas expuesto a la presión atmosférica de 760 mmHg, siendo su temperatura de 10°C y presión manométrica de 950 mmHg. Si al exponer el cilindro a la intemperie eleva su temperatura a 45°C debido a los rayos del sol, calcular: ¿Cuál es la nueva presión manométrica que tiene el gas encerrado en el tanque a 45°C? 4.4 Se vierte mercurio en un tubo en U. El brazo izquierdo del tubo tiene una sección transversal de área A1 = 10.0 cm 2 , y la del brazo derecho es A2 = 5.00 cm 2 . A continuación se vierten 100 g de agua en el brazo derecho del tubo. a) Determinar la altura de la columna de agua en el brazo derecho del tubo relativa a la del mercurio en el izquierdo. b) Si la densidad del mercurio es ρHg = 13.6 g/cm 3 , ¿qué distancia ascenderá el mercurio en el brazo izquierdo? 4.5 En un matraz de vidrio se tiene amoniaco a 27 y 600 mmHg. Si se agregaron 800 g del mismo, la temperatura aumenta a 77 y la presión a 1050 mmHg. ¿Cuál es la masa final del amoniaco en el matraz? 4.6 Una mezcla de gases contiene 4.46 mol de Neón, 0.74 mol de Argón y 2.15 mol de Xenón. Determine las presiones parciales de los gases si la presión total es de 2 atm a cierta temperatura. 4.7 En una mezcla gaseosa formada por oxígeno, nitrógeno, gas carbónico y CH4 todos los componentes ejercen las mismas presiones parciales. Calcular la masa en gramos de la mezcla formada, si se sabe que fueron colocados 40 g de oxígeno más que nitrógeno. 4.8 Una mezcla gaseosa compuesta por el 40 % en masa de anhídrido carbónico y el resto óxido nítrico se encuentra en un recipiente de 20 litros, si se agrega un 60 % en masa de la mezcla, su temperatura incrementa en 20 y la presión final resultante es el doble de su valor inicial. Calcular: a) La temperatura final de la mezcla gaseosa en . b) La masa inicial de la mezcla. c) la masa de óxido nítrico adicionado a la mezcla. Considere 1 atm de presión inicial 4.9 En un recipiente de volumen desconocido se confinan 2.5 onzas de una mezcla gaseosa de hidrogeno, nitrógeno y helio de peso molecular igual a 4.56 g/mol, ejerciendo una presión manométrica de 2lbf/pulg 2 . Tomando en cuenta que (XHe= 8,34∙XN2). Se consigue extraer del recipiente el 80 %,20% y 100 % en masa de hidrogeno, nitrógeno y helio respectivamente, sin variar el volumen ni la temperatura. Sin embargo, se observa que la presión manométrica se reduce a un 1psi, ¿Cuál es el peso molecular de la mezcla gaseosa que queda en el recipiente? P1 %mA=60 % CO2 NO Pman 1= 2lbf/pulg 2 Pman 2= 1 psi H2 N2 He H2 N2 T1 CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 11 4.10 Un litro de un gas A con una presión de 2 atm, y 2 litros de un gas B a 2280 mmHg, se mezclan en un recipiente de 1.057 galones para formar una mezcla gaseosa. Calcular a) La presión final de la mezcla gaseosa, si los gases se encuentran a la misma temperatura tanto al inicio como al final del proceso. b) El peso molecular promedio de la mezcla gaseosa, si los gases A y B juntos pesan 24 g y los mismos se mezclan a una temperatura constante de 60 . c) Las presiones parciales de los gases A y B en la mezcla si la temperatura es constante igual a 60 Gas A Gas B Mezcla 4.11 “Kiki” es contratada para registrar, a través de un informe escrito; el valor de la presión atmosférica en Lordaeron, para lo cual utiliza un barómetro que marca una lectura de 487.541[mmHg], si ella debe registrar de este valor en unidades del sistema internacional, ¿Qué valor numérico debe colocar “Kiki” en el informe? 4.12 A “Kain” se le pide que seleccione el sistema con la presión más alta, para lo cual se le proporcionan tres sistemas, el primero “A” registra una presión de 22.05 [PSI],el segundo “B” tiene una presión de 1140 [torr] y el tercero “C” posee una presión de 15.495[m] de agua. ¿Qué sistema debe elegir “Kain”? 4.13 Usted desea bucear en un lago, por lo que se encuentra en una embarcación marítima que tiene un barómetro, cuya lectura es de 480[mmHg]; entonces usted salta y registra que ha descendido 5 metros bajo el nivel inicial del barco. En ese instante ¿Cuál es la presión absoluta, en [mmHg], que se está ejerciendo sobre usted? 4.14 Se tienen dos sistemas aislados que no están conectados, se conoce que el primer sistema “A” posee un número de moles igual a 3 veces el número de moles del segundo sistema “B”. Si la temperatura absoluta de “A” es la mitad de la temperatura absoluta de “B” y el volumen de “B” es el doble del volumen de “A”. ¿Cuál es la presión de “B” si la presión de “A” es 3 atmósferas? 4.15 El submarino “Nautilus” se encuentra a 11.2 metros bajo la superficie de una playa a nivel del mar, pero su tripulación desea escapar a través de la escotilla que se encuentra cerrada, si esta escotilla cuadrada tiene 0.85 m de lado, y existen 100 personas en la tripulación, ¿cuál es la fuerza CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 12 mínima, en Newtons, que debe aplicar cada persona para poder abrir la escotilla? 4.16 Se somete un gas ideal a tres procesos secuenciales bajo las leyes de Charles, Gay Lusaac y Boyle, respectivamente de acuerdo a la figura: PUNTO A PUNTO B PUNTO C PUNTO D PUNTO A PUNTO B PUNTO C PUNTO D Existen instrumentos que logran determinar algunos parámetros en los distintos puntos del proceso, resultando: Punto “A”: Temperatura de 27 ºC y Volumen de 5 litros Punto “B”: Presion de 2 atm y Temperatura de 57 ºC Punto “D”: Temperatura igual a 37 ºC ¿Cuál es la Presión, en atmósferas, en el Punto “C”? 4.17 Se tiene un sistema compuesto de tres recipientes conectados entre sí a través de válvulas que están inicialmente cerradas, el primer recipiente contiene Gas de la Risa (Óxido Nitroso) contenido en un recipiente de 2 litros de capacidad a presión de una atmósfera; en el segundo recipiente se tiene “Gas de la Felicidad” a una presión de media atmósfera y 1 litro de capacidad, en el tercer y último recipiente se tiene “Gas de la Muerte” en un recipiente de 2 litros de capacidad; si después de que se abren las válvulas, se conoce que la presión total del sistema es de 1.5 atmósferas, y la temperatura ambiente es de 20 ºC .Calcular la presión inicial, en atmósferas, a la que estaba sometido el “Gas de la Muerte”. Despreciar el volumen de las válvulas y de las tuberías que conectan los gases. 4.18 Se tiene un sistema de manómetro como indica la figura siguiente: GAS Hg Agua 30º RISA FELICIDAD MUERTE CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 13 Calcular la Presión absoluta del gas en mmHg, si el sistema se encuentra en la Ciudad “V Tormenta” con una presión barométrica igual a 500 mmHg 4.19 “Pango” es contratado como asesor de una taller mecánico automotriz, y uno de sus primeros trabajos consiste en evaluar a un neumático; en primera instancia, encontrándose en una ciudad costera, a una temperatura de 288 K y un volumen “V” registra que la presión manométrica es de 23 psi, lastimosamente, en este taller no cuenta con los instrumentos adecuados, por lo que se decide trasladar este sistema a La Paz, donde, se vuelven a realizar lecturas, y se registra que el volumen ha disminuido en un 20% y la temperatura se redujo a 10ºC. Ahora que se encuentra en el taller de La Paz ¿cuál es el valor de la presión manométrica del neumático, medidos en psi? 4.20 Un jugador de fútbol argentino viene a disputar un partido a la ciudad de La Paz, pero es afectado por la altura y es trasladado al Hospital “CHANSEY” donde se le suministra oxígeno de un recipiente cilíndrico que tiene 160 cm de altura y 15 centímetros de radio, además se conoce que la temperatura ambiente es de 15 ºC y el manómetro que está conectado al recipiente cilíndrico marca una presión de 25 [atm]. Si después de un día se verifica que la presión absoluta del oxígeno es de 22 atmósferas. Calcular: a) La masa de oxígeno, en gramos, que se suministra al futbolista argentino b) Si los médicos calculan que el oxígeno le durará más de una semana ¿estarán en lo correcto? 4.21 Un frasco de 2 dm3 contiene una mezcla de hidrogeno y monóxido de carbono a 10 ºC y 786 Torr. Si la humedad relativa de dicha mezcla gaseosa es el 75%, calcular la masa de vapor de agua que se halla contenida en dicho volumen en gramos. La presión de vapor de agua a 10 ºC es de 9,21 mmHg. 4.22 Suponiendo que el aire seco contiene 79% de nitrógeno y 21% de oxígeno en volumen. Calcular la densidad del aire húmedo en g/lt a 25 ºC y 1 atm de presión, cuando la humedad relativa es del 60%. Presión de vapor del agua a 25 ºC es 23.76 mmHg. 4.23 Uno de los ambientes del Curso básico de Ingeniería de la UMSA tiene las siguientes dimensiones, 4 x 12 x 3 m 3 , donde la temperatura es de 68 ºF y la humedad relativa es del 60%. Si la presión de vapor del agua a 68 ºF es 17.4 mmHg, determine la humedad absoluta del sistema. 4.24 Una mezcla gaseosa de nitrógeno y vapor de agua se introduce en un frasco sin aire que contiene un deshidratante sólido. Si la presión de 495 Torr al comienzo decae después de un tiempo a 471 Torr, calcular la composición molar del vapor de agua. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 14 4.25 Una mezcla gaseosa de nitrógeno y vapor de agua se introduce en un frasco sin aire que contiene un deshidratante sólido. Si la presión de 500 Torr al comienzo decae después de un tiempo a 450 Torr, calcular el volumen del frasco en litros, si el agente deshidratante sufre un aumento de masa de 0.20 g a 25 ºC. 4.26 Se recoge 1 litro de nitrógeno sobre acetona de 20 ºC y 850 mmHg, el gas obtenido tiene una humedad relativa del 80%, calcular la masa de la acetona que se ha evaporado en gramos si su presión de vapor a 20 ºC es de 198 mmHg. 4.27 En un tanque de volumen V1 se tiene aire húmedo a 20 ºC y 101.325 kPa de presión, con una humedad relativa del 80%, dicha masa de aire húmedo se traslada a un segundo tanque de volumen igual a 1000 m 3 a una presión de 607.9 kPa y una temperatura de 25 ºC, llegando el aire a saturarse de vapor de agua. Las presiones del vapor de agua a 20 ºC y 25 ºC son 17.6 y 23.8 mmHg respectivamente. Despreciando el volumen de agua que se condensa calcule el volumen del primer tanque en metros cúbicos. 4.28 El volumen de una mezcla de aire saturado de humedad a 50 ºC es de 4 lt a una presión de 2 atm, calcular la presión final en mmHg cuando isotérmicamente esta masa gaseosa se expande sobre agua hasta un volumen de 20 lt. La presión del vapor de agua a 50 ºC es 92,5 mmHg 4.29 En un edificio provisto con acondicionamiento de aire se absorben desde el exterior 1200 lt de aire, a la temperatura de 11°C, presión de 780mmHg y humedad relativa del 20%. Dicho aire pasa a través de los aparatos adecuados, donde la temperatura aumenta a 20°C y la humedad relativa a 50%. Si la presión dentro del edificio es de 765 mmHg, calcule la densidad del aire húmedo inicial en g/lt. Las presiones de vapor del agua a 11°C y 20°C son, respectivamente 9.84 mmHg y 17,53 mmHg 4.30 Se recoge 1 litro de nitrógeno sobre acetona a 25°C y 1.13324∙10 5 Pa, el gas obtenido tiene una humedad relativa del 50%. Calcular la nueva humedad relativa si en el recipiente en el cual se ha recogido el nitrógeno, existía 0.2 g de acetona evaporado completamente. (La presión de vapor de la acetona a 25°C es de 198 mmHg)5.1 ALCANOS Escriba la fórmula química de los siguientes alcanos (hidrocarburos saturados): 1) Metano 5) Octano 2) Etano 6) Decano 3) Propano 7) Dodecano 4) Butano 8) Pentadecano 5.2 Escriba la fórmula química de los siguientes alcanos ramificados. 1) 3-metilhexano 2) 3-etil-2-metilpentano 3) 2,2-dimetilbutano 4) 6-isopropil-2-metil- Nonano 5. Nomenclatura de Sustancias Químicas Orgánicas CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 15 5) 2,2,4-trimetilpentano 6) 6-etil-2,7-dimetil- Nonano 5.3 ALCANOS CÍCLICOS Nombre los siguientes alcanos cíclicos CH3 / \ CH3 CH3 / H3C CH2 5.4 ALQUENOS Escriba la fórmula de los siguientes alquenos de cadena lineal: 1) 2-penteno 2) Eteno 3) 1,3-pentadieno 4) 2,3,4-octadieno 5.5 Nombre los siguientes Alquenos Ramificados: 5.6 ALQUENOS CÍCLICOS Representa los siguientes Alquenos cíclicos 1) Ciclopropeno 4) Ciclohexeno 2) Ciclobuteno 5) 1,3- ciclobutadieno 3) Ciclopenteno 6) 1- metilciclobuteno 5.7 ALQUINOS Escribe la fórmula y nombra los siguientes compuestos 5.8 ALCOHOLES Escriba los compuestos correspondientes: 1) Etanol o 5) 1,1-dimetil- 1) Etino (Acetileno) 3) CH C-C C- CH2-C CH 2) 2-pentino 4) CH3-CH(CH3)- CH(CH3)-C CH CH2 = C – CH2 – CH2 – CH2– CH3 I CH2 I CH3 CH3 –CH = CH – C= CH– CH–CH2-CH2-CH3 I I CH3 CH2 II CH3 CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 16 Alcohol etílico etanol 2) Propanol 6) Alcohol isopropilico 3) Etanodiol 7) Fenol 4) Ortometilfenol 8) Parametilfenol 5.9 ALDEHIDOS Nombrar y escribir la fórmula de los siguientes compuestos: 1) HCHO 5) 4-pentenal 2) CH3-CHO 6) Propanodial 3) CH3-CH2- CHO 7) Etanodial 4) CH3-CH2- CH2-CHO 8) Benzaldehido 5.10 CETONAS Escriba los nombres y las fórmulas de los siguientes compuestos CH3-CO-CH3 CH3-CO-CH2- CO-CH3 CH3-CO-CH2- CH2-CH3 Metil fenil cetona CH2=CH-CO- CH2-CH3 Pentanotriona 5.11 ÁCIDOS CARBOXILICOS Escriba la fórmula de los respectivos ácidos carboxílicos 1) Ácido metanoico (Ácido fórmico) 4) Ácido propanodioico 2) Ácido etanoico (Ácido acético) 5) Ácido 2-metil-3- pentenoico 3) Ácido etanodioico (Ácido oxálico) 6) Ácido benzoico 5.12 ÉTERES Metil propil éter Dietil éter (éter dietílico) Fenil metil éter 5.13 La fórmula general de las cetonas es: a) R-CH2-OH b) R-CHO c) R1-CO-R2 d) R1-O-R2 e) Ninguna 5.14 La fórmula de la acetona es: a) CH3-CH2-COOH b) CH2O c) CH3-CO-CH3 d) CH3-CH2-OH e) Ninguna 5.15 Un hidrocarburo saturado en su fórmula solo tendrá enlace: a) Triple b) Simple c) Doble d) Compuesto e) Ninguna 5.16 Los compuestos que se caracterizan por llevar el grupo funcional carbonilo en el carbono secundario se denominan: a) Alcanos b) Ácidos carboxílicos c) cetonas d) aldehídos e) Ninguna 5.17 Nombre la siguiente formula química: CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 17 5.18 Escribir la Formula semi-desarrollada del: Ácido -3,4,4-trietil-6,6-diisopropil-2,2-dimetil – octanoico 5.19 Nombre la siguiente formula química: 5.20 Escribir la Formula Desarrollada del: 2-metoxibutano 5.21 Nombre la siguiente formula química: 5.22 Escribir la Formula Desarrollada de: Etanoato de Secbutilo 5.23 Nombre la siguiente formula química: 5.24 Desarrollar la Formula Desarrollada de: 3-metilbutanoato de potasio 5.25 Nombre el siguiente compuesto: 5.26 Nombre el siguiente compuesto: C5H11 C6H5 CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 18 6.1 En la siguiente reacción: ¿Cuál es la masa de flúor ( ) en gramos es necesario para producir 120 g de ? El peso atómico del fósforo P es 31 g/mol y el del flúor es 19 g/mol. 6.2 El amoníaco NH3 se produce por la reacción del nitrógeno y el hidrógeno: ¿Cuál es la cantidad de masa de amoníaco máxima que puede producir la mezcla de 1000 g y 500 g de ? ¿Cuál es la masa del material inicial que no reaccionó? 6.3 En un experimento de formación de agua a partir de y se combinan 30.6 g de con un exceso de oxígeno formándose 275.4 g de . En un segundo experimento realizado en las mismas condiciones se combinan 2.90 g de con 23.2 de (sin sobrar nada de ningún gas). ¿Si se cumple la ley de Proust, cual es la relación de masas de hidrógeno y oxígeno? 6.4 Si 12 g de carbono se combinan con 16 g de oxígeno, para formar monóxido de carbono, según la siguiente reacción: ¿Con cuántos gramos de oxígeno deberán combinarse 6 gramos de carbono para formar monóxido de carbono y cuál es su relación de proporción? 6.5 ¿Cuál es la relación de masas de oxígeno que se combinan con 1 g de nitrógeno en los compuestos y ? (El peso atómico del O es 16; el del N, 14). 6.6 El oxígeno y el níquel, forman dos compuestos diferentes: el primero tiene un 21.4% de oxígeno y el resto níquel, el segundo 29.0% de oxígeno y el resto níquel. ¿Cuál es la relación de los dos compuestos y si cumplen la ley de proporciones múltiples? 6.7 El Bario se combina con oxígeno para formar el óxido respectivo. El Bario también se combina con el azufre formando el sulfuro correspondiente. Teniendo en cuenta la ley de proporciones reciprocas o de Richter ¿En qué relación se combinan el azufre y el oxígeno? (Los pesos atómicos son: Ba=137.3; O=16; S=32) 6.8 8 gr de azufre se combinan con 11.5 gr de sodio, formando el sulfuro de sodio ; luego. 8 gr de azufre lo hacen con 0.5 gr de hidrogeno, formando el sulfuro de hidrogeno . De acuerdo con la ley de las proporciones reciprocas, ¿Cuántos gramos de sodio se combinarán con 4 gr de hidrogeno? 6.9 El amoniaco gaseoso reacciona con el oxígeno formando óxido de nitrógeno (IV) y agua. ¿Qué volumen de oxígeno se necesitará para reaccionar con 100 litros de amoniaco? Todos los gases están en C.N. 6.10 ¿Qué volumen en litros de oxígeno, a condiciones normales (C.N.) se requerirán? Si se hace reaccionar 6 g de con de acuerdo a la ecuación química. (M.A. H=1; O=16) H2(g) + O2(g) ⟶ H2O(g) 6. Balance de Materia con Reacción y Sin Reacción CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 19 6.11 Una sustancia orgánica está constituida por carbono, hidrogeno y oxígeno. Al calentarla con óxido cúprico el carbono se oxida al CO2 y el hidrogeno a H2O. A partir de 1g de la sustancia se forma 0.977 g de CO2 y 0.2001 g de H2O. El peso molecular es aproximadamente 90. Hallar la fórmula molecular e indicar la suma de los subíndices 6.12 Una muestra de 25 mg de un compuesto orgánico se somete a combustión completa, produciendo 47.83 mg de dióxido de carbono y 29.34 mg de agua. Para la determinación de su peso molecular, 611 mg del mismo compuesto, desalojan 250 mL de aire, medidos sobre agua a 17°C y 495 mmHg. A) Determinar la fórmula empírica del compuesto, b) Determinar la fórmula molecular del compuesto. La presión de vapor de agua a 17 °C es 14.53 mmHg. Indicar la suma de lossubíndices de cada uno. 6.13 Se oxida 1.515 de urea y se forman 1.1 g de CO2 y 0.909 g de H2O. Al liberar el nitrógeno contenido, 0.2536 g de urea dan lugar a 102.6 cc de nitrógeno medidos sobre agua a 17°C y 758 mmHg. Para hallar el peso molecular, 0.169 g de sustancia desalojan 68 cc de aire medido en las condiciones anteriores. La presión de vapor de agua a la temperatura es 14.5 mmHg a) ¿Cuál es la fórmula empírica de la urea? b)¿Cuál es la fórmula molecular de la urea?. A partir de ello, indicar la relación de átomos de oxígeno en la FE y átomos de Hidrogeno en la FM C 34.1176 2.8431 2.9943=3 H 6.6892 6.6893 7.0451=7 N 13.2923 0.9495 1 O 45.9009 2.8688 3.0214=3 6.14 Se analizó un compuesto orgánico y se encontró que contiene Carbono, Hidrogeno, Nitrógeno y Oxigeno como sus únicos elementos. Al quemar por completo una muestra de 1.279 g, se obtuvieron 1.60 g de anhídrido carbónico Y 0.77 g de agua. Luego otra muestra de 1.625 g que se pesó por separado contiene 0.216 g de nitrógeno. Cuál es la cantidad de átomos de carbono que tiene la fórmula empírica 6.15 Un compuesto contiene C, H, Br y posiblemente oxígeno. Por combustión completa de 0,1868 de muestra se obtuvieron 0.05505 litros de anhídrido carbónico, medidos a 22 °C y 1520 mmHg además de 0.0955 g de agua, la fusión de 0.155 g de muestra con peróxido de sodio y ácido nítrico fue precipitado con nitrato de plata obteniéndose 0.2369 g de bromuro de plata. Determine: a) la cantidad de átomos de Hidrogeno en la formula empírica del compuesto b) El nombre el compuesto sabiendo que su peso molecular real es 123 g/mol. 6.16 Una determinada sustancia desconocida posee C, H y N; 3.5g de dicha sustancia dieron al combustionar 9.778 g de dióxido de carbono y 2.8 g de agua. a) determinar la cantidad de átomos de carbono en la formula empírica de la sustancia desconocida. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 20 b) si la densidad relativa de la sustancia desconocida volatilizada con respecto al oxigeno es 5.06 en las mismas condiciones de presión y temperatura. Determinar la cantidad de átomos de nitrógeno en la formula molecular de la sustancia. 6.17 Se dispone de una sal anhidra que contiene 32.39% de sodio, 22.53%de azufre y el resto de oxígeno, se deja hidratar, y 15 gramos de la sal hidratada contiene 7.05 g de agua a) Determinar la cantidad de agua en la sal hidratada b) calcular la razón molar entre la sal anhidra y el agua. 6.18 Una muestra de 5 g del amoniaco cistina (compuesto de C, H, N, S y O), produjo por combustión 5.5 gramos de dióxido de carbono y 2.25 gramos de agua, otra muestra de 2 gramos produjo 2.283 gramos de amoniaco y una tercera muestra de 5 gramos produjo 2.667 gramos de anhídrido sulfuroso. A través de un experimento se determinó y que este aminoácido tiene un peso molecular de 240 g/mol. Calcular el factor que determina la formula molecular de la cistina. 6.19 Indica la suma de los coeficientes de los productos de la siguiente reacción: Al + H2SO4 → Al2(SO4)3 + H2 6.20 Indica la suma de coeficientes de la siguiente reacción: Cu + H2SO4 → CuSO4 + SO2 + H2O 6.21 Indica la relación de coeficientes de productos sobre reactivos para la siguiente reacción: HCl + MnO2 → MnCl2 + H2O + Cl2 6.22 Indicar la diferencia de los coeficientes de productos menos reactivos para la siguiente reacción: KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2 6.23 Para la reacción química de Yoduro crómico + cloro molecular + hidróxido de sodio dando como productos cromato de sodio + periodato de sodio + cloruro de sodio y agua ¿Cuál es el número estequiométrico de ioduro crómico que iguala la reacción? 6.24 El alcohol etílico por reacción con el dicromato de potasio en medio de ácido sulfúrico concentrado se oxida a acetaldehído formando al mismo tiempo sulfato potásico, sulfato crómico y agua. ¿Cuál es la suma de los coeficientes estequiométricos de los reactivos? 6.25 300 kg de ácido tiociánico del 90% de pureza se hacen reaccionar con 500 L de una solución de Permanganato de Potasio del 90% en peso y densidad de 1.05 g/ml medio acido con ácido sulfúrico del 70% de pureza y densidad 1.02 g/ml, obteniéndose Sulfato Manganoso, Sulfato de Potasio, Ácido Cianhídrico y Agua. Calcular la masa en libras de Sulfato Manganoso que se obtiene sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 85%. 6.26 Al reaccionar permanganato de potasio, bicarbonato de potasio, agua oxigenada, se obtiene como productos dióxido de manganeso, oxigeno molecular, carbonato de potasio y agua. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA BANCO DE EJERCICIOS 21 Si se hace reaccionar un kilogramo de permanganato de potasio del 75% de pureza, calcular el volumen de oxígeno en dm 3 generado en condiciones normales si el rendimiento de la reacción es del 90%. 6.27 24.98 gramos de granallas de cobre de pureza desconocida se tratan completamente con una solución de ácido nítrico, formándose óxido nítrico gaseoso, nitrato de cobre (II) y agua en estado líquido. Si se obtienen 4.7 litros de óxido nítrico en condiciones normales de presión y temperatura ¿Calcular la pureza del metal? 6.28 Una esfera de cobre de 10 cm de diámetro se introduce en 30 litros de disolución de ácido nítrico del 10% en peso y densidad 1.06 g/ml, obteniéndose como productos nitrato cúprico, dióxido de nitrógeno, óxido de nitrógeno y agua. Si se considera que el cobre se consume solo en la parte externa y en forma homogénea, de modo que la forma esférica no cambie ¿Cuál es el valor del diámetro final de la esfera de cobre en centímetros cuando finaliza la reacción si el rendimiento de la reacción es del 80%? 6.29 Se hacen reaccionar 1 kg de sulfuro arsénico al 80% de pureza y 2.5 L de solución de ácido nítrico al 90% en masa y gravedad especifica 1.17 mediante la siguiente reacción: Sulfuro arsénico + ácido nítrico → acido arsénico + anhídrido sulfuroso + dióxido de nitrógeno y agua. Si se produce 0.7152 lb de ácido arsénico. ¿Cuál es el rendimiento de la reacción? (Pesos atómicos: ) 6.30 Mediante el método ion electrón igualar la siguiente reacción química: Sacarosa , dicromato de potasio, ácido sulfúrico para dar sulfato de potasio, sulfato crómico, gas carbónico y agua. En el cual se hacen reaccionar 1.41 onzas de dicromato de potasio al 85.06% de pureza con 0.353 onzas de y en exceso la tercera sustancia. Si en el laboratorio se obtuvieron de gas carbónico gaseoso a 0.65 atm y 158 . Determine el rendimiento de la reacción. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 22 CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 23 La química es una de las ciencias más importantes que existen ya que es la responsable en gran medida del avance que ha experimentado la humanidad, conforme empezó a avanzar en su desarrollo. División de la Química Como apreciamos, su universo de estudio es amplio, entonces podremos encontrar una división de la química en diversas ramas, que organiza justamente este aspecto. Materia. Es todo aquello que tiene masa e inercia, además ocupa un lugar en el espacio, una porción limitada de la materia se denomina “cuerpo”. Masa. Es una cantidad de materia, muchas veces se confunde la masa con el peso, la masa no varía con la ubicación, en cambio el peso si. Volumen. El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. Estos pueden depender del estado de agregación en el que se encuentrenlos cuerpos en estudio. Características de los estados de agregación. II. Solucionario 1. Conceptos Fundamentales Marco teórico CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 24 Propiedades de la materia: Propiedades químicas. Son aquellas que se relacionan con la naturaleza intima de la materia como la inflamabilidad, corrosividad, etc. Propiedades físicas. Son denominadas propiedades intensivas porque no dependen de la cantidad de sustancia. Ademas, proporcionan las características de la materia, mediante la observación y la medición como el calor, olor, densidad, etc. Propiedades extensivas. Son aquellas que dependen de la cantidad de masa o del tamaño del cuerpo y son comunes de toda materia: peso, extensión, inercia, dilatación, porosidad. Propiedades intensivas. Son aquellas que no dependen de la cantidad de masa del cuerpo, siendo propias de: estado sólido, estado líquido, estado gaseoso. Sustancia. Es la materia químicamente homogénea que está constituida por una sola clase de átomos o moléculas de composición fija como el oxígeno, nitrógeno, cobre. Elemento. Un elemento químico es una sustancia pura cuyas propiedades intrínsecas lo diferencian de otros elementos como el plomo, hierro, sodio, etc. Compuesto. Es una sustancia que está constituida por dos o más elementos que están combinados en proporciones fijas como el H2SO4, NaCl, C2H5OH. Fase, porción de un sistema que es microscópicamente homogénea en cuanto a sus propiedades fisicoquímicas y se encuentra separada de otras porciones similares por regiones limitadas bien definidas; Mezcla, es cuando se unen dos o más sustancias en diferentes proporciones, en la mezcla no hay reacción química y sus propiedades no sufren variaciones por lo cual pueden separarse utilizando medios físicos; Mezcla homogénea, es cuando las sustancias forman una sola fase y las propiedades en cualquier punto son iguales; Mezcla heterogénea, es cuando las sustancias forman dos o más fases, sus propiedades serán de acuerdo a la fase en que sean tomadas. Unidades fundamentales de medida (SI) Actualmente rige en todo el mundo el Sistema Internacional de magnitudes y unidades, denominado abreviadamente SI (Systeme International). Factores de conversión. La conversión de unidades es la transformación de una cantidad, expresada en una determinada unidad de medida, en otra equivalente, que puede ser del mismo sistema de unidades o no. Porcentaje en masa, indica la composición en masa de una mezcla, compuesto o aleación. Porcentaje en volumen, indica la composición en volumen de una mezcla o aleación. Partes por millón (ppm), es una unidad de medida de concentración la cual mide la cantidad de unidades de sustancia que hay por cada millón de unidades del conjunto o mezcla. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 25 Densidad. Es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo, representada por la letra griega “rho”, algunas veces nos fijamos que unos cuerpos flotan en el agua y otros se hunden, esto se debe a la diferencia de densidad entre ellos. Los cuerpos menos densos que el agua, como un trozo de madera o aceite, flotan sobre ella, mientras que los más densos como el huevo o una piedra, tienden a hundirse en el fondo del agua. Densidad absoluta, es la relación de masa respecto al volumen, tiene unidades para los sólidos que se expresan en g/cm 3 , la de los líquidos en g/mL y la de los gases se expresa en g/L. en unidades del Sistema Internacional la densidad se expresa en kilogramos sobre metro cubico (kg/m 3 ); La densidad relativa, es la relación de la densidad absoluta del elemento o sustancia y la densidad absoluta de la sustancia de referencia o patrón, cabe hacer notar que la densidad relativa no tiene unidades. Peso específico, Es la relación del peso de un objeto respecto al volumen del mismo, el peso específico se expresa en Newton sobre metro cubico (N/m 3 ), de acuerdo al sistema Internacional de unidades; el peso específico relativo es la relación del peso específico absoluto del elemento o sustancia a analizar y el peso específico del agua. Densidad de una mezcla, cuando dos o más sustancias se mezclan, se obtiene una mezcla, también conocidas como solución o disolución, entonces su densidad se determina considerando a la suma de masas por separado. Una mezcla, llamada también solución o disolución es una mezcla homogénea de dos o mas componentes, usualmente el componente en mayor proporción se denomina “solvente o disolvente” que se encuentra en estado líquido y los que se hallan en menor proporción “solutos” que se encuentran en estado sólido, liquido o gaseoso. TEMPERATURA Relación entre escalas de temperatura, es la relación que permite convertir una temperatura expresada en una escala a otra. Variaciones o deltas de temperatura, el símbolo significa cambio en la temperatura, representa la variación de temperatura que sufre en un cuerpo considerando la ecuación de un delta de temperatura. CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 26 Sistema de Medición: Es posible medir la masa ,el peso ,la longitud, el volumen y la densidad utilizando dos métodos (1) las unidades del sistema inglés (2) sistema métrico .además ,los científicos emplean en ocasiones un sistema denominado Sistema Internacional de unidades se abrevia SI A PARTIR del francés SYSTEME INTERNACIONAL )que se basa en el sistema métrico y se describe en el apéndice e .Las unidades inglesas ,como son el pie (ft)y la libra (lb), se utilizan principalmente en la comunidad no científica de los Estados Unidos. El sistema métrico desarrollado en Francia en el siglo XIX. Se utiliza en el resto del mundo (aún en el Reino Unido, Inglaterra) y en la comunidad científica internacional. En Estados Unidos se está adoptando gradualmente el sistema métrico para asuntos empresariales y civiles. Por ejemplo, la industria química se encuentra actualmente en el proceso de conversión al sistema métrico para el embarque y la facturación de los productos químicos industriales. El sistema métrico tiene como unidades fundamentales el gramo (g), medida de masa; el litro (1), medida de volumen y el metro (m), medida de longitud. En este sistema, las unidades para la masa, el volumen y la longitud se expresan en múltiplos de 10, 100, 1,000, 1,000,000 y así sucesivamente, de manera semejante a nuestro sistema monetario. Por ejemplo, el prefijo centi representa de la unidad métrica fundamental, de la misma manera que un centavo representa de nuestra unidad monetaria fundamental, el peso. En la tabla 2. 1 aparecen los prefijos util izados para definir los múltiplos o fracciones de las unidades fundamentales, así como los múltiples específicos de las unidades métricas de la masa (gramo), el volumen (litro) y la longitud (metro). Usted deberá aprender estas unidades y sus equivalentes a fin de resolver problemas. Por ejemplo, 1.000.000 (10) g=1 Mg, 1000 m- Ikm, 10 dg = 1 g, 100 cm = 1m, 1000 ml=11,1,000,000 ( ) ug=1 g. 1,000,000,000 ( ) nm = 1my 1,000,000,000,000 ( ) pm = 1 m. Para darle una mejor idea de lo mucho o poco que representan estas unidades, la tabla 22 muestra el equivalente de las unidades inglesas de algunas medidasmétricas comunes. TABLA 2.1 Algunas unidades métricas de masa, volumen y longitud. PREFIJO NUMERO DE UNIDADES BASICAS MASA VOLUMEN LONGITUD Mega- 1,000,000 Megagramo (Mg) Megalitro (Ml) Megametrico (Mm) Kilo - 1000 Kilogramo (Kg) Kilolitro (Kl) Kilometro (Km) Unidad basica 1 Gramo (g) Litro (L) Metro (m) Deci- 0.1 Decigramo (dg) Decilitro (dl) Decímetro (dm) Centi- 0.01 Centigramo (cg) Centilitro (cl) Centímetro (cm) Mili- 0.001 Miligramo (mg) Mililitro (ml) Milímetro (mm) Micro- 0.000001 Microgramo (μg) Microlitro (μl) Micrómetro (μm) Nano- 0.000000001 Nanogramo (ng) Nanolitro (nl) Nanómetro (nm) Pico- 0.000000000001 Picogramo (pg) Picolitro (pl) Picometro (pm) En el sistema métrico, las unidades de densidad que por lo general se utilizan para sólidos y líquidos son g/ml (g/cm) las unidades que se utilizan para los gases son g/1. La densidad tiene unidades de masa/volumen, y siempre que se exprese la densidad de una sustancia, deben darse también las unidades de masa y de volumen específicas. Por ejemplo, la densidad del agua es de 1.00 g/ml en el sistema métrico y de 1000 kg/m' en el SI. No basta expresar la densidad de una sustancia mediante un simple número sin unidades. Si dos líquidos que no son solubles entre sí se colocan en el mismo recipiente, el líquido con densidad mayor tenderá CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 27 a irse hacia la parte inferior y el líquido menos denso permanecerá en la parte superior. Un ejemplo de esto es el aceite y agua, como se muestra en la figura 2.4. Cuando se derrama petróleo en el océano, se forma una capa aceitosa. Tabla 2.2 Algunos equivalentes del sistema métrico ingles TIPO DE MEDIDA SISTEMA INGLES SISTEMA METRICO Masa 1.00 libras ↔ 454 gramos Longitud 1.00pulgadas 1.00millas 1.09 yardas ↔ ↔ ↔ 2.54 centímetros 1.61 kilómetros 1.00metro Volumen 1.06 cuarto de gal 1.00 pinta 1 galon ↔ ↔ ↔ 1.00litro 473 mililitros 3.78 litros CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 28 CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 29 CONCEPTOS FUNDAMENTALES Ejercicios Resueltos CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 30 1.1 Convertir 6560 µm (micrómetros) a Tm (Terámetros). Solución: 1.2 La ciudad de La Paz tiene aproximadamente habitantes, suponiendo que por cada 5 personas exista un vehículo y que este logre un recorrido de 100 [km/día] con un consumo promedio de combustible (gasolina y/o diésel) de 1 litro por cada 12 Km. Calcule el volumen de combustible consumido en un año. Solución: DATOS: ; * + ; [ ] 1.3 Un depósito contiene 0.18 m3 de cierto líquido. El depósito posee un pequeño orificio en su base de tal modo que gotea a un ritmo constante de 210 [gotas/min]. Sabemos que 2 ml de líquido son 31 gotas ¿Qué tiempo en horas tardara el depósito en quedarse al 50% de su contenido? Solución: DATOS: ; * + ; =180lt Si 180lt es el 100% del depósito el 50% será: =110.71 [h] 1.4 La ciudad de La Paz tiene 850000 habitantes. Si cada uno consume 2332 galones de agua al año, ¿cuántas toneladas de hipoclorito de sodio del 25% en masa de cloro se necesitan por año, para que el contenido de cloro en el agua sea de 6 ppm? Solución: CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 31 1.5 Se fabrican cadenitas de peltre (75% Sn, 25% Pb) para el consumo nacional y de exportación. Los alambres de peltre tienen un diámetro de 0.7 mm, la argollita se fabrica con 0,6 cm de alambre, La cadena tiene 150 argollitas y 0.8 gramos de peltre para el sujetador. Sabiendo que la densidad del alambre es de 8 gramos por cada ml. Si un rollo de peltre pesa 600 g. Cuantos rollos se emplean si se venden en el mercado nacional 300 cajas de cadenitas (1 caja = 1500 unidades) y se exportan 7000 cajas. Solución: Mercado nacional Mercado extranjero 1.6 1m3de aluminio tiene una masa de 2700 kg y 1 m3 de hierro tiene una masa de 7860 kg. Encuentre el radio de una esfera solida de aluminio que se equilibre con una esfera solida de hierro de 2 cm de radio en una balanza de brazos iguales. Fe Hierro Al Aluminio A Solución: √ CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 32 1.7 Una mezcla de dos sustancias está formada por 1450 gramos de una sustancia A y 1580 gramos de una sustancia B. El volumen total de la mezcla es igual al volumen de 3500 gramos de leche, cuya densidad es 1.1 g/cm3. a) Calcular la densidad de la mezcla. b) Encontrar su densidad relativa. c) Si la sustancia A tiene una densidad de 0.85 g/cm3. cuál es la densidad de la sustancia B? Solución: Por definición, la densidad es: Donde: Reemplazando valores en la ecuación (1): la densidad es: Reemplazando valores: Suponiendo volúmenes aditivos: 1.8 La suma de masas de agua y alcohol etílico es de 60 gr y la diferencia de sus volúmenes es de 10 ml. La densidad la mezcla es de 0.91 [g/ml]. Hallar: a) La densidad del alcohol etílico b) La densidad relativa del alcohol etílico c) Si 80 g de alcohol etílico se almacenan en un recipiente cubico. ¿Qué longitud tendrán CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 33 los lados del cubo? Solución: DATOS: Agua = 1; alcohol = 2 ; ; * + Solución: a) Como se trata de agua se sabe que * + b) * + * + c) Alcohol etílico 80[g] lado la d o √ √ CURSO PREFACULTATIVO DE INGENIERÍA – QUÍMICA CONCEPTOS FUNDAMENTALES 34 1.9 La temperatura
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