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Tema 1. Leyes Fundamentales. BQMA 1.- Si 24 g de magnesio se combinan exactamente con 16 g de oxígeno para formar óxido de magnesio, ¿cuántos gramos de óxido se habrán formado?; a partir de 6 g de magnesio ¿cuántos gramos de oxígeno se combinarán? Según la ley de conservación de la masa (Ley de Lavoisier) 24 g de magnesio + 16g de oxígeno = 40 g de óxido de magnesio Según la ley de las proporciones definidas (Ley de Proust) 24 g magnesio 6 g magnesio ------------------- = ------------ 16 g oxígeno x g oxígeno x= 16.6 / 24 = 4 g de oxígeno 2.- El oxígeno y el hidrógeno se combinan para formar agua en la relación de masas de 8:1, si se hacen reaccionar 16 g de oxígeno con 8 g de hidrógeno, ¿sobra algún reactivo?, ¿cuántos gramos de agua se formarán? Ley de Proust 8 g oxígeno 16 g oxígeno --------------- = ---------------- 1 g hidrógeno x g hidrógeno x = 2 g de hidrógeno Ley de Lavoisier Con 16 g de oxígeno reaccionan 2 g de hidrógeno, por tanto sobran 6 g de hidrógeno. Se formarán 16 g oxígeno + 2 g hidrógeno = 18 g de agua 3.- Un óxido de cobre contiene el 79,87% de cobre y el resto oxígeno. Determina los gramos de cobre que se combinan con 8 g de oxígeno, ¿cuántos gramos de óxido de cobre se obtendrán? 79,87 g de cobre reaccionan con 20,13 g de oxígeno 79,87 g de cobre x g de cobre ------------ = ---------------- 20,13 g de oxígeno 8 g oxígeno x = 31,74 g de cobre masa de óxido de cobre 31,74g de cobre + 8g de oxígeno = 39,74 g 4.- El cobre forma puede formar dos óxidos que contienen, respectivamente, un 79,87% y un 88,81% de dicho metal. Comprueba que se cumple la ley de las proporciones múltiples. La proporción de oxígeno se obtiene por diferencia a cien. En el primer óxido, la relación cobre/ oxígeno es: 79,87/20,13=3,97 En el segundo óxido la relación cobre/ oxígeno es: 88,81/11,19=7,93 Por gramo de oxígeno se combinan en cada óxido 3,97 y 7,93 g de cobre. La relación de estas dos masas deben ser una relación de números enteros sencillos 7,93 / 3,97 = 1,998 / 1 = 2/1 Por tanto se cumple la ley de las proporciones múltiples (Ley de Dalton) 5.- El nitrógeno y el hidrógeno (ambos gaseosos) se combinan para formar amoniaco en una relación de volumen de 3 V de hidrógeno: 1 V de nitrógeno: 2 V de amoniaco. A partir de 6 litros de hidrógeno gaseoso y 4 litros de nitrógeno gaseoso, ¿qué reactivo está en exceso y cuánto sobra?, ¿cuántos litros de amoniaco se obtienen?. Aplicamos le ley de volúmenes de combinación (sólo para especies químicas gaseosas que se hallan en las mismas condiciones de P y T) 3 V de hidrógeno 6 L de hidrógeno --------------- = ------------- 1 V de nitrógeno x L de nitrógeno X = 6/3 = 2 L de nitrógeno Se consumen 2 L de nitrógeno, por lo que si inicialmente tenemos 4 L (reactivo en exceso), sobrarán 2 L. 3 V de hidrógeno 6 L de hidrógeno --------------- = ---------------- 2 V de amoníaco x L de amoníaco X = 12/3 = 4 L de amoníaco 6.- El hidrógeno y el oxígeno gaseoso se combinan para formar vapor de agua en la relación de 2 V de hidrógeno: 1 V de oxígeno: 2 V de agua. Para obtener 10 litros de vapor de agua ¿qué volumen de hidrógeno y oxígeno gaseoso se han de combinar? Aplicamos le ley de volúmenes de combinación (sólo para especies químicas gaseosas que se hallan en las mismas condiciones de P y T) 2 V de hidrógeno x L de hidrógeno -------------- = ------------ 2 V de agua 10 L de agua X = 10 L de hidrógeno 1 V de oxígeno x L de oxígeno ------------------- = ---------- 2 V de agua 10 L de amoníaco X = 5 L de oxígeno 7.- En las mismas condiciones de presión y temperatura disponemos de tres recipientes de volúmenes: V, 2V y 3V, que contienen, respectivamente, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno gaseoso. Razona en qué recipiente hay un mayor número de moléculas. Hipótesis de Avogadro: A igualdad de presión y temperatura, en volúmenes iguales de todos los gases existe el mismo número de partículas. Desde Avogadro hasta nuestros días, la palabra partícula se emplea para designar tanto átomos como moléculas. Nitrógeno: Independientemente de la naturaleza de los gases, atendiendo a la hipótesis de Avogadro, tendremos el triple de moléculas de nitrógeno que de hidrógeno, y el doble de oxígeno respecto al hidrógeno. 8.- 5,58 g de hierro se oxidan formándose 7,18 g de óxido de hierro. Determina los gramos de oxígeno que se han consumido. ¿Cuántos gramos de hierro se oxidarán con 8 gramos de oxígeno? ¿Qué leyes has aplicado? Por la ley de conservación de la masa: 5,58 g de hierro + x g de oxígeno =7,18 g de óxido de hierro 7,18-5,58=1,60 g de oxígeno Por la ley de las proporciones definidas: 5,58 g de hierro x g de hierro --------------- = ----------- 1,60 g de oxígeno 8 g de oxígeno x=27,9 g de hierro 9.- El azufre se combina con el oxígeno para formar distintos óxidos. A partir de 8 g de azufre se pueden obtener 16 g de un óxido o bien 20 g de otro óxido. Determina los gramos de oxígeno que se han combinado en cada reacción y verifica que se cumple la ley de las proporciones múltiples. 8 g de azufre + x g de oxígeno = 16 g de óxido A x=16-8 = 8 g de oxígeno en el óxido A En el óxido A la relación oxígeno / azufre es 1/1 8 g azufre + x g de oxígeno = 20 g de óxido de óxido B x= 20-8 = 12 g de oxígeno en el óxido B En el óxido B la relación oxígeno / azufre es 3/2 En el óxido B por cada 2 g de azufre se combinan 3 g de oxígeno, mientras que en óxido B por cada 2 g de azufre de combinan 2 g de oxígeno. Así pues para una cantidad fija de azufre las cantidades de oxígeno que se combinan para formar óxidos diferentes están en la relación 3:2. 10.- En la combustión de 120 g de carbono con oxígeno en exceso se forman 440 g de un óxido de carbono. Determina los gramos de oxígeno que han reaccionado y los gramos del mismo óxido que se formarían a partir de 24 g de carbono y 32 g de oxígeno.¿Qué leyes ponderales has aplicado? Ley de Lavoisier 120 g de carbono + x g de oxígeno = 440 g óxido de carbono 440- 120 = 320 g de oxígeno Ley de Proust 120 g de carbono x ------------------ = ----------- 320 g de oxígeno 32 g de oxígeno x=12 g de carbono (sobran 12 g de carbono) 12 g de carbono + 32 g oxígeno = 44 g de óxido 11.- El sulfuro de hidrógeno tiene una relación de masa azufre / hidrógeno de 16:1. A partir de 80 g de azufre, S, determina los gramos de hidrógeno que se combinan y los gramos de sulfuro que se obtienen. Ley de Proust 16 g de azufre 80 g de azufre -------------- = ---------------- 1 g de hidrógeno x g de hidrógeno x= 5 g de hidrógeno Ley de Lavoisier 80 g de azufre + 5 g de hidrógeno = 85 g de sulfuro 12.- 2 g de hidrógeno gaseoso reaccionan con 80 g de cloro gaseoso que se halla en exceso, obteniéndose 73 g de cloruro de hidrógeno. ¿Cuántos gramos de cloro sobran? A partir de 10 g de cloro, ¿cuántos gramos de cloruro de hidrógeno se pueden obtener con el suficiente hidrógeno? 2 g de hidrogeno + x g de cloro = 73 g de cloruro de hidrógeno x= 71 g de cloro Los gramos de cloro que se encuentran en exceso: 80-71 = 9 g Ley de Proust 71 g de cloro 10 g de cloro ------------- = ------------- 73 g de cloruro de hidrógeno x x= 10,28 g de cloruro de hidrógeno 13.- El análisis de un compuesto de cloro e hidrógeno revela que por cada 0,5 g de hidrógeno se combinan 17,75 g de cloro. Por otro lado, en un compuesto de cloro y cinc por cada 42,6 g de cloro hay 39,24 g de cinc. Determina la ley ponderal que se cumple y el peso equivalente del cinc. Ley de los pesos de combinación o Ley de las proporciones reciprocaso Ley de Ritcher Las masas de diferentes elementos que se combinan con una misma cantidad de otro para formar compuestos distintos, están en una relación numérica sencilla, siendo esta relación la misma que cuando ellos se combinan entre sí. El peso equivalente de un elemento (o compuesto) es la cantidad del mismo que se combina o reemplaza - equivale químicamente- a 8,000 partes de oxígeno o 1,008 partes de hidrógeno. Se denomina también equivalente químico. Es decir, que como consecuencia de la ley de Richter, a partir de un peso equivalente patrón (H = 1,008), es posible asignar a cada elemento un peso de combinación que se denomina Peso equivalente o equivalente y cuando éste se expresa en gramos se llama equivalente gramo. Se trata de determinar en primer lugar la masa de hidrógeno y de cinc que se combinan con una cantidad fija de cloro 0,5 g hidrógeno / 17,75 g cloro = 0,0282 g de hidrógeno / g de cloro 39,24 g de cinc / 42,6 g cloro = 0,9211 g de cinc / g de cloro Vemos ahora que la relación de masa cinc / hidrógeno = 0,9211/0,0282 = 32,66 g cinc / g de hidrógeno Así pues el peso equivalente de un metal es la cantidad de éste que se combina por gramo de hidrógeno (H = 1,008). Así en este caso 32,66 g (ligera diferencia con el valor teórico). Si se combinasen entre sí el cinc y el hidrógeno lo harían en la siguiente relación ponderal 0,9211 g de cinc / 0,0282 g de hidrógeno = 32, 66 14.- 1,4 g de nitrógeno se combinan exactamente con 0,3 g de hidrógeno para formar amoniaco. A partir de 3 g de nitrógeno y 0,6 g de hidrógeno, ¿cuántos gramos de amoníaco se formarán? Ley de Proust 1,4 g de nitrógeno x g de nitrógeno -----------------= ------------- 0,3 g de hidrógeno 0,6 g de hidrógeno x= 2,8 g de nitrógeno En exceso se halla el nitrógeno: 3,0-2,8 = 0,2 g de nitrógeno Ley de Lavoisier 2,8 g de nitrógeno +0,6 g de hidrógeno = 3,4 g de amoníaco 15.- Si 7,64 g de fósforo se combinan con 0,75 g de hidrógeno, calcular el peso equivalente del fósforo. (Datos: H = 1,008) Ley de Richter 7,64 g de fósforo x g de fósforo ---------------- = ---------------- 0,75 g de hidrógeno 1,008 g de hidrógeno x= 10,268 g de fósforo El peso equivalente de un metal es la cantidad de éste que se combina por gramo de hidrógeno (H = 1,008).
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