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UNIDADES PRIMARIAS Y ESCALAS DE TEMPERATURA 1. La aceleración del gravedad en un punto de la tierra es 980 cm/seg 2 . Expresar este valor en millas por minuto al cuadrado. 980 2 6 2 22 2 min 21,9millas 1cm millas106,21 1min seg(60) seg cm 2. Calcular el volumen en centímetros cúbicos que ocupan 50 g. benceno cuya densidad es 0,51 onzas por pulgada cúbica. 50gC6H6 3 3 66 pulg s7,8517onza 0,51onzas 1pulg H1gC s0,0357onza 3. La densidad del mercurio a 4°C es 13,585 g/cm3. a)Justificar el valor 7,852 onzas/pulgadas cúbica dada en la página 24; b) Calcular su valor en libras por pies cúbico. a) 13,585 33 3 pulg onzas 7,8517 1gramo as0,03527onz 1pulg cc(8,54) cc gramos b) 13,585 333 pie lbs 846,2 pie(0,03281) 1cc 1gr 0,0022lbs cc gramos 4. La densidad del oro es 19,32 g/cc. ¿Cuál es el peso del pie cúbico del material? g547K 1000g 1Kg 1cc 19,32gr 1pie cc(30,48) 1pie 3 3 3 5. La densidad relativa de una sustancia es 7,5. ¿Cuál es el peso del pie cúbico del material: a) en el sistema métrico; b) en libras? bs467,2l 1gr 0.0022lbs 1cc 7,5gr 1pie cc(30,48) 1pie 212,37kg 1000g 1kg 1cc 7,5gr 1pie cc(30,48) ´1pie 3 3 3 3 3 6. El volumen de un cuerpo viene expresado de manera anormal como 967,7 cm 2 . pulgada. a) justificar si es teóricamente correcta esta unidad para expresar el volumen; expresar dicho volumen en unidades corrientes. a) 967,7 c2457,9c 1pulg 2,54cm pulgcm 2 2457,9 cc 3 3 3 149,9pulg (2,54cc) pulg 7. Se compra una partida de 80 galones (americanos) de ácido sulfúrico, de densidad 1,04 onzas/pulgadas cúbico, pagándose a 18 pesos el kilogramo. Calcular el costo de esta partida. s9806,6peso 1kg 18pesos 1onzas 0,02835kg 1pulg 1,04onzas 1lto 61,02pulg can1gal.ameri 3,7853ltos icanos80gal.amer 3 3 8. ¿Cuál es la temperatura más baja, 20°F ó -0°C? 5 9 C 3220 6,66C F20Resp 9. ¿Cuál es la diferencia en temperatura entre 86°F y 25°C? 5 9 C 3286 30C C5Diferencia 10. El oxígeno líquido hierve a - 297,4 °F y congela a - 361 °F. Calcular estas temperaturas: a) en grados centígrados; b) en grados absolutos Kelvin. a) 218,3C 5 9 C 32361 183C 5 9 C 32F297,4 b) °K = °C +273 ; -183 + 273 = 90°K - 218,3 + 273 = 54,7 °K 11. Los puntos de fusión de los metales estaño, cinc y cadmio son, respectivamente, 909,4°R, 1246,9°R y 1069,5°R. Calcular las temperaturas equivalentes en grados centígrados. Tf Sn = 909,4 °R = 449 °F = 231,8 °C Tf Zn = 1246,9 °R = 706 °F = 419, 58 °C Tf Cd = 1069,5 °R = 509,5 °F = 320,33 °C Usando: °R = °F + 460 ; 5 932 C F 12. En otras épocas se tomó el cero Farenheit como la temperatura más baja que podía conseguirse con una mezcla de hielo, sal y disolución (punto eutéctico), Hoy día sabemos que esta temperatura es - 21, 3 °C. Calcular esta temperatura en la escala Fahrenheit. 5 9 C 32F 5 9 21,3 32F despejando: °F = -6,34 COMPORTAMIENTO DE LOS GASES 1. La presión que se ejerce sobre 25 litros de un gas aumenta desde 15 atm a 85 atm. Calcular el nuevo volumen si la temperatura permanece constante. V1 = 25 ltos. Boyle P1V1 = P2V2 P1= 15 atm. P2= 85 atm. ltos atm ltosatm V 41,4 85 2515 2 2. La composición en volumen del aire es: 21,0% de oxígeno, 78,06 % de nitrógeno y 0,94 de argón. Calcular la presión parcial de cada gas en el aire a una presión total de 760 mm. Pp = Presión parcial = TP 7,144mmHg7600.0094P g593,256mmH7600,7806P 159,6mmHg7600,21P P P P PT = 760 mm 3. Una vasija abierta, cuya temperatura es de 10 °C se calienta, a presión constante, hasta 400 °C. Calcular la fracción del peso de aire inicialmente contenido en la vasija, que es expulsado. T1 = 10 °C T1 = 283 °K 2 2 1 1 T V T V 0,42 K673 K283 T V T V 2 2 1 1 T2 = 400 °C T2 = 673 °K Fracción de aire que se queda = 0,42 = 42 % Fracción de aire expulsado = 1 - 0,42 = 0,58 = 58 % 4. El aire de un neumático de automóvil se halla a una presión de 30 libras/pulgada cuadrada, siendo la temperatura de 20 °C. Suponiendo que no existe variación en el volumen del neumático, ¿Cuál será la presión si la temperatura aumenta a 104 °F?. Calcular dicho valor en las mismas unidades inglesas y en kilogramos por cm 2 . T1= 20 °C T1=293 °K 2 2 1 1 T P T P ; 1 21 2 T TP P T2= 104 °F T2=313 °K de donde: 2 2 2 pulg32,047lbs/ K233 K31330lbs/pulg P 32,097 2 22 2 2 2,25kg/cm 1lb 0,545kg cm(2,54) 1pulg pulg lbs 5. ¿Cuántos globos esféricos de goma, de 6 litros de capacidad, pueden llenarse en las condiciones normales con el hidrógeno procedente de un tanque que contiene 250 litros del mismo a 60 °F y 5 atm. de presión? P1 = 5 atm T1 = 293 °K CN K273T 1atmP 2 2 21 211 2 2 22 1 11 PT TVP V T VP T VP V1 = 250 ltos s194,1globo 6ltos s1164,67lto globos# s1164,67lto 1atmK293 K273250ltos5atm V 2 6. Se recoge 285 cm3 de nitrógeno sobre mercurio a -10 °C y presión de 776 mm. Calcular el volumen que obtendremos al recogerlo sobre agua a 40 °C y presión de 700 mm. La presión de vapor de agua a 40 °C es 55,3 mm. V1 = 285 cm 3 N2 V2 = ? T1 = 263 °K T2 = 313 °K P1 = 778 mmHg P2 = 700 - 55,3 = 644,7 mmHg 2 22 1 11 = • 21 211 2 PT TVP =V ltos KmmHg KltosmmHg V 4093,0= °263×7,644 °313×285,0×778 = 2 7. Una muestra de aire está saturada en un 50% con vapor de agua a 30 °C y se halla a una presión de 700 mm. ¿Cuál será la presión parcial del vapor de agua si la presión del gas se reduce a 100 mm? La presión de vapor de agua a 30 °C es 31,8 mm. T = 303 °K P1 = 700 mmHg P2 = 100 mmHg Pv = 31,8 mmHg (50%) 7= 100 700 = 2 1 mm mm P P La presión total disminuye 7 veces, luego: 27,2=5,0× 7 8,31 = v P 8. Una muestra de 500 litros de aire seco a 25 °C y 750 mm de presión se hace burbujear lentamente a través de agua a 25 °C y se recoge en un gasómetro cerrado con agua. La presión del gas recogido es de 750 mm. ¿Cuál es el volumen del gas húmedo?. La presión de vapor de agua a 25 °C es 23,8 mm. V1 = 500 ltos V2 = ? P1 = 750 mmHg P2 = 750 mmHg T1 = 298 °K Por Boyle : P1V1 = P2V2 de donde 2 11 2 = P VP V ltos mmHg ltosmmHg V 386,516= )8,23750( 500×750 = 2 corrección de la presión 9. En un edificio con acondicionamiento de aire se absorben desde el exterior 1000 litros de aire, al la temperatura de 11 °C, presión de 780 mm y humedad relativa de un 20%. Dicho aire pasa a través de los aparatos adecuados, donde la temperatura aumenta a 20 °C y la humedad relativa a un 40%. ¿Cuál será el volumen ocupado por dicha masa de aire, si la presión en el edificio es de 765 mm?. Las presiones de vapor del agua a 11 °C y 20 °C son, respectivamente, 9,8 mm y 17,5 mm. V1 = 1000 ltos T1 = 284 °K P1 = 780 mm hr= 20% Pvh20 = 9,8 mmHg T2 = 293 °K P2 = 765 mm hr = 40% Pvh2o = 17,5 mmHg V2 = ? Corrigiendo presiones: mmHgP mmHgP 0,758=4,0×5,17765= 04,778=2,0×8,9780= 2 12 22 1 11 = T VP T VP Ley Combinada Despejando ltosV Kmm Kltosmm TP TVP V 96,1058 2840,758 293100004,778 2 12 211 2 10. 10 litros de aire, saturados de humedad, a 50 °C y presión de 1 atm. se comprimen a temperatura constante a 5 atm. Calcular el volumen final que se obtiene. (Aunque la presión se hace 5 veces mayor, el volumen no se reduce a la quinta parte, o sea a 2 litros, como podría suponerse, debido a que la presión parcial del vapor de agua, igual a 92,5 mm, no se puede aumentar y parte de el por disminuir el volumen, se condensa al estado líquido. Como la masa del gas disminuye, el volumen obtenido será menor que el supuesto. V1 = 10 lbs hr = 100 % T1 = 323 °K P1 = 1 ATM Pv = 92,5 mmHg P2 = 5 ATM P1V1 = P2V2 despejando: ( )[ ] ( )[ ] ltos ATM ltosATM V 8,1= 760/5,925 10×760/5,921 = 2 11. 1 litro de aire saturado de vapor de benceno a 20 °C y a la presión total de 750 mm se expande a dicha temperatura, en contacto con benceno líquido, hasta un volumen de 3 litros. La presión de vapor de benceno a 20 °C es de 74,7 mm. Hallar la presión final del aire saturado de vapor de benceno. V1 = 3 lto PVC6H6 = 74,7 mmHg T1 = 293 °K PT1 = 750 mmHg V2 = 3 ltos PT2 = ? P1 = 750-74,7 = 675,3 mmHg P1V1 = P2V2 de donde: mmHg ltos ltommHg P V VP P 1,225= 3 1×3,675 = = 2 2 11 2 P2 = 225,1 + 74,7 = 299,8 mmHg 12. 4,6 litros de aire a 40 °C y presión de 716,2 mm, saturado en un 70 % de vapor de agua, se comprimen a 786 mm a la temperatura de 30 °C. Calcular el volumen final obtenido. Las presiones de vapor de agua a 40 °C y 30 °C son, respectivamente, 55,3 mm y 31,8 mm. mmHgP h KT ltosV r 2,716= %70= °313= 6,4= 1 1 1 mHgP KT V 786= °303= ?= 2 2 2 Corrigiendo presiones: ltosltos Kmm Kltosmm V TP TVP Vdespejando T VP T VP mmHgP mmHgP 4=95,3= °313×74,763 °303×6,4×49,677 = == 74,763=7,0×8,31786= 49,677=7,0×3,552,716= 2 12 211 2 2 22 1 11 2 1 13. Aire saturado en un 60% de alcohol etílico, a 40 °C y 760 mm, se comprime dentro de un tanque de 100 litros de capacidad a 10 atm y 30 °C. Calcular el volumen del aire en las condiciones iniciales. Las presiones de vapor del alcohol etílico a 30 °C y 40 °C son, respectivamente, 70,8 y 135,3 mm de mercurio. Suponer nulo el volumen del alcohol etílico condensado. V1 = ? V2 = 100 ltos PVALCOHOL = 78,8 mmHg a 30 °C T1 = 313 °K T2 = 303 °K = 135,3 mm Hg a 40 °C P1 = 760 mmHg P2 = 7600 mmHg (10atm) 12 211 2 2 22 1 11 = = TP TVP V T VP T VP Corrigiendo presiones: ltos KmmHg KltosmmHg V mmHgP mmhgP 3,1149= °303×82,678 °303×100×72,7552 = 72,7352=6,0×8,787600= 82,678=6,0×135760= 1 2 1 PESOS MOLECULARES DE GASES 1. A ciertas condiciones, la densidad de un gas es 1,64 g/lto. A las mismas condiciones de presión y temperatura, 1 litro de oxígeno pesa 1,45 g. ¿Cuál es el peso molecular de aquel gas? dgas = 1,64 g/lto Mgas = ? V = 1 lto O2 mO2 = 1,45 gr RT M m PV = ; si M m d = entonces: PM = d R T molgM TRltogMP TRltogMP gas gas gas /19,36= 45,1 32×64,1 == ××/45,1=• ××/64,1=• 2. A cierta temperatura, la densidad del etano a la presión de 733,7 mm es igual a la densidad del aire a la presión de 1 atm. Calcular a partir de estos datos el peso molecular del etano. dC2H6 = (733,7 mmHg) = daire = (1 atm) MC2H6 = ? P M = d R T molgrM TRdmolgrmmHg TRdMmmHg HC aire HCHC /9,29= 7,733 9,28×760 = ××=/9,28×0,760 ××=×7,733 62 6262 3. Calcular el volumen que ocuparán 2 g de oxígeno a 20 °C y 720 mm de presión. V = ? t = 20 °C m = 2 gr de O2 P = 728 mmHg .568,1= 728×/32 °293× ×° × 4,62×29 = × ×× = ltosV mmHgmolgr K molK ltomHg gr V PM TRm V 4. Calcular el peso molecular del óxido nitroso, sabiendo que a 80 °C y presión de 1000 mm la densidad es 2,00 g/litro. M = ? P = 1000 mmHg T = 353 °K d = 2 gr/lto molgrM ltomolKmmHg KltommHggr M VP TRm M /05,44= 1××°×1000 °353××4,62×2 = × ×× = 5. La densidad de un gas a 25 °C y 1,25 atm de presión es 1,436 g/litro. ¿Cuál es se densidad en condiciones normales? dgas = 1,436 gr/lto T1 = 298 °K P = 1,25 atm T2 = 273 °K P = 1 atm grd RdM RM 254,1= 273×25,1 298×436,1 = 273××=×0,1 298××436,1=×25,1 6. Calcular la temperatura a la cual la presión de vapor del agua, en mm de mercurio, es igual, numéricamente, al número de gramos de agua existentes en 1 metro cúbico de cualquier gas saturado de humedad. t = ? PvmmHg = # gr H20 1 m 3 saturación 100 % CtKT molK ltommHg molgrltos TRT M m PV °46,15=°46,288= ×° × 4,62 /18×1000 == 7. 2,04 g de una sustancia pura se convierten en vapor a 55 °C y 780 mm de presión. El volumen obtenido en estas condiciones es de 230 cc. Calcular el peso molecular de dicha sustancia. m = 2,04 gr V = 0,23 ltos t = 328 °K M = ? P = 780 mmHg molgrM ltosmolKmmHg KltomHggr M PV TRm M RT M m PV /7,232= 23,0××°×780 °328××4,62×04,2 = ×× = = 8. Un recipiente de 3,47 litros de capacidad está lleno de acetileno, C2H2, a la temperatura de 21 °C y presión de 723 mm. Calcular la masa de acetileno contenida en este recipiente. V = 3,47 ltos C2H2 P = 723 mmHg T = 294 °K m = ? .55,3= °294× ×° × 4,62 /26×47,3×723 = × ×× = =• grm K molK ltommHg molgrltosmmHg m TR MVP m RT M m VP 9. Un matraz de un litro contiene una mezcla de hidrógeno y de óxido de carbono a 10 °C y presión total de 786 mm. Calcular el peso del hidrógeno si el matraz contiene 0,1 g de óxido de carbono. V = 1 lto H2 + CO mH2 = ? t = 10 °C si : mCO = 0,1 gr. Pt = 786 mmHg 22 " 0818,0= °293× ×° × 4,62 /2×1×723 = 723=63786=: 63= 1××°×/28 °293××4,62×1,0 = ×× = ×× = grH K molK ltommHg molgrltommHg a mmHgPluego mmHg ltomolKmolgr KltommHggr MV TRa Pco MV TRa PV H H 10. Calcular la temperatura a la cual 1 litro de aire a la presión de 690 mm pesa 1 g. T = ? P = 690 mmHg V = 1 lto m = 1 gr CtKT molK ltommHg gr molgrltommHg T RT M a PV °4,47=°4,320= ×° × 4,62×1 /96,28×1×690 = = 11. 250 cm3 de un gas se han recogido sobre acetona a -10 °C y 770 mm de presión. El gas pesa 1,34 g y la presión de vapor de acetona a -10 °C es de 39 mm. ¿Cuál es el peso molecular del gas? V = 0,25 ltos Pv = 39 mmHg m = 1,34 gr. P = 770 - 39 mmHg T = 263 °K MGAS = ? P = 770 mmHg molgrM ltosmolKmmHg KltommHg M PV TRa M RT M a PV /25,120= 25,0××°×731 °263××4,62×345,1 = ×× = = 12. 0,35 g de una sustancia volátil se transforman en vapor en un aparato de Victor Meyer. El aire desplazado ocupa 65, 8 cc medidos sobre agua a 40 °C y a una presión total de 748 mm. ¿Cuál es el peso molecular de dicha sustancia?. La presión de vapor del agua a 40 °C es 55,3 mm. m = 0,35 gr PP = 748 mmHg V = 65,8 cc PV = 55,3 mmHg T = 313 °K M = ? molgrM ltosmolKmmHgKltommHggr M mmHgP /4,149= 0658,0××°×7,692 °313××4,62×35,0 = 7,692=3,55748= 13. La composición ponderal del aire es 23,1% de oxígeno, 75,6 % de nitrógeno y 1,3 % de argón. Calcular las presiones parciales de estos tres gases en un recipiente de 1 litro de capacidad, que contiene de 2 gr de aire a - 20 °C. kT grmltoV Ar N O °253= 2=1= %3,1 %&6,75 %1,23 2 2 mmHgP lto P VM TRa P T T T 57,1089= 1×96,28 253×62×2 = × ×× = mmHgP grm O O 78,277= 1×32 253×4,62×462,0 = )2×231,0(462,0= 2 2 de la misma forma: mN2 = 0,756 2 = 1,512 gr. PN2 = 850,8 mm. mAr = 0,026 gr ; PAr = 10,25 mmHg. 14. La composición volumétrica del aire es 21 % de oxígeno, 78 % de nitrógeno y 1 % de argón. Calcular las presiones parciales de estos tres gases en un recipiente de dos litros de capacidad, que contiene 3 gr de aire a 18 °C. (Calcular a partir de estos datos, el peso molecular medio del aire, que resulta ser igual a 20,96, determinar entonces la presión total y hallar las presiones parciales teniendo en cuenta que la relación volumétrica es igual - según el principio de Avogrado - a la relación molecular). %1 %78 %21 2 2 Ar N O molM grm KTltosV /96,28= 3= °291=2= de la ecuación de estado: mmHgP lbsmolgr K molK ltommHg gr VM TRa P T T 3,939= 2×/96,28 °291× ×° × 4,62×3 = × ×× = PO2 = 0,21 939,9 = = 197,3 mmHg PN2 = 0,78 939,9 = 733,1 mmHg PAr = 0,01 939,9 = 9,39 mmHg 15. En un recipiente de 2 litros de capacidad se recogen 5 litros de oxígeno medidos a la presión de 2 atm, y 10 litros de nitrógeno a la presión de 4 atm. Se dejan salir 25 litros de la mezcla gaseosa a la presión de una atmósfera. Calcular: a) la presión final en el recipiente; y b) el peso de oxígeno y de nitrógeno contenidos al final en dicho recipiente. La temperatura se ha mantenido siempre constante a 25 °C. V = 2 ltos VO2 = 5 ltos P = 2 atm 25 ltos a P = 1 atm VN2 = 10 ltos P = 4 atm 2222 834,45= 298×082,0 28×10×4 =05,13= °298× ×° × 082,0 /3×5×2 = grNNgrO K molK ltoatm molgrltosatm O PT en el recipiente de 2 ltos: }} ltoVltosatmVatm atmaltosextraenatmP atm ltomolgr K molK ltoatm gr P atm ltosmolgr K molK ltoatm gr P T N O 1=25•1=•25 :125,25= 99,19= 2×/9,2 °298× ×° × 082,0×834,45 = 999,4= 2×/32 °298× ×° × 082,0×095,13 = 11 2 2 a) como el volumen se reduce de 2 ltos a 1 lto: luego Pf = atmatm 5,12 2 25 b) m de O2 y N2 al final: aO2 = 254,6= °298× ×° × 082,0 /32×2×25 grO K molK ltoatm molgrltosatm aN2 = 29,2= °298× ×° × 082,0 /28×2×10 grN K molK ltoatm molgrltosatm 16. 12 g de iodo sólido, densidad 4,66 se colocan en un matraz de un litro. El matraz se llena entonces con nitrógeno a 20 °C y 750 mm y se cierra. Se calienta ahora a 200 °C, temperatura a la que el iodo está vaporizado. ¿Cuál es la presión final? aI2 = 12 gr. t = 20 °C y P = 750 mmHg se llena con N2 d = 4,66 gr/lto t2 = 200 °C Pf = ? V = 1 lto atmatmatmPPP atm molgrlto K molK ltoatm gr MV TRa P atm K Katm T TP P T P T P INT I 42,3=832,1+591,1=+= 832,1= /54,2×1 °473× ×° × 082,0×12 = × ×× = 591,1= °293 °473×986,0 = • =;= 22 2 1 21 2 2 2 1 1 17. El volumen de un mezcla de aire saturado de humedad a 50 °C es de 4 litros a la presión de 5 atm. Calcular: a) la presión total final cuando esta masa se expansiona sobre agua hasta un volumen de 20 litros, a temperatura constante; y b) los gramos de agua que se evaporan para mantener el aire saturado de humedad. La presión de vapor de agua a 50 °C es de 92, 5 mm. Vaire saturado = 4 ltos t = 50 °C P = 5 atm P = 3800 mmHg PV = 92,5 mmHg a) V2 = 20 ltos V1 = 4 ltos P1 = 3707,5 mmHg (corregido) mmHgP mmHgP ltos ltosmmHg P VPVP 834=5,92+5,741= 5,741= 20 4×5,3707 = = 2 2 2 2211 b) OgrH gr K molK ltommHg molgrltosmmHg a gr K molK ltommHg molgrltosmmHg a 232,133,0652,1 652,1 3234,62 /18205,92 33,0 3234,62 /1845,92 18. 100 litros de aire a 20 °C y presión de 1 atm. se hacen burbujear lentamente a través de éter. El aire saturado de vapor de éter sale a 20 °C y presión total de 1 atm. Calcular: a) los gramos de éter que se evaporan, b) el volumen final de la mezcla; y c) si la mezcla se comprime isotérmicamente a 10 atm, la cantidad de éter que se recupera de nuevo al estado líquido. La presión de vapor de éter a 20 °C es 422 mm. Suponer despreciable el volumen del éter líquido formado. V = 100 ltos aire Se hace burbujear a través de éter : T = 293 °K T = 293 °K P = 1 atm T = 1 atm PV = 422 mmHg a) ltosV mmHg ltosmmHg P VP VVPVP molgrHCOHC 85,224 338 100760 /74 2 2 11 22211 5252 luego: gr K molK ltommHg molgrltosmmHg TR MVP a 29,384 2934,62 /7485,224422 b) 224,85 ltos c) P2 = 10 atm = 7600 mmHg 7600 mmHg 100 ltos = 7600 mmHg V2 greter gr K molK ltommHg molgrltosmmHg a 19,3671,1729,394: 1,17 29336,62 /7410422 19. A 0 °C la densidad del cloruro de metilo a una presión de 0,5 atm es 1,401 g/litro, y a una presión de 0, 25 atm, es 0,5666 g/litro. A partir de estos datos, calcular el peso molecular exacto del cloruro de metilo. T = 273 °K dCH3Cl = 1,1401 gr/lto dCH3Cl = 0,5666 gr/lto P = 0,5 atm P = 0,25 atm MCH3Cl = ? molgrRT P d M P d P d /46,5027308206,0)0138,02664,2( 0138,0 2664,2 25,0 5666,0 2802,2 5,0 1401,1 0 2 1 20. A 0 °C (273,16 °K) la densidad del oxígeno a u a presión de 1 atm es 1,42090 g/litro, y a una presión de 0,5 atm es 0,71415 g/litro. Calcular la constante R de los gases y el volumen molar gramo. 0 °C = 273 ,16 °K dO2 = 1,42898 gr/lto P = 1 atm P = 0,5 atm dO2 = 0,71415 gr/lto R = ? Vm = ? PM = d R T .).(415,22 1 16,27308206,01 08206,0082057,000039,008201,0 0039,0 081979,0 16,273/4289,1 /321 08201,0 6,273/71415,0 /325,0 NenCltosV atm K molK ltoatm mol P TRn V R Kltogr molgratm R Kltogr molgratm R ECUACIONES QUIMICAS: METODOS DE IGUALACION 1. en la tostación de la pirita, Fe S2, se forma óxido férrico Fe2O3, y se desprende dióxido de azufre, SO2. Escribir la ecuación indicada correspondiente, e igualarla por el método del número de valencia. 2 22FeS + 0 2O 2 3 2 2 OFe + 2 2 4OS 4e - + O2 2 O -2 6 S -2 S +4 + 6e - 4 24e - + 6 O2 + 4 S -2 12 O -2 + 4 S +4 + 24e - 4 FeS2 + 11 O2 2 Fe2O3 + 8 SO2 2. Al calentar hipoclorito potásico, KClO, se transforma en cloruro y en clorato potásico, KCl y KClO3. Escribir la ecuación de este proceso igualada por el método del número de valencia. K +1 Cl +1 O -2 K +1 Cl -1 + K +1 Cl +5 2 3O 2e - + Cl + Cl - 2 Cl + Cl +5 + 4e - 4e - + 2Cl + + Cl + 2Cl - + Cl +5 + 4e - 3 KClO 2 KCl + KClO3 3. Por acción del clorato potásico, KClO3, en presencia de potasa caústica, KOH, el cloruro cobaltoso, CoCl2, pasa a óxido cobáltico Co2O3. Escribir la ecuación correspondiente, igualada por el método del número de valencia. Co +2 1 2Cl + K +1 O -2 H +1 + K +1 Cl +5 2 3O 3 2Co + K +1 Cl -1 + H2O Co +2 Co +3 + 1e - 6 6e - + Cl +5 Cl -1 1 6e - + 6Co +2 + Cl +5 6Co +3 + Cl - + 6e - 6CoCl2 + 12 KOH + KClO3 3 Co2O3 + 13 KCl+ +6H2O 4. Por acción de la potasa caústica, KOH, sobre el fósforo, P4, se forma hipofosfito potásico, KPO2H2 , y fosfamina, PH3. Escribir e igualar por el método del número de valencia la correspondiente ecuación. 0 4P + K +1 O -2 H +1 + H2O K +1 P +1 1 2 2 2 HO + P -3 1 3H P4 4P +1 + 4e - 3 12e - + P4 4 P -3 1 12e - + 3 P4 + P4 12 P +1 + 4 P +3 + 12 e - 5. Igualar por el método del número de valencia las ecuaciones correspondientes a la reacción del Zinc, del aluminio y del Silicio con la sosa cáustica, en las que se obtiene hidrógeno y cincato, aluminato y silicatossódicos., Na2ZnO2, Na2SiO3. Zn 0 + 2 Na +1 0 -2 H +1 2 2 21 2 OZnNa + 0 2H Zn 0 eZn 220 2e - + 2H +1 0 2H 2e - + Zn 0 + 2 H + Zn +2 + H2 + 2e - 2 Al 0 + 2 Na +1 O -2 H +1 + 2 H2O 2 Na +1 Al +3 0 2 2 2 3HO Al 0 Al +3 + 3e - 2 2e - + 2H + H2 3 2Al 0 + 6e - + 6H + 2Al +3 + 6e - + 3H2 Si 0 + 2 Na +1 O -2 H +1 + H2O 0 2 2 3 41 2 2HOSiNa Si 0 Si +4 + 4e - 1 2e - + 2H + 0 2H 2 Si 0 + 4e - + 4H Si +4 + 4e - + 2 H2O 6. El ácido nítrico concentrado oxida el iodo a ácido iódico HIO3, y se reduce a dióxido de nitrógeno, NO2. Escribir e igualar por el método del número de valencia la ecuación correspondiente. OHNOHIOHNOI eNINeI NNe eII OHONOIHONHI 22332 445 2 45 50 2 2 2 2 42 3 512 3 510 2 410210 101021010 101 1102 7. Escribir e igualar por el método del número de valencia la obtención de iodo a partir de ioduro potásico mediante el permanganato de potásico, KMnO4, en presencia de ácido sulfúrico. 085268210 21021010 25 522 22442424 2 0 2 7 27 0 2 2 2 0 2 2 4 622 4 61 2 2 4 61 2 2 4 711 HIMnSOSOKSOHKMnOKI MneSIMneI MnMne eII OHIOSMnOSKOSHOMnKIK 8. El ácido nítrico muy diluido al actuar sobre el cinc o sobre el hierro forma nitrato de cinc o nitrato férrico y se reduce a amoníaco, que con el ácido forma nitrato amónico. Escribir las ecuaciones correspondientes a estos procesos e igualarlas por el método del número en valencia. OHNONHNOFeHNOFe NeFeNFee NNe eFeFe OHONHNONFeONHFe OHNONHNOZnHNOZn NeZnNeZn NNe eZnZn OHONHNONZnONHZn 234333 0 3350 35 30 2 2 3 51 4 3 3 2 3 532 3 510 234233 0 3250 35 20 2 2 3 51 4 3 2 2 3 522 3 510 93)(8308 32483883 38 83 )( 33)(4104 8484 8 42 )( 9. El alcohol etílico, CH3CH2OH, se oxida con acetaldehido, CH3CHO, mediante el dicromato potásico en medio sulfúrico. Escribir la ecuación correspondiente, igualada por el método del número de valencia. (El número de valencia de un átomo de carbono se calcula considerando unicamente los enlaces a átomos distintos. Los enlaces a átomos de hidrógeno dan lugar a números de valencia negativos y los enlaces de átomos de oxígeno o de halógenos, a números de valencia positiva). OHSOCrSOKCHOCHSOHOCrKOHCHCH eHCHOCHCrOHHCCre eHCHOCHOHHC CrCre OSCrOSKCHOCHOSHOCrKOHCHCH 23424234272223 3 3 52 6 352 36 3 2 4 63 2 2 4 61 23 2 4 61 2 2 7 6 2 1 223 6)(343 6632326 322 23 )( 10. En presencia de ácido sulfúrico el permanganato potásico oxida al ácido oxálico, H2C2O4, a dióxido de carbono. Escribir e igualar por el método del número de valencia la ecuación correspondiente. OHCOSOMnSOKSOHKMnOOCH eCOMnOCMne eCOOC MnMne OHOCOSMnOSKOSHOMnKOCH 22442424422 2 2 42 7 2 2 42 27 2 2 2 42 4 622 4 61 2 2 4 61 2 2 4 712 4 3 2 1 2 810)(2325 101025210 522 25 11. Igualar por el método del ión - electrón la ecuación del ejercicio 2 y la correspondiente a la acción del cloro en caliente sobre un álcali, en la que se forma el cloruro y clorato. OHClOClOHCl HClOClOHClH HClOClOHCl eHClOClClOHCle eHClOClOH ClCle ClOClClO eHClOOHClClOOHClOHe eHClOClOOH OHClClOHe 232 32 32 322 32 2 3 3 3 3563 353330 621066 1062106510 110626 522 23 42222224 1422 22 12. Igualar por el método del ión - electrón la formación de bromo a partir de un bromuro mediante el dicromato potásico en medio ácido. OHCreBrOCrHeBr OHCrOCrHe eBrBr OHBrCrHOCrBr 2 3 272 2 3 72 2 22 3 72 72631466 172146 322 13. Igualar por el método del ión - electrón la oxidación de un nitrito a nitrato, mediante el permanganato potásico en medio ácido. Escribir la ecuación molecular correspondiente, suponiendo se oxida el nitrito potásico en un exceso de ácido sulfúrico. OHSOKMnSOKNOSOHKMnOKNO eHNOOHMnNOOHMnOHe eHNONOOH OHMnMnOHe OHSOKMnSOKNOSOHKMnOKNO 242434242 32 2 224 322 2 2 4 242434242 325325 10105325521610 522 2485 14. En medio fuertemente ácido el bismutato potásico, KBiO3 oxida una sal manganosa a permanganato. El bismutato se reduce a ión Bi +++ . Escribir e igualar por el método del ión - electrón la ecuación iónica correspondiente, y a partir de esta, la ecuación molecular suponiendo se oxida nitrato manganoso en presencia de ácido nítrico. OHKNOKMnONOBiHNONOMnKBiO eHMnOOHBiMnOHBiOHe eHMnOMnOH OHBiBiOHe OHKNOKMnONOBiHNONOMnKBiO 234333233 42 32 23 4 2 2 2 3 3 234333233 732)(514)(25 10162752853010 2584 5362 )()( 15. El tiosulfato sódico, Na2S2O3, es oxidado por el iodo a tetrationato sódico Na2S4O6, mientras que el iodo se reduce a ioduro. Escribir e igualar por el método del ión - electrón la ecuación correspondiente. (Esta reacción tiene una gran importancia en el análisis volumétrico). eOSIOSIe eOSOS IIe OSIOSI 2222 22 22 22 6432 0 2 6432 0 2 64322 16. En medio prácticamente neutro (en presencia de bicarbonato), el, iodo oxida el arsenito a arseniato, mientras que en medio fuertemente ácido esté se reduce a arsenito mediante el ácido iohídrico. Escribir e igualar por el método del ión - electrón ambas ecuaciones. eAsOIHOHCOIeAsOOHHCO OHCOHCO IIe eHAsOAsOOH SoluciónOHCOIAsOHCOIAsO speOHAsOIAsOIHe OHAsOIAsOHe eII SoluciónOHIAsOHIAsO OH 22444224 444 22 242 :2424 .Re22242 242 22 :242 4 24 22223 23 2 422 224322 2224 2224 0 2 2 0 224 17. En medio ácido el persulfato potásico, K2S2O8, oxida el ión crómico a cromato y el ión permanganoso a permanganato. Escribir e igualar por el método del ión electrón la oxidación del sulfato crómico y del sulfato manganoso mediante el persulfato potásico en exceso de ácido sulfúrico, a partir de ellas, las ecuaciones moleculares correspondientes. 4242428224 4482 2 2 482 4 2 2 44282 2 424242262234 4482 3 2 482 4 3 2 44282 3 752852 101016251028 522 2584 63283)( 661623628 322 2384 0 SOHSOKHMnOOHOSKMnSO SOeHMnOOSeMnOH SOOSe eHMnOMnOH HSOMnOOHOSMn SOHSOKCrOHOHOSKSOCr SOeHCrOOSeCrOH SOOSe eHCrOCrOH HSOCrOOHSCr 18. En medio ácido y en presencia de reductores fuertes, los nitritos actúan como oxidantes y se reducen a óxido nítrico. Escribir las ecuaciones iónicas de oxidación de los ácidos iohídrico y sulfhídrico por el nitrito potásico en ácido clorhídrico, y a partir de ellas las correspondientes ecuaciones moleculares. OHKClSNOHClSHKNO eOHSNOSNOHe eSS OHNONOHe OHSNOHSNO OHKClINOHClHIKNO eIOHNOINOHe eII OHNONOHe OHINOHINO 222 2 0 2 0 22 22 2222 222 2 22 222 22222 222242 12 221 222222 2222242 122 221 19. El sulfato cérico, Ce(SO4)2, en medio ácido es un oxidante energético, que al actuar se reduce a sulfato ceroso, Ce2(SO4)3. Escribir e igualar por el método del ión - electrón la ecuación de oxidación mediante el sulfato cérico, y a partir de las mismas las ecuaciones moleculares correspondientes. 24234242224 2 3 42 4 242 34 2 3 422 4 2423422224 2 3 22 4 222 34 2 3 22 4 2)()(2 22222 122 21)()(2 22222 122 21 COSOHSOCeOCHSOCe eCOCeOCCee eCOOC CeCee COHCeOCHCe OSOHSOCeOHSOCe eHOCeOHCee eHOOH CeCee OHCeOHCe DISOLUCIONES: DENSIDAD Y CONCENTRACION 1. Calcular la cantidad de sosa caústica y de agua que se necesitan para preparar 5 litros de una disolución al 20 %, cuya densidad es 1,219 g/cc. Cuál es la normalidad de esta disolución? N NaOHgr NaOHgreq disollto disolcc disolcc disolgr disolgr NaOHgr OgrH disolgr OHgr disolcc disolgr disollto disolltos disolltos grNaOH disolgr NaOHgr disolcc disolgr disollto disolcc ltosdisol 095,6 .40 ..1 .1 .1000 . .219,1 .100 .20 24876 .100 2.809 . .219,1 .1 .1000 .5 1219 .100 .20 , .219,1 .1 .1000 5 2. Se disuelve una cierta cantidad de cloruro magnésico hidratado, MgCl2. 6H2O, en un peso igual de agua. Calcular la concentración de la disolución en tanto por ciento de sal anhidra. molgrMgCl molgrOHMgCl /3,95 /3,206 2 22 masa total de la disolución : 406,6 gr.disol %43,23100 .6,406 .3,95 2 disolgr MgClgr 3. Una disolución de carbonato sódico de densidad 1,105 g/cc contiene 10,22 % de carbonato anhidro. Calcular el volumen de la misma que podrá dar lugar por evaporación a 100 gramos del carbonato hidratado, Na2CO3. 10H2O. disolcc disolgr disolcc CONagr disolgr OHCONagr CONagr OHCONagr .19,328 .105,1 . 32.22,10 .100 10.286 .106 10.100 232 32 232 4. Calcular el peso de sulfato magnésico heptahidratado, MgSO4. 7H2O, que debe añadirse a 1000 gramos de agua para obtener una disolución al 15 % en sulfato anhidro. OHMgSOgrmdespejando mm mm enmm 242 22 32 32 7.78,443338,0/150 15,0)1000(488,0 48,0 3,246 3,120 01000)2 )2)11000)1 5. Calcular las cantidades de carbonato sódico hidratado, Na2CO3. 10H2O y de agua que se necesitan para preparar 12 litros de disolución al 13,9 % de carbonato anhidro, y de densidad igual a 1,145 g/cc. ¿Cuál es la normalidad de esta disolución? N CONagr CONagreq disollto disolcc disolcc disolgr disolgr COgrNa normalidad grOmasaHm grOHCOmasaNamdespejando OHCONagr CONagr mm disolgr disolcc disolgr disolccmmm cmcmcm mmm 003,3 .53 ..1 .1 .1000 . .145,1 .100 5,13 : 87,85 53,5110: 139,013740 10.286 .106 0)2 .1347 . . 145,1.12000)1 32 3232 21 2322 232 32 21 321 332211 321 6. Calcular el volumen de disolución al 12 % en peso de CuSO4 que podrá prepararse con 1 Kg de sulfato cúprico cristalizado, CuSO4. 5H2O. La densidad de la disolución es 1,131 g/cm 3 . disolltos disolgr disolcc grCuSO disolgr grCuSO grCuSO OHgrCuSO molgrCuSO molgrOHCuSO .715,4 10715,4 .131,1 . 12 .100 250 160 51000 /160 /2505 3 44 4 24 4 4 7. Se tiene un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,827 g/cc y 92,77 % en peso de H2SO4. Calcular como hay que diluir este ácido, en volumen y en peso para obtener un ácido sulfúrico que contenga 1 g de H2SO4 por 1 cc de disolución. El ácido resultante tiene una densidad de 1,549 g/cc. concentración final del ácido : %57,6464557,0 .549,1 .1 .1 .1 42 disolgr disolcc disolcc SOHgr para 1000 gr. de ácido: 332211 321 )2 )1 cmcmcm mmm OdeHgrmdespejando m enmOm mm 22 2 32 32 .02,437: 64557,0)1000(7,927 )2)164557,03277,01000)2 1000)1 En volumen : para 1 lto. de ácido: disolltos disolcc disollto disolgr disolcc SOHgr disolgr disolgr SOHgr disolcc disolgr disollto disolcc disolto .6949,1 .1000 .1 .549,1 . .557,64 .100 .100 .77,92 . .827,1 .1 .1000 .1 42 42 8. Un ácido sulfúrico de 50 °Bé contiene 62,18 % de H2SO4. Hallar la normalidad de este ácido. Ecuación para líquidos más densos que el H2O: Bé 145 145 Nl disollto disocc disolcc disolgr SOHgr SOHgreq disolgr SOHgr ccgr 36,19 .1 .1000 . .526,1 .49 ..1 .100 .18,62 /1526 50145 145 42 4242 9. Hallar la normalidad y la modalidad de una disolución de amoníaco de 20 °Bé´, que contiene 17,19 % en peso NH3. Ecuación para líquidos menos densos que el H2O: 130 140 molal OHKg OHgr NHgr NHmol OHgrdisolgr NHgr N NHgr NHgreq disollto disolcc disolcc disolgr disolgr NHgr ccgr 21,12 .1 .1000 .17 .1 .9,17.100( .19,17 434,9 .17 ..1 . .1000 . .933,0 .100 .19,17 /93,0 20130 140 2 2 3 3 2 3 3 33 10. Se disuelven en 600 gramos de agua 200 litros de cloruro de hidrógeno medidos a 15 °C y 768 mm. La disolución que resulta es de 21,1 °Bé. Calcular la concentración de este ácido en gramos de HCl por ciento y su molaridad. ccgrP /17,1 1,21145 145 Ecuación de estado : RT M m PV M disollto disolcc disolcc disolgr HClgr HClmol disolgr disolgr disolgr HClgr HCl HClgr K molK ltomm molgrltosmm mHCl 96,10 .1 .1000 .1 .17,1 .5,36 .1 .100 .21,34 %208,34100 .565,911 .565,311 % .565,311 2884,62 /5,36200768 11. Se mezcla un litro de ácido nítrico de densidad 1,38 g/cc y 62,70 % con un litro de ácido nítrico de densidad 1,13 g/cc y 22,38 %. Hallar: a) la concentración del ácido resultante en tanto por ciento: b) el volumen de ácido que se forma; y c) su molaridad. La densidad del ácido formado es igual a 1,276 g/cc. %54,44 : 25102238,01130627,01380 .251011301380 13,1 1 1000 1 38,1 1 1000 1 ) 3 3 332211 3 3 321 c despejando c cmcmcm grm m cc g lto cc lto cc gr lto cc lto mmma M HNOgr HNO disollto disolcc disolcc disolgr disolgr HNOgr c disolltos disolcc disollto disolgr disolcc disolgrb 02,9 .63. .1000 . .276,1 .100 .54,44 ) .1967 .1000 .1 .276,1 .1 .2510) 3 33 12. Que cantidad de agua hay que evaporar de una tonelada de ácido sulfúrico de densidad 1,26 g/cc y 35,03 %para obtener un ácido de densidad 1,49 g/cc y 59,24 %. Realizar el cálculo: a) Correctamente a partir de los %; b), incorrectamente, a partir de las densidades, al suponer que los volúmenes son aditivos; c) , determinar las normalidades de los dos ácidos. N SOHgr SOHgreq disollto disolcc disolcc disolgr disolgr SOHgr N SOHgr SOHgreq disollto disolcc disolcc disolgr disolgr SOHgr c VVcc VV gr cc gr VVVb OKgHmdespejando men mmmmKg cmcmcmmmma 18 .49 ..1 .1 .1000 . .49,1 .100 .24,59 01,9 .49 ..1 . .1000 . .6,12 .100 .03,35 ) 109365,7 26,1 1 10 ) 67,408: 5924,04,5923,350)2()1( 5924,003503,01000)2(1000)1( ) 42 4242 42 4242 32 5 32 6 321 22 2 3232 332211321 13. Calcular la cantidad de ácido sulfúrico concentrado de 96,2 % de H2SO4 que debe agregarse a 100 Kg de un oleum de un 12 % de SO3 para obtener un ácido sulfúrico puro, de un 100 % de H2SO4. 32131 332211321 100962,0100 )2()1( mcmmm cmcmcmmmm Cálculo de C2 = 027,1 380 98 .100 12 98,0 98.18.80 423 2 4223 KgSO SOKgH disolKg KgSO C grgrgr SOHOHSO KgmMdespejando mm en 05,71 100027,1100962,0 )2()1( 11 11 14. Un oleum de un 25,4 % en SO3 se ha de diluir en ácido sulfúrico de 97,6 % en H2SO4 para obtener un oleum de 20 % en SO3. Calcular la cantidad de ácido sulfúrico que debe agregarse por cada 100Kg del oleum original. 8,0746,0100100 )2()1( 32232 332211321 mcmmmKg cmcmcmmmm Cálculo de c2 = 106,1 .18 .98 .100 4,2 976,0 2 22 OHKg OHKg disolKg OKgH (1) en (2) KgMdespejando mmm 64,17 306,0 4,5 8,0808,0)100(106,16,74 2 222 15. Se diluye a un volumen cinco veces mayor un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,805 g/cc que contiene 88,43 % en peso de H2SO4. Calcular el volumen del ácido diluído que se necesita para preparar 5 litros de ácido sulfúrico normal. V2 = 5V1 disolcc disolgr disolcc SOHgr disolg SOHgreq SOHgr disollto SOHgreq disolltos .493,153.805,1 .1 .43,88 .100 ..1 .49 .1 ..1 .5 4242 4242 16. Una disolución de potasa caústica de densidad 1,415 g/cc es de 41,71 %. Calcular el volumen de disolución que contiene 10 moles de KOH. disolcc disolgr disolcc KOHgr disolgr molKOH grKOH molesKOH .66,950 .415,1 .1 .71,41 .100 1 108,56 10 17. Se han de preparar 2 litros de disolución 2 normal en HCl y en NaCl a partir de ácido clorhídrico de densidad 1,165 g/cc y 33,16 % HCl, y de una disolución de sosa caústica de densidad 1,38 g/cc y de 35,01 % NaOH. Calcular los volúmenes que se necesitan de estas dos disoluciones. Vde HCl: ccHCl disolgr disolcc HClgr disolgr HClgreq HClgr disollto HClgreq disolltos 86,755 .65,1 .1 .16,33 .100 .2 ,5,36 .1 .4 .2 V de NaOH : disolcc disolgr disolcc NaOHgr disolgr NaOHgreq NaOHgr disollto NaOHgreq disolltos .16,331 .38,1 .1 .01,33 .100 .1 .40 .1 .2 .2 18. Se tiene una disolución de dicromato potásico al 1 %, cuya densidad relativa es prácticamente la unidad. Calcular el volumen de esta disolución que se necesita para preparar 250 cc de disolución 0,1 normal de dicromato al actuar como oxidante. disol disolgr disolcc OCrKgr disolgr OCrKgreq OCrKgr disolgreq OCrKgreq disolcc disollto disolcc OHCrOCrHe .58,122 .1 .1 .1 .100 .1 .294 .1 .1,0 .1000 .1 .250 72146 722 722 722722 2 32 72 19. Calcular el peso de anhídrido arsenioso que se necesita para preparar 1 litro de disolución de arsenito 0,1 normal. (El anhídrido arsenioso se disuelve con algo de sosa caústica). 32 32 .945,4 sen.91,1912 .82,197 sen.1 sen.955,95 .1 sen.1,0 .1 OAsgr itoArgr OAsgr itoArgreq itoArgr disollto itoAreqgr disollto 20. Se queman 80 litros de fosfamina medidos a 18 °C y 756 mm. El ácido fosfórico formado se disuelve en agua y se forma 1 litro de disolución. Calcular la normalidad de la disolución ácida. 43 3 43 3 33 4323 .391,326 34 .98 .24,113 24,113 2914,62 /3480765 2 POHgr grPH POHgr PHgr grPH K molK ltommHg molgrltosmmHg mRT M m PV POHOPH PH N POHgr POgrHeq disollto POgrH 99,9 .3/58 1 .1 391,326 43 4343 21. Calcular el volumen de ácido sulfúrico de densidad 1,827 g/cc y 92,77 % de H2SO4 que se necesita para preparar 10 litros de ácido sulfúrico 3 normal. disolcc disolgr disolcc SOHgr disolgr SOHgreq SOHgr disollto SOgrHeq disolltos .3,867 .827,1 . .77,92 .100 .1 .49 .1 3 .10 4242 4242 22. Se tiene una disolución de sosa caústica 0,5 normal, factor 0,974. Hallar el volumen de disolución de sosa caústica de densidad 1,22 g/cc y de 20,57 % de NaOH, que debe agregarse a un litro de aquella disolución para que resulte exactamente 0,5 normal. Suponer que en la mezcla los volúmenes son aditivos. 5,0487,011 )2()1( 457,0,974,05,0 32232 332211321 VNVVVlto NVNVNVVVV NNaOH Cálculo de N2 = ccltosVdespejando VVen N disollto ccdisol disolcc disolg NaOHgr NaOHgreq disolgr NaOHgr 313,210313,2 62,5 013,0 5,0)1(121,60487:)2()1( 1213,6 .1 10 .1 .22,1 .40 .1 .100 .07,20 3 2 22 2 3 23. Calcular el volumen de disolución 2 normal de sulfato cúprico que se necesita para preparar 10 gr de óxido cúprico previa precipitación del cobre como carbonato y calcinación posterior de este a óxido. disolccV disollto disolcc grCuSOeq disollto CuSOgr grCuSOeq CuOgr CuSOgr grCuO molgrCuSO COCuOmolgrCuO SOHCuCOCOHCuSO .125 . .10 2 .1 .80 .1 .80 .160 10 /160 /80 3 44 44 4 2 423324 24. Se tratan 250 g de cloruro sódico con ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,83 g/cc y 93,64 %. Si el ácido se agrega en un exceso del 20 % respecto a la formación de sulfato sódico neutro, calcular el volumen de ácido sulfúrico utilizado. disolcc disolgr disolcc SOHgr disolgr SOHgr SOHgr grNaCl SOHgr NaClgr grgrgrgr HClSONaSOHNaCl .64,146 .93,1 .1 .64,93 .100 .282,251 .282,2512,1 117 .98 .250 7314298117 22 42 42 42 42 4242 25. En el problema anterior, el cloruro de hidrógeno desprendido se absorbe en agua y se obtienen 500 cc de un ácido de densidad 1,137 g/cc. Calcular la normalidad de este ácido y su concentración en tanto por ciento. %43,27100 .137,1 .1 .500 .983,155 54,8 .1 .1000 .5,36 1 .500 .983,155 983,155 .117 .73 .250 disolgr disolcc disolcc HClgr N disollto disolc HClgr grHCleq disolcc HClgr grHCl NaClgr HClgr NaClgr 26. Calcular el volumen de ácido clorhídrico 3 normal que se necesita para disolver 12 gramos de un carbonato cálcico de 93,2 % de pureza. disolcc disollto disolcc grHCleq disollto HClgr grHCleq CaCOgr HClgr disolgr CaCOgr disolgr grgr COHCaClHClCaCO .56,74 .1 .1000 3 .1 .5,36 1 .100 .73 .100 .2,93 .12 .73.100 2 3 3 3223 27. A partir de 100 cc de un ácido sulfúrico, por precipitación con cloruro bárico, se obtienen 11,75 g de sulfato bárico. Hallar la normalidad del ácido sulfúrico. N SOgrH SOgrHeq disollto disolcc BaSOgr SOgrH disolcc BaSOgr HClBaSOBaClSOH 008,1 49 .1 . .1000 .238 98 .100 .5,117 23320898 2 42 42 4 424 4242 28. Calcular el volumen de ácido clorhídrico concentrado de densidad 1,18 g/cc y 36,23 % de HCl que ha de reaccionar sobre un exceso de dióxido de manganeso para producir el cloro necesario que al actuar sobre disolución de sosa caústica origine 5 litros de disolución normal de hipoclorito sódico. disolcc disolgr disolcc HClgr disolgr NaClOgr HClgr grNaClOeq NaClOgr disollto grNaClOeq disolltos HNaClO NaOH ONMnClClMnOHCl .77,853 .18,1 .1 .23,36 .100 .149 .5,364 1 .5,74 .1 1 .5 2 2 24 2 2222 29. Hallar el volumen de ácido nítrico concentrado (d = 1, 4 g/cc; 66,97 %) que debe añadirse a un litro de ácido clorhídrico concentrado ( d = 1, 198 g/cc; 48,0 %) para obtener agua regia (3HCl:1HNO3). disolcc disolgr disolcc HNOgr disolgr grHCl HNOgr disolgr disolgr disolcc disolgr disollto disolcc disollto .06,294 .4,1 . .97,66 .100 5,109 .63 .100 .40 . .198,1 .1 .1000 .1 3 3 30. Hallar la concentración de una disolución de hidróxido potásico de densidad 1,24 g/cc, si al diluirla a un volumen diez veces mayor, 20 cc de la disolución diluída gastan 21,85 cc de ácido 0,5 normal, factor 1,025. %28,25100 .1 56 .24,1 .1 .1000 .1 . 599,5 59,5559,0 025,15,085,2120 1,010 11 1 2211 12 KOHgreq grKOH disogr disolcc disolcc disollto disollto grKOHeq iónConcentrac NN ccccN NVNV factorVV 31. Calcular la concentración de un ácido sulfúrico de densidad 1,725 g/cc a partir de los datos siguientes:10cc del ácido se diluyen a 250 cc, y 10 cc de este ácido diluído al valorarlo con un alcalí 0,5 normal, factor 1,034 gastan 21,7 cc de éste. %74,79100 .725,1 .1 .1000 .1 .1 .49 . 04725,28 04723,28 034,15,07,2110 04,0)25(25010 42 4242 1 1 42 disolgr disolcc disolcc disollto SOgrHeq SOHgr disollto SOgrHeq dondeN ccccN ciónfactordiluvecesccccSOH 32. ¿Cuál es la concentración de un amoníaco, de densidad 0,907 g/cc, sabiendo que al diluir 25 cc a 500 cc, 25 cc de está disolución diluída gastan 17,25 cc de un ácido normal factor 0,965? 25 cc a 500 cc fact. de dil. = 0,5 %96,24100 907,0 .1 .10 . 1 17 . 317,13 317,13 965,0 25,1725 3 3 33 1 2 21 gr disolcc disolcc disollto grNHeq grNH disollto grNHeq N N ccNccN 33. Un ácido acético diluído, de densidad prácticamente la unidad, se valora con sosa caústica 0,2 normal, factor 1,028, 20cc del ácido consumen 16,2 cc del alcalí. Hallar la concentración del ácido acético. %999,0 100 .1 .1 .1000 .1 .1 .60 . 1665,0 1665,0 028,12,02,1620 3 33 1 221 disolgr disolcc disolcc disollto COOHCHgreq COOHCHgr disollto COOHgrCHeq N NccNccN34. Una disolución saturada de hidróxido bárico a 20 °C tiene una densidad de 1,041 g/cc. Hallar su solubilidad calculada en gramos del hidrato, Ba(OH)2. 8H2O, por litro y por 100 gramos de disolución si 10cc de la disolución saturada se neutralizan con 9,5 cc de ácido 0,5 normal, factor 0,960. 0691,0 .401,1 .1 .10 . 1 2/504,315 . 8)( 456,0 . 93,71 8)(1 2/504,315 . 8)( 456,0 /504,3158)( 456,0 56,05,05,910 3 22 22 22 22 1 221 disolgr disolcc disolcc disollto greq gr disollto OHOHgrBaeq disollto gr OHOHgrBaeq gr disollto OHOHgrBaeq molgrlarpesomolecuOHOHBa N NccNccN 35. Calcular el volumen de alcalí normal que se necesita para neutralizar 1 g exacto de: a), H2SO4; b) Oleum de 50 % de SO3; y c) , de SO3 puro. disolcctotal NaOHgreq disolcc NaOHgr grNaOHeq SOgrH grNaOH SOgr SOgrH grSO grNaOHeq disolcc NaOHgr grNaOHeq SOHgr NaOHgr SOgrHb disolcc disollto disolcc grNaOHeq disollto NaOHgr grNaOHeq SOHgr grNaOH SOHgra .7,22: 5,12 .1 .1000 .40 1 98 80 .80 98 5,0 204,10 1 .1000 .40 1 .98 .80 5,0) .408,20 .1 .1000 1 .1 .40 1 .98 80 .1) 423 42 3 42 42 42 42 DISOLUCIONES: PROPIEDADES COLIGATIVAS Y PESOS MOLECULARES DE SOLUTOS 1. A temperatura muy próxima a 26 °C la presión de vapor de agua resulta ser de 25,21 mm. Calcular la presión de vapor a la misma temperatura de una solución 2,32 molal de un compuesto no electrolito no volátil, suponiendo comportamiento ideal. mmHgPdespejando P totalesmoles solutomoles Xs P Xs Po PPo OHmoles gr mol disolventegrdisolventeKg disolventeKg solutomoles molalm 201,24:04,0 21,25 221,25 04,0 .)55,5532,2( .32,2 21,25 21,25 )2(5,55 18 1 .1000.1 . .32,2 32,2 2. A unos 50 °C la presión de vapor del benceno resulta ser de 269,3 mm. Hallar a la misma temperatura la presión de vapor de una disolución que contiene 1,26 g de naftaleno, C10H8 en 25,07 g de benceno. mmHgP P HCgr HmolC HgrC HCgr HmolC HgrC P mmHgPvPvXdP 29,261 3,269 3,269 .128 1 26,1 .78 1 07,25 3,269 810 810 810 66 66 66 3. Al disolver 13,2 gramos de urea en 60,8 g de agua la presión de vapor a 28 °C desciende de 28,55 mm a 26,62 mm . Hallar el peso molecular de la urea. molgrM M M M gr Xs Xs Po PPo M NHCNHurea /15,60061,0 377,32,13 2,13 061,0 18 8,602,13 2,13 35,28 62,2635,28 ? 22 4. A 80,2 °C, punto de ebullición del benceno, la presión de vapor de una disolución formada por 3,54 g de dinitrobenceno y 42,61 g de benceno es de 731,8 mm. Calcular el peso molecular del dinitrobenceno. molgrM M M M PommHgPv MPmmHgPv /2,168 0371,0 546,054,3 54,3 0371,0 78 61,4254,3 54,3 760 8,731760 )(760 ?)(8,731 5. En las inmediaciones de 10 °C la presión de vapor del éter, C4H10O, es de 290,6 mm. y la de una disolución obtenida al disolver 5,01 g de ácido esteárico en 27,6 g de éter es de 277,5 mm. Calcular el peso molecular del ácido esteárico. molgrM M M M mmHgP mmHgPo HCOHgrC MCOOHHgrC /07,285045,0 3729,001,5 01,5 045,0 74 6,2701,5 01,5 6,290 5,2776,290 5,277 6,290 6,27 ?01,5 5252 3517 6. Una disolución saturada de fenol en agua tiene a 21 °C una presión de vapor de 18,31 mm, mientras que la del agua pura es de 18,65 mm. Calcular la solubilidad del fenol en agua expresada en gramos por ciento. Suponiendo que la disolución sigue la ley de Raoult. %839,8 318,19 362,171 769400 18 01823,0 94´940018 18 01823,0 18 949400 01823,0 18 100 34 94 65,18 31,1865,18 31,18 65,18 a a a aa a a a a aa a mmHgP mmHgPo 7. A 19 °C, la presión de vapor del tetracloruro de carbono, CCl4 es de 85,51mm, y la de una disolución de 0,860 g de antraceno en 20,0 g de CCl4 es de 82,26 mm. Hallar el peso molecular del antraceno. molgrM M M M Xs Po PPo mmHGP mmHgPo /64,167 1298,086,0 86,0 038,0 154/20/86,0 /86,0 51,85 26,8251,85 26,82 51,85 8. A 85 °C la presión de vapor del dibromuro de propileno, C3H6Br2 es de 128 mm. y la del dibromuro de etileno, C2H4Br2 es de 176,6 mm. Calcular la presión de vapor de una mezcla líquida supuesta ideal de estas dos sustancias formada por dos moles de C3H6Br2 y tres moles de C2H4Br2. mmmmPvXPvXP molesBrHCmmPv molesBrHCmmPv 6,172 5 3 128 5 2 36,172 2128 2211 2422 263 presión de la mezcla = 154,76 mmHg 9. A 110 °C las presiones de vapor de clorobenceno, C6H5Cl, y del bromobenceno, C6H5Br, son, respectivamente, de 400 mm y 200 mm. Calcular la presión de vapor a esta temperatura de una mezcla líquida supuesta ideal formada por un 30 % de C6H5Cl y un 70 % de C6H5Br. mmP moles BrHgrC mol BrHCgr moles ClHgrC mol ClHgrC grSiMt PvXPvXP BrHCmmPv ClHCmmPv 82,274200 4458,02666,0 4458,0 400 4458,02666,0 2666,0 4458,0 157 1 .70 2666,0 5,112 1 30 100 %70200 %30400 56 56 56 56 2211 562 561 10. De X, fracción molar CH3OH en el líquido. OHmolesCHX XX XX 398,4;7,6242,125 7603,1353,1355,260 7603,135)1(5,260 Pero para 1 mol. de mezcla tendremos: 0,498 moles CH3OH y : 0,502 moles C2H5OH (1) 0,498 moles CH3OH OHCHgr OHCHmol OHCHgr 3 3 3 .957,15 .1 .043,32 0,502 moles C2H5OH OHHCgr OHHmolC OHHCgr 52 52 52 .127,23 1 .07,46 Luego en % tenemos: OHCH Mezclagr OHCHgr 3 3 %83,40%100 .084,39 .957,15 OHHC Mezclagr OHHCgr 52 52 %17,59%100 .084,39 .127,23 En seguida calculamos, X', fracción molar CH3OH en el vapor. )2(170,0 760 729,129 ' 271,630729,129760 729,1295,260498,0 52 3 molesX mmP mmP OHHC OHCH Vapor formado por 0,170 moles CH3OH y 0,830 moles C2H5OH por 1 mol de Mezcla. (2) OHHCgr OHHmolC OHHgrC OHHmolesC OHCHgr OHmolCH OHCHgr OHmolesCH 52 52 52 52 3 3 3 3 .238,38 1 07,46 830,0 .477,5 1 .043,32 170,0 En % tenemos: %47,12%100 ,685,43 447,5 3 Mezclagr OHgrCH %53,87%100 .685,43 .238,38 52 Mezclagr OHHCgr Como la Mezcla es equimolecular entonces: Sacamos la media aritmética tanto de moles como por ciento en peso. De (1) y (2) OHmolesCH 33340,0 2 0170498,0 En porcentaje tenemos: 33,40% moles de CH3OH y de 66,60% moles de C2H5OH Igualmente para el tanto por ciento en peso: OHHdeCy OHdeCH 52 3 %35,73 %65,26 2 %47,12%83,40 Igualmente para el tanto por ciento en peso: OHHdeC OHdeCH 52 3 %35,73 %65,26 2 %47,12%83,40 11. De: 1610 X + (1-X) 290 = 760 1610 X + 290 - 290 X = 760 1320 X = 470 X = 0,3561 C3H6O = 0,3561 moles ; En % = 35,61 % moles C3H6O y de C7H8 = 0,6439 moles ; En % = 64,39 % moles C7H8 Ahora 0,3561 moles OHCgr OHmolC OHCgr 63 63 63 .683,20 1 .081,58 87 87 87 .329,59 1 .141,92 6439,0 HCgr HmolC HCgr moles Teniendo 80,012 gr. de Mezcla podemos calcular en porcentaje: 87 63 63 %15,74 %85,25%100 ,012,80 .683,20 HdeCy OHdeC Mezclagr OHCgr 12. La composición del vapor que se forma es : a) PC3H6O = 0,3561 1610 = 573,32 OHmolesCX 637543,0 760 32,573 ' PC7H8 = 0,6439 290 = 186,731 872457,0 760 731,186 ' HmolesCX En porcentaje tendremos: X' = 75,43% moles de C3H6O y de X'' = 24,57% moles C7H8 Por lo tanto : 87 87 87 87 63 63 63 63 .64,22 .lg1 .141,92 2457,0 .81,43 1 .081,58 7543,0 HCgr HCrmo HCgr HmolesC OHCgr OHmolCOHCgr OHmolesC Entonces: 87 87 63 63 %07,34%100 .45,66 .64,22 %93,65%100 .45,66 .81,43 HC Mezclagr HCgr OHC Mezclagr OHCgr b) Presión de vapor = 0,7543 (1610) + 0,2457 (290) = 1285,676 mm Redondeando = 1285,7 mm. 13. Una disolución de peróxido de hidrógeno en agua cuya concentración es del 2,86 % congela a -1,61 °C. Hallar el peso molecular del peróxido de hidrógeno. Ac(H2) = 1,86 °C/mol. cmc Descenso del pto de congelación molgrM despejando M /34 14,9761,1 86,1100086,2 : 86,1 14,97 100086,2 61,1 14. Suponiendo comportamiento ideal, calcular los puntos de ebullición de tres disoluciones de úrea al 5, al 10 y al 15 % de CO(NH2)2 . e(H2O)=0,52°C/mol. CTee MA a e CTee MA a e CTee MA a e 53,101529,152,0 6085 1000151000 963,100963,052,0 6090 1000101000 456,100456,052,0 6095 100051000 15. Una disolución de glicocola preparada al disolver 1,62 g de sustancia en 19,62 g de agua, hierve 100,6 °C. Hallar el peso molecular de la gliococola. e(H2)=0,52°C/mol. molgrMs Ms eme CeCTe /56,71 6,062,13 52062,1 52,0 62,19 100062,1 6,06,100 16. Una disolución de urea tiene un punto de congelación de -1 °C. Calcular la cantidad de agua que habrá de añadir a 100 g de una disolución para que el punto de congelación de la disolución diluída sea -0,5 °C. e(H2O)=1,86°C/mol. OgrHA A A enAa A a A a A a A a c MsA a e 2875,36 03225,0 100 )1()3(100|)3( )2(01613,086,1 60 1000 5,0 )1(032215,086,1 60 1000 1 1000 17. El radiador de un automóvil contiene 10 litros de agua. Calcular la cantidad de etilen - glicol, C2H6O2, o de glicerina, C3H8O3, que debería añadirse para que el líquido no empezase a congelar hasta -10 °C. e(H2O)=1,86°C/mol. glicerinagra a oletilenglicgra a A a molgrOHC molgrOHC grmOltosHV OH .2,890386,1 9218000 1000 10 .600086,1 6218000 1000 86,1 62 1000 10 /92 /62 .1800018 383 262 22 18. El benceno congela a 5,5 °C y hierve a 80,2 °C. Los calores latentes de fusión y de ebullición del benceno son, respectivamente, 30,3 y 94,2 cal/g. Calcular las constantes molales de los puntos de congelación y de ebullición del benceno. Los valores experimentales son 5,12 y 2,67 °C/mol, respectivamente. molK molK grcal KmolKcal c egrcaleCTe cgrcalfHCCTc /068,5 /62,2 /3,301000 )2,353(/58,1 ?/2,942,80 ?/3,305,5 22 66 molK grcal KmolKcal e /62.2 /2,941000 )2,353(/98,1 22 19. Se disuelven 3,96 g de ácido benzoico, C6H5COOH, en 80,6 g de benceno y la disolución congela a 4,47 °C. El benceno puro congela a 5,5 °C. Hallar el peso molecular y la fórmula del ácido benzoico disuelto en el benceno. c(C6H6)=5,12°C/mol. molgrM M c c MA a cmc /2,244 12,5 6,80 100096,3 03,1 1000 20. El fenol purísimo funde a 40,8 °C, y su constante molal del punto de congelación es 7,3 °C/mol. Calcular la proporción de agua que lleva un fenol que empieza a congelar a 18 °C. %32,5 : 73004,4104041 7300)181800(8,22 3,7 18)100( 1000 8,22 1000 8,22188,40 a despejando aa aa a a C c MA a Cc 21. Calcular el punto de congelación de un fenol impurificado con un 1% de agua. El fenol puro solidifica a 40,8 °C. c(fenol)=7,3 °C/mol. CTcc c solutoagua solventefenol 7,3096,48,40096,4 3,7 18,99 10001 %)1( 22. Se disuelve 0,469 g. de ácido acético, CH3COOH, en 23,15 g. de agua y la disolución congela a 0,63 °C. Una disolución de 0,704 g. de ácido acético en 29,54 de benceno desciende el punto de congelación de éste en 1,02 °C. Hallar los pesos moleculares del ácido acético en la disolución acuosa y en la disolución de benceno. ¿Qué estructura molecular tiene el ácido acético en el benceno? Las constantes molales de los puntos de congelación del agua y del benceno son, respectivamente, 1,86 y 5,12 °C/mol. 0,469 gr. CH3COOH 23,16gr. H2O Tc = -0,63 °C 0,704gr. CH3COOH 29,54 gr. H2O Tc = 1,02 °C molgrM M molgrM M /62,11512,5 54,29 1000704,0 02,1 /78,5986,1 16,23 1000469,0 63,0 23. El magnesio funde a 651 °C y su calor latente de fusión es igual a 88 cal/g. Calcular el punto de fusión de una aleación de magnesio - plata que contiene un 6% de plata. CTfdescensoCc f TfR MA a c MA a cmc MggrsolventegrAgrcalf AggrsolutograCTf 63,639)(366,11 881000 )924(98,1 88,10794 10006 1000 10001000 ).(94./88 ).(6.651 2 2 24. Se funde una mezcla de 0,436 g de acetanilida con 14,06 g de alcanfor de punto de fusión 176,2 °C. La mezcla se deja solidificar y enfriar, se reduce a polvo, se mezcla íntimimamente y se calienta. En el momento en que termina de fundir su temperatura es de 167,0 °C. Hallar el peso molecular de la acetalinida. c(alcanfor)=40,0°C/mol. molgrMs solventeAlcanfor solutoaacetanilid Ms cmc Cc /82,134 2,9061,14 40000436,0 40 06,14 1000436,0 2,90,1672,176 25. 100 g. de una disolución diluída de alcohol etílico, C2H5OH en agua empieza a congelar a -1,0 °C. La disolución se enfría hasta -3, 0 °C. Calcular: a), la concentración de la disolución inicial; b) , la concentración de la disolución final; y c); la cantidad de hielo que se ha separado. a) 413,2%.47,4043 86,1 46 1000100 1 grA A b) %9,6100 82,1447 100 % .82,1347 86,1 46 1000100 3 grA A 26. Al disolver 1,43 g. de azufre en 21,1 g de sulfuro de carbono el punto de ebullición de éste aumenta en 0,63 °C. La constante molal del punto de ebullición del CS2 es 2,37 °C/mol. Hallar la fórmula molecular del azufre disuelto en el sulfuro de carbono. e = ascenso del punto de ebullición = m e e = 0,63 °C = MsA a 1000 SfFórmulaXmolgrS molgrS molgrS molgrM M C 896,7/255 /64 /32 /255 1,21 100043,1 63,0 3 2 1 27. El sulfuro de carbono hierve a 46,4 °C, y su calor latente de ebullición es de 86,2 cal/g. Una disolución de 4,202 g. de iodo en 100g. de CS2 hierve a 46,79 °C. Calcular la constante molal del punto de ebullición del sulfuro de carbono, el peso molecular del iodo en este disolvente y su formula molecular. molCe a MAe m e e e TeR MA a eme /34,2 2,861000 )2734,46(98,1 )1( 1000 )1( 1000 1000 2 2 /255 10039,0 1000202,434,21000 IFórmula molgr Ae ae M 28. El punto de congelación de la leche normal es de -0,56 °C. Calcular la concentración de una disolución de lactosa, C12H22O11, que congela a la misma temperatura. %33,9 52,2051 19152 1860)34234200(56,0 : 342)100( 1860 86,1 )100( 1000 56,0 100 1000 56,0 /86,1)( 2 a aa donde a a Ma a Aac MA a cm cmc molCOHc 29. Una disolución de 1,436 g. de un hidrocarburo en 29,3 g. de benceno tiene un punto de congelación de 2,94 °C. El hidrocarburo contiene un 14,37% de hidrógeno; hallar su fórmula molecular. El punto de congelación del benceno es 5,5 °C, y su constante molal del punto de congelación es 5,12 °C/mol. MMA a m m cme 3,29 1000436,11000 5,0 12,556,2 56,294,25,5 de donde M = 98,02 gr/mol 1 13,7 13,7 ;13,7 12 63,85 %63,85 2 13,7 37,14 ;37,14 1 37,14 %37,14 C H Fórmula empírica : 1472 :7 14 98 14 HCFórmula Me calM McCH 30. Calcular la presión osmótica a 20 °C de una disolución de ácido fórmico, HCOOH, que contiene 1 g. de sustancia por litro. HCOOH M = 46 gr/mol mmHg ltomolgr K molK ltomm gr VM TRm RT M m V 46,397 1/46 2934,621 ; 31. Calcular la presión osmótica de una disolución acuosa que contiene 2,5 g. de glicerina, C3H8O3, por litro es igual a 46,2 cm a 0 °C. Calcular: a) , el peso molecular de la glicerina; y b), la presión osmótica a 30 °C. a) RT M m V molgrM ltomm K molK ltommHg gr V TRm M /18,92 1462 2734,625,2 b) K molK ltommHg gr VM TRm 3034,62.5,2 = 512,78 mmHg = 513cmHg32. Hallar el peso molecular del alcanfor su una disolución de 1g. de sustancia en 500 cc. de benceno tiene un presión osmótica de 1,55 atm. a 15 °C. RT M m V ltosatm K molK ltoatm gr V TRm M 1,055,1 298082,0.1 M = 152,36 gr/mol 33. La presión osmótica de una disolución de lactosa, C12H22O11 a 18 °C es de 3,54 atm. La densidad de la disolución es 1,015 g/cc. Calcular la molaridad de la misma así como su punto de congelación y la molalidad. M K molK ltoatm atm TRV 148,0 291082,0 54,3 CTcCc molCcSi cmc molgr molgrmoles m 285,0;285,086,11534,0 /86,1 1534,0 /342384,964 10001/342148,0 34. Se prepara una disolución de nylon en metacresol, la cual contiene 13,7 g. de nylon por litro. A 20 °C la presión osmótica de la disolución es de 19,4 mm. Hallar el peso molecular del nylon. molgrM ltommHg K molK ltommHg gr M V TRm MRT M m V /12903 14,19 2934,62148,0 35. A 23 °C la presión osmótica de una disolución al 1% de dextrina es de 16,9 cm . Hallar el peso molecular de la dextrina. 2923,109 1,0169 2964,621 M ltosmmHg K molK ltommHg gr M V TRm MRT M m V 36. La presión de vapor de una disolución acuosa de urea, CO(NH2)2, a 100 °C es de 743,1 mm. Hallar la presión osmótica de la disolución a 20 °C y la temperatura a la cual empieza a congelar. La densidad de la disolución es igual a 1,023 g/cc. c(H2O) = 1,86°C/mol. 977,0 977,0 .760 1,743 )( * 2 22 T OH n n Xd NHCNH mm mm Xd UreaORaoult Pv PvXd Supongo tener nt = 100 moles. .87,28 293082,0202,1 ./202,1 .60 .1 .1 .10 /100 .05,7 . . 023,1 05,7%100 02,1892 42,133 %./.023,1 35,2 35,286,1 606,1758 100042,1331000 )..(02,1892 42,133223,2 6,17587,97 3 2 atm MRTRT V n disolltomolesUresM Ureagr Ureamol disollto disolcc disolgr Ureagr disolcc disolgr UreadisolccdisolgrPdisol CTc MA a Tc totalmasagr grmolesn grmolesn urea OH EQUILIBRIO QUIMICO 1. Las presiones parciales del H2, I2 y HI en equilibrio a 400 °C son, respectivamente, 0,15 atm, 0,384 atm, y 1,85 atm. Hallar la constante Kp a esta temperatura para la reacción H2+I2 == 2HI, para la reacción 1/2 H2 + 1/2 I2 == HI y para las reacciones inversas 2HI == H2 + I2 y 1/2 H2 + 1/2 I2 ==HI correspondientes a la disociación del ioduro de hidrógeno. 1297,0 85,1 )384,0()15,0( 2/12/1 01683,0 )85,1( 384,015,0 2 71,7 )384,0()15,0( 85,1 2/12/1 4,59 384,015,0 85,1 2 2/12/12/12/1 2/1 2 2/1 2 22 22 22 22 2/12/12/12/1 2/1 2 2/1 2 22 22 22 2 22 2 atm atmatm P PP KpIHHI atm atmatm P PP KpIHHI atmatm atm PP P KpHIIH atmatm atm PP HIP KpHIIH HI IH IH IH IH HI IH 2. Un matraz de 1 litro de capacidad se llena en condiciones normales de ioduro de hidrógeno, se cierra y se calienta a 400 °C. Determinar la composición de la mezcla en equilibrio si la constante Kp para el proceso H2+I2 == 2HI es igual a 59,4 a dicha temperatura. 03549,0 673082,0 1959,1 ..* )1(129,0;129,0 ...016835,0* ))(1(465,22 465,2 273 6731 04467,0 273082,0 11 016835,02* 2 2 2 2 2 2 22 22222 2 1 21 2 2 2 1 1 22 finalescondn doreemplazanPP P P raícessacando P P P PP Kp PPatmPPPPPPt atmP K Katm T TP P T P T P molesHIn K molK ltoatm ltoatm RT PV nnRTPV KpIHHI HI HIH IH H HI H HI IH IHHIHHIIH molesnatmP molesnnPComoP HH IHIH 004579,0 082,0 12527,0 2527,0 03549,0; 22 222" 3. Determinar en el problema anterior el tanto por ciento de ioduro de hidrógeno disociado y la presión de la mezcla gaseosa resultante. ¿Cambia la presión al disociarse el HI? Presión de la mezcla gaseosa = 2,465 atm = PHI + PH2 + PI2 % disociación : HI 1/2 H2 + 1/2 I2 Kp = Kc ( n = 0) C(1- ) 1/2C 1/2C %59,20 1297,0 )1(2 1 )1( )2/1()2/1( 2/12/1 C C C CC Kc 4. Un matraz de un litro de capacidad que contiene 15,23 g. de iodo sólido se llena con ioduro de hidrógeno a 25 °C y 743 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 450 °C. Calcular la composición de la mezcla gaseosa en equilibrio. La constante Kc para el proceso H2 + I2 == 2HI a 450 °C es igual a 50,9. Considerar nulo el volumen de iodo sólido. molesn molesn molesn XX XXordenando XX XX Kc HI I H xxX HIIH molesHI K molK ltomm ltomm nnRTPV molesI Igr mol Igr HI 0390,0 0605,0 0005,0 0005,0 9,462 26,3124,3 00016,0124,39,46 06,0 416,0)04,0( 9,50 2 2 1 2 2 22 4c x0,06 v x v 2x)(0,04 IH HI Kc1ltocomoV 204,006,0 04,006,00 2 04,0 2984,62 1743 06,0 .82,253 1 .23,25 2 2 22 2 22 2 2 2 5. En un recipiente de capacidad igual a 1,876 litros se colocan 20 g de iodo y se llena cono hidrógeno a 20 °C y 767 mm. Se cierra el matraz y se calienta a 400 °C. Calcular la cantidad de ioduro de hidrógeno que se forma. Para el proceso HI==1/2H2 + 1/2I2, la constante Kc es igual a 0,1297 a 400 °C. 22 2 2 2 2 0787,0 2934,62 876,1767 0787,0 .82,253 1 .20 876,1 HH H moles K molK ltommHg ltosmmHg RT PV n RTnPV I Igr mol Igr ltosV HI 1/2 H2 + 1/2 I2 Kc = 0,1297 2HI H2 + I2 Kc = 0,01682 moles iniciales : 0 0,0787 0,0787 " en equilibrio : 2x 0,0787-x 0,0787-x .125,00625,0 ......; )2( )0787,0( 0182,0 2 2 molesnXdespejando yraícessacando x x Kc HI 6. A 350 °C el ioduro de hidrógeno está disociado en un 19,18 %. Hallar la constante de equilibrio a esta temperatura para las reacciones HI == 1/2 H2 +1/2 I2 ==2HI. ¿Cómo varía el grado de disociación del HI al modificar la presión? HI 1/2 H2 + 1/2 I2 C 0 0 C(1- ) 1/2C 1/2C de donde Kc = )1( 2/1 )1( )2/1()2/1( 2/12/1 C C C CC 011865 )1918,01(2 1918,0 Kc Para la otra reacción: H2 + I2 2HI 0 0 C C C 2C(1- ) 023,71 1918,0 )1918,01(4 )1(4 2 2 22 Kc cKc El grado de disolución no varía al modificar la presión. 7. Un matraz de un litro de capacidad contiene 6,28 milimoles de N2O4. Al calentar a 25 °C la presión gaseosa es de 0,2118 atm. Calcular las constantes Kc y Kp para la reacción N2O4 === 2NO2 de disolución del tetróxido de nitrógeno a dicha temperatura. 38,01 38,0/1028,46 1 4 : 298082,01028,6 12118,0 1 )1( 2)1( 0 1 4 )1( 4 2 232 3 222 242 ltomolesc Kcluego K molK ltoatm moles ltoatm nRT PV nRTPV cálculo CC C c C c KcNOON atmRTKcKp ltomolesKc n 143,)2980082,0(00585,0)( /00585,0 8. A 50 °C y presión de 1 atm. la densidad de vapor del N2O4 es 2,202 veces mayor que la del aire a las mismas condiciones. Hallar la constante Kp para la disociación del N2O4 a dicha temperatura. aireON 202,242 Cálculo de la densidad del aire aire = RT PM ltograire K molK ltoatm molgratm /0934,1 323082,0 /96,281 N2O4 = 2,202 1,0934 = 2,4076 gr/lto. 977,0 )4427,0(1 )4427,0(4 1 4 4427,0 32308,0/4076,2 /921 1 1 1 2 1 1 )1(121 )1(2 2 2 2 2 242 KpKp l K molK ltoatm ltogr mogratm RTPM nRTPVnNOON t 9. A 35 °C la constante Kp para la disociación del N2O4 es igual a 0,32 atm,. Calcular las temperaturas a las cuales el N2O4 está disociado a esta temperatura en un 25 % y en un 50%. atmPtSiPt Pt Pt Pt Kp PtPt OC nNOON T 2,125,0 4 )1(32,0 1 4 1 1 )1( 4 32,0 1 2 1 1 121 2 2 2 2 2 2 2 2 242 10. Hallar el volumen de un recipiente que el contener 1g.de N2O4, la presión ejercida a 45 °C es de 2 atm. Las constantes Kc y Kp para la disociación del N2O4 a esta temperatura son, respectivamente, 0,02577 noles/litro y 0,672 atm. .181,0 1125 318082,01084,7 129,12 278,1 278,01 1084,7)278,01(10086,1# 278,0; 672,8 672,0 672,0672,08 : 1 8 1 )1(2 )1( 44 1 2 1 1 1 2 1 1 21 01 2 10086,1 .92 1 98,1 3 42 32 42 2 22 2 22 2 242 42 2 42 42 42 ltosV atm K molK ltoatm moles P nRT V atmOPpN OmolesN despejando Kp PtPtPp x NOON OmolesN ONgr OmolN ON 11. Un recipiente de 10 litros contiene en equilibrio a 200 °C 4,24 g. de PCl5, 2,88 g. de PCl3 y 5,46 g. de Cl2. Hallar las constantes Kc y Kp para la disociación del PCl5 a esta temperatura. atmRTKcKp ltomolesKc ltosmolgr gr ltos molgr gr gr Kc PCl ClPCl Kc ClPClPCl 072,3)473082,0(0072,0)( /0072,0 101003,2 1069,71009,2 10/5,208 29,4 1 /71 46,5 105,137/.88,2 2 22 5 23 235 12. Un recipiente de 1,891 litros contiene 0,0300 moles de PCl3 0,0300 moles de Cl2 y 0,600 moles de PCl5 en equilibrio a 200 °C. Determinar: a), la constante Kc para la disociación del PCl5 a esta temperatura; b), la presión de la mezcla gaseosa; c), la composición de la mezcla gaseosa si a temperatura invariable el volumen se reduce a la mitad, y d), la presión de la mezcla en estas nuevas condiciones. PCl5 PCl3 + Cl2 a) 00793,0 )891,1/06,0( )891,1/03,0)(891,1/03,0( Kc b) atmP ltos K molK ltoatm moles V nRT P 461,2 891,1 473082,012,0 c) 5455,0)06,0( )03,0)(03,0( 9455,02/891,1 x xx Kc ltosV despejando y ordenando : molesnT molesnCl molesnPCl molesnPCl X xx 1852,0 2252,000748,003,0 02252,000748,005,0 06748,000748,006,0 00748,0 2 05223,00675,0 000045,00675,0 2 3 5 2 d) atm V nRT P 61576,4 9455,0 473082,011252,0 13. A 250 °C y presión de 1,261 atm, la densidad de vapor del PCl5 con respecto al hidrógeno es igual a 58,5. Hallar la constante Kp para la disociación del PCl5 a esta temperatura. PCl5 PCl3 + Cl2 nT 1 0 0 1- 1+ X 1 111 1 Pp PtPtPt 111 1 ltogrP K molK ltoatm molgratm RT PM Pcálculo Kp H H /0592,0 523082,0 /016,2261,1 1 261,1 261,1)1( 1 )261,1( )1( 2 " 2 2 2 2 2 PCl5 = 58,5 H2 = 3,467 gr/lto de la ecuación : PM = (1+ ) RT = 0,7658 ; = 76,58 % luego: Kp= (0,7658) 2 / (1-0,7658) 2 1,261 = 1,788 atm. 14. Hallar la presión a la cual el PCl5 a 200 °C tiene un densidad de vapor relativa al aire en las mismas condiciones igual a 5,00. La constante Kp para la disociación del PCl5 a 200 °C es 0,3075 atm. PCl5 = 5 aire ltograire K molK ltoatm molgratm aire RTPM /7466,0 473082,0 /96,281 PCl5 = 3,733 gr/lto 001 235 ClPClPCl )1( )1( 3075,03075,0 1 111 1 2 2 2 2 dondePtPtKp PtPtPp Cálculo de : PM = (1+ ) RT atmPten K molK ltoatm ltogr molgratm 29,1)1(%8,43;438,0 473082,0/733,3 /26,2081 1 15. Hallar el grado de disociación de 0,01 moles de PCl5 contenidos en un recipiente de 1 litro de capacidad a 250 °C. Para la disociación del PCl5 a esta temperatura, Kp es igual a 1,79 atm. PCl5 PCl3 + Cl2 C O O C(1- ) C C 004173,010173,401,0 : 04173,0 1 01,0 )523082,0(79,1 )()( 1 )1( 22 2 1 2 22 despejando Kc RTkpóKcRTKcKp c Kc c c Kc nn %2,83832,0 102 01655,0 102 005810173,4 2 2 2 16. Al calentar el pentacloruro de antimonio se disocia en tricloruro de antimonio y cloro. A 182 °C y presión de 1 atm. Se disocia en un 29,2 %. Calcular las constantes Kp y Kc para la disociación del SbCl5 a esta temperatura y hallar la presión a la cual se disociaría en un 60%. SbCl5 SbCl3 + Cl2 nT 1 0 0 1- X 111 1 Pp PtPtPt 111 1 Cuando = 29,2 % 00249, )455082,0(0932,0)( 0932,01)252,0( 1 11 2 2 2 Kc RTKpKc Pt Kp Presión cuando =60 % .1656,0 36,0 64,00932,0 )6,0(1 )6,0(0932,0 2 2 atmPt Pt Kp 17. La densidad de vapor con respecto al aire del pentacloruro de antimonio a 248 °C y 2 atm. es 6,50. Calcular la constante Kp para la disociación del SbCl5 a esta tremperatura. SbCl5 = 6,5 aire ltogrSbCl ltogr K molK ltoatm molgratm RT PM aire /812,8 /1355 521082,0 /96,282 5 SbCl5 SbCl3 + Cl2 1 0 0 1- X 111 1 Pp 2 1 2 1 2 1 1 2 2 1 Pt Kp calculamos por PV=(1+ )nRT 060,1 )588,0(1 2)588,0( 2 2 Kp 18. Una mezcla de nitrógeno e hidrógeno en la relación volumétrica y molar de 1 a 3 se calienta a 400 °C y se comprime a 50 atm. En la mezcla gaseosa en equilibrio que se obtiene, en presencia de un catalizador adecuado, existe un 15,11 % de NH3. Calcular la constante Kp para el proceso: No + 3H2 === 2NH3 a 400 °C 1 3 2 84,89% 15,11 % N2 = 21,22 % H2 = 63,66 % NH3= 15,11 % Calculamos las presiones parciales Pt= 50 atm 2 3 2 22 2 3 3 2 2 000166,0 )83,31(61,10 )555,7( 555,750 1 1511,0 83,3150 1 6366,0 61,1050 1 2122,0 atm PP P Kp atmatmP atmatmP atmatmP PHPN PNH PNH PH PN 19. La constante Kp para la reacción N2 + 3H2 === 2NH3 a 450 °C es igual a 0,0000519 atm -2 . Calcular el tanto por ciento en volumen de NH3 que existirá en la mezcla gaseosa en equilibrio obtenida al someter una mezcla que contiene en volumen un 25 % de N2 y un 75% de H2 a 450 °C y 100 atm. en presencia de un catalizador. Kp=0,0000159atm -2 = 3 22 2 3 HN NH PP P 1636,0 11,6 4868,7 02,56629,5514868,23 07434,34868,237434,37434,3 )1( 16 9100)1( 4 )100()1()4/3(100 4 1 )100( 0000519,0 100 4 )1(3 100 4 1 0,100 2 1 2 2 24 22 333 22 2 2 3 x x x xx x x x x x x x Kp x P x P xP H N NH 20. En presencia de un catalizador, el alcohol isopropílico se transforma en gaseosa, en acetona e hidrógeno según la reacción CH3CHOHCH3 === CH3COCH3 + H2. Calcular los gramos de acetona que se forman al calentar a 227 °C. 6 gramos de alcohol isopropílico contenidos en un recipiente de 5 litros de capacidad en presencia de un catalizador. Kp para este proceso a 227 °C es igual a 1,42 atm. CH3CHOHCH3 CH3 COCH3 + H2 c O O c(1- ) c c cálculo de C: moleslto alcoholgr mol ltos alcoholgr 02,01 .60 1 5 6 Kc= Kp(RT) - n = 1,42 (0,082 500) -1 =0,03463 03463,0 1 02,0 )1( 222 c c Kc 0,02 2 + 0,03463 - 0,03463 = 0 de donde = = 0,7093 ó 70,93% Luego c = 0,02 0,7093 = 1,4186 10 -2 mol. Macetona = 58gr/mol masa = 1,4186 10 -2 58 = 4,14gr.de acetona 21. El proceso Deacon para la obtención del cloro viene expresada por la ecuación 4CHl(g) + O2(g) == 2H2O(g) + 2Cl2(g). Calcular la constante de equilibrio Kp para este proceso a 390 °C si al mezclar 0,08 moles de cloruro de hidrógeno y 0,1 moles de oxígeno a esta temperatura se forman a la presión total de 1 atm. 0,032 moles de cloro. Hallar el volumen del recipiente que contiene esta mezcla. 4HCl + O2 2H2O + 2Cl2 0,08-0,0664 0,1-0,0166 0,032 0,032 0,0136 0,0834 0,032 0,032 Presiones Parciales: 1 4 4 22 2 58,69 5104,)08323,0( )20318,0( 20318,01 1634,0 0332,0 5104,01 1634,0 0834,0 088323,01 1634,0 0136,0 atmKp PP P P PClOPH PO PHCk Volumen del recipiente V=nRT/P = 0,1634 0,082 663/0,99 = 8,88 ltos. 22. La constante de equilibrio a 100 °C para la formación del acetato de etilo a partir del ácido acético y de alcohol etílico es igual a 4,0. Calcular el número de moles de acetato de etilo que se forman al reaccionar 2 moles de alcohol con 5 moles del ácido. CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O #moles 5 2 0 0 5-x
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