Trabajo De Fin De Ciclo 03 6p171t

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CURSO: LABORATORIO DE QUÍMICA I

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PROFESORA: ING. RUTH CONCHA VELARDE

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TEMA:

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ALUMNA:

TRABAJO ENCARGADO DE FIN DE CICLO

DARLY YANIRE ROJAS AGUIRRE 

FECHA DE ENTREGA: LUNES, 14 DE ENERO DEL 2013

ENLACE QUIMICO

EJERCICIO 01. Dadas las siguientes sustancias, plata, bromuro de hidrógeno, sulfato Potasio, sílice (dióxido de silicio) y dióxido de azufre, indica: a) El tipo de sustancia que es, según su enlace. b) La más soluble en agua y por qué. c) La de mayor punto de fusión y por qué. d) La que es buena conductora en estado puro. Solución: a) Plata, metal; bromuro de hidrógeno, covalente molecular, sulfato potásico, sólido Iónico; sílice (dióxido de silicio), sólido covalente atómico y dióxido de azufre, Sustancia molecular. b) La más soluble en agua es el sulfato potásico, una sal de metal alcalino. c) La de mayor punto de fusión es la sílice, un sólido atómico, formado por una red Tridimensional de átomos de Si y O, unidos por enlaces covalentes muy fuertes. d) La plata es un metal, buen conductor en estado puro.

EJERCICIO 02. Representar los diagramas de Lewis para las siguientes moléculas o iones: O–2, PH3, SH2, PBr3, CH4, SCl2, HCN, CO2, CH2=CH2, H3O+, CS2 Solución:

EJERCICIO 03. Explica todas las valencias posibles para el fósforo y para el azufre. Solución:

EJERCICIO 04. Dadas las siguientes moléculas: CCl4, BF3 y PCl3 a) Representar sus estructuras de Lewis. b) Predecir la geometría de cada una de ellas según la Teoría de Repulsión de Pares de Electrones de la Capa de Valencia. c) Indicar la polaridad de cada una de las moléculas. Solución:

b) En CCl4 el átomo central (C) presenta cuatro pares de electrones compartidos con sendos átomos de Cl, por lo que se dispondrán estos enlaces en forma tetraédrica. La molécula será tetraédrica y perfectamente simétrica. En la molécula de BF3, el átomo central (B) presenta tres pares de electrones compartidos (uno con cada F), de modo que se dispondrán en un plano, según los vértices de un triángulo equilátero. Así pues, la molécula será triangular plana, con ángulos de enlace de 120º. En PCl3 el átomo central también posee a su alrededor cuatro pares de electrones, en una disposición lógicamente tetraédrica según indica la teoría VSPER, pero uno de ellos está sin compartir, por lo que la molécula será piramidal. c) Las dos primeras, a pesar de tener enlaces polares, por su simetría se compensan los dipolos resultando unas moléculas apolares. Mientras que en el caso del tricloruro de fósforo tendremos una molécula polar, ya que no se anulan entre sí los momentos dipolares de los tres enlaces.

EJERCICIO 05. Indica justificadamente qué clase de fuerzas intermoleculares es la que predomina entre los siguientes pares de especies químicas cuando se hallan en estado líquido o sólido: a) CO y CO b) Cl2 y CCl4 c) NH3 y NO3– d) NH3 y Ar Solución: a) CO es una molécula polar. Predominan las fuerzas de Vander Waals dipolo–dipolo. b) Cl2 y CCl4 son apolares. Existen fuerzas de Vander Waals de dispersión (London). c) NH3 es polar y NO3– es un ion, por lo que existen fuerzas ion–dipolo.

d) NH3 y Ar. Hay fuerzas de Vander Waals dipolo–dipolo inducido.

EJERCICIO 06. Dados los elementos A, B y C de números atómicos 19, 17 y 12, respectivamente, indique, razonando la respuesta: a) Estructura electrónica de sus respectivos estados fundamentales; b) Tipo de enlace formado cuando se unen A y B y cuando se unen entre sí átomos de C. Solución: Las respectivas configuraciones electrónicas de estos tres átomos son: A: 1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s2 ,3p6 ,4s1 Se encuentra en el Grupo 1, Periodo 4. Es el POTASIO B: 1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s2 ,3p5 Se encuentra en el Grupo 17, Periodo 3. Es el CLORO C: 1s2 ,2s2 ,2p6 ,3s2 Se encuentra en el Grupo 2, Periodo 3. Es el MAQGNESIO Cuando se unen A y B el elemento A es un metal cuya electronegatividad es baja por lo que tiende a ceder sus electrones de valencia, mientras que el elemento B es un no metal cuya electronegatividad es alta por lo que tiende a ganar electrones para completar su capa electrónica externa. Por tanto, el elemento A cederá su electrón al elemento B, quedando ambos con las cargas: A 1 + y B 1 -, formándose entre ambos un ENLACE IÓNICO. El elemento B es también un metal, con una electronegatividad baja, por lo que no tiene tendencia a ganar electrones para completar su última capa (necesitará 6 electrones) por lo que cuando se une a otro átomo de ese mismo elemento, entre ambos se formará un enlace metálico.

NOMENCLATURA INORGANICA EJERCICIO 07. Determine el estado de oxidación del elemento que se señala en paréntesis para cada una de las sustancias q se indican: * CH4 (C) * LiH (H) * Mn2O3 * Al(OH)3 (Al) Solución: Recordemos que el oxigeno siempre trabaja con estado de oxidación -2 y el Hidrogeno con estado de oxidación +1.  CxH4 +1……. X+4(+1) = 0 ----- x= -4  Li+1Hx …… x+1=0 ----- x= -1  Mn2xO3-2 …… 2x + 3(-2) = 0 ----- x= +3  Alx(OH)3-1 ……x-1 = 0 ------ x= 1

EJERCICIO 08. Nombrar los siguientes compuestos: Sustancia Química KIO3 K2CrO4 NaCl KOH H3PO4

Nombre Iodato de potasio Cromato de potasio Cloruro de sodio Hidróxido de potasio Acido fosfórico

EJERCICIO 09. Calcular el número de átomos combinados en una muestra de que contiene 50 000 moléculas de dióxido de Magnesio, 20 000 moléculas de anhídrido

nítrico, 10 000 moléculas de tritóxido de dioro y 200 000 moléculas de oxido de silicio (IV). Solución: *MnO2 (i= 3): 50 000* 3 = 150 000 *N2O5

(i=7): 20 000*7 = 140 000

*Au2O3 (i=5): 100 000*5 = 500 000 * SiO2

(i=3): 200 000*3 = 600 000 T o t a l : 1.39*106 átomos.

EJERCICIO 10. Identifique cual de los compuestos formulados no existen. NaCl, HCl.6H2O, CuSO4.. 5H2O , BaCl5 , SrCl2 , NaClO, PbCrO4 Solución: Los compuestos inexistentes son: HCl.6H2O : por la sencilla razón que es una acido y este jamás estará hidratado. BaCl5: que el Bario es un elemento perteneciente al grupo IIA de los Alcalinos térreos, esto quiere decir que su única Valencia es +2, por lo tanto la valencia +5 no existe para la formación de compuestos.

EJERCICIO 11. Asociar según corresponda: 1 Tritóxido de dicromo. 2 Tritóxido de azufre 3Oxido de calcio 4 Oxido ferroso férrico

a) oxido doble b) peroxido c) Oxido anfótero d) oxido acido

Solución: 1 c – 2 d – 3 p – 4 a.

EJERCICIO 12. Verificar la reacción incorrecta: a) Ni2O3 + H2O→ 2Ni(OH)2 b) K3O2 + 5H2O →3K(OH)3 c) P2O5 + 3H2O → 2 H3PO4 d Br2O7 + H2O → HBrO4 Solución: La reaccion b) esta mal balanceada y ademas el potasio K trabaja con eztado de oxidación +2, y este elemento realmente solo tiene valencia +1.

Reacciones Químicas EJERCICIO 13. Balancear las siguientes reacciones: a) NaI + Cl2 → I2 + NaCl b) CuSO4 + NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2 c) CaCl2 + Na2 (CO)3 → Ca (CO3) + NaCl

Solución: a) 2 NaI + Cl2 → I2 + 2 NaCl

b) CuSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2 c) CaCl2 +Na2 (CO)3 → Ca (CO3) + 2 NaCl

EJERCICIO 14. Dada la siguiente reaccion: Na(OH)(ac)

+ FeCl3

→ NaCl(ac)

+ Fe(OH)3(c)

Hallar: a) (Suma de coeficiente de los reactivos)- (Suma de coeficiente de los productos)= ?? b) Identificar el tipo de reacción:

Solución: Primero balanceareamos la escuacion:

3 Na(OH)(ac) + FeCl3 → 3 NaCl(ac)

+ Fe(OH)3(c)

a) (Suma de coeficiente de reactivos)- (Suma de coeficiente de productos)= ?? 04 - 04 = 0 b) reacción de desplazamiento doble o metátesis.

EJERCICIO 15. Dada la siguiente reacciones, identificar el tipo de reacción al que pertenece cada una de ellas. a)

Cu(c) +2AgNO3(aq) → 2Ag(c) + CuNO3(aq)

b)

CaCO3 + calor

→ CaO + CO2

c)

2Mg + O2 → 2MgO

d)

2Mg + O2

→ 2MgO + energía (calor)

Solución: a) reacción de desplazamiento doble o metátesis b) reacción endotérmica. c) reacción de adición. d) reacción exotérmica.

EJERCICIO 16. Balancear la reacción en medio acido y hallar la suma total de los coeficientes de la reacción: P4 + ClO-  HPO4- + CI-:

Solución: 

P4 + ClO-



1.(P4 -24e-

HPO4- + CI-



12.(Cl +2eP4 + 12Cl

4P+6) oxido

 Cl-) reduce

 4P + 12Cl

P4 + 12ClO-

 44PO

4H2O + P4 + 12ClO-

4

-



+ 12Cl44HPO4- + 12CI- + 44H+

→ Sumatoria de coeficientes: 117

EJERCICIO 17. Balancear las reacciones:  

I2 + KOH  KI + KIO3 + H2O CrI3 + Cl2 + KOH  K2CrO4 + KIO3 + KCl

Solución: a)



I2 + KOH

KI + KIO3 + H2O

5.(I2 +2e-



2I-1) reduce

1.(I2 -10e-



2I+5) oxida

5I2 + I2



6I2 6I2 + 12





10I-1 + I+3

10I + 2I+5

10KI + 2KIO3 + 6H2O

Como todos son pares sacamos la mitad: 3I2 + 6KOH



5KI + KIO3 + 3H2O

b) CrI3 + Cl2 + KOH



K2CrO4 + KIO3 + KCl

Cr+3 -3e-



Cr+4

Cl02 +2e-



2Cl



3I+5

I-13 -18e-

-1

(Cr+3 + I-13 -21e-  Cr+6 + 3I+5 ).2 2CrI3 + 21Cl2 + 52KOH



2K2CrO4 + 6KIO3 + 12KCl +26H2O

EJERCICIO 18. Dada la siguiente reacción: HPO32- + BrO-

 Br- + HPO

4

Identifique: a) Balancear la ecuación en medio alcalino b) Agente oxidante c) Agente reductor d) Suma total de coeficientes

Solución: HPO32- + BrO-

a)

2.(P+3 - e3.(Br0+1 +2e2P+3 + 3e2HPO3 + 3BrO-1

 Br- + HPO4-

P 



+6

) oxido

Br-) reduce

2P+6 + 3e-1

 3Br-1 + 2HPO4

H2O + 2HPO32- + 3BrO-

 3Br- + 2HPO

4

+ 2OH-

b) BrOc) HPO3d) 13

Teoría de gases ideales EJERCICIO 19. Calcula el número de moles, moléculas y átomos que hay en un litro de oxígeno, O 2, a 1,2 atm de presión y 30ºC de temperatura. R = 0,082 atm × l × mol-1 × K-1 Solución: El peso molecular del oxígeno, O2, es 16 × 2 = 32 u. Como nos dan los datos del oxígeno gaseoso, podemos usar la ecuación de los gases ideales para obtener el número de moles, teniendo en cuenta que la temperatura debe estar en Kelvin, T = (273 + 30) ºC = 303 K

p V  n  R T  n 

p V  R T

1,2 atm  1 l  0,048 mol de O 2 atm  l 0,082  303 K mol  K

Sabiendo que un mol de moléculas contiene el número de Avogadro de moléculas, 6,022 × 1023, entonces los 0,048 mol de O2 contendrán 0,048 × 6,022 × 1023 = 2,89 × 1022 moléculas de O2 Y como cada molécula de O2 contiene 2 átomos, 2 × 2,89 × 1022 moléculas = 5,78 × 1022 átomos de O

EJERCICIO 20. Al quemar 3 g de antracita (cierto tipo de carbón) se obtienen 5,3 litros de CO2 medidos en condiciones normales. Calcular la cantidad de antracita.

Solución: Lo primero es calcular la masa de CO2 obtenido mediante la ecuación de los gases ideales, sabiendo que el peso molecular del CO 2 es 44 u, y que las condiciones normales implican 1 atm y 273 K, m p  V  PM p V  n  R T   R T  m   PM R T

1 atm  5,3 l 

44 g mol

atm  l 0,082  273 K mol  K

 10,417 g de CO 2

EJERCICIO 21. Un compuesto líquido muy volátil formado por azufre y flúor contiene un 25,23% de azufre. A 100ºC y 101 000 Pa, este compuesto, en estado gaseoso, tiene una densidad de 0,0083 g/cm3. Halla: a) La fórmula empírica b) La fórmula molecular

Solución: Suponiendo que tenemos 100 g del compuesto de fórmula FxSy, tenemos: 1mol  át  0,789mol  a´tomosS 32 g 1mol  átomos (100 g  25,23 g ) F   3,935mol  átomosO 19 g Re lación _ mínima _ átomos : 25,23 gS 

0,789átomosS  1S 0,789 3,935átomosF  5átomos 0,789 Fórmula _ empírica : F5 S

Para calcular la fórmula molecular necesito conocer la masa molecular del compuesto, para lo cual supongo comportamiento de gas ideal, aplicando la ley de los gases perfectos en las condiciones indicadas: T  100º C  373K 1atm  0,997 atm 101325 Pa g 1000cm 3 g d  0,0083 3   8,3 1L L cm m m p V  n  R  T   R T; p  M   R T  d  R T M V g atm  L 8,3  0,082  373K d  R T g L mol  K M    254,6 p 0,997atm mol p  10100 Pa 

Así, la fórmula molecular es n veces la fórmula empírica: g g  1  32  127 g / mol mol mol 254,6 g / mol  n  127 g / mol ; n  2 Fórmula _ molecular : F10 S 2 M ( F5 S )  5  19

EJERCICIO 22.

Se dispone de 10 L de dióxido de carbono medidos en c.n. Calcula: a) El número de moléculas. b) El número de átomos Solución: Suponiendo comportamiento de gas ideal, conocemos que 1 mol de cualquier gas en c.n. ocupa un volumen de 22,4L y conociendo el número de Avogadro (NA), tenemos: 1mol xmol  ; x  0,45moles 22,4 L 10 L 6,023  10 23 moléculas  2,69  10 23 moléculasCO2 mol 3átomos 2,69  10 23 moléculas   8,01  10 23 átomos 1molécula

0,45mol 

EJERCICIO 23. Un recipiente cerrado de 10 m3 contiene un gas a la presión de 750 mmHg y a la temperatura de 20ºC. a) ¿Cuál será la presión necesaria, en atm, en el interior del recipiente cuando el gas se calienta hasta alcanzar la temperatura de 280ºC? Enuncia la ley utilizada. Solución: Al ser un recipiente cerrado, el volumen se va a mantener constante (ya que los gases siempre ocupan el máximo volumen posible, es decir, el del todo el recipiente en ambas condiciones), así como el número de moles, por lo que según la ley de Charles y Gay-Lussac: T1  20º C  293K T2  280º C  553K p1 p p 750mmHg 1atm  2 ; p 2  T2  1  553K   1415,53mmHg   1,86atm T1 T2 T1 293K 760mmHg

Por lo que será una presión necesaria de 1,86 atm.

EJERCICIO 24. Un recipiente cerrado de 10 m3 contiene nitrógeno molecular a la presión de 750 mmHg y a la temperatura de 20ºC. a) ¿Cuál será la presión necesaria, en atm, en el interior del recipiente si su volumen se hace doble y el gas se calienta hasta alcanzar la temperatura de 280ºC? Enuncia la ley utilizada.

Solución: Sabiendo que el número de moles permanece constante, suponiendo comportamiento de gas ideal según la ecuación de los gases perfectos tenemos que: Estado1 : p1  750mmHg

1atm  0,987 atm 760mmHg

1000 L  10 4 L 1m 3 T1  20º C  293K

V1  10m 3

Estado 2 : p 2 ? V2  2 10 4 L T2  280º C  553K p1V1 pV  2 2 ; p 2  0,931atm  707,9mmHg T1 T2