Química 2ºBAC.Cálculos básicos.

I. Masas atómicas, molécula, mol, número de Avogadro…….

 J/2005-1º) a) Defina número atómico, número másico e isótopo.

b) Si  ⁶Li₃ y  ⁷Li₃ presentan masas atómicas de 6,0151 y 7,0160 g/mol , y porcentajes de abundancia del 7,42 y 92,58 %   respectivamente,  calcule la masa atómica media del litio.

[ 6´9417 , J/2005]

2º) Una muestra de 228 g de sulfato de aluminio, Al₂(SO₄)₃  tiene una pureza del 90 % . Determinar :

a)  La masa de azufre que contiene la sal .

b)  El número de moles de oxígeno  contenidos  en la sal .

c)  El número de unidades de sal

d)  El número de átomos de aluminio presentes en la sal .

[ 57´6 g de S , 7´2 moles de O , 3´6132.10²³ unidades de sal , 7´2264.10²³ átomos de Al ]

3º) La esmeralda es una piedra preciosa de color verde muy valorada en joyería, variedad del mineral denominado berilo, cuya fórmula es Be₃Al₂Si₆O₁₈ . Para una esmeralda de 10 quilates, calcular:

a) Los moles de átomos de berilio.

b) El total de átomos de oxígeno.

c) El tanto por ciento de silicio.

Masas atómicas: Be=9, O=16, Si=28, Al=27 g/mol .    (1 quilate=200 mg )

[ 0´0112 moles de átomos de Be, 4´035.10²² átomos de oxígeno, 31´28% de Si ]

II. Determinación de fórmulas empíricas y moleculares .

S/2009-4º) Un compuesto orgánico está formado por carbono, hidrógeno y oxígeno. 1,0 g ocupa 1,0 L a 333 mm de Hg y 200 ºC. Por combustión de 10 g del compuesto se obtienen 0,455 moles de CO₂ y 0,455 moles de agua. Calcule la fórmula empírica y molecular del compuesto.

R = 0,082 atm.L.mol^-1.K^-1      [ C₂H₄O , C₄H₈O₂ , S/2009 ]

S/2013-5º) Cuando se queman 0,436 g de un compuesto orgánico gaseoso que contiene C, H y O, se obtienen 0,958 g de CO₂ y 0,522 g de H₂O.  Calcule:

a) La formula empirica del compuesto.

b) La formula molecular si la densidad de dicho compuesto gaseoso, medida en condiciones normales es 2,679 g/L. [ (C₃H₈O )n  , C₃H₈O  ]

S/2014-6º) Sabiendo que la composición porcentual en peso de un compuesto orgánico es 40%, 6,67%  y

53,33%  para C, H y O, respectivamente y que su masa molecular aproximada es de 180 g/mol, determine:

a) Su fórmula empírica.  

b) Su fórmula molecular.

J/2008-7º) El ácido ascórbico contiene sólo C, H y O. En la combustión de 1,176 g de dicho ácido se desprenden 1,763 g de CO₂ y 0,483 g de H₂O. Calcule:

a) La composición centesimal del ácido ascórbico y su fórmula empérica.

b) Su fórmula molecular, si su masa molar es 176,12 g/mol.   M. atómicas: C= 12, O = 16, H = 1.

[ 40´90% C , 4´59% H , 54´51% O , C₃H₄O₃  ,  C₆H₈O₆, J/2008]

8º) Una muestra de 0´596 g de un compuesto gaseoso que contiene solamente boro e hidrógeno , ocupa 484 cc en CN .Cuando dicha masa de compuesto es quemada con oxígeno, todo el hidrógeno se recupera en la forma de 1´17 g de agua y todo el boro está presente como B₂O₃ .¿Cuál es la fórmula empírica y molecular del compuesto? ¿Qué masa de B₂O₃ se produce en la combustión?     

Masas atómicas : B ... 10´8 ; O ...16; H ...1 g/mol .

[ BH₃ , B₂H₆ , 1´51 g ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              J/2006-9º) Un compuesto orgánico está formado únicamente por carbono, hidrógeno y azufre.

a) Determine su fórmula empírica si cuando se queman 3 g del mismo se obtienen 6,00 g de dióxido de carbono y 2,46 g de agua.

b) Establezca su fórmula molecular si cuando se vaporizan 1,5 g de dicho compuesto ocupan un volumen de 1,13 L  medidos a 120 ºC  y  0,485 atm.

Masas atómicas: C=12; O=16; S=32; R=0,082 atm.L.mol^-1.K^-1 

[C₄H₈S , C₄H₈S  , J/2006]

III. Gases

10º) Se hace arder  2 litros de propano , medidos  a 12ºC  y 740 mm . Calcular el volumen de oxígeno , medido a las mismas condiciones ,  necesario para  la combustión .

Deducir cuál habría sido el volumen de oxígeno si se hubiese medido éste a 23ºC y 750 mm de Hg .

[10 litros , 10´25 litros ]

11º) Una mezcla de gases formada por 20 g de dióxido de nitrógeno y 60 g de tetraóxido de dinitrógeno , se encuentra en un cilindro hermético de 10 litros  y a una temperatura de 35ºC. Calcular la presión parcial ejercida por cada componente , así como la presión total .

[ P(NO₂) = 1´10 atm , P(N₂O₄) = 1´65 atm , P_T = 2´75 atm ]

12º) Un cierto aire contiene un 21% en volumen de oxígeno , y un 79 % de nitrógeno . Determinar:

A) La masa molecular media del aire .

B) Si  3 g de dicho aire se introducen en un recipiente de 10 litros a 27 ºC, determinar:

a) El numero de moles de oxigeno.

b) La presión parcial ejercida por el nitrógeno.

c) La presion total en el recipiente.

Masas atómicas : N ... 14 ; O ... 16 g/mol  [ M = 28´84 g/mol , P(N₂) = 0´20 atm  ]

13º) Una mezcla gaseosa de nitrógeno y  metano contiene un 60% en volumen de nitrógeno Determinar  la composición de la mezcla en tanto por ciento en peso . Si la mezcla se somete a la presión  de 1´2 atm, hallar la presión parcial ejercida por cada componente .

Masas atómicas : C ... 12 ; N ... 14 ; H ... 1 g/mol

[ 72´4 % en peso de N₂ , P(N₂) = 0´72 atm  ]

14º) La composición en volumen del aire seco, a 25ºC, es 78´08% de N₂, 20´95% de O₂, 0´93% de Ar y 0´03% de CO₂.Determinar:

a) La masa molecular media del aire seco.

b) Si la presión total es de  1 atm, determinar la cantidad de oxígeno que tendremos en una bombona de 5 litros de aire , a 25ºC.

[M=28´95 g/mol         ]

15º) En un recipiente de 10 litros y a la temperatura de 25 º C se introduce una mezcla  de dióxido de carbono  y oxígeno que contiene un 80 % en peso  de oxígeno Determinar :

a) La fracción molar  del oxígeno en la mezcla .

b) La composición volumétrica de la mezcla gaseosa .

c) La presión que ejercerán  en el recipiente   20 g de dicha mezcla .

[ X(O₂) = 0´85 , P_T = 1´43 atm ]

IV. Disoluciones .

     S/2006-16º) Calcule la masa de NaOH  del 93 % de pureza necesaria para preparar 250 mL de una disolución  0,2 M.  Masas atómicas: Na= 23; O = 16.

[2´15 g NaOH  del  93% , S/2006 ]

     

     J/2011-17º) Calcule la masa de hidróxido de sodio del 80 % de riqueza necesaria para preparar 250 mL de una disolución  0´25 M en NaOH.  [ 3´125 g , J/2011 ]

S/2008-18º) Calcule el volumen de HCl del 36 % en peso y densidad 1,18 g/ cm³ necesarios para preparar      250 mL de una disolución 0,5 M en dicho ácido.

Masas atómicas: Cl= 35,5; H=1,0

[ V=10´74 ml de disolución , S/2008]

19º) El ácido fluorhídrico concentrado ,HF , tiene habitualmente una concentración del 49% en masa y su densidad relativa es 1´17 g/ml.

a) ¿Cuál es la molaridad de la disolución?

b) ¿Cuál es la molaridad de la disolución que resulta de mezclar 500 ml de éste ácido con 1 litro de ácido fluorhídrico 2 M?

[15´71 M , 6´57 M ]

20º) Calcule el volumen de agua que hay que añadir a 100 mL de ácido sulfúrico al 26% en peso y de densidad 1,19 g·mL^-1 para obtener una disolución 1´5M.

Masas atómicas: S=32; O=16; H=1.  [V=110´47 ml de agua ]

21º) En una disolución de ácido sulfúrico del 37% en peso y densidad 1´19 g/cc, calcular:

a) La normalidad y molaridad de la misma.

b) La masa de ácido sulfúrico puro que está contenida en 30 ml de disolución.

[8´98 N, 4´49 M , 13´2 g de H₂SO₄]

22º) ¿Cuál es la molaridad y la molalidad de una disolución de etanol en agua , si la fracción molar del etanol es 0´05? Suponga que la densidad de la disolución es  0´977 g/ml .

[2´52 M , 2´92 m ]

23º) Calcule la molaridad de una disolución preparada mezclando 50 ml de H₂SO₄ , 0´136 M  con :

a) 70 ml de agua    b) 90 ml de H₂SO₄  0´068 M .

[0´057 M , 0´092 M ,  S/1998]

24º) Se dispone de una disolución de ácido nítrico cuya riqueza es del 70% y su densidad es 1´42 g/cc. Calcular:

a) La molaridad de la disolución.

b) La masa en gramos de esta disolución que serán necesarios para preparar 300 cc de ácido nítrico    2´5 M .

Datos: Masas atómicas: N=14, O=16, H=1  g/mol

[15´77 M , 67´5 g]

25º).-Se dispone de un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1´824 g/cc y de un 92% en peso de H₂SO₄ . Calcular :

a) El volumen de éste ácido que hay que tomar para preparar 500 cc de una disolución de ácido 0´5 N .

b) ¿Cuánto hay que diluir  el ácido concentrado para obtener un ácido 1M?

Masas atómicas : H ...1 ; O ... 16 ; S ... 32 g/mol

[ 7´31 cc de ácido concentrado , 1cc H₂SO₄ (conc)/17´11 cc de disolución de ácido diluído)

V. Estequiometría de las reacciones químicas .

S/2014-26º) Calcule el volumen de una disolución de NaOH 2,0 M necesario para neutralizar 20 mL de una disolución de H₂SO₄  cuya densidad es 1,84 g/mL y su riqueza del 96%.

    J/2013-27º) El fluoruro de sodio reacciona con ácido sulfúrico según el proceso:

                     2 NaF(aq) + H₂SO₄(aq)                           2 HF(aq) + Na₂SO₄(aq)

Calcule:

a) El volumen de ácido del 96 % de riqueza y densidad 1,80 g.cm^-3 necesario para atacar 250 g de un fluoruro cuya riqueza es del 90 %.

b) La concentración del H₂SO₄ en términos de g/L y M.

c) La masa de Na₂SO₄ formada si el rendimiento de la reacción es del 85 %.

[V=151´9 cm³ , 17´63 M, 1727´9 g/L, 323´48 g ]

J/2000-28º) Suponga la combustión de 12 kg de butano .

a) La masa de agua formada

b) El volumen que ocupa el CO₂ que se forma , medido a 20º C y 0´8 atm .

c) El volumen de aire necesario para la combustión  medido en condiciones normales. (Suponer que dicho aire tiene un 21% en volumen de O₂ .)

d) Se desea recoger el CO₂  generado en una disolución de NaOH por formación de carbonato de sodio.   ¿Que cantidad de NaOH se necesitará? .

[18´62 kg de H₂O, V=24854´5 L de CO₂ , Vaire=143´36 m³ , 66´21 Kg de NaOH ]   J/2000  

J/2015-29º) Considere la siguiente reacción química:

                         HNO₃ + H₂S                 S + NO + H₂O

a) Ajústela por el método del ion-electrón.

b) Calcule el volumen de H₂S, medido a 55 ºC y 780 mm de Hg, necesario para que reaccione con 10 mL de una disolución de HNO₃ de concentración 3 M.

[  HNO₃ + H₂S                  S + NO + H₂O ]   J/2015 

 J/2014-30º) Se ponen en contacto 5 g de cinc metálico con 250 mL de ácido sulfúrico 1,8 M, teniendo lugar la siguiente reacción:

                   Zn + H₂SO₄                   ZnSO₄ + H₂ 

Suponiendo que el rendimiento de la reacción es del 85%, calcule:

a) La masa de ZnSO₄ formada.

b) El volumen de hidrógeno que se obtiene, si se mide a 25ºC y 745 mm de mercurio de presión.

 J/2013-31º) La reacción de 15,0 g de C₄H₉OH, 26,0 g de NaBr y 125 mL de H₂SO₄  2M origina 21 g de C₄H₉Br,     según la reacción :

                    C₄H₉OH + NaBr + H₂SO₄                      C₄H₉Br + NaHSO₄ + H₂O             Calcule:

a) La masa de reactivo o reactivos que se encuentran en exceso.

b) El rendimiento de la reacción.

c) La masa de NaHSO₄ formada.

[ C₄H₉OH reactivo limitante, 5´15 g de NaBr en exceso, 4´9 g de H₂SO₄  en exceso,  76´64%, 18´34 g de NaHSO₄ formado ]

 S/2012-32º) La sacarosa, C₁₂H₂₂O₁₁, es uno de los alimentos más consumidos. Cuando reacciona con O₂ se forma CO₂ y  H₂O  desprendiendo 348,9  kJ mol^-1  a presión atmosférica. El torrente sanguíneo absorbe, en promedio, 26 moles de O₂ en 24 horas. Con esta cantidad de oxígeno:

a) ¿Cuántos gramos de sacarosa pueden reaccionar al día ?.

b) ¿Cuántos kJ se producirán en la combustión?

33º) Calcular la cantidad de caliza cuya riqueza en carbonato cálcico es del 85´3% que se necesita para obtener , por reacción con un exceso de ácido clorhídrico, 10 litros de dióxido de carbono medidos a 18ºC y 752 mm . La ecuación química es :

                          CaCO₃   +  2HCl (ac)                           CaCl₂  +  CO₂  +  H₂O

[ 48´67 g de caliza ]         

      J/2012-34º) Para valorar una muestra de nitrito de potasio impuro se disuelve ésta en 100 ml de agua, se acidula con ácido sulfúrico y se valora con KMnO₄  0´1M, gastándose 5 ml de la misma. Sabiendo que el nitrito pasa a nitrato y el permanganato a ion Mn⁺² :

a) Escriba y ajuste por el método del ion-electrón la reacción redox que tiene lugar.

b) Determine el porcentaje de nitrito de potasio en la muestra inicial, si su masa era de 0´125 g.

(Masas atómicas: N….14, O….16, K…..39, Mn……55)

( 5KNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄                            5KNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O )

[ 84´8% ] 

       J/2010-35º) El dicromato potásico reacciona, en medio ácido, con estaño según la siguiente reacción:

           Sn + HCl + K₂Cr₂O₇                             SnCl₄ + CrCl₃ + KCl + H₂O

a) Ajuste la reacción, en forma molecular, por el método del ion-electrón.

b) Determine la masa de CrCl₃ y SnCl₄ obtenidas a partir de 15 g de Sn puro y 45 g de K₂Cr₂O₇ .

c) Determine la riqueza de una aleación de Sn,  si 1 g de la misma necesita 25 ml de K₂Cr₂O₇  0´1M para reaccionar completamente.

              ( 3Sn + 28HCl + 2K₂Cr₂O₇                            3SnCl₄ + 4CrCl₃ + 4KCl + 14H₂O )

36º) Calcular la pureza de una muestra de carburo cálcico , CaC₂, sabiendo que al tratar 2´056 g de carburo con agua se obtienen 656 ml de acetileno medidos sobre agua a 22ºC y 748 mm .También se obtiene hidróxido de calcio. La presión de vapor del agua a 22ºC es de 19´8 mm .

[ 81% de CaC₂ )]

37º) Se queman 50 ml de una mezcla de metano, CH₄ , y etano, C₂H₆ , de un 80% en volumen de etano. Se pide :

a) Volumen de oxígeno preciso .

b) Volumen de aire necesario , si dicho aire contiene un 20% de O₂ y un 80% de N₂ , en volumen .

c) Composición volumétrica de la mezcla gaseosa obtenida .

38º) Al quemar 40 cc de una mezcla de metano y propano, con suficiente cantidad de oxígeno, se producen 100 cc de CO₂. Calcular:

a) La composición de la mezcla.

b) El volumen de oxígeno necesario para la combustión completa de la mezcla.

[10 cm³ de metano – 30 cm³ de propano, V=170 cm³ de O₂]

39º) Una mezcla de los óxidos cuproso y cúprico , con un peso total de 1 gramo , fue reducida cuantitativamente  a  0´839 g de cobre metálico . Calcule el porcentaje de CuO en la mezcla .  

Masas atómicas : O ...16 ; Cu ... 63´55 g/mol .

[ 44´3% de Cu₂O   ]