Física e Química 1º Bach. Recuperación 1º trimestre DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA

13/01/10 TIPO A

Nombre: Ver Tipo B

Una muestra de 11,00 g de un compuesto orgánico contiene 6,00 g de carbono, 1,50×1023 átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,20 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,250 mol/dm3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. Solución 1.

Se tienen 15,0 cm3 de una disolución de ácido nítrico al 60,0% en masa y densidad 1 390 kg·m-3 . Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido nítrico 2,75 M que se puede preparar con los 15,0 cm3 de la disolución de partida. Solución 2.

Un recipiente cerrado de 20,0 dm3 contiene propano gas a 17 0C y 0,921 atm. Otro recipiente de 5,0 dm3 contiene oxígeno a 17 0C y 0,868 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del propano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. Solución 3.

4.

a) Calcula cuántos neutrones hay en … y escribe las configuraciones electrónicas de ...: a.1) hierro-56, a.2) ión bario-137. b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Cs. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del dióxido de azufre y del amoníaco. d) ¿Cómo explica la teoría cinética el aumento de presión al aumentar la temperatura de un gas? Solución 5.

Formulación (en la otra cara)

Nombra

Formula

CH3 CH3 CH2 C C CH CH3 CH2 CH2

3,3-dietil-1-hepteno

H CH3 C CH CH3

1,3-ciclopentadieno

HC CH

F

2-cloro-3-fluoro-1-metilbenceno

1-bromo-4-ciclopropil-3-penten-1-ino

(ClO2)–

dicromato de potasio

Fe(BrO4)2

hidróxido de cadmio

Pb(SO4)2

hidrógenosulfato de manganeso(II)

Sr3(PO4)2

ácido nitroso

Ni(HSO3)2

yoduro de hierro(II)

H–

permanganato de potasio

H2O2

carbonato de calcio

(H2PO4)–

amoníaco

KOH

hidrógenocarbonato de sodio

Mg(NO3)2

ácido fluorhídrico

Solución Cada ejercicio vale 2 puntos. En formulación inorgánica, cada respuesta errónea o vacía, descuenta 0,25 puntos. Datos: R = 0,0820 atm·dm3·mol-1·K-1 = 8,31 Pa·m3·mol-1·K-1

1 atm = 101325 Pa

NA = 6,02×1023

Física e Química 1º Bach. Recuperación 1º trimestre

13/01/10 TIPO B

DEPARTAMENTO DE FÍSICA E QUÍMICA

Nombre: Ver Tipo A

Una muestra de 11,60 g de un compuesto orgánico contienen 7,20 g de carbono, 1,20×1023 átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,32 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,200 mol/dm3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. Solución 1.

Se tienen 25,0 cm3 de una disolución de ácido clorhídrico al 36,0% en masa y densidad 1 180 kg.m-3 Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido clorhídrico 1,25 M que se puede preparar con los 25,0 cm3 de la disolución de partida. Solución 2.

Un recipiente cerrado de 10,0 dm3 contiene butano gas a 2 0C y 0,974 atm. Otro recipiente de 15,0 dm3 contiene oxígeno a 2 0C y 0,789 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del butano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. Solución 3.

4.

a) Calcula cuántos neutrones hay en … y escribe las configuraciones electrónicas de ...: a.1) cromo-52, a.2) ión bromuro-80. b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Ne. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del ión amonio y del oxígeno. d) Describe el experimento en el que se basó Rutherford para proponer un modelo nuclear del átomo. Solución 5.

Formulación (en la otra cara)

Nombra

Formula

CH2 CH CH2 CH3 CH2 C CH2 CH3 CH3 CH2

3,3,4-trietil-1-heptino

H2C CH3 C

CH CH3

2,4-dicloro-1-metilbenceno

CH

1,4-ciclohexadieno F

3-ciclopropil-2-cloro-2-hexen-4-ino

(ClO4)–

cromato de potasio

Fe(BrO2)2

hidróxido de estroncio

CoAsO3

hidruro de litio

H2O2

carbonato de aluminio

H2SO4

hipoclorito de manganeso(II)

NH4I

ión amonio

KOH

hidrógenocarbonato de potasio

(NO3)–

ácido clórico

PCl3

peróxido de bario

Pb(NO3)2

ácido selenhídrico

Solución Cada ejercicio vale 2 puntos. En formulación inorgánica, cada respuesta errónea o vacía, descuenta 0,25 puntos. Datos: R = 0,0820 atm·dm3·mol-1·K-1 = 8,31 Pa·m3·mol-1·K-1

1 atm = 101325 Pa

NA = 6,02×1023

Soluciones TIPO A Una muestra de 11,00 g de un compuesto orgánico contiene 6,00 g de carbono, 1,50×1023 átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,20 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,250 mol/dm3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 1.

Determinación de la fórmula empírica Masa

Moles

C

6,00/12,0 = 0,500 0,500 / 0,249 = 2,01 ≈ 2

6,00

0,25 × 16 = 3,99 1,50×1023 / 6,02×1023 = 0,249

O

H 11,00 – (6,00 + 3,99) = 1,01

1,01 / 1,01 = 1,01

Relac.

0,249 / 0,249 = 1 1,01 / 0,249 = 4,04 ≈ 4

11,00 Fórmula empírica: C2H4O

Masa fórmula empírica = 2 × 12 + 4 × 1 + 1 × 16 = 44 g/fórmula empírica

Cálculo de la masa molar: 2,20 g compuesto 1 000 cm 3 disolución M= · =88,0 g/ mol 3 100 cm disolución 0,250 mol compuesto Determinación de fórmula molecular: (C2H4O)n n = Masa molar / Masa fórmula empírica = 88,0 / 44 = 2 Fórmula molecular: C4H8O2 Se tienen 15,0 cm3 de una disolución de ácido nítrico al 60,0% en masa y densidad 1 390 kg·m-3 . Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido nítrico 2,75 M que se puede preparar con los 15,0 cm3 de la disolución de partida. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 2.

Solución: Base de cálculo: V = 15,0 cm3 de disolución. La densidad es ρD = 1 390 kg·m-3 = 1,39 g/cm3 . Masa (g) Disolución

D

Soluto (HNO3) s Disolvente (H2O) d

a) m=

VD · ρD = 15,0 · 1,39 = 20,9 60,0% · 20,9 = 12,5 Moles ns = 12,5 / 63 = 0,199 mol HNO3 20,9 – 12,5 = 8,4 Masa = 0,0084 kg H2O

n s 0,199 mol HNO3 = =24 mol HNO3 / kg H 2 O m d 0,0084 kg H2 O

b) En la disolución final habrá la misma cantidad de soluto: ns = 0,199 mol HNO3 1 dm3 3 3 V '= 0,199 mol HNO3 =0,0722 dm =72,2 cm de disolución 2,75M que se pueden preparar 2,75 mol HNO3

Un recipiente cerrado de 20,0 dm3 contiene propano gas a 17 0C y 0,921 atm. Otro recipiente de 5,0 dm3 contiene oxígeno a 17 0C y 0,868 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del propano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 3.

Solución: Datos: gas volumen presión temperatura

Primer recipiente C3H8 V1 = 20,0 dm3 P1 = 0,921 atm. t = 17 0C = 290 K

Segundo recipiente O2 V2 = 5,0 dm3 P2 = 0,868 atm.

Cálculos: Suponiendo comportamiento ideal para ambos gases P ·V 0,921 atm · 20,0 dm 3 n 1 C3 H 8 = 1 1 = =0,775 mol C3 H8 en el primer recipiente R· T 0,0820 atm ·L · mol −1 ·K −1 · 290 K P ·V 0,868atm ·5,0 dm 3 n 2 O2 = 2 2 = =0,183 mol O2 en el segundo recipiente −1 −1 R ·T 0,0820 atm · L · mol · K ·290 K Al unir ambos recipientes, habrá: nT (gas) = (0,775 + 0,183) = 0,957 mol gas en un recipiente de volumen: VT = V1 + V2 = 20,0 + 5,0 = 25,0 dm3 a) P T =

nT R T 0,957 mol ·0,0820 atm · dm3 · mol−1 · K−1 · 290 K = =0,910 atm 3 VT 25,0 dm

b) C3 H 8 =

n C3 H 8  0,775 = =0,809 mol C3 H8 / mol total nT 0,957

c) Cantidad de oxígeno en el segundo recipiente: n2(O2) = x(O2) · nT2 Como la suma de las fracciones molares es 1, χ2(O2) = 1 – χ(C3H8) = 1 – 0,809 = 0,191 mol O2 / mol total La cantidad de gas que hay en el segundo recipiente se calcula dividiendo: P ·V n T2= T 2 R· T entre P ·V nT= T T R ·T que da n ·V 0,958 mol total ·5,0 dm 3 n T2= T 2 = =0,192 mol gasen el segundo recipiente 3 VT 25,0 dm n2(O2) = 0,191 · 0,192 = 0,0365 mol O2 en el segundo recipiente. (Otra forma de calcularla: P O2 ·V 2 O2  P T V 2 1 – 0,809 mol O2 · 0,910atm ·5,0 dm 3 n 2 O2 = = = =0,0365 mol O 2 en 2º recipiente 3 −1 −1 R ·T R ·T 0,082 atm · dm · mol · K ·290 k Una tercera forma (la más simple): En el segundo recipiente queda de oxígeno n 2 O 2 =

P O2 ·V 2 R ·T

del total de oxígeno n O 2 =

P O 2 ·V T R ·T

Por tanto nO 2 ·V 2 0,183 mol O2 ·5,0 dm3 n 2 O2 = = =0,0365 mol O2 en el segundo recipiente 3 VT 25,0dm m (O2) = 0,0365 mol O2 · 32,0 g/mol = 1,17 g O2 en el segundo recipiente.

4.

a) Calcula cuántos neutrones hay en … y escribe las configuraciones electrónicas de ...: a.1) hierro-56: n = 56 – 26 = 30 n. 26 e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 a.2) ión bario-137: n = 137 – 56 = 81 n. 56 – 2 = 54 e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Cs. Aumenta, al aumentar el número de capas. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del dióxido de azufre y del amoníaco. O S O

ó

O S O

y

H N H H

ó

H N H H

d) ¿Cómo explica la teoría cinética el aumento de presión al aumentar la temperatura de un gas? Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de las partículas: por un lado los choques con las paredes se producen con mayor frecuencia, y por otro lado los choques son más violentos. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5

5. Formulación Nombra

Formula

CH3 CH3 CH2 C C CH CH3 CH2 CH2

CH2 CH3 3-etil-3-metil-1-hexino 3,3-dietil-1-hepteno: CH3 CH2 CH2 CH2 C CH CH2 CH2 CH3

H CH3 C CH CH3 3,4-dimetil-1-ciclobuteno

HC 1,3-ciclopentadieno:

HC

HC CH F 1-ciclohexil-4-fluorobenceno

CH CH CH2

2-cloro-3-fluoro-1-metilbenceno:

CH3 Cl

1,2-dimetil-1-ciclopenteno 1-bromo-4-ciclopropil-3-penten-1-ino:

F

CH3 C CH C CBr

(ClO2)– : ión clorito

dicromato de potasio: K2Cr2O7

Fe(BrO4)2 : perbromato de hierro(II)

hidróxido de cadmio: Cd(OH)2

Pb(SO4)2 : sulfato de plomo(IV)

hidrógenosulfato de manganeso(II): Mn(HSO4)2

Sr3(PO4)2 : fosfato de estroncio

ácido nitroso: HNO2

Ni(HSO3)2 : hidrógenosulfito de níquel(II)

yoduro de hierro(II): FeI2

H– : ión hidruro

permanganato de potasio: KMnO4

H2O2 : peróxido de hidrógeno

carbonato de calcio: CaCO3

(H2PO4)– : ión dihidrógenofosfato

amoníaco: NH3

KOH: hidróxido de potasio

hidrógenocarbonato de sodio: NaHCO3

Mg(NO3)2 : nitrato de magnesio

ácido fluorhídrico: HF

Examen

Problema 1

Problema 2

Problema 3

Cuestiones 4

Soluciones TIPO B Una muestra de 11,60 g de un compuesto orgánico contienen 7,20 g de carbono, 1,20×1023 átomos de oxígeno y el resto es hidrógeno. Se disuelven 2,32 g del compuesto en agua y se completa hasta obtener 100 cm3 de disolución. Midiendo la presión osmótica se determina que la concentración de la disolución es 0,200 mol/dm3. Determina la fórmula empírica y molecular del compuesto. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 1.

Solución: Determinación de la fórmula empírica Masa (g) C

7,20

O

Cantidad (mol)

Relación

7,20/12,0 = 0,600

0,600 / 0,199 = 3,01 ≈ 3

0,199 × 16 = 3,19 1,20×1023 / 6,02×1023 = 0,199

0,199 / 0,199 = 1

H 11,60 – (7,20 + 3,19) = 1,21

0,199 / 1,0 = 1,21

1,21 / 0,199 = 6,07 ≈ 6

11,60 Fórmula empírica: C3H6O

Masa fórmula empírica = 3 × 12 + 6 × 1 + 1 × 16 = 58 g/fórmula empírica

Cálculo de la masa molar: 2,32 g compuesto 1 000 cm 3 disolución M= · =116 g / mol 3 100 cm disolución 0,200 mol compuesto Determinación de fórmula molecular: (C3H6O)n n = Masa molar / Masa fórmula empírica = 116 / 58 = 2 Fórmula molecular: C6H12O2 Se tienen 25,0 cm3 de una disolución de ácido clorhídrico al 36,0% en masa y densidad 1 180 kg.m-3 Calcula: a) Su molalidad. b) El volumen de disolución de ácido clorhídrico 1,25 M que se puede preparar con los 25,0 cm3 de la disolución de partida. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 2.

Solución: Base de cálculo: V = 25,0 cm3 de disolución. La densidad es ρD = 1 180 kg·m-3 = 1,18 g/cm3 . Masa (g) Disolución

D

Soluto (HCl)

s

Disolvente (H2O) d

a) m=

VD · ρD = 25,0 · 1,18 = 29,5 36,0% · 29,5 = 10,6 Moles ns = 10,6 / 36,5 = 0,291 mol HCl 29,5 – 10,6 = 18,9 Masa = 0,0189 kg H2O

n s 0,291 mol HCl = =15,4 mol HCl / kg H2 O md 0,0189 kg H 2 O

b) En la disolución final habrá la misma cantidad de soluto: ns = 0,291 mol HCl 1 dm 3 3 3 V '=0,291 mol HCl =0,233 dm =233 cm de disolución 1,25M que se pueden preparar 1,25mol HCl

Un recipiente cerrado de 10,0 dm3 contiene butano gas a 2 0C y 0,974 atm. Otro recipiente de 15,0 dm3 contiene oxígeno a 2 0C y 0,789 atm. Se conectan ambos recipientes por un tubo de volumen despreciable. Determina: a) La presión total. b) La fracción molar del butano. c) La masa de oxígeno que queda en el segundo recipiente. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 3.

Solución: Datos: gas volumen presión temperatura

Primer recipiente C4H10 V1 = 10,0 dm3 P1 = 0,974 atm. t = 2 0C = 275 K

Segundo recipiente O2 V2 = 15,0 dm3 P2 = 0,789 atm.

Cálculos: Suponiendo comportamiento ideal para ambos gases P ·V 0,974 atm · 10,0dm 3 n 1  C4 H10= 1 1 = =0,432 mol C4 H 10 en el primer recipiente −1 −1 R ·T 0,0820 atm · L · mol · K · 275K P ·V 0,789 atm ·15,0 dm3 n 2 O2 = 2 2 = =0,525 mol O2 en el segundo recipiente −1 −1 R ·T 0,0820 atm · L · mol · K ·275 K Al unir ambos recipientes, habrá: nT (gas) = (0,432 + 0,525) = 0,958 mol gas en un recipiente de volumen: VT = V1 + V2 = 10,0 + 15,0 = 25,0 dm3 a) P T =

nT R T 0,958 mol· 0,0820 atm · dm3 · mol−1 · K −1 · 275K = =0,863atm 3 VT 25,0 dm

b) C4 H 10 =

n C 4 H 10  0,432 = =0,451 mol C4 H 10 / mol total nT 0,958

c) Cantidad de oxígeno en el segundo recipiente: n2(O2) = x(O2) · nT2 Como la suma de las fracciones molares es 1, χ2(O2) = 1 – χ(C4H10) = 1 – 0,451 = 0,549 mol O2 / mol total La cantidad de gas que hay en el segundo recipiente se calcula dividiendo: P ·V n T2= T 2 R· T entre P ·V nT= T T R ·T que da n ·V 0,958 mol total ·15,0 dm 3 n T2= T 2 = =0,574 mol gas en el segundo recipiente 3 VT 25,0 dm n2(O2) = 0,549 · 0,574 = 0,315 mol O2 en el segundo recipiente. (Otra forma de calcularla: P O 2 ·V 2 O 2  P T V 2 0,549 ·0,863 atm ·15,0 dm3 n 2 O2 = = = =0,315 mol O2 en 2º recipiente 3 −1 −1 R ·T R ·T 0,082 atm ·dm · mol · K ·275 K Una tercera forma (la más simple): En el segundo recipiente queda de oxígeno n 2 O 2 =

P O2 ·V 2 R ·T

del total de oxígeno n O 2 =

P O 2 ·V T R ·T

Por tanto nO 2 ·V 2 0,525 mol O2 ·15,0 dm3 n 2 O2 = = =0,315 mol O2 en el segundo recipiente 3 VT 25,0 dm m (O2) = 0,315 mol O2 · 32,0 g/mol = 10,1 g O2 en el segundo recipiente.

4.

a) Calcula cuántos neutrones hay en … y escribe las configuraciones electrónicas de ...: a.1) cromo-52 : n = 52 – 24 = 28 n. 24 e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 a.2) ión bromuro-80.: n = 80 – 35 = 45 n. 35 + 1 = 36 e: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 b) Razona cómo varía el radio atómico desde el Li al Ne. Aumenta, al aumentar la carga nuclear manteniéndose el número de capas. c) Representa la estructura electrón-punto de Lewis del ión amonio y del oxígeno. H H H N H ó H N H H H

y

O O

ó

O O

d) Describe el experimento en el que se basó Rutherford para proponer un modelo nuclear del átomo. Bombardeo de láminas de oro muy finas con partículas alfa y observación de que algunas se deviaban y unas pocas incluso rebotaban. Examen Problema 1 Problema 2 Problema 3 Cuestiones 4 Formulación 5 5. Formulación Nombra

Formula

CH2 CH CH2 CH3 CH2 C CH2 CH3 4,4-dietil-1-hexeno CH3 CH2 H2C CH3 C

CH CH3

1,3-dimetil-1-ciclobuteno

3,3,4-trietil-1-heptino:

CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH C C CH CH3 CH2 CH2 CH3

2,4-dicloro-1-metilbenceno:

CH

CH3

Cl Cl

1-ciclopentil-3-fluorobenceno

1,4-ciclohexadieno:

F

1,2-dietilbenceno 3-ciclopropil-2-cloro-2-hexen-4-ino:

CH3 C C C C CH3 Cl

(ClO4)– : ión perclorato

cromato de potasio: K2CrO4

Fe(BrO2)2 : bromito de hierro(II)

hidróxido de estroncio: Sr(OH)2

CoAsO3 : arsenito de cobalto(III)

hidruro de litio: LIH

H2O2 : peróxido de hidrógeno

carbonato de aluminio: Al2(CO3)3

H2SO4: ácido sulfúrico

hipoclorito de manganeso(II): Mn(ClO)2

NH4I: yoduro de amonio

ión amonio: (NH4)+

KOH: hidróxido de potasio

hidrógenocarbonato de potasio: KHCO3

(NO3)– : ión nitrato

ácido clórico: HClO3

PCl3 : tricloruro de fósforo

peróxido de bario: BaO2

Pb(NO3)2 : nitrato de plomo(II)

ácido selenhídrico: H2Se

Examen

Problema 1

Problema 2

Problema 3

Cuestiones 4