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Universitario: Quiroz Barrionuevo Paul Alex Grupo: “F” Materia: Laboratorio de Química General Practica 4. “Balance de Materia” Cuestionario. 1. Defina los siguientes conceptos: a) Mol. Unidad básica del Sistema Internacional de unidades, definida como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (átomos, moléculas, iones, electrones u otras partículas) como átomos hay en 0,012 kg (12 g) de carbono 12. b) Masa molecular. La masa molecular de los átomos elementales, como el carbono 12, es la misma que su masa atómica, ya conocida. Si partimos de una molécula de estructura atómica conocida, podemos calcular su masa molecular. Así, el agua (H2O), que tiene dos átomos de hidrógeno (la masa atómica del átomo de hidrógeno es igual a uno) y un átomo de oxígeno (la masa atómica de un átomo de oxígeno es igual a 16), tiene una masa molecular igual a 18. Algunas moléculas más complejas pueden llegar a tener una masa molecular de cientos de millones. En la determinación experimental de la masa molecular de una sustancia, se calcula la masa real en gramos por mol. c) Masa atómica. De la ley de Avogadro se desprende que las masas de un volumen patrón de diferentes gases (es decir, sus densidades) son proporcionales a la masa de cada molécula individual de gas. Si se toma el carbono como patrón y se le asigna al átomo de carbono un valor de 12,0000 unidades de masa atómica (u), resulta que el hidrógeno tiene una masa atómica de 1,0079 u, el helio de 4,0026, el flúor de 18,9984 y el sodio de 22,9898. En ocasiones se habla de “peso atómico” aunque lo correcto es “masa atómica”. La masa es una propiedad del cuerpo, mientras que el peso es la fuerza ejercida sobre el cuerpo a causa de la gravedad. d) Átomo- gramo. Masa que existe en un átomo de un compuesto, por ejemplo: Se tiene: en un compuesto 18.88% de fósforo; 42.10% de Sodio y 39.02% de oxigeno ; entonces sus masas de un átomo serán: 18.88/30.97= 0.61 at-g de fósforo 42.10/23 =1.83 at-g de sodio 39.02/16 = 2.44 at-g de oxigeno

e) Disolución. Mezclas homogéneas de dos o más sustancias. La sustancia presente en mayor cantidad suele recibir el nombre de disolvente, y a la de menor cantidad se le llama soluto y es la sustancia disuelta. El soluto puede ser un gas, un líquido o un sólido, y el disolvente puede ser también un gas, un líquido o un sólido. El agua con gas es un ejemplo de un gas (dióxido de carbono) disuelto en un líquido (agua). Las mezclas de gases, como ocurre en la atmósfera, son disoluciones. Las disoluciones verdaderas se diferencian de las disoluciones coloidales y de las suspensiones en que las partículas del soluto son de tamaño molecular, y se encuentran dispersas entre las moléculas del disolvente. Observadas a través del microscopio, las disoluciones aparecen homogéneas y el soluto no puede separarse por filtración. Las sales, ácidos y bases se ionizan al disolverse en agua. 2. Defina: a) Reactivo limitante. Es aquel reactivo que limita la cantidad de productos obtenidos y se encuentra en menor proporción estequiométrica en una reacción dada es decir, se consume completamente y a través de este se regula o determina las cantidades de los demás reactivos y productos que participan en la transformación química. b) Reactivo en exceso. Es aquel reactivo que se encuentra en mayor proporción estequimétrica en una reacción dada. Justifique sus respuestas con un ejemplo. Ejemplo se hace reaccionar 100 g de carbonato de sodio y 100 g de cloruro de calcio da acuerdo a la siguiente ecuación: CaCl2  Na2CO3  2 NaCl  CaCO3 Determinar el reactivo limitante y el reactivo en exceso. 1molNa2CO3 1molCaCl2 111gmolCaCl2 100 gNa2CO3 x x x  104.72 gmolCaCl2 106 gNa2CO3 1molNa2CO3 1molCaCl2 Por lo tanto: Reactivo limitante es el Cloruro de calcio y reactivo en exceso es el carbonato de sodio. 3. Explique las diferencias entre mezcla y combinación. R. Una mezcla es la agregación de dos o más sustancias de tal manera que no existe un cambio profundo en los pequeños elementos de ambas sustancias; esto significa que las sustancias que se mezclan no han cambiado su estructura electrónica y siguen conservando sus propiedades; este fenómeno se mezcla es solamente “un cambio físico”. Una combinación es la agregación de dos o más sustancias que cambian sus propiedades a un nivel de estructura electrónica; una combinación no se puede separar por ningún método físico. El fenómeno de combinación representa u cambio físico. Mezcla(Cambio físico) Combinación(cambio químico)  Cambio superficial de propiedades  Cambio profundo de propiedades.  No se forma una nueva sustancia  Se forma una nueva sustancia.

 Por lo general el cambio de energía  Por lo general el cambio de energía es pequeño. es grande.  Cambio temporal  Cambio permanente. 4. Se hacen reaccionar 10 g de gasolina (suponga que es octano), con 20 g de oxigeno, produciendo dióxido de carbono y agua. ¿Cuál es el reactivo limitante y cuál es el reactivo que está en exceso? ¿que cantidad de reactivo limitante? R. Datos.

mC8 H18  10 g mO2  20 g

2C8 H18  25O2  16CO2  18 H 2O

1molC8 H18 25mol O2 32 g O2 x x  35.09 g O2 114 gC8 H18 2molC8 H18 1mol O2 1mol O2 2molC8 H18 114 gC8 H18 20 g O2 x x x  5.7 g C8 H18 32 g O2 25mol O2 1molC8 H18  Reactivo limitante O2

10 gC8 H18 x

Reactivo en exceso C8 H18 Reactivo en Exceso: mexceso  10 g C8 H18  5.7g C8 H18 mexceso  4.3 g C8 H18 Masa formada de dióxido de carbono: 1mol O2 16molCO2 44 gCO2 20 g O2 x x x  17.6 g CO2 32 g O2 25mol O2 1molCO2 5. El análisis de una muestra de colorante orgánico empleado en la industria textil dio los siguientes resultados C = 61.76%, H = 5.88%, N = 20.59%, O = 11.77%. Determinar su fórmula empírica. R. Datos: 5.1467 61.76 7 C  5.1467 C  0.7356 12 C = 61.76% 5.88 5.88 H= 8 H=  5.88 H = 5.88% 0.7356 1   20.59 1.4704 N = 20.59% N=  1.4704 N = 2 14 0.7356 O = 11.77% 11.77 0.7356 O=  0.7356 O = 1 16 0.7356 FórmulaEmpírica : C7 H 8 N 2O 6. El vidrio común puede obtenerse mediante la fusión del carbonato de sodio, piedra caliza y arena de acuerdo a:

Na2CO3  CaCO3  SiO2  Na2O.CaO.6SiO2 .2CO2 ¿Cuántos Kg. de arena serían necesarios para fabricar 10000 botellas con 300 g de vidrio cada una? 7. Una muestra de 50 g de zinc impuro reacciona con 129 ml de ácido clorhídrico de densidad 1.18 g/ml y que contiene 35% en masa ácido clorhídrico. ¿Cuál es el porcentaje de zinc metálico en la muestra? R. Datos: mZn ( IMP )  50 g mHCl (imp)   HCl xVHCl  1.18 g / ml x 129ml VHCl  129ml 35g (p)  152.22 g x  53.277 g (p) m   HCl  1.18 g / ml (imp) HCl 100g (imp) % HCl  35% Zn  2 HCl  ZnCl2  H 2 1molHCl 1molZn 65 gZn 53.277 gHClx x x  47.44 gZn 36.5HCl 2molHCl 1molZn 47.44 x100 50 % Zn  94.88 % Zn 

8. La combustión de 28 litros de un hidrocarburo desconocido demanda exactamente el consumo de 70 litros de oxigeno, produciendo 56 litros de dióxido de carbono. a) Determinar la fórmula molecular del hidrocarburo desconocido, suponiendo que todos los volúmenes se miden en las mismas condiciones de presión y temperatura. R. CxHy  O2  CO2  H 2O 28 l 70  l Igualando la reacción:

56  l

Y Y CxHy  ( X  )O2  XCO2  H 2O 4 2 28 l  CxHy x

X  l  CO2  56  l  1 l  CxHy

Y  l  O2 4 28 l  CxHy x  70  l  1 l  CxHy X



28X=56





Y  28  X    70 4 

X=2

(1)

Y  28  X    70 4   70   70  Y=   X  x 4=   2  x 4  28   28  Y=2

X en (1):

Formula molecular:

C X H Y  C2 H 2

9. Con relación a la anterior pregunta, calcular el volumen de aire necesario en condiciones normales, para la combustión completa de 500 g de este hidrocarburo, si el aire se suministra con un 50% de exceso. R. Datos: VAire  ? CN m  500 g %exceso  50 Se tiene: 2C2 H 2  5O2  4CO2  2 H 2O 5 l  O2 100  l  aire 1molC2 H 2 22.4  l  C2 H 2 500 gC2 H 2 x x x x x1.5  7.692m 3aire 26 gC2 H 2 1molC2 H 2 2  l  C2 H 2 21 l  O2 10.En la reacción de cloruro ferroso con permanganato de potasio y ácido clorhídrico, se obtiene cloruro férrico, cloruro manganoso, cloruro de potasio, cloro gaseoso y agua. a) Escribir e igualar la ecuación por el método del ión electrón. b) Determinar la masa equivalente del agente oxidante. c) En la reacción de 100 g de cloruro ferroso con 100 g de permanganato de potasio. Determinar el reactivo limitante y el reactivo en exceso. d) ¿Qué cantidad de ácido clorhídrico se necesita para obtener 10 Kg. de loro gaseoso, si el rendimiento de la reacción es de 85 %? FeCl2  KMnO4  HCl  FeCl3  MnCl2  KCl  Cl2  H 2O  Fe2  2Cl     K   MnO4    H   Cl     Fe3  3Cl     Mn 2  Cl     K   Cl    Cl20  H 20O

5e  +8H + + MnO4  Mn 2  4 H 20O x 3 2Cl   Cl20  2e 

x5

Fe2  Fe3  e 

x5

24H +  3MnO4  10Cl   5 Fe2  3Mn 2  12 H 20O  5Cl20  5Fe 3 5FeCl2  3KMnO4  24 HCl  5FeCl3  3MnCl2  3KCl  5Cl2  12 H 2O b) Masa equivalente de Agente oxidante:

158  31.6 gr equivalente 5 ¿Qué cantidad de ácido clorhídrico se necesita para obtener 10 Kg. de cloro gaseoso, si el rendimiento de la reacción es de 85 %? c) 1mol 3molKMnO4 158 grKMnO4 100 grFeCl2 x x x  74.65 grKMnO4 127 grFeCl2 5molFeCl2 1molKMnO4 mKMnO4 

100 grKMnO4 x

1molKMnO4 5molFeCl2 127 grFeCl2 x x  133.97 grFeCl2 158 grKMnO4 3molKMnO4 1molKMnO4  reactivo limitente: reactivo en exceso:

ClFe2 KMnO4

d) 10 Kg Cl2 x

1000 gCl2 1molCl2 24molHCl 36.5 grHCl 1Kg 100 x x x x x  29.03KgHCl 1KgCl2 71grCl2 5molCl2 1molHCl 1000 g 85