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• Cristhian Panéz

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO

Ciclo 2018-I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA

CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química SEMANA Nº 1 Hace aproximadamente seis años, en 2011, se llevó a cabo la celebración a nivel mundial de los logros de la Química y su contribución al bienestar de la humanidad, por lo que se declaró dicho año como “AÑO INTERNACIONAL DE LA QUÍMICA”, bajo el lema “Química – nuestra vida, nuestro futuro”. Tan acertado lema nos conduce a reflexionar que, desde nuestros primeros días de vida hasta los últimos, nuestro cuerpo, un gran reactor químico, experimenta una serie de cambios con el paso del tiempo gracias a la transferencia de energía de los alimentos, de la naturaleza y de nuestro entorno. Por otro lado, el hombre, con su prodigiosa inteligencia, aplica la Química para transformar la naturaleza en su beneficio y para abastecerse de alimentos, vestido, vivienda, medicina, entre otras necesidades vitales; además, hoy en día es capaz de crear nuevos materiales que contribuyen a elevar la calidad de vida.

Estas son razones más que suficientes para que nosotros, los profesores del equipo de Química, nos comprometamos en promover el interés por la Química en ustedes, jóvenes, y generar entusiasmo por el futuro creativo de la Química; de esto último depende en gran medida el desarrollo de la Ciencia y Tecnología en nuestro querido Perú y, por consiguiente, de su auge económico. Les auguramos ÉXITO PLENO en la decisión que cada uno de ustedes tome en el transcurso de su preparación . La Química es la ciencia que estudia las propiedades y los cambios que experimenta la materia como consecuencia de su interacción con la energía. Semana Nº 01

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Los conocimientos en Química se sustentan en el Método Científico–Experimental. OBSERVACIÓN

NUEVA HIPÓTESIS

HIPÓTESIS

EXPERIMENTACIÓN

TEORÍA

LEY

MAGNITUDES Y UNIDADES Magnitud es todo aquello susceptible de ser medido, mientras que unidad es el patrón con el que se mide. MAGNITUDES Y UNIDADES BÁSICAS DEL SISTEMA INTERNACIONAL (SI) MAGNITUDES Y UNIDADES BÁSICAS MAGNITUD Masa Longitud Temperatura Tiempo Intensidad de corriente Intensidad luminosa Cantidad de sustancia

UNIDAD kilogramo metro kelvin segundo

SÍMBOLO kg m K s

amperio

A

Fuerza

kg.m/s2 = 1 N

candela

cd

Presión

N/m2 = 1 Pa

mol

mol

Energía

kgm2s–2 = 1 J

Unidad base 100

deca (da) 101

hecto (h) 102

Unidad base 100

deci (d) 10–1

centi ( c) 10–2

Semana Nº 01

MAGNITUDES Y UNIDADES DERIVADAS MAGNITUD SÍMBOLO Volumen m3 Densidad kg/m3 Velocidad m/s Aceleración m/s2

kilo (k) 103 mili (m) 10–3

Múltiplos mega giga (M) (G) 6 10 109

tera (T) 1012

Submúltiplos micro nano pico (μ) (n) (p) –6 –9 10 10 10–12

peta (P) 1015

exa (E) 1018

zeta (Z) 1021

yotta (Y) 1024

femto (f) 10–15

atto (a) 10–18

zepto (z) 10–21

yocto (y) 10–24

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NOTACIÓN CIENTÍFICA

Expresión numérica del tipo N x 10n Donde: N = número a partir de 1,0 puede ser mayor que 1,0 pero menor que 10 n = número entero positivo o negativo, puede ser 0 Ejemplo: 5 600 = 5,6 x 103 0,0056 = 5,6 x 10–3 FACTOR DE CONVERSIÓN: Se generan a partir de una igualdad. Ejemplo:

1 lb = 453,6 g

1 kg = 103 g

Convertir 10 lb en kg

 453,6 g   1kg  10 lb    3   4,536 kg  1lb   10 g  MAGNITUD DERIVADA: DENSIDAD (D)

DSólido o Líquido 

masa g  Volumen mL o cm3





Dgas 

masa g  Volumen L 

VALORES DE DENSIDAD DE ALGUNOS MATERIALES Sólidos Oro Plomo Aluminio Hierro Cobre Sal de mesa Líquidos Agua pura Agua de mar Mercurio Gases Aire Oxígeno Dióxido de carbono Semana Nº 01

g/cm3 19,30 11,30 2,70 7,86 8,92 2,16 g / mL 0,998 1,03 13,6 g/L 1,29 1,43 1,96

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SEMANA Nº 1 1.

Las ramas de la Química que se encargan del estudio, cuantificación y función en el organismo de las proteínas presentes en la quinua, respectivamente son: A) Orgánica – analítica – fisicoquímica B) Bioquímica – analítica – orgánica C) Analítica – fisicoquímica – bioquímica D) Orgánica – analítica – bioquímica E) Fisicoquímica – orgánica – inorgánica

2.

Complete la siguiente expresión: El método científico es un enfoque general para resolver problemas que implica hacer ______________, confirmar que estas sean reproducibles, formular las ______________ que las explica y corroborar estas últimas mediante experimentos. Aquellas hipótesis que son comprobadas y demuestran su utilidad dan lugar a una _____________. A) observaciones – hipótesis – teoría B) hipótesis – teoría – ley C) observaciones – hipótesis – ley D) experimentación – hipótesis – teoría E) observación – experimentación – ley

3.

Un estudiante desea calcular la densidad, en g/cm 3, de una muestra de cobre cuya masa es 374,5 g y tiene un volumen de 41,8 cm3, las condiciones del laboratorio donde se lleva a cabo el experimento se encuentra a 756 mmHg y 25 °C. Indique cuántas magnitudes básicas y derivadas respectivamente, se mencionan en el texto. A) 1 y 4

4.

B) 2 y 3

C) 3 y 2

D) 2 y 2

E) 1 y 3

Las magnitudes fundamentales son aquellas magnitudes físicas elegidas por convención que permiten expresar una medida cualquiera, al combinarse dan origen a las magnitudes derivadas. Seleccione la alternativa que establece la correspondencia correcta entre magnitud – unidad SI. a) Masa b) Temperatura c) Intensidad de corriente d) Cantidad de sustancia e) Presión

( ( ( ( (

A) dcbae

C) debac

Semana Nº 01

B) bdaeg

) ) ) ) )

mol Ampere Pascal kilogramo Kelvin D) ecbad

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E) dceab

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En el Sistema Internacional (SI), se emplean prefijos para representar cantidades mayores y menores como por ejemplo la masa de la tierra es 5,974  1015Tg o como el radio del átomo de hidrógeno 5,292  101 pm. Seleccione la alternativa que relacione correctamente el prefijo y su factor. a) Peta b) pico c) Mega d) Giga e) micro

(P) (p) (M) (G) (μ)

A) ecdab 6.

( ( ( ( ( B) cedab

B) 468

106 10–6 109 1015 10–12

C) ecdba

D) cdeab

E) dabce

C) 265,1

D) 205,6

E) 256,1

Al analizar la superficie del planeta, se puede estimar que un 71% está cubierto de agua, del cual el 96,5% es agua salada y ésta se distribuye entre los océanos, los cuales contienen 1,36  109 km3 de agua, exprese este valor en litros y en notación científica. A) 1,36  1019 D) 1,36  1022

8.

) ) ) ) )

El etilenglicol, C2H6O2, es el principal componente de los anticongelantes en el sistema de refrigeración del automóvil, este se congela a –11,5 °C y su punto de ebullición es 383 °F. Determine la variación de ambas temperaturas, expresado en el sistema internacional. A) 206,5

7.

Ciclo 2018-I

B) 1,36  1020 E) 1,36  1023

C) 1,36  1021

El oro es un metal precioso que se usa principalmente en joyería, en piezas dentales y en aparatos electrónicos. Un lingote de oro con una masa de 301 g tiene un volumen de 15,6 cm3, al respecto determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. En el SI la masa es 3,01  10–1 kg y el volumen 1,56  10–1 m3. II. Se menciona una magnitud básica y una derivada. III. La densidad del metal es 1,93 g/cm3. A) VVF

9.

B) FFV

C) FVF

D) VFV

E) VVF

Una muestra de 3,58 mg de un metal radiactivo presenta un volumen 2,0 mL. Considerando la siguiente tabla identifique a dicho metal. Metal Magnesio Cesio Berilio Rubidio Plata A) Mg

Semana Nº 01

B) Cs

C) Rb

Densidad (kg/m3) 1738 1790 1848 1534 1050 D) Ag

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E) Be Pág. 5

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10. El magnesio (Z = 12) es un elemento esencial para la nutrición humana, imprescindible para innumerables reacciones bioquímicas corporales; presenta una densidad de 1,74 g/mL y tiene un radio iónico de 0,65 pm. Al respecto indique la alternativa correcta. I. La densidad es 174 en el SI. II. El radio iónico del Mg es 6,5  105 am. III. Se mencionan dos magnitudes básicas. A) VVF

B) FFV

C) FVF

D) VFV

E) VVF

EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

Un recipiente de determinado volumen, contiene cierta masa de un gas en el cual las moléculas ejercen una presión sobre las paredes del recipiente. Las unidades (SI) que corresponden a las magnitudes mencionadas en el texto en el orden dado son: A) Metro cúbico (m3), gramos (g), atmosfera (atm) B) Litros (L), gramos (g), presión (atm) C) Metro cúbico (m3), kilogramos (kg), atmosfera (atm) D) Litro (L), kilogramos (kg), pascal (Pa) E) Metro cúbico (m3), kilogramos (kg), pascal (Pa)

2.

El cobre es un metal que posee buena conductividad eléctrica, posee un punto de fusión de 1983,2 °F. Exprese el punto de fusión del cobre en unidades del SI. A) 1,36  10 2 B) 1,36  10 -3 C) 1,36  10 -2 D) 1,36  10 1 E) 1,36  103

3.

Los gases tienen la propiedad de expandirse generando una presión en las paredes del recipiente que los contienen, si la presión ejercida sobre un gas es de 1013 Pa. Exprese este valor en mmHg y en atm, respectivamente. Datos: 1atm = 760 mmHg = 1,013  105 Pa A) 7,6  101 y 1  10–2 C) 7,6  10–1 y 1  10–2 E) 7,6  101 y 1  10–1

4.

B) 7,6  100 y 1  10–1 D) 7,6  100 y 1  10–2

Un gas a 25 °C llena un recipiente cuyo volumen es de 1,05  103 cm3. El recipiente y el gas, en conjunto, tienen una masa de 837,6 g. El recipiente vacío tiene una masa de 836,2 g ¿cuál es la densidad (g/cm3) del gas a 25 °C? A) 1,3  10–3

Semana Nº 01

B) 1,3  10–2

C) 1,3  103

D) 1,3  10–1

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E) 1,3  102

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Química SEMANA Nº 2

MATERIA, ENERGÍA Y CAMBIOS El universo está conformado de materia y energía. La materia se edifica con los átomos y el movimiento de estos es una evidencia de la energía; por tanto, se puede decir que la materia siempre interacciona con la energía y que del producto de la interacción entre la materia y la energía se producen los cambios.

Al mirar a nuestro alrededor observamos que los animales se alimentan, las plantas crecen, el avión y el carro transportan y resulta comprensible que hasta el aire en el que se sostiene el avión, los componentes del automóvil, las edificaciones de las industrias en las que se producen desde fármacos, plásticos, metales, entre otros productos son buenos ejemplos de materia y que la energía que es toda fuerza que se transporta permite que los motores de las industrias funcionen, que la energía que proviene de los alimentos y del sol permiten que los animales y las plantas crezcan con el tiempo; es decir, ocurre en ellos los grandes cambios como efecto de la interacción de la materia con la energía. Por lo que es clásico decir que la materia es todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio y que con la energía, sea cual fuera su origen, permiten los cambios que se producen en la materia.

Semana Nº 02

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PROPIEDADES DE LA MATERIA

FÍSICA

GENERALES Peso e inercia Extensión Impenetrabilidad Divisibilidad Indestructibilidad Discontinuidad

PARTICULARES Maleabilidad Ductilidad Dureza Conductividad Color Brillo

QUÍMICA Capacidad de transformación en nueva materia: Reactividad Inflamabilidad Oxidación

NUCLEAR Capacidad de transformación en nuevos elementos 92U

→

90Th

PROPIEDADES

EXTENSIVAS Dependen de la masa: Peso Inercia Volumen Capacidad calorífica

Semana Nº 02

INTENSIVAS No dependen de la masa: Temperatura Conductividad eléctrica Maleabilidad Densidad

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ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

CAMBIOS FÍSICOS:

c = 3  108 ms–1

Semana Nº 02

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EJERCICIOS DE CLASE Nº 2 1.

Los científicos en su afán de conocer el universo continúan estudiando la materia y energía en sus diversas manifestaciones. Según su composición la materia se clasifica en mezclas y sustancias. Al respecto seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Las propiedades que definen la materia son extensivas. II. Las sustancias elementales están formadas por átomos y moléculas. III. Los compuestos tienen una fórmula única que los identifica. A) VVV

2.

D) FVF

E) VFV

B) VFF

C) VVF

D) FVF

E) VFV

Una característica de las mezclas y las sustancias es el número de fases que presentan. Una sustancia y una mezcla homogénea presentan una fase, mientras que una mezcla heterogénea presenta dos o más fases. Establezca la correspondencia correcta entre materia - tipo de materia a) bronce ( ) sustancia elemental b) oxigeno molecular ( ) sustancia compuesta c) sal común ( ) solución sólida d) alcohol medicinal ( ) mezcla homogénea A) abcd

4.

C) VVF

En la naturaleza existen diversos ejemplos de mezclas, así tenemos a las rocas, el agua de los ríos, las menas minerales, etc. Con respecto a la mezclas indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Los componentes de una mezcla se separan por medios físicos. II. Los componentes de una solución acuosa se separan por filtración simple. III. El humo, la arena y el agua potable son mezclas heterogéneas. A) VVV

3.

B) VFF

B) dcab

C) bcad

D) dabc

E) bdac

El agua de mar (o agua salada) es una solución en la que a mayor contenido de sales más bajo es su punto de congelación, por lo que el agua del mar se convierte en hielo a −2 °C. Es ligeramente alcalina y su densidad (para un agua salada con un 3,5 % de sales disueltas) suele variar con la temperatura, por ejemplo 1,0282 kg/L a −2 °C; 1,0281 a 0 °C. Con respecto al agua de mar seleccione la alternativa INCORRECTA. A) B) C) D) E)

Su composición es variable. Su punto de congelación es una propiedad intensiva. Sus componentes salinos se pueden separar por destilación. Su densidad al ser variable es una propiedad extensiva. Se menciona una propiedad química.

Semana Nº 02

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Las propiedades químicas de la materia son aquellas que para ser observadas es necesario alterar la naturaleza de la sustancia, es decir, aquella que permiten que se produzcan los cambios químicos. Seleccione la alternativa que involucra una propiedad química. A) B) C) D) E)

6.

El menor punto de ebullición del agua en la sierra. La mayor densidad del oro con respecto a la plata. La menor dureza del bronce comparada con la del acero. La conductividad de un alambre de cobre. La plata se oscurece por acción del oxígeno.

Los cambios en los estados de agregación son cambios físicos y están presentes en muchos de los procesos que ocurren en la naturaleza, por ejemplo el ciclo del agua. Al respecto seleccione la alternativa que involucra una condensación. A) B) C) D) E)

7.

Precipitación de lluvia. Envasado del gas de cocina. Formación de nieve. Formación de granizo. Formación de las nubes.

El elemento radio se ennegrece cuando se expone al aire debido a la rápida oxidación del metal con el oxígeno, también reacciona con el agua para formar hidróxido de radio, se volatiliza ligeramente más que el bario y transmuta dando radón. Clasifique los cambios mencionados, en el orden dado, como físico (F), químico (Q) o nuclear (N). A) QFQN

8.

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B) FFQN

C)FQQN

D) QQFN

E) QQQN

La energía está involucrada en diversos procesos naturales y en las actividades humanas, así por ejemplo se manifiesta en el calor emitido por el sol o por una reacción química. Seleccione la secuencia de verdadero (V) y falso (F) con respecto a la energía I. Calor y trabajo son formas diferentes de transferir energía. II. Calor y trabajo tienen la misma unidad SI. III. Es necesaria una caloría para aumentar 1°C la temperatura de 1g de H 2O. A) FVV

9.

B) VFF

C) VVV

D) VFV

E) FVF

En un ensayo de laboratorio se mezclan 500 g de etanol a 13 C con 200 g de etanol a 20C. Determine, respectivamente, la temperatura de equilibrio, en °C, y las calorías transferidas en el proceso ceetanol = 0,58 cal/ g°C A) 13 y 580 B) 15 y 580 C) 35 y 580 D) 20 y 580 E) 15 y 850

Semana Nº 02

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10. La explosión de la bomba atómica de Hiroshima liberó una energía equivalente a la explosión de 1,3 x 104 toneladas de TNT. Calcule la masa, en mg, de uranio que liberó dicha energía. Datos: c = 3 x 108 m s–1, 1 t de TNT = 4,184 × 109 J A) 6 x 102

B) 6 x 101

C) 6 x 100

D) 6 x 10 – 1

E) 6 x 10 – 2

EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO 1.

2.

Una clasificación alterna que se hace de la materia es en homogénea y heterogénea, en la primera encontramos a las soluciones y a las sustancias, mientras que en la segunda encontramos a las mezclas heterogéneas. Dados los siguientes tipos de materia seleccione la alternativa que contiene una mezcla homogénea y un compuesto. I. humo

II. cloro

III. vino

IV. metano

A) I , IV

B) II , III

C) I , III

D) III y I

E) III y IV

La sustancia es homogénea y se puede clasificar como compuesto o elemento y muchos de los materiales en la naturaleza están constituidos por uno u otro. Al respecto seleccione el material que está constituido por un compuesto. A) Bronce B) Alcohol etílico C) Gasolina D) Alcohol medicinal E) Aceite lubricante

3.

El uranio es un elemento maleable, y mal conductor de la electricidad. Reacciona con casi todos los elementos no metálicos. Se disuelve en el ácido clorhídrico y es inerte en relación con los álcalis. Seleccione la alternativa que clasifica respectivamente las propiedades mencionadas como física (F) o química (Q). A) FFQQQ B) FQFFQ C) FQFQF D) FFQFQ E) FFFQQ

4.

Las propiedades intensivas, a diferencia de las extensivas, no dependen de la masa. Determine cuál de las siguientes es una propiedad intensiva de la materia. A) Volumen B) Inercia C) Peso D) Color E) Capacidad calorífica

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Si el c.e. del cobre es 0,390 J/g C; determine el calor, en kJ, requerido para elevar la temperatura de 200 g de cobre de 5 C a 35 C . A) 2,34 x 102 B) 2,34 x 101 C) 2,34 x 100 D) 2,34 x 10 –1 E) 2,34 x 10 –2

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Química SEMANA Nº 3 ¿Se pueden ver y/o manipular los átomos?

Por supuesto que a simple vista no se ven ni tampoco con los microscopios ópticos ordinarios. Pero sí con los microscopios electrónicos, aunque hay que aclarar que lo que “vemos” son las alteraciones que sufren los átomos en sus niveles energéticos, cuando se les bombardean con un haz de electrones, procedente de un microscopio electrónico de barrido, no al átomo en sí. En los microscopios electrónicos convencionales, los electrones “rebotan” sobre la superficie de la muestra a estudiar, y son estos electrones reflejados los que nos informan de cómo están dispuestos los átomos y sus características. Con los valores obtenidos se pueden realizar representaciones de ellos. Y eso es lo que “vemos”. Sabemos que cada elemento químico, cada clase de átomo, experimenta una alteración energética diferenciada, lo que viene a ser como su „firma energética‟ y que permite identificarle, algo así como su huella dactilar, por decirlo de alguna forma, lo que a su vez es importante desde el punto de vista científico. Te sorprenderás al enterarte que ya en 1990, científicos de la IBM consiguieron escribir el logotipo de su empresa a escala atómica. Como “tinta” utilizaron 35 átomos de xenón; “el Semana Nº 03

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papel” fue una lámina de metal cristalino, y el “lápiz”, un microscopio electrónico de efecto túnel, con el que lograron mover y colocar los átomos. EL ÁTOMO Y SU ESTRUCTURA La teoría Atomista de Leucipo y Demócrito del siglo V antes de Cristo quedó relegada hasta inicios de siglo XIX cuando Dalton plantea nuevamente un modelo atómico surgido en el contexto de la química, en el que se reconoce propiedades específicas para los átomos de diferentes elementos luego surge el modelo de Thomson en el cual el átomo presenta carga eléctrica y es a través del experimento de Rutherford y su modelo de átomo nuclear por el que se establece que en el núcleo se ubican los protones y en la envoltura electrónica los electrones. Finalmente, el modelo de Böhr plantea la existencia de órbitas y es corregido por el modelo actual del átomo plantea la existencia de orbitales o reempe (región espacio energética de manifestación probabilística electrónica).

+ +

+ + + +

En 1932, Chadwick realizó un descubrimiento fundamental en el campo de la ciencia nuclear: descubrió la partícula en el núcleo del átomo que pasaría a llamarse neutrón. Dalton (1803)

Thomson (1904)

Rutherford (1911)

Böhr (1913)

Schrödinger (1926)

REPRESENTACIÓN DEL ÁTOMO: NÚCLIDO

A Z

E

Donde: A = número de masa = N°protones + N° neutrones Z = número atómico = Nº de protones. PARTÍCULAS DEL ÁTOMO PARTÍCULA SÍMBOLO MASA (g) 0 Electrón 9,109 x 10 –28 1 e 1 Protón 1,672 x 10 –24 1 p

CARGA ( C ) – 1,602 x 10 –19

Neutrón

0

Semana Nº 03

1 0

n

1,674 x 10 –24

+ 1,602 x 10 –19

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TEORÍAS Y MODELOS ATÓMICOS CONCEPTOS BÁSICOS Teoría de Dalton Modelo de Thomson

-

Discontinuidad de la materia. Los átomos del mismo elemento tienen igual masa y propiedades (no se considera el concepto de isótopos).

-

El átomo se considera como una esfera de carga positiva, con los electrones repartidos como pequeños gránulos.

-

Conceptos de núcleo y envoltura electrónica. Los electrones giran generando una nube electrónica de gran volumen, alrededor del núcleo muy pequeño (modelo planetario). Existencia de órbitas, cada una de las cuales se identifica por un valor de energía, el desplazamiento del electrón de un nivel a otro lo hace absorbiendo o emitiendo energía. Plantea el concepto de orbital. El electrón queda definido por cuatro números cuánticos (n, ℓ, mℓ y ms).

Modelo de Rutherford Modelo de Böhr Modelo de la mecánica cuántica

-

-

En 1926, Erwin Schrödinger desarrolló una ecuación que interpreta el carácter de onda del electrón que, juntamente con la relación matemática de De Broglie y el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, contribuyen grandemente al planteamiento del modelo actual del átomo. Actualmente, en base a la ecuación de Schrödinger y a otros estudios adicionales, el electrón de un átomo se puede describir por cuatro números cuánticos. NÚMEROS CUÁNTICOS NÚMERO CUÁNTICO

VALORES

REPRESENTA

Número cuántico principal: “n”

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ........... 

Nivel de energía

Número cuántico azimutal ó secundario: “ ℓ ”

0(s), 1(p), 2(d), 3(f),......(n – 1)

Subnivel de energía

Número cuántico magnético: “mℓ”

– ℓ .......... 0 ............ + ℓ

Orbital

Número cuántico de spin: “ms” o “s”

Semana Nº 03

+ 1/2

;

– 1/2

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Giro del electrón

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COMBINACIÓN DE NÚMEROS CUÁNTICOS VALORES DE “n” n=1

VALORES DE “ℓ” ℓ = 0 (1s)

m=0

n=2

ℓ=0 ℓ=1

(2s) (2p)

m=0 m = –1, 0, +1

n=3

ℓ=0 ℓ=1 ℓ=2

(3s) (3p) (3d)

m=0 m = –1, 0, +1 m = –2, –1, 0, +1, +2

ℓ=0 ℓ=1 ℓ=2 ℓ=3

(4s) (4p) (4d) (4f)

m=0 m = –1, 0, +1 m = –2, –1, 0, +1, +2 m = –3, –2, –1, 0, +1, +2, +3

n=4

SEMANA N°3: ESTRUCTURA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA 1.

VALORES DE “mℓ”

ATÓMICA

–

NÚMEROS

CUÁNTICOS

–

El cobalto – 60, tiene una carga nuclear de 27 y se emplea en medicina para detener ciertos tipos de cáncer por la radiación liberada que sirve para destruir tejidos cancerosos. Respecto a núclido de dicho elemento, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. En su núcleo presenta 27 protones, 33 neutrones y 27 electrones. II. Tiene la misma cantidad de electrones que el 29Cu2+. III. Forma un catión divalente al ganar 2e-. A) VFV

2.

B) VVF

C) FVF

D) VVV

E) VFF

El bromuro de sodio NaBr se utiliza para la clarificación del agua y como intermediario en la fabricación de diversos productos químicos. Respecto a la información brindada de los átomos que la forman, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. El átomo (I) posee 12 neutrones y el número de masa de (II) es 80. II. El átomo (II) al ganar un electrón se convierte en un anión con 34 e –. III. El átomo (I) presenta 34 partículas fundamentales. A) VFV

Semana Nº 03

B) VVV

C) FVF

D) FFV

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E) VFF

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 3.

Ciclo 2018-I

Respecto al cuadro que se muestra, indique la secuencia o falso (F). K S2Al3+ Z 13 19 16 N 14 20 16

correcta de verdadero (V) Ar 18 22

I. Existen tres especies químicas que son isoelectrónicas. II. El átomo que tiene trece electrones es el ion aluminio. III. El K al perder un electrón tendría la misma cantidad de electrones que el Ar. A) VFV

4.

C) FFV

D) FVF

E) VVV

El espectrómetro de masas puede utilizarse para medir masas de isótopos así como abundancias isotópicas; esto es, las cantidades relativas de los isótopos. Para el boro (B) se muestra la siguiente gráfica obtenida en este equipo. Al respecto determine la masa atómica del boro.

A) 11,0 5.

B) VVF

B) 10,8

C) 10,6

D) 10,4

E) 10,2

Actualmente, en base a la ecuación de Schrödinger y a otros estudios adicionales, el electrón de un átomo se puede describir por los números cuánticos. Al respecto, indicar la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F). I. “n” indica el nivel energético del electrón y toma valores enteros positivos. II. “l” indica el subnivel energético del electrón y la forma del orbital que ocupa. III. “ml” indica la orientación espacial del orbital y determina el número de orbitales presentes en un subnivel. A) VVV

6.

B) VFV

C) VVF

D) FVF

E) FFF

La Litósfera es la capa superficial de la Tierra y está formada principalmente por oxígeno y silicio (Z=14), los cuales se encuentran formando silicatos. Respecto al silicio, indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) I. Presenta 2 electrones desapareados y 6 orbitales llenos. II. Presenta 4 subniveles llenos y 2 niveles llenos. III. Su último electrón presenta los números cuánticos (3, 1, 0, +1/2). A) VVV

Semana Nº 03

B) VFV

C) VFF

D) FVF

(Prohibida su reproducción y venta)

E) FFF

Pág. 5

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 7.

A los elementos químicos presentes en todos los seres vivos y también en el medio físico se los denomina elementos biogeoquímicos. Algunos de ellos son el 7N, 8O, 12Mg, 15P y 16S. Si los números cuánticos del penúltimo electrón de uno de ellos son (3, 1, +1, +1/2). Determine la identidad de dicho elemento. A) 8O

8.

Ciclo 2018-I

B) 7N

C) 12Mg

D) 16S

E) 15P

Los iones poseen propiedades distintas a la de sus respectivos átomos neutros. Además, cumplen un rol indispensable en los seres vivos por ejemplo el 20Ca2+. Respecto al ion, indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) según corresponda. Su configuración electrónica es . Posee dos electrones desapareados. Al ganar dos electrones el nivel de valencia del átomo neutro es cuatro. A) VFV

9.

B) VVF

C) VFF

D) FVF

E) VVV

El cromo (Z=24) se utiliza principalmente en la metalurgia del acero para aportar resistencia a la corrosión y un acabado brillante. Al respecto, determine el último término de la configuración electrónica y el número de electrones desapareados del catión trivalente. A) 3d5 y 6

B) 4s0 y 3

C) 3d3 y 3

D) 4s0 y 2

E) 3d3 y 3

EJERCICIO DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

El catión divalente del hierro está presente en la hemoglobina de la sangre. Posee 24 electrones y 30 neutrones. Determine el número atómico y el número de masa del átomo neutro de hierro. A) 26 y 56

2.

B) 24 y 54

C) 22 y 52

D) 28 y 58

E) 32 y 62

En la siguiente tabla se indica el número de electrones, protones y neutrones de los átomos o iones de algunos elementos. Al respecto, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).

I. Existen 2 aniones y 3 átomos neutros. II. Uno de los cationes presenta carga 2+. III. “A” y “F” son isótopos. A) VFV

Semana Nº 03

B) VVF

C) VFF

D) FVF

(Prohibida su reproducción y venta)

E) VVV

Pág. 6

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 3.

Ciclo 2018-I

El óxido de zinc (ZnO) es el principal componente de los bloqueadores solares. Actúa como filtro de radiaciones ultravioleta evitando la quemadura de los tejidos de la piel. Respecto a sus átomos que lo forman. Indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F). I. Los números cuánticos del último electrón de 8O son (2,1,-1,-1/2). II. El 30Zn tiene tres niveles llenos en su configuración electrónica. III. El 8O posee dos subniveles y cinco orbitales llenos en su configuración. A) VFV

4.

B) VVF

C) VFF

D) FVF

E) VVV

El 29Cu es un metal que se utiliza para elaborar aleaciones diversas como latón, bronce y alpaca. Respecto a este elemento indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F). I. Presenta 13 orbitales llenos. II. El 29Cu+ es isoelectrónico con el 30Zn2+. III. Los números cuánticos de su único electrón desapareado son (4, 0, 0, +1/2). A) VFV

Semana Nº 03

B) VFF

C) FVV

D) FVF

(Prohibida su reproducción y venta)

E) VVV

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO

Ciclo 2018-I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA

Química SEMANA N° 4 TABLA PERIÓDICA – PROPIEDADES PERIÓDICAS

¿CÓMO ORDENARLOS?

N

7

8

O

Li Sr

9F

12

Mg 24Ni

Ag

79

Au

Ar

18

29

11Na

38

47

Cu

Ne

10

3

16S

20Ca

1

14

Si

C

H

6

cℓ

17

K

19

 ¿Pertenecen a la misma fila o periodo?  ¿Son metales o no metales?  ¿Son elementos representativos o elementos de transición?  ¿Pertenecen al bloque s , p , d o f ?  ¿Son elementos del grupo 1, 2….. o 18 ? A fin de facilitar su estudio, los 112 elementos químicos (naturales y artificiales) conocidos hasta la fecha se han agrupado y ordenado en la denominada TABLA PERIÓDICA de los elementos Químicos. A partir de esta se pueden establecer relaciones, semejanzas y diferencias entre los distintos elementos químicos y obtener valiosa información sobre ellos, tanto en lo que respecta a propiedades físicas como a comportamiento químico.

En 1869, Mendeleev y Meyer publicaron, casi simultáneamente, una tabla periódica

en la cual los elementos están ordenados en función creciente de sus masas atómicas, por lo que ambos contribuyeron de una manera exitosa a una clasificación inicial que constituyó un aporte importante. En 1913, el inglés Robert Moseley introdujo el concepto de número atómico (Z), estableciendo su significado. En la Tabla Periódica de Moseley (tabla periódica moderna y actual), los elementos están ordenados en función creciente a su NÚMERO ATÓMICO, de lo que deriva la siguiente ley “Las propiedades físicas y químicas de los elementos son función periódica de sus números atómicos”. Semana Nº 4

(Prohibida su reproducción y venta)

Pág. 1

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO

Semana Nº 4

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Ciclo 2018-I

¿Cómo se determina la ubicación de un elemento en la tabla periódica? Elementos del grupo A Representativos Elementos de transición (B)

G R U P O

PERÍODO

La tabla periódica moderna está formada por 4 bloques:

Ss

p

d f

Ejemplo: 20E 23E

 pertenece al bloque s, a la fila 4 y al grupo II A (2)  pertenece al bloque d, fila 4 y grupo VB (5)

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

TABLA PERIÓDICA DE MOSELEY 1 IA 1 H 3 n=2 Li 11 n=3 Na 19 n=4 K 37 n=5 Rb 55 n =6 Cs 87 n=7 Fr 119 n=8 Uue n=1

18 VIIIA 2 IIA 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra 120 Ubn

14 IVA 6 C 14 Si* 32 Ge* 50 Sn 82 Pb 114 Uuq

15 VA 7 N 15 P 33 As* 51 Sb* 83 Bi 115 Uup

16 VIA 8 O 16 S 34 Se 52 Te* 84 Po* 116 Uuh

17 VIIA 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At* 117 Uus

2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn 118 Uuo

64 Gd 96 Cm

65 Tb 97 Bk

66 Dy 98 Cf

67 Ho 99 Es

68 Er 100 Fm

69 Tm 101 Md

70 Yb 102 No

VIIIB 3 IIIB 21 Sc 39 Y 71 Lu 103 Lr 121 Ubu

4 IVB 22 Ti 40 Zr 72 Hf 104 Rf

n=6 n=7

Semana Nº 4

12 IIB 30 Zn 48 Cd 80 Hg 112 Uub

13 IIIA 5 B* 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 113 Uut

5 VB 23 V 41 Nb 73 Ta 105 Db

6 VIB 24 Cr 42 Mo 74 W 106 Sg

7 VIIB 25 Mn 43 Tc 75 Re 107 Bh

8

9

10

26 Fe 44 Ru 76 Os 108 Hs

27 Co 45 Rh 77 Ir 109 Mt

28 Ni 46 Pd 78 Pt 110 Uun

57 La 89 Ac

58 Ce 90 Th

59 Pr 91 Pa

60 Nd 92 U

61 Pm 93 Np

62 Sm 94 Pu

11 IB 29 Cu 47 Ag 79 Au 111 Uuu

63 Eu 95 Am

(Prohibida su reproducción y venta)

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Ciclo 2018-I

VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS

AUMENTA

AUMENTO RADIO ATÓMICO CARÁCTER METÁLICO

ENERGÍA DE IONIZACIÓN ELECTRONEGATIVIDAD CARÁCTER NO METÁLICO

PERIODICIDAD DEL RADIO ATÓMICO

TABLA PERIÓDICA

SEMANA 04: TABLA PERIÓDICA 1.

El Magal es una aleación muy usada en la fabricación de carrocerías de autos, en aeronáutica y en la elaboración de material quirúrgico. La cual está conformada por magnesio, al que se le añade aluminio (8 – 9 %), zinc (1%) y manganeso (0,2%). Con respecto a los elementos mencionados y su ubicación en los bloques de la tabla periódica moderna, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F): I. II. III. IV

El magnesio 12Mg pertenece al bloque s El aluminio 13Al pertenece al bloque p. El manganeso 25Mn es un metal de transición interna. El zinc 30Zn es un metal de transición.

A) VVVV

Semana Nº 4

B) VVVF

C) VVFF

D) VFFV

(Prohibida su reproducción y venta)

E) VVFV

Pág. 4

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 2.

Un semiconductor tipo p es un semiconductor al cual se la ha dopado (se le ha colocado un elemento en una pequeña cantidad entre el 1,5% – 2%) con otro elemento. Por ejemplo el silicio (14Si) dopado con boro (5B), haciendo que su capacidad conductora aumente, con respecto a los elementos que forman el semiconductor, determine la alternativa que contiene el grupo del primer elemento y el periodo al que pertenece el segundo elemento. A) IVA (14), 3 D) IIA (2), 2

3.

B) IVB (4), 2 E) IVA (4), 2

B) 4, VIB(6) E) 3, VB(5)

6.

C) 4, VIIIB(9)

El átomo central de una sal usada en la preparación del pan, ya que hacía que el volumen de este aumente con facilidad, pertenece al 4° periodo y a la familia de los halógenos, si uno de sus isotopos posee 46 neutrones, determine la alternativa que contiene la representación del núclido de este isótopo y el número de orbitales semillenos que posee: A)

5.

C) IVA (14), 2

En cerámica se utilizan diferentes tipos de pigmentos que son óxidos metálicos por ejemplo el óxido férrico, el óxido niquélico y el óxido cobaltico que dan una coloración rojiza, gris verdosa y amarilla respectivamente, el último electrón del catión trivalente de uno de estos elementos posee los siguientes números cuánticos (3, 2, +2,+1/2), determine el periodo y grupo al cual pertenece el metal. A) 4, VIIIB(8) D) 3, VIB(6)

4.

Ciclo 2018-I

B)

C)

D)

E)

El anión monovalente de una sal corrosiva es isoelectrónico con un gas noble del tercer periodo, determine la alternativa que contiene los 4 números cuánticos para el último electrón del elemento. C) (3, 1, –1, –1/2)

A) (3, 1, +1, +1/2)

B) (3, 1, 0, +1/2)

D) (3, 1, 0, –1/2)

E) (3, 1, –1, –1/2)

Los fosfatos tienen muchas aplicaciones en la agricultura como fertilizante, en la actividad doméstica como detergente, como parte del abrasivo en la pasta dental, industrialmente se usa como capa protectora de metales evitando la corrosión. El elemento central es el fósforo (15P). Con respecto a este elemento, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I) Pertenece al 3º periodo y xalx grupo VA (15) II) Su notación de Lewis es P x III) Posee propiedades similares al 8O A) VVV

Semana Nº 4

B) VVF

C) VFF

D) FFV

(Prohibida su reproducción y venta)

E) FFF

Pág. 5

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 7.

El acero es una aleación formada principalmente por hierro y carbono, para poder mejorar algunas de sus propiedades se le agregan otros elementos como cromo y níquel, con respecto a los elementos mencionados, determine la alternativa que contiene la correspondencia correcta elemento – radio atómico (pm) a) b) c) d)

26 Fe

( ( ( (

6C 24 Cr 28Ni

A) bdac 9.

Ciclo 2018-I

) 67 ) 121 ) 155,8 ) 166

B) badc

C) abcd

D) cabd

E) acbd

Con respecto a los elementos que forman estos compuestos, determine la alternativa INCORRECTA 1 2 3 4 A) B) C) D) E)

IIA

IIIA

VIA

O S Cu

Ca

El 19K posee una menor energía de ionización que el 29Cu El radio atómico del 13Al es menor que el 19K El 16S posee mayor electronegatividad que el 29Cu El catión 19K+ posee menor radio que el 20Ca2+ El 8O es el elemento que posee mayor afinidad electrónica.

10. Al ordenar los elementos en un grupo estos poseen propiedades similares por tener el mismo número de electrones de valencia, con respecto a ello, determine la correspondencia correcta elemento – representación del nivel de valencia o familia a) 19K b) 12Mg c) 16S d) 35Br A) badc

( ( ( (

) ) ) )

halógenos metales alcalinos térreos ns1 ns2np4 B) dbca

C) cdba

D) abcd

E) dbac

EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO 1.

En pirotecnia se usan muchos metales que generan colores vistosos, caso del bario (56Ba) que origina llamas de color verde o el estroncio (38Sr) que generan llamas de color rojo. Con respecto a ambos elementos, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I. II. III. IV

El bario se encuentra en el 6° periodo grupo IIA (2). El estroncio se encuentra en el 5° periodo grupo IIB (12). Ambos poseen 2 e– en su capa de valencia. Poseen propiedades similares.

A) VFVV Semana Nº 4

B) VVVF

C) VVFF

D) VFFV

(Prohibida su reproducción y venta)

E) FFFV Pág. 6

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 2.

Uno de los elementos usados para darle mayor resistencia al acero en contra de la corrosión, es un elemento metálico que pertenece al grupo VIB(6) y al 4° periodo, con respecto a este elemento, determine la secuencia correcta de Verdadero (V) y Falso (F). I. II. III.

Es un metal de transición que posee 26 protones en su núcleo. Posee 9 orbitales llenos y 4 electrones desapareados. Los números cuánticos para el último electrón del su ion trivalente son (3, 2, 0, +1/2).

A) VFV 3.

B) FFV

C) VVV

D) VVF

E) FFF

Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como el hierro, aluminio, cobre, estaño, el elemento aleante puede ser no metálico caso del fosforo, carbono, silicio, arsénico o azufre. Con respecto los elementos mencionados, determine la correspondencia correcta que relacione elemento – grupo – tipo de elemento a) b) c) d) e) f) g)

26Fe 13Al 29Cu 50Sn

) VIIIB (8) – metal ) IB (11) – metal ) IVA (14) – metaloide ) VA (15) – no metal

( ( ( (

15P 14Si 33As

A) acdb 4.

Ciclo 2018-I

B) fdeb

C) cfab

D) acfe

E) acdg

Con respecto a las propiedades periódicas de los elementos mostrados en la tabla, que forman sustancias contaminantes, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F): 1 2 3 4 5 6 I. II. III. IV.

IVA VA VIA

VIIA

C N IVB

IIB

Zn

Al

S As

Cd Hg

El 6C posee una mayor electronegatividad que el 7N. El 33As tiene mayor carácter metálico que el 30Zn. El 13Al posee mayor afinidad electrónica que el 16S. El 48Cd presenta mayor energía de ionización que el 80Hg.

A) VFVV

Semana Nº 4

B) VVVV

C) FVFV

D) FFFV

(Prohibida su reproducción y venta)

E) VVFF

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DECANA DE AMÉRICA

CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química SEMANA Nº 5 ENLACE QUÍMICO Y FUERZAS INTERMOLECULARES En nuestro entorno observamos diversos materiales al estado sólido como la sal que consumimos (NaCl), una medalla de oro (Au) de 24 quilates o el diamante (C) en una valiosa joya, las propiedades tan diferentes en cada uno de ellos como la simple disolución del primero en el agua, el brillo metálico en el segundo y la gran dureza del último se deben, en gran parte, al tipo de enlace que presentan: iónico, metálico y covalente. Por otro lado, el oxígeno gaseoso (O2) que respiramos, el agua líquida que consumimos (H2O), la sacarosa sólida (C12H22O11) con la que endulzamos los refrescos son sustancias moleculares, cuyo estado de agregación depende principalmente de los diversos tipos de fuerzas intermoleculares, por tanto, es importante distinguir los enlaces químicos de las fuerzas intermoleculares.

Semana Nº 05

(Prohibida su reproducción y venta)

Pág. 1

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Ciclo 2018-I

ENLACE QUÍMICO ENLACE COVALENTE  Se forma generalmente entre no metales y entre el hidrógeno y un no metal.  

ENLACE IÓNICO Se forma entre un metal y un no metal.

  

ΔE  1,9



ΔE  1,9



Hay transferencia de electrones y con formación de iones. Atracción electrostática entre iones K+1 Cℓ– 1



Compartición de pares de electrones, con formación de moléculas. HxH

ENLACE METÁLICO Presente entre átomos de metales. ΔE = 0



Atracción entre los “cationes” del metal y la nube de electrones deslocalizados. nNa(s) nNa+ + ne

FUERZAS INTERMOLECULARES FUERZAS DE LONDON FUERZAS DIPOLO–DIPOLO PUENTE DE HIDRÓGENO  Entre moléculas  Entre moléculas polares:  Entre moléculas (HCℓ , H2S, HBr, SO2, etc.)

apolares

polares. 

(H2, O3, CO2, CH4, etc.) 

δ+

Entre moléculas

H – Cℓ

polares. 

δ–

Entre

átomos

molécula interactúa con

H – Cℓ

átomos de F, O ó N de otra molécula.

HCℓ **** HCℓ

δ–

δ+

Cℓ – Cℓ

δ–

de

gases nobles δ+

δ+

El hidrógeno de una

H–F --- H–F---H–F

δ–

Cℓ – Cℓ

Puente de hidrógeno HF **** HF

Cℓ2 **** Cℓ2

FUERZAS INTERMOLECULARES DIPOLO - DIPOLO DISPERSIÓN DE LONDON

+

+

O

H

O

H

e

e

PUENTE DE HIDRÓGENO H

Atracciones electrostáticas

O

2+

2+ e

H

H

H

Puente de Hidrógeno

Semana Nº 05

Átomo 1 de helio

(Prohibida su reproducción y venta)

e Átomo 2 de helio

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Ciclo 2018-I

SEMANA Nº 5 ENLACE QUÍMICO Y FUERZAS INTERMOLECULARES 1.

Las propiedades de las sustancias se determinan en gran medida por los enlaces químicos que mantienen unidos a sus átomos. El enlace químico consiste en una fuerte interacción entre átomos iguales o diferentes que permite la formación de sustancias más estables. Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdad (V) y falsedad (F). I.

El hidrógeno (H2), el oxígeno (O2), el amoniaco (NH3) y el metano (CH4) son moléculas donde sus átomos se unen por enlace covalente. II. El cloruro de sodio (NaCℓ) en solución acuosa es un buen conductor de la corriente eléctrica esto prueba que su enlace es covalente. III. El oro (Au) y el diamante (C) presentan enlace metálico y iónico, respectivamente. A) VVV 2.

B) FVV

C) FVF

E) VFF

Los átomos por medio de una transferencia de electrones del metal al no metal, forman iones de cargas opuestas, los cuales se atraen por fuerzas electrostáticas formando el enlace iónico. Los átomos no metálicos se encuentran unidos entre si compartiendo sus electrones, dando origen al enlace covalente. El enlace metálico resulta de la atracción entre los cationes metálicos y electrones libres en movimiento de átomos idénticos vecinos. Determine la alternativa que presenta respectivamente sustancias con enlace iónico, covalente y metálico. A) K2O, MgBr2 y Zn C) Cℓ2O, H2O y Li E) CaO, HCℓ y Mg

3.

D) VFV

B) NaCℓ, MgO y P4 D) BaCℓ2, H2S y S8

La diferencia de electronegatividad nos indica los diferentes tipos de enlace que existen en las sustancias. Para los compuestos: KF, CaCℓ2, GaBr3, GeI4. Determine la alternativa que muestra la relación correcta entre compuesto y tipo de enlace. EN (Pauling): K: 0,8; Ba: 0,9; Ca: 1,0; Ga: 1,6; Ge: 1,8; F: 4,0; Cℓ: 3,0; Br: 2,8; I: 2,6 A) KF, enlace covalente. C) BaCℓ2, enlace covalente E) GaBr3, enlace covalente

4.

B) GeI4, enlace iónico D) CaCℓ2, enlace covalente

El sodio (Na) y el cloro (Cℓ2), al formar los iones respectivos, estos se unen formando cloruro de sodio (NaCℓ). Esta sal se encuentra en los salares de Maras (Cusco) en fase sólida, mientras que en los océanos se encuentra disuelta. Con respecto al cloruro de sodio, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Al estar en fase sólida es un buen conductor de la electricidad. II. En los océanos se encuentra disociado en iones sodio y iones cloruro. III. Es duro, frágil y con alto punto de fusión. A) VVV

Semana Nº 05

B) FVV

C) FVF

D) VFV

(Prohibida su reproducción y venta)

E) FFF

Pág. 3

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 5.

Ciclo 2018-I

El ácido nítrico (HNO3) se utiliza para fabricar explosivos como la nitroglicerina y trinitrotolueno (TNT). Con respecto a la estructura mostrada de este ácido, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. La estructura cumple la regla del octeto. II. Presenta 10 e– enlazantes y 5 pares de e– libres. III. Presenta un enlace dativo. A) VVV

6.

B) VFF

C) FFV

D) VVF

E) VFV

El anión fosfato, es una especie química muy importante para la vida. Se halla en los nucleótidos, formando parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN). Con respecto a la estructura mostrada del anión fosfato, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. El fósforo cumple la regla del octeto. II. Muestra cuatro enlaces covalentes polares. III. Tiene un enlace covalente coordinado. A) VVV

7.

B) VFF

C) FFV

D) VVF

E) FVF

Desde la antigüedad se utiliza la plata (Ag) y el oro (Au), los cuales hasta hoy son apreciados por sus propiedades. Con respecto a las propiedades de estos metales, señale la alternativa con la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). l. Ambos son buenos conductores del calor y de la electricidad. II. Poseen altos puntos de fusión y de ebullición. III. Debido a su maleabilidad pueden formar filigranas (hilos). A) VVV

B) FFV

C) FVF

D) VFV

E) VVF

8. Las fuerzas intermoleculares se aplican principalmente a sustancias con enlace covalente. Así, el agua (H2O), etanol (C2H5OH), acetona (C3H6O) y tetracloruro de carbono (CCℓ4), son líquidos a temperatura ambiente. Por su naturaleza son utilizados como solventes, siendo muy polar como el agua hasta apolar como el tetracloruro de carbono. Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdad (V) y falsedad (F) I) El agua y el etanol presentan interacción tipo puente de hidrógeno. II) La acetona es una molécula polar debido a polaridad del enlace C=O. III) Entre las moléculas de CCℓ4 hay fuerzas de London. A) VVV 9.

B) FFV

C) FVF

D) VFV

E) VVF

Las fuerzas intermoleculares son interacciones débiles, que afectan las propiedades físicas de las sustancias, por ejemplo interacciones tipo puente de hidrógeno o dispersión de London. Señale la alternativa que contiene una sustancia en la que predomina el puente de hidrogeno y otra en la que predominan las fuerzas de London respectivamente. A) CH3-OH y HF D) CH4 y H2

Semana Nº 05

B) CH4 y NH3 E) H2O y CO2 (Prohibida su reproducción y venta)

C) CO2 y CH4

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Ciclo 2018-I

EJERCICIO DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

El sevoflurano, constituye un medicamento útil para la inducción de anestesia por inhalación, en niños, al no ser irritante para las vías respiratorias. Con respecto a esta sustancia, señale la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I.

Presenta 21 pares de electrones compartidos. II. Presenta 14 enlaces covalentes polares. III. Presenta 2 enlaces covalentes puros. A) FFV

2.

B) VVF

C) FFF

no

D) VFV

E) VVV

La metilamina, compuesto orgánico de fórmula CH3NH2. Es un gas incoloro derivado del amoníaco (NH3), donde un átomo de H se reemplaza por un grupo metilo (CH3 –). Entre las sustancias de interés comercial obtenidas a partir de metilamina encontramos los fármacos efedrina y teofilina. Con respecto a esta molécula, indique la alternativa CORRECTA. A) La molécula cumple la regla del octeto. B) Tiene en total siete pares de electrones enlazantes. C) Presenta dos pares de electrones libre. D) Es una molécula polar, y entre ellas presentan puente de hidrógeno. E) La molécula presenta un enlace dativo.

3.

El sulfato de bario (BaSO4) se utiliza en suspensión con frecuencia médicamente como un agente de contraste para la obtención de imágenes por rayos X y otros procedimientos de diagnóstico. Con respecto al compuesto mencionado, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Es un compuesto covalente de muy alta polaridad. II. El anión sulfato presenta enlace covalente. III. El átomo de bario (Z=56) transfiere dos electrones al sulfato. A) FFV

4.

B) FVF

C) FFF

D) VVV

E) FVV

El Iodo (I2) es un sólido no metálico de color purpura-negro, se emplea para fabricar el yoduro de potasio (KI) un compuesto químico utilizado como medicamento y suplemento dietético. Con respecto a las sustancias mencionadas, indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F). I.

El KI presenta enlace iónico debido a la compartición de electrones entre el potasio y el yodo. II. El I2 es una molécula apolar, y entre ellas presentan fuerzas dipolo – dipolo. III. El KI es un sólido cristalino con alto punto de fusión. A) FVV

Semana Nº 05

B) FVF

C) FFV

D) VVV

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E) VFV

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Química SEMANA Nº 6 FORMACIÓN DE COMPUESTOS Y NOMENCLATURA A diferencia del oxígeno que respiramos (O2), que es un elemento, tanto el agua (H2O) como la sal (NaCℓ) que consumimos son compuesto químicos. Los compuestos se forman cuando los átomos se combinan en proporciones definidas y se representan mediante una FÓRMULA. Las fórmulas nos indican los elementos presentes y el número relativo de átomos de cada elemento. Para demostrar que todo compuesto es eléctricamente neutro, se asignan los números de oxidación a cada átomo del compuesto. Reglas para asignar los Números de Oxidación (N.O.) 1º 2º 3º

4º

Los elementos libres como Au, O3, S8, entre otros, presentan N.O. cero. En los compuestos, los METALES presentan N.O. positivo. Ejemplo (IA = + 1 y IIA = +2) En los compuestos, los NO METALES presentan N.O. positivo o N.O. negativo, en función de si son menos electronegativos o más electronegativos respecto a los otros átomos de la combinación. Al sumar los N.O. de todos los átomos de un compuesto, esta suma debe ser cero; pero si es un ion, la suma debe ser igual a la carga del ion.

Semana Nº 06

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Los químicos han identificado más de cincuenta millones de compuestos químicos y, día a día, la lista se sigue incrementado. Con un número tan grande de sustancias químicas, es fundamental que se utilice un método sistemático (NOMENCLATURA) para nombrarlos, de tal forma que cada compuesto tenga un nombre y una estructura específica. NOMENCLATURA

COMÚN

OSO Menor Nº Oxidación Ej. Cu2O Oxido cuproso

IUPAC

ICO Mayor Nº Oxidación Ej. CuO Oxido cúprico

Uso de prefijos ditri-, tetra-. Ej. Cu2O Oxido de dicobre

STOCK

(N.O. en romanos). Ej. CuO Óxido de cobre (II)

Todo compuesto es neutro y la carga global es cero. Así por ejemplo, un Ca 2+ balancea a un O2– de modo que la fórmula es CaO (óxido de calcio), así como un Ca2+ balancea a dos Cℓ1– y la fórmula es CaCℓ2 o dos Fe3+ balancean a tres O2–, generando la siguiente fórmula:

Al escribir la fórmula química de un compuesto que contiene un ion poliatómico, el ion se encierra entre paréntesis antes de escribir el subíndice. Ejemplo:

Las funciones químicas son conjuntos de sustancias que tienen estructura y propiedades químicas semejantes. Así, todos los hidróxidos se identifican por la presencia de OH – en su estructura y los ácidos en solución acuosa liberan o producen H+.

Semana Nº 06

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FUNCIONES QUÍMICAS INORGÁNICAS COMPUESTOS OXIGENADOS

OXÍGENO + NO METAL

ÓXIDO ÁCIDO O ANHIDRIDO (SO2)

OXÍGENO + METAL

ÓXIDO BÁSICO CaO

COMPUESTOS HIDROGENADOS

HIDRÓGENO + METAL

HIDRURO METÁLICO (NaH)

HIDRÓGENO + NO METAL (GRUPO VI A y VII A)

HIDRÁCIDO (HCℓ)

+

+

+

H2O

H2O

H2O

ÁCIDO OXÁCIDO (H2SO3)

ÁCIDO HIDRÁCIDO

HIDRÓXIDO

(HCℓ ac)

Ca(OH)2

SAL OXISAL + H2O

SAL HALOIDEA + H2O

CaSO4

METAL + NO METAL

SAL HALOIDEA

Si en una sal quedan uno a más hidrógenos provenientes del ácido, la sal respectiva es ácida; ejemplo, NaHCO3 (bicarbonato de sodio). En estos casos, el ácido debe ser poliprótico (más de un hidrógeno). Si en la sal quedan uno o más hidroxilos provenientes de la base, la sal respectiva es básica; ejemplo, Aℓ(OH)CO3 (carbonato básico de aluminio). Si los hidrógenos del ácido son reemplazados por más de un metal, se generan las sales dobles. Ej. CuFeS2 (sulfuro de cobre y hierro) o NaKSO4 (sulfato de sodio y potasio).

Semana Nº 06

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EJERCICIOS DE CLASE N° 6 1.

El número de oxidación es un indicador del grado de oxidación de un átomo. Así, el mayor estado de oxidación es +8 para el rutenio en RuO 4 y el menor estado es ̶ 4 para el carbono en el CH4. Con respecto a los números de oxidación (N.O.), seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). El azufre (S8) y cloro (Cℓ2) son sustancias elementales y en ambos su número de oxidación es cero. II. El SO y H2S son sustancias compuestas y en ellas la suma algebraica de sus N.O. es cero. III. En el CaS y en SO el azufre tiene el mismo número de oxidación. I.

A) VFF 2.

HCℓO

D) VVF

E) VVV

B) HCℓ

C) (CℓO3)1–

D) Cℓ2O

E) (CℓO4)1–

Existe una gran variedad de óxidos que se presentan en los tres estados de agregación, pudiendo ser óxidos iónicos o covalentes. Determine la alternativa que muestra al compuesto, la función a la que pertenece y el nombre correcto. A) CuO B) CO2 C) CaO D) Fe2O3 E) Br2O3

4.

C) FVF

Los elementos del grupo 17, flúor, cloro, bromo, yodo, son conocidos como halógenos, y se encuentran entre los elementos no metálicos más reactivos. El cloro reacciona con rapidez con muchos elementos por eso lo encontramos en la naturaleza formando sales en donde sus números de oxidación pueden ser: -1, +1, +3, +5, +7. Seleccione la alternativa que contiene la especie química con el mayor estado de oxidación para el cloro. A)

3.

B) FFF

óxido básico óxido básico óxido ácido anhídrido anhídrido

óxido cuproso. anhídrido carbónico. óxido de calcio. óxido de hierro (II). anhídrido bromoso.

Los óxidos básicos se forman al hacer reaccionar un metal con el oxígeno y los hidróxidos al hacer reaccionar un óxido básico con el agua, seleccione la alternativa que contiene un óxido básico y un hidróxido en los cuales el metal está en su mayor número de oxidación. A) Cu2O y Hg(OH)2 D) PbO y NaOH

Semana Nº 06

B) SO3 y Fe(OH)3 E) Cℓ2O5 y KOH

C) PbO2 y Aℓ(OH)3

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Los ácidos oxácidos son compuestos que se forman al hacer reaccionar un anhídrido con el agua; así, dependiendo de la cantidad de electrones de valencia y grupo al que pertenece pueden adoptar los prefijos y sufijos del cuadro adjunto. Indique la fórmula de los siguientes compuestos: ácido sulfuroso, ácido nitroso y ácido perclórico. Prefijo - sufijo Per-ico -ico -oso Hipo-oso

A) B) C) D) E) 6.

7.

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N

S

+5 +3

+6 +4 +2

Cℓ +7 +5 +3 +1

H2SO3, HNO3 y HCℓO4 H2SO4, HNO2 y HCℓO4 H2SO3, HNO2 y HCℓO4 H2SO3, HNO2 y HCℓO3 H2SO4, HNO2 y HCℓO3

Una fórmula química es una representación simbólica que indica los elementos presentes y el número relativo de átomos de cada elemento. Determine la alternativa que contenga la relación entre fórmula - función química. a) SeO2 b) HBrO c) HgO d) Mg(OH)2 e) Ca(CℓO3)2

( ( ( ( (

) ) ) ) )

sal oxisal. anhídrido. ácido oxácido. óxido básico. hidróxido.

A) baced

B) ebacd

C) eabdc

D) baecd

E) eabcd

Los ácidos oxácidos se hacen reaccionar con los hidróxidos o metales para formar sales oxisales y agua (o hidrógeno). Los oxoaniones tienen nombres que terminan en – ito o – ato, si el nombre del ácido oxácido termina en – oso o – ico respectivamente. Indique la alternativa que muestra el nombre correcto de la sal oxisal. I) HIO3 + Pb(OH)2 → Pb(IO3)2 + H2O II) H2SO4 + Fe → Fe2(SO4)3 + H2 A) yodato plúmbico y sulfato ferroso. B) yodito plumboso y sulfito ferroso. C) hipoyodito plúmbico y sulfato férrico. D) yodato plumboso y sulfato férrico. E) peryodato plumboso y sulfito férrico.

Semana Nº 06

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 8.

Las funciones químicas inorgánicas pueden ser óxidos como el CaO, hidróxidos como el KOH, hidrácidos como el HCℓ, sales como el KCℓ o hidruros como el NaH. Seleccione la alternativa que contiene la relación correcta entre fórmula, función y nombre. A) B) C) D) E)

9.

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CaH2(s) H2S(ac) Cu2S (s) HCℓ(g) SnH4 (s)

– – – – –

hidruro metálico hidrácido sal haloidea ácido hidrácido hidruro metálico

– – – – –

hidruro de calcio (I) sulfuro de hidrógeno sulfuro de cobre (II) ácido clorhídrico tetrahidruro de estaño

Las sales haloideas como por ejemplo el cloruro de sodio, se forman al hacer reaccionar un ácido hidrácido (ácido clorhídrico) con un hidróxido (soda cáustica). Indique la alternativa que contiene la sal haloidea con el mayor número de átomos en su fórmula. A) Bromuro de potasio B) Sulfuro cuproso C) Cloruro férrico D) Sulfuro férrico E) Cloruro de sodio

10. Las sales se encuentran o bien en forma de mineral, como parte de las rocas, por ejemplo la halita (NaCℓ), o disueltas como por ejemplo en el agua de mar. Algunas pueden ser vitales en los seres vivos, ya que pueden actuar en determinados procesos biológicos: transmisión de los impulsos nerviosos o contracción muscular. Con respecto a las sales, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I) El AgCℓ y el SrSO4 son sales oxisales. II) El LiH y el HgI2 son sales haloideas. III) En el Ca(IO3)2, el yodo tiene número de oxidación +5. A) VFV

B) FVF

C) FFV

D) VVF

E) VVV

EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO PARA CASA 1.

Considerando el estado de oxidación del metal en las siguientes especies, determine la alternativa que contiene de números de oxidación del metal en cada compuesto respectivamente. I. CaSe

II. Co(OH)2

A) +2, +2, +3, +2 D) +4, +2, +6, +1

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III. FeCO3

IV. Hg2S

B) +2, +2, +6, +1 E) +1, +2, +6, +2

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C) +2, +2, +2, +1

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2.

Los óxidos básicos se forman reaccionando directamente el metal con el oxígeno, estos compuestos pueden reaccionar con el agua para formar un hidróxido metálico. Marque la alternativa donde se forma un óxido básico: A) B) C) D) E)

3.

Cℓ2 (g) Se (s) N2(g) C(s) Na(s)

+ + + + +

→ → → → →

O2 (g) O2(g) O2(g) O2(g) O2(g)

Cℓ 2O (g) SeO2(g) N2O5(g) CO2(g) Na2O (s)

La IUPAC ha recomendado reglas aplicables a la nomenclatura química de los compuestos inorgánicos; de tal manera que cualquier compuesto debe tener un nombre del cual se pueda obtener una fórmula química sin ambigüedad. Establezca la secuencia que relaciona correctamente la fórmula – nombre del compuesto. a) b) c) d) e)

Ag2O Cl2O Ni(NO3)2 CoBr3 CaCO3

A) ebdac 4.

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( ( ( ( (

) ) ) ) )

carbonato de cálcio anhídrido hipocloroso bromuro de cobalto (III) dinitrato de níquel óxido de plata

B) ebacd

C) ebdca

D) baecd

E) ebcda

El cobalto es el componente principal de la vitamina B 12 (cobalamina). Seleccione el nombre común y sistemático, respectivamente, del Co2S3 A) sulfito cobaltoso, B) sulfato cobaltoso, C) sulfuro de cobalto, D) sulfato cobáltico, E) sulfuro cobáltico,

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sulfito de cobalto sulfato de cobalto sulfuro cobaltoso sulfato de cobalto (II) trisulfuro de dicobalto

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Química SEMANA Nº 7 REACCIONES QUIMÍCAS, BALANCE DE ECUACIONES Y REACCIONES NUCLEARES Las reacciones químicas son procesos en los cuales las sustancias denominadas reactivos o reactantes se transforman en nuevas sustancias denominados productos. Las reacciones químicas se representan a través de ecuaciones químicas:

En la práctica, toda reacción química debe ser representada correctamente; en el caso de la reacción del metal magnesio con el ácido clorhídrico, se observa el desprendimiento de un gas: el hidrógeno molecular.

Esta reacción de desplazamiento se debe representar correctamente con la siguiente ecuación: Mg(s) + 2HCl (ac) → MgCl2(ac) + H2(g) Cuando la reacción se presenta correctamente balanceada se ratifica la ley de la conservación de las masas conocida como Ley de Lavoisier, presente en toda reacción química. Para tal efecto, se cumple que el número de átomos de cada elemento deberá ser

Semana Nº 7

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igual en ambos miembros de la ecuación. Luego, la masa total de los reactantes será igual a la masa total de los productos.

TIPOS DE REACCIONES A)

Por la naturaleza de los reactantes – Reacción de adición NH3(g) + HCl(g)

NH4Cl(s)

– Reacción de sustitución o desplazamiento simple Zn(s) + 2HCl(ac)

ZnCl2(ac) + H2(g)

– Reacción de doble sustitución o metátesis: 2HBr(ac) + Ba(OH)2(ac)

BaBr2(ac) + 2H2O(l)

– Reacción de descomposición 2N2O(g) + calor B)

2N2(g) + O2(g)

Por la energía involucrada – Reacción endotérmica 2Cu(s) + O2(g) + calor

2 CuO(s)

– Reacción exotérmica 2Al(s) + 6HCl(ac) C)

2Al Cl3(ac) + 3H2(g) + calor

Por la composición final – Reacción reversible H2 (g) +

I2 (g) +

calor

2 HI (g)

– Reacción irreversible Zn(s) + 2HCl(ac) D)

ZnCl2(ac) + H2(g)

Por el número de oxidación – Reacciones redox SnCl2(ac) + 2FeCl3(ac)

SnCl4(ac) + 2FeCl2(ac)

Reducción: Fe3+ + 1e– Fe2+ Oxidación: Sn2+ – 2 e– Sn4+ Igualando el N° de electrones perdidos y ganados para obtener los coeficientes que

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igualan la reacción: +2 e– –2e–

2 Fe3+ Sn2+

Reducción: Oxidación:

2 Fe2+ Sn4+

– Reacciones no redox KOH + HCl  KCl + H2O REACCIONES NUCLEARES Son transformaciones que se producen a nivel del núcleo; de este modo, un elemento se transforma en otro elemento. Se clasifican en: A)

Reacciones de descomposición radiactiva 214 84

B)

82

210

β

Pb

83

Bi

β

210 84

Po

α

206 82

Pb

Fisión nuclear 235 92 U

C)

210

α

Po

 o1n 



137 52Te

97 40 Zn

 210 n  gran energía

Fusión nuclear 1 1H



2 1H



3 2 He

 gran energía

REACCIONES QUIMICAS, BALANCE DE ECUACIONES Y REACCIONES NUCLEARES 1.

Las reacciones químicas son los cambios químicos que ocurren en la naturaleza y que en muchos casos repetimos en los laboratorios. Con respecto a las reacciones químicas seleccione la secuencia de verdadero (V) y falso (F) I) En ellas, las sustancias reactantes se transforman en otras llamadas productos. II) Cumplen con la ley de conservación de la masa. III) Su representación mediante símbolos y fórmulas es llamada ecuación química. A) VVV

2.

B) FVV

C) VFV

D) FFV

E) FVF

Las reacciones químicas pueden clasificarse según el comportamiento de los reactantes en reacciones de adición, de descomposición, de sustitución y de metátesis. Al respecto determine la relación correcta entre reacción química y clasificación según el comportamiento de los reactantes. a) 2 Ag2O(s) +

calor

4 Ag(s)

+ O 2(g)

( ) sustitución

b) NaCℓ(ac)

AgNO3(ac)

AgCℓ(s)

+ NaNO3(ac)

( ) adición

Semana Nº 7

+

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c) N2(g)

+

3 H2(g)

2 NH3(g) + Q

d) Cℓ2(g)

+

2 KBr(ac)

Br2(ac)

A) cdab

3.

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B) dcab

( ) descomposición

+ 2 KCℓ(ac)

C) dabc

( ) metátesis

D) bcad

E)

dcba

Otra manera de clasificar las reacciones es según el sentido de la reacción y según la energía involucrada. Con respecto a las siguientes reacciones a) S(s) + Fe(s)

FeS(s)

b) 2 NaHCO3(s) + calor

Na2CO3(s) + CO2 (g) + H2O (g)

c) 2 Ag(s) + 3 N2(g) + calor

2 AgN3(s)

Seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I) La reacción (a) es de adición e irreversible. II) La reacción (b) es reversible y exotérmica. III) La reacción (c) es endotérmica e irreversible. A) VVV 4.

B) FVV

C) VFV

D) FFV

E) FVF

Las reacciones redox las podemos encontrar en procesos que tienen aplicación industrial, por ejemplo, la combustión del amoniaco de gran importancia en la producción de ácido nítrico. Dada la siguiente reacción

NH3 (g)  O 2 (g)  NO(g)



H2 O(g)

Determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I) El nitrógeno pierde electrones y se oxida. II) El amoniaco (NH3) es el agente reductor. III) En el proceso de transfieren 20 electrones. A) VFV

Semana Nº 7

B) FVV

C) FFV

D) VVV

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E) FVF

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Ciclo 2018-I

En las reacciones químicas se cumple la ley de conservación de la masa, esto se representa mediante los coeficientes estequiométricos. Después de balancear las siguientes reacciones químicas: I)

KCℓO3(s) + calor

KCℓ (s) + 3 O2 (g)

II) Pb (NO3)2 (ac) + KI (ac)

Pbl2 (s) + KNO3 (ac)

Determine el coeficiente estequiométrico de los productos sólidos en (I) y en (II) respectivamente. A) 2 y 3 6.

B) 1 y 1

C) 3 y 2

D) 2 y 1

E) 2 y 2

Los halógenos son considerados los elementos más oxidantes en sus respectivos periodos. Dada la siguiente reacción:

As 4 O6 ( s )  C 2 ( g )  H 2 O (l )  H 3 AsO4 ( ac)  HC ( ac) Determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I) El agente oxidante es el ácido arsénico. II) El coeficiente estequiométrico del agente oxidante es 4. III) La suma de los coeficientes estequiométricos de la reacción es 15. A) FFV 7.

B) FVV

C) FVF

D) VVV

E) VFV

Algunos ácidos tienen propiedades oxidantes, por ejemplo el ácido nítrico. Dada la siguiente reacción: Fe(NO3)2(ac) + HNO3

Fe(NO3)3 + NO + H2O

Determine la suma de los coeficientes estequiométricos de los productos de la reacción. A) 2 8.

B) 6

C) 3

D) 8

E) 4

Las reacciones redox se pueden representar de manera molecular en la que se muestra la fórmula completa de los compuestos o de manera iónica en la que se muestran los iones que realmente intervienen en una reacción. Dada la siguiente semireacción: Cr O 42   Cr O 2 Después de balancear, determine el coeficiente de los electrones transferidos y del agua respectivamente. A) 4 y 3

Semana Nº 7

B) 2 y 1

C) 3 y 2

D) 2 y 2

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E) 1 y 2

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En los procesos nucleares se encuentran las denominadas series radiactivas, entre las cuales tenemos las del uranio-238, torio-232, actinio-227 y neptunio-297. Así como los procesos de fisión y de fusión. Con respecto a las reacciones que se muestran a)

218 84

b)

7 3

Po 

Li 

1 1

214 82

H 



Pb

7 Z

214 83



Bi

214 84

Po 

210 82

Pb

Be  ? 01 n

Se puede decir que: I) Las reacciones en (a) son parte de una serie radiactiva. II) En la reacción (b) el valor de Z es 4 y se emite un neutrón. III) En la reacción (a) se emiten sucesivamente partículas . A) FVV

B) VFV

C) VVF

D) FFV

E) VVV

EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

Las reacciones químicas pueden pertenecer simultáneamente a dos o más tipos de clasificación. Al respecto, seleccione la alternativa que contenga a una reacción de sustitución y redox a la vez. A) MgO ( s) B) 2 A (s)

 H2O( l )

 3 H2 SO 4(ac)

C) 2NaNO3 ( s)  calor

2.

D) CaO( s)

 H2O( l )

E) P4(s)



6 C 2 ( g )



Mg (OH)2 ( ac )



A 2 (SO 4 ) 3(ac)  3 H2(g)



2NaNO2 ( ac )



Ca(OH)2( ac )





O 2 ( g)

4 PC 3(g)

Al hacer reaccionar el CaO llamado comúnmente cal viva con el agua forma el Ca(OH)2 llamado comúnmente la cal apagada. Con respecto a la reacción

CaO(s)  H2 O(l)  Ca (OH)2(ac)  calor Determine la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F) I. Es exotérmica y redox a la vez. II. El hidrógeno no cambia su número de oxidación. III. La suma de los coeficientes en la ecuación balanceada es 4. A) FVF Semana Nº 7

B) FVV

C) VFV

D) FFV

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E) VVV Pág. 6

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Una reacción redox neta o global presenta dos semirreacciones una de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente. Seleccione la alternativa que contiene una semirreacción de reducción. A) NO  NO3 B) Mn 2 

 MnO 4

C) Cr O24   Cr O2 D) NH3 E) 4.

 NO2

N O 2  NO3

En las reacciones de fisión nuclear el núcleo es desintegrado por el bombardeo con una partícula subatómica. En la siguiente reacción determine X. 27 13

A)

5.

4 2

He

B)

A  1 0

1 0

n 

C)

n

1 1

H

27 12

Mg 

D)

0 1

e

X E)

0 1



En la naturaleza se conocen isótopos radiactivos que sufren cambios nucleares de manera espontánea. Al respecto seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) para los siguientes enunciados: I)

La química nuclear estudia los cambios producidos por una desintegración nuclear.

II) La radiactividad es debido sólo a la emisión gamma () producida por los isótopos inestables. III) Cuando un átomo emite una partícula  (e –), Z disminuye en 1 y A no varía. A) FVV

Semana Nº 7

B) VFV

C) VVF

D) VVV

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E) VFF

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Química SEMANA Nº 8 ESTEQUIOMETRÍA Y CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS Antoine de Lavoisier (1734 – 1794), químico francés, planteó que la masa total de todas las sustancias presentes después de una reacción química es igual a la masa total antes de que ocurra la reacción. Este planteamiento es conocido como la “Ley de conservación de la materia”. En una reacción química, la misma cantidad y tipos de átomos de los elementos están presentes antes y después de la reacción. Los cambios que ocurren en este proceso solo implican reacomodo de los mismos. ESTEQUIOMETRÍA: descripción de las relaciones cuantitativas entre los elementos en un compuesto y sustancias que experimentan cambios químicos en una reacción. CONCEPTO DE MOL El término mol se define como la cantidad de sustancia cuya masa en gramos es numéricamente igual al peso atómico o peso fórmula de la sustancia y que contiene 6,02 x 1023 unidades (átomos, moléculas, iones u otras partículas) a lo que se conoce como número de avogadro. 1 mol = 6,02 x 1023 unidades Ejemplos: a) Peso atómico del K = 39 39 g de K = 1 mol de átomos = 6,02 x 1023 átomos de K b) Peso molecular del H2O = 18 18 g de H2O = 1 mol de moléculas = 6,02 x 1023 moléculas de H2O 1 molécula de H2O está formada por 2 átomos de H y 1 átomo de O, por lo tanto: 2 moles de átomos de H 1 mol de moléculas de H2O 1 mol de átomos de O c) Peso fórmula de CaCℓ2 = 111 (compuesto iónico) 111 g de CaCℓ2 = 1 mol de U.F. de CaCℓ2 = 6,02 x 1023 U.F. de CaCℓ2 U F = unidades fórmula

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1 Ca2+ 1UF

Por lo tanto, en 111g de CaCℓ2 hay : 2 Cℓ

–

6,02 x de iones Ca2+ y 2 x 6,02 x 1023 iones Cℓ – d) peso fórmula de CH4 = 16 (gas) 1023

16 g de CH4 = 1 mol = 22,4 L (a CN) = 6,02 x1023 moléculas A condiciones normales (CN), 1 mol de gas ocupa un volumen de 22,4 L

COMPOSICIÓN PORCENTUAL Cuando se conoce la fórmula de un compuesto, su composición química puede expresarse como masa porcentual de cada elemento del compuesto (composición porcentual). Por ejemplo, una molécula de CO2, tiene 1 átomo de C y dos átomos de O; el porcentaje de cada uno de ellos se puede expresar como sigue: masa de C 12 %C= x 100%  x 100%  27,3 % C masa del CO2 44 %O=

masa de O 2 (16) x 100%  x 100%  72,7 % C masa del CO2 44

DETERMINACIÓN DE LA FÓRMULA Ej.: Un compuesto está formado por 50,1 % de S y 49,9% de O; determine su fórmula.

Elemento

% de cada elemento

S

50,1

O

Número relativo de átomos

50,1 1,56 32 49,9  3,12 16

49,9

Dividir entre el menor 1,56  1,00 S 1,56 3,12  2,00 O 1,56

Proporción mínima

SO2

CÁLCULOS BASADOS EN ECUACIONES QUÍMICAS CH4 (g)

2O2 (g)

CO2 (g) +

2 H2O (g)

16 g

64 g

44 g

36 g

1 mol

2 mol

1 mol

2 mol

6,02x1023

2 x 6,02x1023

6,02x1023

2 x 6,02x1023

moléculas

moléculas

moléculas

moléculas

22,4 L

2(22,4) L

22,4 L

2 (22,4) L a CN

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+

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REACTIVO LIMITANTE: Sustancia que limita de manera estequiométrica la cantidad de productos que pueden formarse en una reacción. RENDIMIENTO PORCENTUAL: Se utiliza para indicar la cantidad que se obtiene de un producto deseado en una reacción

Rendimiento porcentual =

Cantidad real de producto x 100 % Cantidad teórico de producto

SEMANA N° 8 1.

El clorato de potasio es una sal incolora que se usa como agente oxidante, y en explosivos; esta sal se descompone por el calor en cloruro de potasio y oxígeno molecular como se muestra en la siguiente reacción: KCℓO3(s) + calor → KCℓ(s) + O2(g) Al respecto, determine la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F). I. Por 24,5 g de la sal oxisal, se obtienen 1,0 mol de KCℓ. II. Por 4 moles de KCℓO3 se generan 3,6  1024 átomos de oxígeno. III. Existen 2,4  1024 iones totales por la descomposición de 2 moles de KCℓO3. ̅ (g/mol) K = 39 ; Cℓ = 35,5; O = 16 Datos: 𝑀 A) FFV

2.

B) VVF

C) FVV

E) VFV

El ácido ascórbico (C6H8O6) se conoce como vitamina C. Es un nutriente esencial para la salud de las personas porque nuestro organismo no es capaz de producirlo por sí solo, por eso es importante incorporarlo en nuestros alimentos o suplementos. Determine las moles y moléculas de ácido ascórbico presentes en 16,5 g de ácido ascórbico. ̅ (g/mol) C = 12; H = 1; O = 16 Datos: 𝑀 A) 9,4  10–2 y 5,7  1022 C) 9,4  10–2 y 5,7  1023 E) 9,4  10–2 y 5,7  1021

3.

D) FVF

B) 9,4  10–1 y 5,7  1023 D) 9,4  10–3 y 5,7  1022

El alcohol isopropílico, es un alcohol incoloro, inflamable, con un olor intenso y miscible en el agua, está compuesto por C, H y O. En un análisis cuantitativo se encontró 0,153 g de C, 0,0343 g de H y 0,068 g de O. Determine la fórmula molecular del alcohol si la masa molar de la muestra es 60 g/mol. ̅ (g/mol) C = 12; H = 1; O = 16 Datos: 𝑀 A) C4H7O2

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B) C2H8O

C) C3H8O

D) C3H8O2

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D) C3H7O

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El benzoato de metilo es un compuesto que se utiliza en la fabricación de perfumes, su fórmula es (C9H10O2). Determine el porcentaje en masa de carbono y oxígeno en esta sustancia, según el orden mencionado. ̅ (g/mol) C = 12; H = 1; O = 16 Datos: 𝑀 A) 27,2 y 21,3 D) 27,3 y 72,5

5.

B) 72,5 y 12,6 E) 72,0 y 21,3

C) 21,0 y 72,4

El hidróxido de litio sólido se utiliza en vehículos espaciales para eliminar el dióxido de carbono que exhalan los astronautas. El hidróxido reacciona con el dióxido de carbono formando carbonato de litio sólido y agua líquida según la reacción. ¿Cuántos gramos de hidróxido de litio se requiere para absorber 0,88 g de CO2? 2 LiOH(s) + CO2(g) → Li2CO3(s) + H2O(ℓ) ̅ (g/mol) Li = 7; C = 12; O = 16 Datos: 𝑀 A) 0,86 g

6.

B) 0,48 g

C) 0,96 g

D) 0,69 g

E) 0,84 g

Una mena de hierro contiene Fe2O3 junto con otras sustancias. La reacción del compuesto de hierro con CO produce hierro metálico según la ecuación no balanceada. Determine cuántas moles de Fe2O3 se requieren para obtener 5,6 kg de hierro. Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g) ̅ (g/mol) Fe = 56; O = 16 Datos: 𝑀 A) 1,0  101

7.

B) 1,0  102

C) 5,0  10–2

D) 5,0  101

E) 1,0  10–1

El burbujeo producido por una tableta de Alka - Seltzer® al disolverse en agua se debe a la reacción entre el bicarbonato de sodio y el ácido cítrico, si se hace reaccionar 1,68 g de NaHCO3 con suficiente ácido cítrico. Determine el volumen (L) de CO2 liberado a condiciones normales. 3 NaHCO3(ac) + H3C6H507(ac) → 3 CO2(g) + 3 H20 (ℓ) + NaC6H5O7(ac) ̅ (g/mol) Na = 23; C=12; O = 16 Datos: 𝑀 A) 0,54

Semana Nº 08

B) 0,15

C) 0,45

D) 0,35

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E) 0,25

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El sulfuro de hidrogeno es una impureza del gas natural que se debe eliminar. Un método común para eliminarlo es el llamado proceso Claus, el cual se basa en la siguiente reacción: 8 H2S(g) + 4 O2(g) → S8 (ℓ) + 8 H2O(g) Si se hacen reaccionar 68 g de H2S(g) con 40 g de O2(g), determine el reactivo limitante y los gramos del reactivo en exceso que quedan sin reaccionar. ̅ (g/mol) H2S = 34; O = 16 Datos: 𝑀 A) O2 y 7

9.

B) H2S y 32

C) O2 y 8

D) H2S y 7

E) H2S y 8

Un ejemplo de reacción de desplazamiento simple, sería el zinc que reacciona con el ácido sulfúrico para producir una sal oxisal e hidrógeno gaseoso. Zn(s) + H2SO4(ac) → ZnSO4(ac) + H2(g) Dada la reacción química, se hace reaccionar 165 g de Zn metálico al 80% de pureza con suficiente ácido sulfúrico, determine las moles de sal oxisal que se producen. ̅ (g/mol) Zn = 65; S = 32; O = 16 Datos: 𝑀 A) 3,50

B) 1,50

C) 4,10

D) 2,47

E) 4,70

10. Las celdas de combustibles son sistemas electroquímicos que transforman las reacciones químicas en energía eléctrica. Esto ocurre por la reacción de reducción del oxígeno y oxidación del hidrógeno generando energía eléctrica y agua. Dada la siguiente reacción: H2(g) + O2(g) → H2O(g) Si reacciona 200 g de H2 con 200 g de O2, determine cuántos gramos de agua se puede producir si el rendimiento de la reacción es del 80%. A) 170

B) 225

C) 215

D) 180

E) 200

REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

El Fe es un metal de transición que presenta un Z = 26, es un buen conductor eléctrico y generalmente es extraído del mineral hematita (Fe 2O3). Determine los átomos de hierro presentes en 640 g de hematita. ̅ (g/mol) Fe2O3 = 160; Fe = 56 Datos: 𝑀 A) 4,8  1024 D) 2,4  1023

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B) 2,4  1024 E) 4,8  1023

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C) 1,2  1023

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El ibuprofeno es un analgésico que se administra en casos de jaqueca, contiene 75,69% de C, 8,80% de hidrogeno y 15,51% de oxígeno en masa y tiene una masa molar de 206 g/mol, determine su fórmula empírica. ̅ (g/mol) C = 12; H = 1; O = 16 Datos: 𝑀 A) C13H16O2 D) C13H18O2

3.

B) C7H18O2 E) C13H9O2

C) C7H9O2

La síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amoníaco (NH3) líquido y anhídrido carbónico (CO2) gaseoso, como se muestra en la reacción. NH3(ℓ) + CO2(g) → (NH2)2CO(s) + H2O(ℓ) Si se combinan 170 g de amoniaco, NH3, con 250 g de CO2, para obtener urea, determine la secuencia de verdadero (V) o falso (F) de los siguientes enunciados. I.

El reactivo limitante es el NH3.

II. La cantidad en exceso es 50 g de dióxido de carbono. III. Se produce 600 g de urea. ̅ (g/mol) NH3 = 17; CO2 = 44; (NH2)2CO = 60 Datos: 𝑀 A) VFV

4.

B) VVF

C) FVV

D) VFF

E) VFV

Las reacciones de desplazamiento simple son reacciones redox, ya que existe un cambio en el estado de oxidación. En la siguiente reacción determine el volumen, en unidades S.I., del hidrógeno producido a condiciones normales al hacer reaccionar 5,6 kg de Fe con 90 % pureza. Fe(s) + HCℓ (ac)  FeCℓ3(ac) + H2(g) ̅ (g/mol) Fe = 56 g/mol Datos: 𝑀 A) 2,4

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B) 4,8

C) 3,7

D) 3,0

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E) 4,0

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Química SEMANA Nº 9 ESTADOS DE LA MATERIA A condiciones ambientales, en la Tierra, la materia se encuentra en tres estados físicos: sólido, líquido y gas; en estado sólido, el H2O se conoce como hielo, en estado líquido se llama agua y en estado gaseoso se conoce como vapor de agua. La mayor parte de las sustancias puede existir en estos tres estados. Cuando se calientan los sólidos, las fuerzas entre las partículas se debilitan y casi todos se convierten en líquidos; si el calor persiste, pasan al estado gaseoso, donde las fuerzas de atracción se hacen mínimas y las de repulsión aumentan considerablemente.

GAS

LÍQUIDO

SÓLIDO

ESTADO GASEOSO Muchas de las sustancias químicas importantes son gases a condiciones ambientales, La atmósfera de la Tierra es una mezcla de gases (N2, O2, gases nobles, CO2, etc.). Propiedades comunes de los gases: – – – –

Se comprimen con facilidad hasta volúmenes pequeños. Ejercen presión sobre las paredes del recipiente que los contiene. Se expanden y tienden a ocupar todo el volumen permitido. Debido a las distancias entre sus moléculas, se mezclan en cualquier proporción.

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LEYES DE GASES IDEALES Para una masa constante de gas a condiciones ideales, se establecen las leyes de Boyle, Charles, Gay-Lussac y la combinación de las tres. LEY

PROCESO

BOYLE

ISOTÉRMICO

CHARLES

ISOBÁRICO

GAYLUSSAC

ISOCÓRICO

P1 V1  P2 V2

TEMPERATURA

PRESIÓN

VOLUMEN

CONSTANTE

AUMENTA

DISMINUYE

AUMENTA

CONSTANTE

AUMENTA

DISMINUYE

DISMINUYE

CONSTANTE

V1 V  2 T1 T2 P1 P2  T1 T2



Para la misma masa de gas, al variar P, V y T

P1 V1 T1

Ecuación general para gases ideales:

Donde:



P2 V2 T2

PV = n RT

n

= moles de gas

R

= constante universal atm L = 0,082 molK

ESTADO LÍQUIDO

Propiedades de los líquidos: Las fuerzas intermoleculares y la temperatura determinan la magnitud de las diversas propiedades en los líquidos, como: – Tensión Superficial. – Viscosidad. – Presión de vapor. – Punto de ebullición. Líquidos con grandes fuerzas intermoleculares presentan alta tensión superficial, gran viscosidad, alto punto de ebullición y baja presión de vapor. Semana Nº 09

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Cuando se incrementa la temperatura de un líquido disminuye su tensión superficial y su viscosidad, mientras que su presión de vapor aumenta.

TENSIÓN SUPERFICIAL La tensión superficial es la energía que se requiere para extender la superficie de un líquido. Líquidos que presentan grandes fuerzas intermoleculares tienen mayores valores de tensión superficial. Cuando se incrementa la temperatura, las fuerzas intermoleculares se debilitan y la tensión superficial disminuye. Tensión superficial La interacción de las partículas en la superficie del agua, hace que esta se presente como una verdadera cama elástica. Incluso soporta el peso de un insecto pequeño. Este efecto se llama tensión superficial.

Las fuerzas unen las moléculas del agua.

En el seno del líquido, cada molécula está rodeada por otras y las fuerzas se compensan.

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VISCOSIDAD

La miel tiene mayor resistencia a fluir, es decir, tiene mayor viscosidad, mientras que el agua fluye más rápidamente porque tiene menor viscosidad.

Cuando aumenta la temperatura, las fuerzas intermoleculares en el líquido disminuyen y la viscosidad también disminuye. Según esto, la miel a 50ºC fluye más rápido que a 20ºC.

PRESIÓN A VAPOR AGUA (20º C)

ACETONA (20º C)

20º C

50º C

AGUA

AGUA

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La presión de vapor del agua es menor ya que sus fuerzas intermoleculares son más intensas (puente de hidrógeno), por lo que hay pocas moléculas en la fase vapor.

Al aumentar la temperatura, las fuerzas intermoleculares se debilitan y aumenta la energía cinética, como resultado, mayor cantidad de moléculas pasan al vapor y la presión de vapor aumenta.

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PUNTO DE EBULLICIÓN Temperatura a la cual la presión de vapor de líquido se iguala a la presión externa. Líquidos que tienen alta presión de vapor tienen bajos puntos de ebullición. Cuando la presión externa es de una atmósfera la temperatura de ebullición se denomina punto de ebullición normal. 78,4

760

A la presión de 1 atm, la temperatura de ebullición del éter es 34,6 ºC, del alcohol es 78,4 ºC y del agua es 100 ºC.

400

alc oh ol ag ua

600

éte r

Presión de vapor (mmHg)

34,6

200

0

20

40

60

80

100

Temperatura (ºC)

EJERCICIOS DE CLASE N° 09 1.

El dióxido de carbono (CO2) es un gas muy utilizado en las bebidas, en los alimentos, apagando incendios y es parte de la atmósfera produciendo el efecto invernadero, para poder estudiarlo lo consideramos como ideal. Con respecto al gas ideal, señale la afirmación INCORRECTA. A) B) C) D) E)

Están constituidos por moléculas monoatómicas o poliatómicas. Sus moléculas se mueven al azar chocando con las paredes del recipiente que las contiene. Poseen masas puntuales. Las fuerzas de atracción y repulsión entre sus partículas son consideradas nulas o despreciables. un gas se considera ideal si se encuentra a bajas presiones y a altas temperaturas.

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Según la siguiente gráfica, donde el volumen y el número de moles es constante Determine la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F): I. II. III.

La presión y la temperatura son directamente proporcionales. La gráfica representa un proceso isocórico. El valor de T2 en el SI es 621.

A) VVV 3.

B) FFV

B) 6,410–2 E) 6,410–1

C) 6,410–3

C) 3,6 10–4

B) 3,610–3 E) 3,6100

Una muestra de 1 kmol de gas ideal ocupa 22,4 m3 a una temperatura de 0°C y a una presión de 1 atm, si este gas se va a encerrar en un tanque de 5 m 3, el cual resiste como máximo una presión de 4 atm, determine a que temperatura, en °C, como máximo debe encontrarse el tanque para que no estalle. A) 29

6.

E) VVF

Un foco posee un filamento de tungsteno, un gas inerte y una pequeña cantidad de halógeno, el volumen del foco es de 100 mL, en su interior el gas ejerce una presión de 2,7 x 10-2 mmHg a 27 °C. Cuando el foco entra en funcionamiento alcanza una temperatura de 127 °C, determine la presión, en mmHg, que alcanza el gas. A) 3,610–2 D) 3,6 10–1

5.

D) VFV

El “hielo seco” es dióxido de carbono (CO2) sólido a una temperatura inferior a– 55°C y a 1 atm de presión, una muestra de 8,8 g de hielo seco se coloca en un recipiente con un émbolo movible de 600 mL a temperatura de laboratorio 27 °C, determine el volumen, en el SI, si se calienta la muestra hasta los 47 °C (considere presión constante). A) 6,4102 D) 6,410–4

4.

C) FVF

B) – 29

C) 39

D) – 39

E) – 19

El N2O conocido como el gas de la risa, es usado por los dentistas ya que posee un efecto anestésico, Si se tiene de 66 g de este gas que se encuentra encerrado en un recipiente de 16,4 L a una temperatura de 127 °C. Determine la presión del gas, en atm, ejercida en el recipiente. DATOS: M N 2O  44 A) 4

Semana Nº 09

B) 6

C) 2

g , R = 0,082 atm x L / mol x K mol D) 3

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E) 12

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El aire es la masa de gas que nos rodea y es necesario para todo ser vivo de este planeta, está formado por una mezcla de gases principalmente N2, O2, CO2, Ar, Ne, uno de estos gases posee una densidad de 0,875 g/L a 47 °C y a una presión de 0,82 atm, determine la identidad de dicho gas. Datos M : N2 = 28, O2 = 32, CO2 = 44, Ar = 40, Ne = 20 R = 0,082 atm x L / mol x K A) O2

8.

B) N2

C) CO2

D) Ar

E) Ne

La soldadura MAG (metal active gas), se usa en la soldadura de metales o aleaciones ferrosas, por ejemplo el acero al carbono para protegerlo de la oxidación. Un tanque de 312 L posee 6,02 x 1024 moléculas de O2, 600 g de Ar y 25 moles de CO2, a 27°C. Determine, en mmHg, respectivamente la presión total en el balón y la presión parcial de Ar. Datos M : O2 = 32, CO2 = 44, Ar = 40. R = 62,4 mmHg x L / mol x K A) 3000 y 1500 D) 900 y 3000

9.

B) 3000 y 600 E) 3000 y 900

C) 600 y 3000

Una forma para obtener cloro gaseoso en el laboratorio es mediante la siguiente reacción:  4 HCl(ac) + MnO2(s)  Cl2(g) + MnCl2(ac) + 2 H2O(l) 

Determine la masa de dióxido de manganeso (MnO 2) que se necesita para obtener 20,5 L de cloro gaseoso (Cl2) a una presión de 3 atm y a una temperatura de 27 °C. Datos A) 217,5

B) 173,3

C) 95,3

M : MnO2 = 87, R = 0,082 atm x L / mol x K D) 435,0

E) 108,8

10. Las propiedades de los líquidos dependen de las fuerzas de atracción que hay entre sus moléculas, es decir dependen de las fuerzas intermoleculares presentes en el líquido, Señale la alternativa que posee respectivamente al líquido con mayor viscosidad y el que posee mayor presión de vapor. I) Glicerina II) Acetona III) Alcohol etílico

CH2OH – CHOH – CH2OH CH3 – CO – CH3 CH3 – CH2OH

A) I y III

C) III y II

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B) II y III

D) I y II

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E) Solo I

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EJERCICIO DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

El xenón es utilizado habitualmente en los faros de automóviles, cuya luz se asemeja a la del día, también como anestésico debido a su alta solubilidad en lípidos y es fácilmente eliminado por el cuerpo. Un faro que contiene 16 mL de Xe, a una temperatura de 47°C y a una presión de 150 mmHg, es transferido a un recipiente con un émbolo movible a una presión de 300 mmHg y a 27°C, determine el volumen, en L, del xenón A) 7,510–1 D) 7,5100

2.

B) 7,510–3 E) 7,510–4

C) 7,510–2

Los clorofluorocarbonos (CFC) son compuestos muy estables, uno de ellos es el freon – 11 (CFCl3), este compuesto tuvo mucha aplicación en sistemas de refrigeración y como propelente de aerosoles, un recipiente de 4,1 L contiene freon - 11, a una presión de 12 atm y a una temperatura de 27 °C. Determine la masa de freon - 11, en kg, contenida en el recipiente. Dato: M CFCl3 = 137,5 g/mol A) 0,275

3.

B) 0,138

C) 0,550

D) 0,413

E) 0,825

El nitrato plumboso se ha usado en la fabricación de fósforos y explosivos, en mordientes y pigmentos, al calentar una muestra de esta sal, se genera la siguiente reacción: 2 Pb(NO3)2 (s) → 2 PbO (s) + O2

(g)

+ 4 NO2 (g)

Producto de la reacción se generan 12,5 L de mezcla gaseosa a 227°C y a 1248 mmHg. Determine la masa, en g, utilizada de nitrato plumboso si la reacción tiene un rendimiento del 50% Datos A) 66,2

4.

B) 125,8

M : Pb(NO3)2 = 331, R = 62,4 mmHg x L / mol x K C) 132,4

D) 264,8

E) 334,8

Se denomina Nitrox o aire enriquecido a una mezcla gaseosa respirable de oxígeno y nitrógeno utilizado en buceo técnico y recreativo cuyas proporciones son diferentes al del aire atmosférico. Una de estas mezclas contiene 32 % de O 2 y 68 % de N2 en moles, determine la masa, en gramos, de O2 que hay en un balón de 41 L, a una presión de 12 atm y a 27 °C. Datos M N2 = 28, O2 = 32 A) 204,8

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B) 65,4

C) 13,6

D) 380,8

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E) 248,0

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El punto de ebullición de un líquido es la temperatura en la cual la presión de vapor es igual a la presión externa, cuando eso ocurre el líquido hierve, determine la alternativa que relacione liquido – punto de ebullición (°C) a) b) c) d)

etanol (CH3 – CH2OH) acetona (CH3 – CO – CH3) pentano (C5H12) etilenglicol (CH2OH – CH2OH)

A) bdac

Semana Nº 09

B) abdc

C) abcd

( ( ( (

) ) ) )

78 56 197 36

D) cabd

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E) acbd

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DECANA DE AMÉRICA

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Química SEMANA Nº 10 ESTADO SÓLIDO: TIPO DE SÓLIDOS

(a) Estado sólido cristalino

TIPOS DE SÓLIDOS CRISTALINOS

(b) Estado sólido amorfo

CARÁCTERÍSTICAS

SÓLIDO IÓNICO  Está formado por iones de carga opuesta.  Puntos de fusión elevados.  Son duros y frágiles.  Conductores de la corriente eléctrica cuando están fundidos o en solución. Estructura del NaCl

Semana Nº 10

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SÓLIDO METÁLICO  Cada partícula de la estructura es un ión positivo.  Maleables y dúctiles.  Buenos conductores de la corriente eléctrica.  Poseen brillo metálico.

Estructura del oro (Au)

TIPOS DE SÓLIDOS CRISTALINOS

SÓLIDO COVALENTE

CARACTERÍSTICAS

 Cada partícula de la estructura es un átomo neutro.  Elevados puntos de fusión.  Presentan alta dureza.  No conductores de la electricidad (excepto el grafito)

Estructura del diamante (C) SÓLIDO MOLECULAR  Cada partícula de la estructura es una molécula.  Son blandos.  Bajos puntos de fusión y ebullición.  Se subliman fácilmente. Estructura del H2O

Semana Nº 10

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SISTEMAS DISPERSOS – SOLUCIONES Y UNIDADES DE CONCENTRACIÓN SISTEMAS DISPERSOS, llamados así, porque en una sustancia dispersa se encuentra diseminada una sustancia dispersante. De acuerdo al diámetro de partícula dispersada, se clasifican en suspensiones, coloides y soluciones.

SOLUCIONES

COLOIDES

SUSPENSIONES

1a5 nm

SOLUCIONES

100 a 200 nm

Las mezclas homogéneas se llaman soluciones; por lo tanto, una solución puede definirse como una mezcla de dos o más componentes en una sola fase. Las soluciones son comunes en la naturaleza y están relacionadas con nuestra vida diaria, los fluidos corporales de todas las formas de vida son soluciones. Las variaciones de concentración, en especial de sangre y de orina, aportan a los médicos valiosa información con respecto a la salud de las personas. En una solución, por lo general, el componente que está en mayor proporción recibe el nombre de solvente (A) y el de menor proporción, es el soluto (B). Si mezclamos H2O y NaCℓ y obtenemos una sola fase, entonces hemos preparado una solución donde el H2O es el solvente y el NaCℓ es el soluto. En este caso, el resultado es una solución iónica donde el soluto, está en forma de iones Na+ y Cℓ – dispersos de manera homogénea por todo el sistema; esta solución es conductora de la electricidad (electrolito).

Fig. N°1: Semana Nº 10

Proceso de disolución del cloruro de sodio en agua (Prohibida su reproducción y venta)

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SOLUBILIDAD Los gases se mezclas fácilmente entre sí y lo hacen en cualquier proporción y forman soluciones gaseosas. Ciertos pares de líquidos, como el metanol y agua también lo hacen en cualquier proporción; sin embargo, otras sustancias tienen un intervalo limitado de solubilidad, por lo que generalmente se usa los términos solubles, escasamente solubles e insolubles. Solubilidad (S) es la máxima cantidad de soluto que se disuelve en 100 g de solvente, a una determinada temperatura. CONCENTRACIÓN La concentración expresa la cantidad de soluto (B), que puede ser volumen, gramos, moles o equivalentes que están presentes en una determinada cantidad de solución. Ejemplo: Se tiene dos soluciones de 100 mL cada una; en la primera, están disueltos 5 g, y en la segunda, 15 g de sacarosa. Ambas soluciones son de sacarosa, pero tienen diferente concentración. UNIDADES DE CONCENTRACIÓN UNIDADES FÍSICAS % EN PESO (%W)

% EN VOLUMEN (%V)

%W= W soluto

%V= V soluto

W solución

x 100

V solución

x 100

% EN VOLUMEN (%W/V) %W/V=

PESO/

W soluto x 100 V solución

PARTES POR MILLÓN (ppm) ppm = mg de soluto kgdesolución

UNIDADES QUÍMICAS MOLARIDAD (M)

M = n (molesde soluto) V (L) de solución

NORMALIDAD (N)

N=

Nº de eq  g de soluto V (L) de solución

Nº deeq  gB 

M = W(g) de soluto /PF 1L de solución

Semana Nº 10

FRACCIÓN MOLAR ( Xi )

W g de soluto g Peqde B ( ) equiv.

Xi  nº moles del componente i nº moles totales

P eq = PF / 

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Factor () para algunos compuestos Sustancia H2SO4 Factor ()

HNO3

H3PO4

NaOH

1

3

1

2

Ca(OH)2 2

Na2SO4

Fe2 (SO4)3

2

6

Ejemplo de % (porcentaje) Se mezclan 60 g de H2O con 20 g de NH3. ¿Cuál será el % de NH3 en la solución resultante? % W de NH3 =

20 g de NH3

20 g de NH3  60 g de H2O

x 100  25,0 %

En este caso, el % está expresado como g de B (soluto) con respecto a los gramos de solución (solvente + soluto); entonces, el % es en peso determina la cantidad de soluto/cantidad de solución. Ejemplo de M (molaridad) ¿Cuál es la molaridad (M) de una solución, si en 600 mL de la misma se encuentran disueltos 30 g de NaOH? 30 g de NaOH  0,75 moles moles de NaOH = 40 g / mol M=

0,75 mol  1,25 mol / L 0,6 L de sol

Ejemplo de N (normalidad) 10 g de H2SO4 están disueltos formando 100mL de solución. ¿Cuál es la N de la solución? 10 gH2 SO 4 Nº equiv. de H2 SO 4 49 g / equiv. N    2,04 equiv/L (volumen de sol (L) 0,1 L

N = 2,04 eq / L Ejemplo de X (fracción molar) ¿Cuál es la fracción molar del metanol (CH3OH) en una solución que contiene 64 g de este alcohol y 72 g de H2O? (PF = 32)

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n CH3OH =

64 g  2 mol 32 g / mol

X CH3OH =

2 mol  0,33 (2  4) moles

n H2O 

72 g  4 mol 18 g / mol

DILUCIONES Se pueden preparar soluciones más diluidas a partir de otras más concentradas agregando agua; a este proceso se le conoce como dilución, y se usan las siguientes relaciones: M 1  V1 = M2 x V2

o

N1 x V1 = N2  V2

Ejemplo de dilución ¿Cuántos mL de una solución 0,5 M se puede preparar por dilución a partir de 20 mL de solución 2,5 M de NaOH? M 1  V1 = M2  V2 despejando V2 y reemplazando datos tenemos 2,5 M  20 mL = 0,5 M  V2 V2 = 100 mL SOLUCIONES ÁCIDAS Y BÁSICAS – ESCALA de pH Una solución acuosa es ácida cuando contiene un exceso de iones H+ que resultan de la disolución de un ácido. Ejemplo: H2SO4(ac)

2H+ + SO42–

En este caso, el pH es menor que 7. Por el contrario, si una solución acuosa es básica, contiene un exceso de iones OH– que resultan de la disolución de una base. Ejemplo: NaOH(ac)

Na+ + OH–

En este caso, el pH es mayor que 7. En el agua o en una solución neutra, la concentración de iones H+ es igual a la concentración de iones OH– y el pH es igual a 7. El pH mide el grado de acidez o basicidad de una solución.

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NEUTRALIZACIÓN ÁCIDO – BASE En una neutralización, un ácido reacciona con una base y el producto principal es el agua. Ejemplos: NaOH(ac) + HCℓ(ac)

NaCℓ(ac) + H2O

que se forma de acuerdo a la reacción H+(del ácido) + OH–(de la base) En una neutralización se cumple que

H2O

# equivalentes ácido = # equivalentes base



N ácido  V ácido = Nbase  V base

#equiv. V PF PE  θ

N

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# equiv. = N  V

# equiv.  # equiv. =

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W PE

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EJERCICIOS DE CLASE N° 10 ESTADO SÓLIDO - SISTEMAS DISPERSOS Y NEUTRALIZACIÓN 1.

Los sólidos, como el hielo, la sal común, el cuarzo, el diamante, el oro y la plata, han despertado interés desde la antigüedad. No obstante, sólo en épocas relativamente recientes se han llegado a conocer los fundamentos del estado cristalino. La idea clave, apoyada ahora por experimentos, es que la regularidad que se observa en los cristales a nivel macroscópicos es debida a un patrón regular en la ordenación de los átomos, iones o moléculas. Respecto al estado sólido, marque verdadero (V) y falso (F) según corresponda. I. El hielo seco (CO2), el diamante (C) y el azufre (S8) son sólidos covalentes. II. El vidrio y el plástico son ejemplos de sólidos amorfos. III. El platino (Pt), el cobre (Cu) y el oro (Au) son sólidos metálicos. A) FFF

Semana Nº 10

B) FFV

C) FVV

D) FVF

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E) VVV

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Las partículas de arcilla finamente divididas se dispersan en el agua, las que en algún momento se sedimentan debido a la gravedad. Las partículas dispersas de arcillas son más grandes que la mayoría de las moléculas. En contraste, las partículas dispersas de una solución son de tamaño molecular. Determine verdadero (V) y falso (F) con respecto a los sistemas dispersos. I. Se clasifican en función al tamaño de partícula de la fase dispersa. II. El humo, la niebla, la mayonesa, la mantequilla, el latón y el bronce son coloides. III. El tamaño de la fase dispersa de un coloide es mayor que la de una suspensión. A) FFF

3.

B) VVF

C) VVV

D) VFV

E) VFF

En la vida cotidiana es frecuente describir una solución como diluida o concentrada pero en el trabajo científico por lo general es necesario conocer la concentración exacta de una solución, es decir, hay que indicar con exactitud la cantidad de soluto disuelto en una solución. Determine verdadero (V) y falso (F) respecto a las soluciones. I.

En 40 mL de vino al 10% v/v hay mayor volumen de soluto que 55 mL del mismo vino al 8% v/v. II. Los gramos de NaOH que se requiere para preparar cuatro litros de solución al 4% m/v es 80 g. III. En 45 g de solución al 5% m/m de bicarbonato de sodio (NaHCO 3) hay 2,25 g de soluto. A) FVF 4.

B) FVV

C) VVV

D) FFV

El peso equivalente se relaciona con la masa molar, Peq 

E) FFF M

, en donde θ por  ejemplo es el número de iones hidrógeno para un ácido o el número de iones hidróxido para una base. Indique verdadero (V) y falso (F) según corresponda. Para los ácidos: sulfúrico (H2SO4), fosfórico (H3PO4) y clorhídrico (HCℓ), el de θ es 2. II. El peso equivalente del hidróxido de sodio (NaOH) es mayor que el equivalente del hidróxido de calcio, Ca(OH)2. III. El peso equivalente del sulfato de sodio (Na 2SO4) es mayor que el equivalente del sulfuro de calcio (CaS). Dato: M ( g / mol) CaS =72; Na2SO4 =142; KOH=56; NaOH Ca(OH)2 =74 I.

A) FVV 5.

B) FFV

C) VVV

D) FVF

valor peso peso =40;

E) FFF

La molaridad y la normalidad son los términos de concentración que se utilizan con más frecuencia en los análisis volumétricos. Si 0,8 gramos de hidróxido de sodio se colocan en una fiola de 250 mL se enraza con agua destilada, determine respectivamente la molaridad y normalidad de la solución preparada. Dato: M ( g / mol) A) 8,0x10 ̶ 3; 8,0x10 ̶ 3 C) 8,0x10-2; 4,0x10 ̶ 2 E) 8,0x10 ̶ 2; 8,0x10 ̶ 2

Semana Nº 10

NaOH=40

B) 8,0x10 ̶ 1; 8,0x10 ̶ 1 D) 4,0x10 ̶ 2; 8,0x10 ̶ 2

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La dilución es un proceso físico por el cual se agrega más solvente a una solución para disminuir la concentración inicial. En la dilución los moles de soluto permanece constante. Determine la concentración molar de una solución si a 375 mL de ácido sulfúrico 5 M se le agrega 125 mL de agua destilada. A) 4,69

7.

B) 0,06

C) 0,27

D) 3,75

E) 15,0

Posiblemente has visto a un químico, rodeado de recipientes de vidrio, que vierte una solución en otra, formando burbujas. Aunque muchas reacciones en solución no son tan dramáticas, dicha imagen es verdadera en que la química de soluciones acuosas es una parte central de la actividad en el laboratorio. Determine la concentración normal cuando se mezclan cinco litros de hidróxido de potasio 0,4 N con diez litros del mismo álcali de concentración 0,8 N. A) 0,15

8.

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B) 0,55

C) 0,67

D) 0,75

E) 0,60

Una reacción de neutralización se realiza entre un ácido y una base. Si se agregan 25 mL de una solución 0,4 N de ácido clorhídrico a 40 mL de una solución 0,2 N de hidróxido de sodio. Determine la secuencia de verdadero (V) y falso (F) I. Se tiene mayor número de equivalentes de ácido que de base. II. La solución resultante es acida con un pH menor a siete. III. La solución resultante tiene una concentración de 0,031N de HCℓ. A) FFV

B) FVV

C) VVV

D) FVF

E) FFF

EJERCICIO DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

La conversión entre molaridad y normalidad requiere de un factor θ. Determine la alternativa que contenga la sustancia con mayor factor θ A) CaSO4

2.

C) MgCℓ2

D) H2Se

E) Fe2S3

La estandarización es el proceso mediante el cual se determina con exactitud la concentración de una solución. La reacción de neutralización es un método utilizado en los laboratorios para estandarizar soluciones acidas o básicas. Calcule la normalidad de 200 mL de una solución de ácido sulfúrico que se neutraliza con 14,8 g de hidróxido de calcio. Dato: Masa molar Ca(OH)2 = 74 A) 0,5

3.

B) HNO3

B) 0,02

C) 1,0

D) 2,0

E) 0,2

Se llama normalidad el número que indica cuantos equivalentes de sustancia disuelta contiene un litro de solución. Calcule cuántos equivalentes de HCℓ son necesarios para neutralizar a 80 mL de una solución al 25% W/V de NaOH Dato: Masa molar NaOH = 40 A) 5,0x10 ̶ 1

Semana Nº 10

B) 5,0x10 ̶ 2

C) 5,0x101

D) 5,5x10 ̶ 1

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E) 5,5x101 Pág. 11

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Al pasar de la concentración expresada en %w/w a la concentración molar (Molaridad) o normal (Normalidad) es necesario tener en cuenta la densidad de la solución. Determine la molaridad de 100 mL en una solución al 14,7% w/v de ácido sulfúrico (H2SO4) Dato: Masa molar H2SO4 = 98 A) 1,5x10 ̶ 1

Semana Nº 10

B) 5,0x10 ̶ 2

C) 1,5x100

D) 1,5x10 ̶ 2

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E) 1,5x10 ̶ 3

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Química Semana N° 11 CINÉTICA QUIMICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO La Cinética Química estudia la velocidad de las reacciones, el mecanismo o etapas en las que se llevan a cabo y los factores que las afectan.

Figura 1: Choques efectivos e inefectivos por orientación inadecuada de los reactantes.

Para que los átomos, moléculas o iones puedan reaccionar deben cumplir tres etapas: Primero: deben hacer contacto, es decir, debe “colisionar”. Segundo: deben acercarse con una “orientación” apropiada. Tercero: la colisión deberá suministrar cierta energía mínima llamada “energía de activación (Ea)”. Ea = Ecomplejo activado – Ereactantes = +

Ereactante > Eproducto

Figura 2: Curso de una reacción sencilla exotérmica donde ERX = Eproductos – Ereactantes = –

Semana Nº 11

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MECANISMO DE UNA REACCIÓN: estudia la forma o proceso de cómo se lleva a cabo una reacción química. TIPOS DE REACCIONES A) Reacción sencilla: se lleva a cabo en una sola etapa B) Reacción compleja: se produce en dos o más etapas.

2.

VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA: estudia o mide el cambio de la concentración (∆[ ]) de los reactantes a productos de una reacción química con respecto al tiempo . Reactantes ( R )

Productos ( P )

𝛥[𝑅]

La velocidad de reacción se mide: VRX = – 𝛥Tiempo ó VRX = 3.

FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN  Concentración de los reactantes.  Presencia de un catalizador ó inhibidor.

4.

𝛥[𝑃] 𝛥Tiempo

 Temperatura.  Naturaleza de los reactantes.

LA LEY DE VELOCIDAD Se expresa:

VRX = k [ R 1 ]  [ R 2 ] 

En una reacción sencilla,  y  coinciden con los coeficientes estequiométricos de los reactantes, si no coinciden se trata de una reacción compleja. 5.

EQUILIBRIO QUÍMICO: estudio de las reacciones reversibles aA + bB

cC VRx1

aA + bB

cC VRx2 Las leyes de velocidad para los proceso es: VRx1 = k1[A]a[B]b y En el equilibrio se cumple: VRx1 = VRx2 (VRx directa = VRx directa ) k1 [A]a [B]b = k2 [C]c Kc 

Semana Nº 11

[ C ]c [ A ] a [ B ]b



VRx2 = k2[C]c

[ Pr oductos ] [ Re ac tan tes ]

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PRINCIPIO DE LECHATELIER “Cuando un sistema en equilibrio se sujeta a una acción externa, el equilibrio se desplaza en la dirección que tienda a disminuir o neutralizar dicha acción”. ACCIÓN EXTERNA

DESPLAZAMIENTO EQUILIBRIO

KC

Aumenta concentración. Disminuye concentración

Hacia donde se disminuya concentración Hacia donde se aumente concentración

No Cambia

Aumento de presión Disminución de presión (gases)

Hacia donde haya menor Nº de moles Hacia donde haya mayor Nº de moles

No Cambia

Presencia de un catalizador

El equilibrio no se desplaza

No cambia

Disminución de temperatura Aumento de temperatura

Hacia donde se aumente calor Hacia donde se disminuya calor

Si cambia

EJERCICIOS DE CLASE N° 11 1.

La cinética química estudia la rapidez con la que se llevan a cabo las reacciones químicas, sus mecanismos y los factores que las afectan. Al respecto indique verdadero o falso para las siguientes afirmaciones. I. La velocidad de reacción se expresa en el sistema internacional (S.I.) en Ms-1 II. El mecanismo de reacción puede ser sencillo o complejo. III. Los factores que afectan la velocidad de reacción siempre la incrementan. A) VVF

2.

B) FFF

C) VFV

D) FVV

E) FVF

La velocidad de reacción, mide la cantidad de sustancia transformada en la unidad de tiempo. Así, un nivel de glucosa de 270 mg/dL (15 mmol/L) baja a 90 mg/dL (5 mmol/L) en 2 horas. Calcula la velocidad de reacción en ese intervalo de tiempo en unidades de Ms-1. C6H12O6(s) + 6 O2(g)  6 CO2(g) + 6 H2O(g) + 1,4 kJ A) 2,5 x 10-2

3.

B) 5,0 x 100

C) 1,4 x 10-6

D) 9,0 x 101

E) 1,4 x 10-3

Los plásticos biodegradables al reaccionar con el oxígeno inyectado del aire, produce bajo condiciones de 58 ºC y durante 6 meses, dióxido de carbono, agua y demás sales minerales, el proceso es catalizado con células microbianas. La ecuación química es: plástico + O2 + Catalizador  CO2 + H2O. La finalización del proceso se mide por la concentracion de CO2 producido. Señale la alternativa con afirmación o afirmaciones verdaderas (V). I. Llevar la temperatura del proceso a 48 ºC, biodegradara más rápido el plástico. II. Cambiar a un proceso anaeróbico, detendrá la biodegradación. III. Fragmentar el plástico previo ingreso al reactor producirá CO2 más rápido. A) I-II

Semana Nº 11

B) solo I

C) I - III

D) solo III

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E) II - III Pág. 3

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Conforme la gráfica adjunta, que muestra los perfiles de energia potencial de reactivos y productos, para una reacción química no catalizada y otra catalizada. Señale la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. La energía de activación es mayor en la reacción no catalizada. II. La reacción catalizada es una reacción exotérmica. III. Según la teoría del complejo activado, este se forma a los 85 kJ y 55 kJ respectivamente. A) VVF

5.

B) FFF

C) VFV

D) FVV

E) VVV

El mecanismo complejo de descomposición de ozono en agua pura, en condiciones alcalinas según Tomiyasu. Tiene las siguientes reacciones de iniciación: O3 + OH-  HO2- + O2 k = 40 M-1s-1 (Lenta) O3 + HO2-  HO2. + O3k = 2,2 x 106 M-1s-1 (Rápida) Para este sistema, escriba la ley de velocidad y el orden de reacción. Luego señale la alternativa correcta. A) Vrx = 2,2 x 106 M-1s-1 [O3][OH-] y primer orden B) Vrx = 40 M-1s-1 [O3][OH-] y segundo orden C) Vrx = 2,2 x 106 M-1s-1 [O3][HO2-] y tercer orden D) Vrx = 40 M-1s-1 [HO2-][O2] y primer orden E) Vrx = 2,2 x 106 M-1s-1 [HO2.][O3-] y segundo orden

6.

El mecanismo complejo de descomposición de ozono en agua pura, en condiciones alcalinas, es: O3 + OH-  HO2- + O2 k = 40 M-1s-1 (Lenta) O3 + HO2-  HO2. + O3k = 2,2 x 106 M-1s-1 (Rapida) La saturación máxima de ozono en el agua es de 1,2 x 10 -6 M y la concentración de OH- es 1 x 10-5 M. Para este sistema, calcule la velocidad de reacción y señale la alternativa correcta. A) 3,6 x 10-11 D) 1,9 x 10-9

Semana Nº 11

B) 4,8 x 10-10 E) 3,6 x 10-9

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C) 4,8 x 10-11

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La disociación de CO2, detectada por espectroscopía infrarroja, se promueve en gran medida por la presencia de CH4. La reacción entre CO2 y CH4 se produce rápidamente por encima de 673 K para dar CO y H2. Determine la constante de equilibrio para la relación molar de la ecuación balanceada, siendo 4 litros el volumen del reactor. CO2(g) + CH4(g) A) 2,50 x10-1

8.

B) 6,40 x101

2 CO(g) + 2 H2(g)

C) 1,0 x100

D) 8,40 x101

E) 1,56 x10-1

En un reactor se coloca hierro sólido y agua, luego se somete a 727 ºC, detectandose desde los 45 minutos, que el hidrógeno no cambia su concentración y con la ecuación química: 4 Fe(s) + 3 H2O(g) 2 Fe2O3(s) + 3 H2(g). Indique si las afirmaciones son verdaderas (V) y falsas (F), luego señale la alternativa correcta. I. Desde los 45 minutos el sistema alcanzo el equilibrio químico. II. Es un equilibrio heterogéneo y la constante es: Kc = [H2]/[H2O] III. Las constantes Kc y Kp tienen el mismo valor. A) VFF

9.

B) FFV

C) FVV

D) VVV

E) VFV

El tetraoxido de dinitrogeno (N2O4) existe en equilibrio con el dióxido de nitrógeno (NO2) el cual depende de la temperatura: N2O4(g) 2 NO2(g). Dicho equilibrio químico también se conoce como equilibrio de disociación (Kd). Si Kd = p2 (NO2) / p (N2O4). Calcule Kc a 35 ºC con los datos de la siguiente tabla. T (ºC)

0

8,7

25

35

45

50

Kd (atm)

0,02

0,04

0,17

0,30

0,63

0,86

Dato: R = 0,082 atm.L / mol.K A) 1,05 x 10-1

B) 2,49 x 10-3

C) 6,73 x 10-3

D) 1,19 x 10-2

E) 3,40 x 10-2

10. Para la siguiente ecuación química en equilibrio: N2O4(g)

2 NO2(g) con H = +57 kJ/mol.

Seleccione la acción que debe realizarse para aumentar el rendimiento del proceso ó aquella que produce mayor cantidad de dióxido de nitrogeno. A) Disminuir la cantidad de tetraoxido de dinitrogeno. B) Aumentar la temperatura del proceso. C) Aumentar la presión del proceso. D) Aumentar la cantidad de dióxido de nitrogeno. E) Agregar un inhibidor o catalizador negativo. Semana Nº 11

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EJERCICIO DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

Para describir de forma cuantitativa la velocidad de una reacción química se debe especificar qué tan rápido cambia la concentración de un reactivo o producto por unidad de tiempo. La descomposición del gas pentóxido de dinitrógeno, N 2O5, a 328,15 K se da según la siguiente reacción. 2 N2O5(g)  4 NO2(g) + O2(g) Usando los siguientes datos de concentración (M) y tiempo (s) Tiempo (s) 0 100 200 300

[N2O5] 0,0200 0,0169 0,0142 0,0120

Determine la velocidad promedio de la reacción química (Vrx) en el periodo de 200 s a 300 s A) 2,2x10-6 2.

B) 7,3x10-6

C) 1,1x10-5

D) 2,2x10-5

E) 2,7x10-6

Considerando los factores que se pueden manipular para maximizar los rendimientos o disminuir el tiempo de una reacción no deseada, indique verdadero (V) y falso (F) según corresponda. I.

La velocidad de la reacción química es directamente proporcional a la concentración de los reactantes. II. La velocidad de la reacción química es inversamente proporcional a la temperatura y directamente proporcional al tamaño de partícula del reactante. III. El tiempo es uno de los factores que afecta la velocidad de una reacción química y es directamente proporcional a la velocidad de la reacción. A) VVV 3.

B) VFF

C) FFF

D) VVF

E) VFV

Las rocas calizas se componen principalmente de carbonato de calcio (CaCO 3). Al calentar a alta temperatura, la piedra caliza se descompone en óxido de calcio (CaO) liberando dióxido de carbono gaseoso. Con la ecuación balanceada: CaCO3(s)

CaO(s) + CO2(g)

H = +178,3 kJ/mol

Una vez alcanzado el equilibrio a volumen constante, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Al disminuir la temperatura se favorece la formación de CO2. II. Aumenta la producción de CO2 al disminuir la presión del sistema. III. La cantidad de CO2 permanece sin cambio al adicionar catalizador al sistema. A) FFF Semana Nº 11

B) VFV

C) VVF

D) FVV

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E) FFV Pág. 6

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Ciclo 2018-I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA

Química SEMANA Nº 12 ELECTROQUÍMICA – CELDAS ELECTROLÍTICAS Y CELDAS GALVÁNICAS ELECTROQUÍMICA

PROCESOS ELECTROLÍTICOS C. Eléctrica

 Rx. Redox

PROCESOS GALVÁNICOS Rx. Redox  C. Eléctrica

CELDA ELECTROLÍTICA – COMPONENTES 1.

Fuente externa de corriente eléctrica.

2.

Conductores – De primera especie: cables metálicos, conexiones – De segunda especie: electrolito (sales fundidas o en solución acuosa)

3.

Electrodos – ánodo (+) donde se produce la oxidación – cátodo (–) donde se produce la reducción

4.

Cuba o celda donde se lleva a cabo el proceso

Sobre los electrodos se producen las reacciones redox. Los iones negativos (aniones), se dirigen al ánodo (electrodo positivo), pierden electrones y se oxidan. Los iones positivos (cationes) se dirigen al cátodo (electrodo negativo), ganan electrones y se reducen.

Semana Nº 12

(Prohibida su reproducción y venta)

Pág. 1

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CELDAS GALVÁNICAS En estos dispositivos, denominados también pilas, se conectan dos semi-celdas de diferente potencial, de modo que generan una corriente eléctrica. En estas celdas a partir de una reacción redox espontánea se obtiene energía eléctrica. En esta celda, los electrones se transfieren en forma directa del ánodo (metal con menor potencial de reducción) al cátodo por medio de un conductor externo. Las semi-celdas están conectadas entre sí a través de un puente salino. Ejemplo: en la celda de cobre – zinc (pila de Daniells) se produce la siguiente reacción redox Zn(s) + Cu+2(ac)

Zn+2(ac) + Cu(s)

Donde las semi - reacciones de oxidación y reducción son las siguientes Zn(s)

Zn2+ + 2e–

Cu2+ + 2e–

Cu(s)

y los potenciales º de reducción son: Zn+2

+

2e–

Zn

ºred = – 0,76 voltios

Cu+2

+

2e–

Cu

ºred = + 0,34 voltios

Por lo tanto, menor potencial de reducción tiene el Zn donde se generan los electrones produciéndose la oxidación, los electrones migran hacia el Cu donde se produce la reducción. ESQUEMA DE UNA CELDA GALVÁNICA

e–

1,10 V

e–

e–

e–

ÁNODO (–)

CÁTODO (+)

Zn

Cu PUENTE SALINO

ZnSO4 (1M)

Zn2+ Zn(s)

Semana Nº 12

CuSO4 (1M)

e–

Cu2+ Zn2+ + 2e–

Cu2+ + 2e–

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Cu(s)

Pág. 2

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La notación convencional para representar las celdas galvánicas o voltaicas es el diagrama de la celda. Para la pila de Daniells: Transferencia de electrones Zn(s) Zn+2 (1M)



Cu+2 (1 M ) Cu(s)

ANODO (–) Semicelda de oxidación

CATODO (+) Puente salino

Semicelda de reducción

FUERZA ELECTROMOTRIZ (f.e.m.) O POTENCIAL ESTÁNDAR DE CELDA ( o ) o celda = o Red.cátodo – o Red.ánodo = o Cu2+ / Cu

– o Zn2+ / Zn

=

– (– 0,76 V)

0,34 V

o celda = 1,10 V TABLA DE POTENCIALES ESTÁNDARES ( °) DE REDUCCIÓN (VOLTIOS) En solución acuosa y a 25ºC K1+(ac)

+

1 e–



K (s)

– 2,93

Ca2+(ac)

+

2 e–



Ca (s)

– 2,87

Mg2+ (ac)

+

2 e–



Mg (s)

– 2,37

H2O

+

2 e–



H2 (g) + 2 OH–

– 0,83

Zn2+ (ac)

+

2 e–



Zn (s)

– 0,76

Fe2+ (ac)

+

2 e–



Fe (s)

– 0,44

Pb2+

+

2 e–



Pb(s)

– 0,13

2H+ (ac)

+

2 e–



H2 (g)

0,00

Cl2 (g)

+

2 e–



2 Cl–(ac)

+ 1.36

Hg2+

+

2 e–



Hg(l)

+ 0,79

Fe3+ (ac)

+

1 e–



Fe2+ (ac)

+ 0,77

Cu2+(ac)

+

2 e–



Cu (s)

+ 0,34

Sn4+ (ac)

+

2 e–



Sn2+ (ac)

+ 0,15

Semana Nº 12

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Pág. 3

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EJERCICIOS DE CLASE Nº 12 1.

Una de las principales aplicaciones industriales de la electroquímica es en el tratamiento efectivo de aguas residuales que tienen una elevada concentración de compuestos orgánicos (cianuros, fenoles, etc.). Con respecto a los procesos electroquímicos seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

Se producen tanto en las celdas electrolíticas como en las galvánicas. Los procesos galvánicos generan espontáneamente corriente eléctrica. La unidad de carga eléctrica es el coulomb y de la intensidad de corriente es el amperio.

A) FVF 2.

D) FFV

E) VFV

Los iones negativos se dirigen al cátodo. Se utiliza corriente eléctrica para producir la reacción. En la metalurgia los iones metálicos se depositan en el ánodo. Un conductor de primera especie puede ser una sustancia iónica. La oxidación se producen el cátodo y la reducción en el ánodo.

Una forma de obtener el cloro utilizado en la potabilización del agua es a través de la electrólisis del cloruro de sodio fundido. Con respecto al último proceso seleccione la alternativa INCORRECTA 2 NaCℓ ( ℓ ) A) B) C) D) E)

4.

C) VVV

Los procesos electrolíticos se usan generalmente en la purificación de metales en la metalurgia, por ejemplo en la purificación del cobre o del plomo. Con respecto a las celdas electrolíticas, determine la alternativa CORRECTA. A) B) C) D) E)

3.

B) VVF

Energía eléctrica

2 Na (s) + Cℓ2 (g)

Es un proceso no espontáneo. El sodio se deposita en el cátodo. Ocurre una reacción de descomposición. El ion cloruro se oxida a cloro. El electrolito se encuentra en solución acuosa.

El magnesio puede encontrarse en la naturaleza formando sales y óxidos, tiene un importantísimo papel biológico no solamente para los seres humanos, sino también para las plantas. Se le puede obtener por la electrólisis del cloruro de magnesio fundido. ¿Cuántos gramos de magnesio metálico se obtendrán en el electrodo correspondiente, al pasar 1 A durante 193 s por la sal fundida mencionada? Dato: masa atómica del Mg = 24 A) 2,4 x 10–2

5.

B) 1,2 x 10–3

C) 4,8 x 10–2

D) 1,2 x 10–2

E) 2,4 x 102

Para aumentar la resistencia a la corrosión muchos metales son recubiertos de una capa de cobre, proceso que se realiza electrolíticamente. ¿Halle cuántos culombios se necesitarán para depositar 1270 g de cobre a partir de una solución acuosa de CuSO4? Dato: masa atómica del Cu 63,5 g A) 3,86 x 104 D) 3,86 x 107

Semana Nº 12

B) 3,86 x 105 E) 3,86 x 108 (Prohibida su reproducción y venta)

C) 3,86 x 106 Pág. 4

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 6.

Una aplicación interesante de la electrólisis del agua es la de generar oxígeno, que sirve para mantener la atmósfera en la Estación Espacial Internacional. El otro producto generado es el hidrógeno. ¿Determine cuántos litros de hidrógeno a condiciones normales (C.N.) se producen en la electrólisis del agua al hacer pasar por la celda 1,0 faradios? A) 1,12 x 100

7.

Ciclo 2018-I

B) 1,12 x 101

C) 1,12 x 10–1 D) 1,12 x 10–2 E) 1,12 x 102

La segunda ley de Faraday nos permite encontrar la masa liberada o depositada en los electrodos. Si en la electrólisis del CaCℓ2 fundido se obtienen 8 g de calcio en el cátodo. ¿Halle los gramos de Cℓ2 que se liberan en el ánodo? masas atómicas: Ca = 40, A) 1,42 x 10– 1 B) 1,42 x 100

8.

D) 1,42 x 10– 2 E) 1,42 x 101

Las celdas voltaicas o galvánicas son celdas electroquímicas en las cuales las reacciones de oxidación-reducción espontáneas, generan energía eléctrica. Con respecto a las celdas galvánicas, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

Al igual que en las electrolíticas, en el ánodo ocurre la oxidación. La sustancia que se reduce, al depositarse, aumenta la masa del cátodo. En ellas el puente salino cierra el circuito eléctrico.

A) FVF 9.

C) 1,42 x 102

Cℓ = 35,5

B) VFV

C) FVV

D) VVV

E) FFV

Una de las baterías utilizadas en los dispositivos electrónicos es la de niquel – cadmio, en donde se produce la siguiente reacción: Ni2+(ac) + Cd(s)

Cd2+ (ac) + Ni (s)

Determine el diagrama y el potencial estándar, en voltios, de la celda. Datos: Ni2+(ac) + 2e– Cd2+(ac) + 2e– A) B) C) D) E)

Cd(s) / Cd2+(ac) Cd(s) / Cd2+(ac) Cd2+(ac) / Cd(s) Cd2+(ac) / Cd(s) Cd(s) / Cd2+(ac)

// // // // //

o (V) – 0,25 – 0,40

Ni (s) Cd (s)

Ni2+(ac) / Ni(s) Ni2+(ac) / Ni(s) Ni(s) / Ni2+(ac) Ni(s) / Ni2+(ac) Ni(s) / Ni2+(ac)

; ; ; ; ;

+ 0,15 V – 0,15 V + 0,15 V – 0,15 V + 0,15 V

10. En una celda electroquímica se produce la siguiente reacción: Mg(s) + Ag1+(ac)

Mg2+(ac) + Ag (s)

Calcule el potencial de reducción (o), en voltios, del par Ag+(ac) / Ag(s). Si el potencial estándar de la celda es + 3,17 V Dato: Mg2+(ac) + 2 e‾ A) + 5,54 Semana Nº 12

º(V) Mg(s) B) – 2,37

– 2,37 C) + 0,80

D) – 5,54

(Prohibida su reproducción y venta)

E) – 0,80 Pág. 5

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EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

En la metalurgia del zinc, este metal puede obtenerse a partir de la electrólisis de una solución de ZnSO4(ac). Determine el tiempo, en segundos, para obtener 13,08 g de Zn(s) a partir de la electrolisis de la sal mencionada usando una intensidad de corriente de 38,6 A. Masa atómica del Zn = 65,4 A) 1000

2.

D) 700

E) 600

B) 3,30  10–2 C) 1,65  10–1

D) 3,30  10–2

E) 1,65  100

En la electrólisis del NaCℓ fundido se obtienen 2,3 g de sodio en el cátodo. ¿Determine cuántos litros de Cℓ2 medidos a C.N. se liberan en el ánodo? Masas atómicas: Na = 23, Cℓ = 35,5 A) 1,12

4.

C) 800

Utilizando una intensidad de corriente 8 A durante 1930 s. ¿Cuántos kilogramos de plomo se depositarán a partir de una solución de Pb (NO3)2? Masa atómica del Pb = 207 A) 1,65  10–2

3.

B) 900

B) 3,36

C) 4,48

D) 2,24

E) 5,20

Los diagramas de celda permiten representar de manera abreviada la reacción que ocurre en una celda galvánica. Dado el siguiente diagrama de celda: Zn(s) / Zn2+(ac) // Ni2+(ac) / Ni(s). Calcule el potencial de reducción (o), en voltios, del par Ni2+(ac) / Ni(s). Si el potencial estándar de la celda es + 0,51 V. Dato: Zn 2+ (ac) + 2e– Zn (s) ; o (V) = – 0,76 A) + 0,25 V

Semana Nº 12

B) – 1,25

C) − 0,25 V

D) + 1,25

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E) + 0,10

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CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS ORGÁNICOS La Química Orgánica es una parte muy importante de la Química, estudia las sustancias constituyentes de los seres vivos, donde el elemento carbono es la base en la estructura de todos los compuestos orgánicos. El progreso de la química orgánica ha sido espectacular y en la actualidad el número de compuestos orgánicos conocidos es muy elevado, ya que a los numerosos compuestos de origen biológico hay que añadir un número aún mayor obtenidos por síntesis. En los últimos años se ha logrado sintetizar incluso hormonas y enzimas de compleja estructura molecular. En los compuestos orgánicos, el átomo de carbono está hibridizado. 1.

TIPOS DE HIBRIDACIÓN DEL ÁTOMO DE CARBONO HIBRIDACIÓN

sp3

sp2

sp

COMBINACIÓN

1orbital 2s + 3 orbitales 2p

1orbital 2s + 2 orbitales 2p

RESULTANTE

4 orbitales híbridos sp3

3 orbitales híbridos sp2 y 1 orbital p puro

1orbital 2s + 1orbital 2p 2 orbitales híbridos sp y 2 orbitales p puros

GEOMETRÍA

Tetraédrica

Triangular

lineal

ÁNGULO

109º

120º

180º

Simple (1 enlace sigma)

Doble 1 enlace sigma () y 1 enlace pi ()

ENLACE

Metano CH4 EJEMPLO

TIPO DE COMPUESTO

Semana Nº 13

H I H–C–H I H Alcanos o parafínicos (SATURADO)

Etino C2H2

Eteno C2H4 H

H H–C≡C–H

C═ C H

Triple 1 enlace sigma () y 2 enlaces pi ()

H

Alquenos o etilénicos (INSATURADO)

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Alquinos o acetilénicos (INSATURADO)

Pág. 1

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2. TIPOS DE CARBONOS Los carbonos pueden ser primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios según el número de enlaces sigma (σ) con otro u otros átomos de carbono.

primario

terciario

CH2 CH3 Br

CH3

C

CH

CH2

CH3 CH2

C

CH2 Cl

CH3

CH2Cl

cuaternario

secundario 3. ISOMERÍA: CLASIFICACIÓN ISÓMEROS: compuestos que presenta la misma fórmula global pero diferente estructura y por lo tanto corresponde a compuestos diferentes.

ISOMERÍA

PLANA

ESPACIAL

POSICIÓN

CADENA

GEOMÉTRICA

COMP. FUNC.

CIS

TRANS

I. ISOMERÍA PLANA A) Isómeros de cadena a) CH3

CH

CH2

CH3

b) CH3

CH2

CH3

CH2

CH2

CH3

pentano

2 - metilbutano Fórmula global

Semana Nº 13

C5 H 12

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B) Isómeros de posición 1

a) CH 2

1

2

3

CH2

CH3

b) CH3

2

3

CH

CH3

OH

OH

propan - 2 - ol

propan - 1 - ol C3 H8 O

Fórmula global

C) Isómeros de compensación funcional a)

CH3

CO

b)

CH3

CH3

propanol propanal

propanona C3 H6 O

Fórmula global

I.

CH2

ISOMERÍA ESPACIAL Isómeros geométricos

Br

CH3

CH3 C=C

C=C CH3 a) TRANS CH2

CH3

Br

Br CH 2

Br

b) CIS CH2

trans 2,3 –dibromo – 2– eno

cis 2,3 –dibromo – 2– eno

Fórmula global: C4H6Br2

4. TIPOS DE REACCIONES

a) REACCIÓN DE SUSTITUCIÓN

Semana Nº 13

(Prohibida su reproducción y venta)

Pág. 3

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b) REACCIÓN DE ADICIÓN

CH2

CH2 + H2

CH3

CH3

c) REACCIÓN DE ELIMINACIÓN OH CH3 CH

CH3

CH3

CH

CH 2 + H 2 O

d) REACCIÓN DE COMBUSTIÓN (completa) CH2

CH2 + 3O2

2CO2 + 2H2 O + calor

GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS (ORDENADA SEGÚN PRIORIDAD DECRECIENTE) CLASE ÁCIDO

FÓRMULA

PREFIJO

SUFIJO

R – COOH

CARBOXI –

ÉSTERES

R – COO – R

ALCOXICARBONIL

AMIDAS

R – CONH2

CARBAMOIL –

– AMIDA

NITRILOS

R – CN

CIANO –

– NITRILO

ALDEHÍDOS

R – CHO

ALCANOIL –, FORMIL –

– AL

CETONAS

R – CO – R

OXO –

– ONA

ALCOHOLES

R – OH

HIDROXI –

– OL

FENOLES

Ar – OH

HIDROXI –

– OL

AMINAS

R – NH2

AMINO –

– AMINA

ÉTERES

R–O–R

OXA–ALCOXILO –

------------------

ALQUENOS

R–C=C–R

ALQUENIL–

– ENO

ALQUINOS

R–C≡C–R

ALQUINIL–

– INO

ALCANOS

R–R

ALQUIL–

– ANO

CARBOXÍLICO

Semana Nº 13

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ÁCIDO – OICO – OATO DE ALQUILO

Pág. 4

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Ciclo 2018-I

EJERCICIOS DE CLASE N° 13 1.

2.

La química orgánica estudia un gran número de sustancias formadas por los elementos C, H, O y N, que dan lugar a diversas funciones orgánicas como hidrocarburos, alcohol, aldehído, ácidos carboxílico, etc. y pueden disolverse en solventes orgánicos. Con respecto a los compuestos orgánicos indique la alternativa incorrecta. A) Son moleculares y generalmente presentan enlaces covalentes. B) Pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos a condiciones ambientales C) Sus propiedades químicas dependen del grupo funcional característico. D) Generalmente son solubles en solventes polares como el agua. E) Son termolábiles y solubles en solventes orgánicos. El carbono (Z=6) es un elemento que al formar enlaces cumple con la regla del octeto y puede presentar hibridación sp, sp2 o sp3. Con respecto al carbono en los compuestos orgánicos, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Presenta tetravalencia y concatenación II. Presentan orbitales híbridos de diferente energía. III. Presenta hibridación sp en los carbonos de un triple enlace, porque este es lineal. A) VVF

3.

B) VFF

C) FVV

D) FFV

E) VFV

La hibridación consiste en la mezcla de orbítales atómicos puros, para generar un conjunto de orbítales híbridos los cuales tienen características diferentes de los originales. Con respecto a la siguiente molécula determine cuántos átomos de carbono tienen orbitales híbridos sp; sp2 y sp3 respectivamente.

O CH2  CH  CH2  C  C  CH A) 3;2;1 4.

B) 2;3;2

C) 2;3;1

D) 2;4;1

E) 1;4;1

El átomo de carbono se puede clasificar según como el carbono satura sus valencias. El carbono puede saturarse consigo mismo, con hidrógeno o con otros átomos diferentes. Con respecto a la estructura siguiente señale el número de carbonos primarios y terciarios respectivamente.

A) 5;2

Semana Nº 13

B) 5;3

C) 5;1

D) 6;1

(Prohibida su reproducción y venta)

E) 6;2

Pág. 5

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 5.

Ciclo 2018-I

Los hidrocarburos se clasifican en alifáticos y aromáticos, dentro de la clasificación de los alifáticos podemos encontrar compuestos que son saturados o insaturados, lineales o ramificados, cíclico o acíclico. Con respecto a los siguientes compuestos indique la relación correcta.

I.

II.

III.

(a) acíclico, alifático e insaturado (b) alifático, ramificado y saturado (c) cíclico, ramificado e insaturado A) Ia, IIb, IIIc D) Ia, IIc, IIIb 6.

B) Ib, IIc, IIIa E) Ib, IIa, IIIc

C) Ic, IIb, IIIa

En química orgánica un compuesto saturado es un compuesto químico que tiene átomos de carbono unidos entre sí por enlaces simples mientras, un compuesto insaturado es aquel que contiene enlaces carbono – carbono doble o triple. Con respecto a la siguiente estructura:

Seleccione la secuencia de verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I.

Es un compuesto ramificado y su fórmula global es C8H11

II. Presenta 6 carbonos con hibridación sp2 III. Presenta 7 enlaces sigma () C – C y 3 enlaces  A) VFV

Semana Nº 13

B) FVF

C) FFV

D) VFF

(Prohibida su reproducción y venta)

E) FVV

Pág. 6

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 7.

Ciclo 2018-I

Los isómeros son compuestos que presentan la misma fórmula global pero sus propiedades son diferentes ya que poseen estructuras completamente distintas. Con respecto a las siguientes estructuras, determine la alternativa correcta de verdadero (V) y falso (F):

I.

son isómeros de cadena.

II.

son isómeros de compensación funcional.

III.

son isómeros de posición.

A) solo I y II D) I, II y III 8.

B) solo II y III E) solo I y III

C) solo III

Los isómeros geométricos son compuestos que difieren en la disposición espacial de sus grupos. Se llaman cis los isómeros geométricos que tienen los grupos al mismo lado y trans los que lo tienen a lados opuestos. Indique que compuestos presentan isomería geométrica: I. II. III. A) Solo I

Semana Nº 13

B) Solo II

C) Solo III

D) II y III

(Prohibida su reproducción y venta)

E) I, II y III

Pág. 7

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 9.

Ciclo 2018-I

En las reacciones orgánicas se involucra al menos un compuesto orgánico como reactivo. Determine la secuencia que establezca la correspondencia reacción – tipo de reacción: a)

( ) sustitución

b)

( ) eliminación

c)

( ) adición

A) cab

B) abc

C) bac

D) cba

E) bca

10. En una molécula los grupos funcionales son responsables de la reactividad y propiedades químicas compuestos. Indique la relación fórmula – función orgánica correcta.

I.

a) aldehído.

II.

b) amina

III.

c) ácido carboxílico.

A) Ib, IIa, IIIc D) Ic, IIa, IIIb

B) Ib, IIc, IIIa E) Ia, IIb, IIIc

C) Ia, IIc, IIIb

EJERCICIOS PARA LA CASA N° 13 1.

Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces entre el C – C y/o C – H; en muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno y azufre. Determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) con respecto a las características de los compuestos orgánicos. I. Generalmente tienen altos puntos de fusión y ebullición. II. Generalmente sus enlaces son covalentes y pueden formar cadenas carbonadas largas. III. Son solubles en solventes orgánicos por su alta polaridad. A) VVV

Semana Nº 13

B) VFV

C) VVF

D) FVF

(Prohibida su reproducción y venta)

E) FFF

Pág. 8

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 2.

Ciclo 2018-I

Con respecto a los siguientes enunciados determine la secuencia de verdadero (V) o falso (F) según corresponda: I. El n- butano presenta 2 carbonos primarios, 2 carbono secundario. II. En el isopreno CH₂=C(CH3)-CH=CH₂ en su estructura presenta un carbono sp3 y cuatro carbonos sp2 III. El n- pentano presenta menos carbonos primarios que el 2-metilhexano A) FVV

B) VFV

C) FVF

D) VVV

E) VVF

3. En estructuras carbonadas de compuestos orgánicos se logra identificar los tipos de carbono. Relacione el carbono marcado con su tipo de carbono para los siguientes hidrocarburos.

a)

( ) primario

b)

( ) secundario

c)

( ) terciario

d) A) cabd

Semana Nº 13

( ) cuaternario B) abcd

C) badc

D) cbad

(Prohibida su reproducción y venta)

E) bdca

Pág. 9

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 4.

Ciclo 2018-I

Las moléculas orgánicas se pueden representar por su fórmula global, fórmula molecular y su fórmula estructural. Seleccione, cuál de las siguientes alternativas relaciona correctamente estrutura, formula global y clasificación.

A)

C6H14

acíclico y lineal

B)

C4H6

cíclico y saturado

C)

C7H16

ramificado y acíclico

D)

C5H8

lineal y saturado

E)

C6H6

cíclico e insaturado

Semana Nº 13

(Prohibida su reproducción y venta)

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CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química SEMANA Nº 14 HIDROCARBUROS: ALCANOS, ALQUENOS, ALQUINOS, ALQUENINOS. NOMENCLATURA I.

HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS: cadena abierta o cerrada. a)

Alcanos.- Todos sus carbonos tiene hibridación sp3 y se unen mediante enlaces simples (enlaces ). H H Cℓ    H– C – C – C – H    H H H

enlaces 

Son llamados también hidrocarburos saturados y sus reacciones son de sustitución. b)

Alquenos.- Contiene como mínimo dos carbonos con hibridación sp2 , unidos por un doble enlace formado por un enlace  y un enlace . H H H    H– C–C = C–H  H

c)

1 enlace  enlace doble 1 enlace 

Alquinos.- Tienen como mínimo dos átomos de carbono con hibridación sp que se unen por enlace triple formado por un enlace  y dos enlaces . 1 enlace  enlace triple H  H– C– C  C – H  H

Semana Nº 14

2 enlaces 

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Ciclo 2018-I

A los alquenos y alquinos se les conoce también como hidrocarburos insaturados, presentan enlace  y presentan reacciones de adición. II.

HIDROCARBUROS ALCANOS Y RESTOS ALQUILOS HIDROCARBUROS ALCANOS

RESTOS ALQUILOS

METANO

CH4

METIL

CH3 –

ETANO

CH3 – CH3

ETIL

CH3 – CH2 – , (C2H5 – )

PROPIL

CH3 – CH2 – CH2 –

PROPANO

CH3 – CH2 – CH3

ISOPROPIL CH3 – CH – I CH3 BUTIL CH3 – CH2 – CH2 – CH2 –

BUTANO

CH3 – CH2 – CH2 – CH3

ISOBUTANO CH3 – CH – CH3 I CH3

SEC – BUTIL CH3 – CH2 – CH – I CH3 ISOBUTIL CH3 – CH – CH2 – I CH3 TERT- BUTIL

I CH3 – C – CH3 I CH3

III.

NOMENCLATURA DE ALCANOS

1.

Determinación de la cadena principal (la que contenga el mayor número de átomos de carbono consecutivos) y asignar el prefijo respectivo. En el ejemplo, la cadena más larga tiene siete carbonos. C– C–C I C–C–C–C–C–C–C I I hept (7 C) C C

Semana Nº 14

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Ciclo 2018-I

Identifique los sustituyentes unidos a la cadena principal, en este caso hay un resto etilo y tres grupos metilo. 2

1

CH3 – C – C I CH3 – C – C – C – C – CH2 – CH3 metil I 6 5 4 3I etil CH3 7C Metil metil

3.

Numere los carbonos de la cadena de modo que dé el número más bajo para el primer sustituyente.

4.

Como en la estructura no hay enlaces múltiples ni otros grupos funcionales presentes, el sufijo es ano.

5.

El nombre se da con una sola palabra, donde primero van los sustituyentes en orden alfabético y con su respectivo localizador, luego la raíz que indica el número de carbonos terminado en ano. El nombre del alcano es 3 – etil – 2,3,6 – trimetilheptano. Si existen varios sustituyentes iguales se anteponen los prefijos di, tri, tetra, etc. para indicar el número de estos. Cuando se alfabetizan los sustituyentes no tome en cuenta los prefijos que especifica el número de un tipo de sustituyente (di, tri, tetra, etc.), los que tienen guiones (n –, sec –, tert –, etc.) pero sí se deben considerar los prefijos iso, neo y ciclo.

I.

NOMENCLATURA DE ALQUENOS

1.

Se busca la cadena continua más larga que contenga al enlace doble y se coloca el sufijo – eno. CH3 – CH – CH2 – CH = CH – CH2Cℓ I CH II CH2

2.

Se numeran los carbonos de la cadena empezando por el extremo que está más cerca al doble enlace. Se indica la posición del doble enlace Si hay más de un doble enlace, se antepone el prefijo di, tri, etc. antes de la terminación – eno. (heptadieno)

3.

Se completa el nombre, nombrando e indicando la posición de los restos o sustituyentes, como en los alcanos.

Semana Nº 14

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Ciclo 2018-I

Si las posiciones de los dobles enlaces son equivalentes la menor numeración corresponde al carbono que tenga un sustituyente más próximo. 3

4

5

6

7

CH3 – CH – CH2 – CH = CH – CH2Cℓ I 2 CH II 1 CH2 7– cloro – 3 – metilhepta – 1,5 – dieno 5.

Cuando un compuesto es nombrado como un cicloalqueno, la numeración comienza por el carbono del doble enlace y tiene lugar por todo el anillo, de forma que los dos átomos del doble enlace estén contiguos. No es necesario utilizar el número -1- para indicar la posición del doble enlace.

3 – metilciclopenteno

V.

NOMENCLATURA DE ALQUINOS

1.

Se nombran al igual que los alquenos cambiando la terminación – eno por – ino.

2.

Si el alquino posee ramificaciones, se toma como cadena principal la cadena continua más larga que contenga al triple enlace, el cual tiene preferencia sobre las cadenas laterales a la hora de numerar. 1

2

3

4

5

6

7

CH3 – C  C – CH2 – CH – CH2 – CH3 I CH2 – CH3 5 – etilhept – 2 – ino 3.

Cuando hay varios enlaces triples, se especifica el número de ellos con los prefijos di, tri, etc. 7

6

5

4

3

2

1

CH3 – C  C – CH2 – CH – C  CH I CH2 – CH3 3 – etilhepta – 1,5 – diino Semana Nº 14

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Ciclo 2018-I

GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS (ORDENADOS SEGÚN PRIORIDAD DECRECIENTE) CLASE

FÓRMULA

PREFIJO

SUFIJO

ÁCIDO CARBOXÍLICO

R – COOH

CARBOXI –

ÁCIDO – OICO

ÉSTERES

R – COO – R

ALCOXICARBONIL

– OATO DE ALQUILO

AMIDAS

R – CONH2

CARBAMOIL –

– AMIDA

NITRILOS

R – CN

CIANO –

– NITRILO

ALDEHÍDOS

R – CHO

ALCANOIL –, FORMIL – – AL

CETONAS

R – CO – R

OXO –

– ONA

ALCOHOLES

R – OH

HIDROXI –

– OL

FENOLES

Ar – OH

HIDROXI –

– OL

AMINAS

R – NH2

AMINO –

– AMINA

ÉTERES

R–O–R

OXA–ALCOXILO –

------------------

ALQUENOS

R–C=C–R

ALQUENIL–

– ENO

ALQUINOS

R–C≡C–R

ALQUINIL–

– INO

ALCANOS

R–R

ALQUIL–

– ANO

EJERCICIOS DE CLASE Nº 14 1.

Los hidrocarburos alifáticos tienen gran importancia en la industria, por ejemplo la elaboración de combustibles tanto en su estado líquido como gaseoso y en la obtención de productos petroquímicos. Con respecto a los hidrocarburos alifáticos, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Los alcanos son denominados parafinas y todos sus carbonos presentan hibridación sp3. II. Los alquenos llamados también acetilenos, son compuestos insaturados y el enlace C = C, en el que cada carbono posee hibridación sp2. III. Los alquinos poseen enlace triple carbono – carbono (C ≡ C), el cual está formado por 1 enlace σ y 2 enlaces π. A) VVV

Semana Nº 14

B) VFV

C) FVF

D) FFF

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E) VVF Pág. 5

UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 2.

Para nombrar un alcano la IUPAC recomienda: determinar la cadena principal, colocar los localizadores y nombrar los sustituyentes presentes en el compuesto. Con respecto al compuesto que se muestra y las recomendaciones de la IUPAC, determine la secuencia de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

La cadena principal posee 7 carbonos. Los sustituyentes inorgánicos se encuentran en los carbonos 3 y 7. Posee dos ramificaciones un metilo y un sec – butilo.

A) VVV D) FFF 3.

Ciclo 2018-I

B) FFV E) VVF

C) FVF

Los alcanos de cadena larga son sólidos de característica cerosa, por ejemplo los encontramos en la cascara de manzana (la cutícula), la cual evita la perdida de agua, la disolución de las sales por medio de la lluvia y son una protección contra bacterias e insectos. Uno de estos compuestos es el que se muestra a continuación.

Seleccione su nombre correcto: A) 4 – tert – butil – 7 – etil – 3, 6 – dimetilnonano. B) 6 – sec – butil – 3 – etil – 4, 8, 8 – trimetilnonano. C) 4 – sec – butil – 7 – etil – 2, 2, 6 – trimetilnonano. D) 6 – tert – butil – 3 – etil – 3, 7 – diimetilnonano. E) 7 – dietil – 2, 2, 6 – trimetil – 4 – sec – butilnoctano. 4.

Los cicloalcanos poseen diversos usos en la industria algunos forman parte de la gasolina como el ciclohexano, otros pueden ser usados como disolventes o en la obtención de nylon, con respecto a las dos estructuras que se presentan, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). a)

b)

I. Ambos compuestos son saturados. II. El nombre de (a) es 3 – tert – butil – 1 – etil – 4 – metilciclohexano. III. El nombre de (b) es 4 – ciclopropil – 2 – nitropentano. A) FFF Semana Nº 14

B) VFV

C) FVV

D) VFF

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E) VVF Pág. 6

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Ciclo 2018-I

El mirceno es un compuesto olefínico, es un componente del aceite esencial de varias plantas por ejemplo el cannabis, tomillo, perejil, es muy usado en la perfumería, cuya estructura se muestra a continuación: Con respecto al mirceno, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. La cadena principal tiene ocho carbonos. II. Su nombre es 6 – etenil – 2 – metilocta – 2,7– dieno. III. Al reaccionar con seis moles de H2 se obtiene un alcano. A) FVV

6.

B) VFV

C) VFF

D) VVV

E) VVF

El ciclopenteno es un compuesto muy usado en la síntesis de plásticos y también en la formación de ciclopentanona, se puede obtener a partir de la hidrogenación del ciclopentadieno. Un ejemplo de esta reacción es:

Con respecto a los compuestos (a) y (b) y la reacción, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. El nombre de (a) es 1 – bromo – 2 – metilciclopenta – 2,4 – dieno. II. El nombre de (b) es 5 – bromo – 4 – metilciclopent – 1 – eno. III. Se trata de una reacción de adición. A) FFV 7.

B) VFV

C) FFF

D) VVV

E) VVF

Los alquinos son usados mayormente como combustible en la soldadura a gas, también son importantes productos de partida en la síntesis de PVC y caucho. Determine respectivamente el nombre correcto de cada compuesto. I)

II)

A) 1 – cloro – 4 – isopropilhept – 6 – ino 9 – bromo – 1 – clorodeca – 3, 7 – diino B) 7 – cloro – 4 – isopropilhept – 2 – ino 2 – bromo – 10 – clorodeca – 3, 7 – diino C) 1 – cloro – 4 – isopropilhept – 6 – ino 2 – bromo – 10 – clorodeca – 3, 7 – diino D) 7 – cloro – 4 – isopropilhept – 2 – ino 9 – bromo – 1 – clorodeca – 3, 7 – diino E) 4 – sec – butil – 7 – clorohept – 2 – ino 2 – bromo – 10 – clorodeca – 3, 7 – diino Semana Nº 14

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 8.

Ciclo 2018-I

Al nombrar un alquino en forma gráfica, se tiene que tener cuidado, ya que los triples enlaces son lineales y pueden dar lugar a confusión en el conteo de carbonos. Al respecto, determine el nombre sistemático. A) 4 – bromo – 5 – butil – 3 – etil – 3 – etinil – 2 – metilhexa – 1, 3, 5 – triino B) 5 – bromo – 8 – butil – 4 – etil – 4 – etinil – 3 – metilundeca – 1, 6, 9 – triino C) 7 – bromo – 5 – butil – 8 – etil – 8 – etinil – 9 – metilundeca – 1, 5, 10 – triino D) 3 – bromo – 2 – butil – 4 – etil – 4 – etinil – 5 – metilhexa – 1, 3, 5 – triino E) 8 – butil – 8 – bromo – 4 – etinil – 4 – etil – 3 – metilundeca – 1, 6, 9 – triino

9.

Los compuestos orgánicos volátiles (COV´s) forman parte de la contaminación del aire, ya que participan en el smog fotoquímico, estos compuestos se pueden formar a partir de la descomposición de compuestos más grandes. Con respecto a los siguientes compuestos, determine la alternativa INCORRECTA. I)

BrC  C – CH2 – CH(CH3) – CH = CH2

II) HC  C – CH2 – CH = C(CH3) – CH3 A) El compuesto (I) posee 2 carbonos con hibridación sp2 y dos con sp B) El compuesto (II) posee 3 enlaces  C) El nombre de (I) es 6 – bromo – 3 – metilhex – 1 – en – 5 – ino. D) El nombre de (II) es 2 – metilhex – 2 – en – 5 – ino. E) Ambos compuestos sufren reacciones de adición. EJERCICIOS DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

Los alcanos sufren reacciones de sustitución, cuando un hidrógeno se sustituye por un halógeno, el compuesto resultante se denomina halogenuro de alquilo, con respecto al compuesto mostrado, seleccione la alternativa correcta.

A) Es un compuesto alicíclico e insaturado B) La cadena principal posee 2 ramificaciones, un metilo y un isopropilo C) Presenta cinco carbonos secundarios D) Su nombre es 2, 3, 6 – tricloro – 5 – ciclopropil – 7 – metiloctano E) Su fórmula global es C12H21Cℓ3

Semana Nº 14

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 2.

El caucho es polímero formado en base a un dieno, este se puede obtener del latex, osea de la savia lechosa de algunas plantas de la amazonia. Con respecto al compuesto que se muestra a continuacion, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).

I. II. III.

Solo tiene tres carbonos con hibridación sp2. En una reacción de hidrogenación completa necesita 4 átomos de H Su nombre es 3 – propilhexa – 2,4 – dieno.

A) FFV 3.

B) VFV

C) FFF

D) VVV

E) FVV

Los diinos son compuestos con dos triples enlaces, algunos de ellos son considerados como citotóxinas (sustancias tóxicas para las células). Con respecto al 3 – propilpenta – 1,4 – diino, determine la fórmula global del compuesto. A) C8H18

4.

Ciclo 2018-I

B) C8H10

C) C5H11

D) C8H12

E) C8H14

Los alqueninos o eninos son compuestos que poseen dobles y triples enlaces, con respecto los compuestos, determine la alternativa CORRECTA. a)

b)

A) La cadena principal de (a) posee ocho carbonos. B) La cadena principal de (b) posee cinco carbonos. C) El nombre de (a) es 6 – cloro – 2 – propilhex – 1– enino. D) El nombre de (b) es 3 – etenil – 5 – etinilhept – 5 – en – 1– ino. E) Por hidrogenación completa de (a) se produce el 1 – cloro – 5 – metiloctano.

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA

CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química SEMANA Nº 15 HIDROCARBUROS AROMÁTICOS. COMPUESTOS OXIGENADOS – ALCOHOLES, FENOLES Y ÉTERES – NOMENCLATURA. I.

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS Tiene estructuras cíclicas planas y contienen dobles enlaces alternados donde los electrones del enlace  se deslocalizan generando resonancia.

II.

NOMENCLATURA DE HIDROCARBUROS AROMÁTICOS:

1.

Nomenclatura de bencenos monosustituidos Los bencenos con un solo sustituyente se nombran añadiendo el prefijo del sustituyente a la palabra benceno.

Restos de aromáticos

fenil

Semana Nº 15

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bencil

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Ciclo 2018-I

Nomenclatura de bencenos disustituidos En bencenos disustituidos se indica la posición de los sustituyentes con los prefijos orto (posición 1,2), meta (posición 1,3) y para (posición 1,4).

o-Díbromobenceno 1,2 – dibromobenceno

m-Cloronitrobenceno 1 – cloro – 3 – nitrobenceno

1,4 – dimetilbenceno

4 – flúortolueno

1 – etil – 2 – metilbenceno 2 – etiltolueno

1 – etenil – 3 – metilbenceno 3.

p-Fluorometilbenceno

1,2,4 – trimetilbenceno

Nomenclatura de anillos bencénicos fusionados Cada uno de los derivados del benceno conocidos como anillos fusionados tienen posiciones o localizadores ya establecidos por convención.

Naftaleno

Semana Nº 15

Antraceno

Fenantreno

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Ciclo 2018-I

1 – Naftol  – Naftol

2 – Naftol  – Naftol

Posiciones alfa (1) y beta (2) del naftaleno Cuando el anillo bencénico está como sustituyente 4

CH3 3

1 2

El nombre del compuesto es

CH2

3 – fenil – 3 – metilbut – 1 – eno

CH3

III.

COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS

El oxígeno es uno de los elemento organógenos y en los compuestos orgánicos se une al carbono mediante un enlace simple como en los alcoholes y éteres o mediante un enlace doble como en los aldehídos y cetonas. Su alta electronegatividad genera una relativa polaridad en la cadena, por lo cual una gran parte de compuestos orgánicos oxigenados son polares y solubles en agua, esta polaridad disminuye a medida que aumenta el número de carbonos en la cadena. Los principales compuestos orgánicos oxigenados son R – OH

R–O–R

R – CHO

R – CO – R

alcohol

éter

aldehído

cetona

1.

R – COOH ácido carboxílico

R – COO – R éster

ALCOHOLES En los alcoholes el grupo hidroxilo (– OH) es la función principal. Teniendo en cuenta su estructura, éstos pueden ser considerados como derivados del agua, donde un átomo de hidrógeno es sustituido por un resto alifático, por lo que muchas de las propiedades de los alcoholes de bajo peso molecular son similares a las del agua. Los de bajo peso molecular, como el metanol, son solubles en agua debido la formación de enlaces puente de hidrógeno entre el alcohol y el agua. CH 3

CH 3

O

O H

H

H

O puente de hidrógeno

Semana Nº 15

H

H O

H

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Ciclo 2018-I

Existen dos criterios para la clasificación de los alcoholes: a) Según el número de –OH en la cadena, pueden ser monoles, dioles y polioles. OH I CH3 – CH – CH2 – CH3

OH OH I I CH2 – CH – CH2 – CH3

monol

OH OH OH I I I CH2 – CH – CH2 – CH2

diol

poliol

b) Según al tipo de carbono sobre el cual está el –OH pueden ser primarios, secundarios y terciarios. OH I CH3 – CH2

CH3 I CH3 – C – OH I CH3 terciario

CH3 – CH – CH3 I OH secundario

primario

Para nombrar a un alcohol se sigue la misma regla que para un alqueno pero usando el sufijo ol. OH 4

3

2

CH3 – C – CH3

1

CH2 = C – CH – CH3 | | Br OH

CH3

3 – bromobut – 3 – en – 2 – ol

2.

2 – metilpropan – 2 – ol

ÉTERES Los éteres son compuestos en los que dos restos orgánicos están unidos a un mismo átomo de oxígeno (R – O – R*). La función éter es la de menor jerarquía frente a otras funciones oxigenadas. Los éteres tiene una estructura ligeramente angular por lo tanto son débilmente polares. Los de bajo peso molecular son muy volátiles y hierven a temperatura inferiores que las de los alcoholes correspondientes. Sus puntos de ebullición son comparables con los de los correspondientes alcanos. Esto se debe a la carencia de enlace puente de hidrógeno entre las moléculas de éter, son casi insolubles en agua, pero solubles en alcoholes y en todos los disolventes orgánicos más comunes. Para nombrarlos se puede usar nombres comunes o nomenclatura IUPAC donde el grupo – OR se nombra como alcoxi y se considera como un cualquier sustituyente. Ejemplos 1

C2H5 – O – C2 H5

éter dietílico

2

3

4

CH2 = CHBr – CH – CH3 | OC2H5

2 – bromo – 3 – etoxibut – 1 – eno Semana Nº 15

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EJERCICIOS DE CLASE N° 15 1)

El término aromático se utilizaba para describir a sustancias fragantes como el benceno y sus derivados. Con respecto al benceno, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Es una molécula cíclica, plana y presenta enlaces dobles conjugados II. Posee formula global C6H6 y presenta reacciones de sustitución III. Presenta dos estructuras resonantes y un híbrido de resonancia A) FVF

2)

B) VVV

C) FFV

D) VFV

E) VFF

La anilina es un aromático monosustituido que se utiliza como materia prima para fabricación de tintes y medicamentos. A continuación se muestran dos de sus derivados. Al respecto, indique el nombre de (i) y (ii) respectivamente. NH2

NH2

NO 2

(i)

NO 2

A) 2,4 – dinitro – 1 – aminobenceno B) 2,4 – dinitro – 1 – aminobenceno C) 2,4 – dinitroanilina D) 1,3 – dinitro – 4 – aminobenceno E) 1 – amino – 2,4 – dinitrobenceno 3)

(ii) ; ; ; ; ;

CH3

o – aminometilbenceno. 3 – amino – 1 – metilbenceno. p – aminometilbenceno. 3 – aminotolueno. m – aminometilbenceno.

El benceno en un compuesto se presenta como sustituyente dependiendo de la estructura y grupos funcionales que estén presentes en el compuesto. Para el siguiente derivado del benceno, indique la alternativa con el nombre correcto.

A) 3 – bencil – 6 – metilnon – 4 – en – 1 – ino B) 3 – fenil – 6 – etilnon – 4 – en – 1 – ino C) 7 – bencil – 4 – metilnon – 5 – en – 8 – ino D) 6 – metil – 3 – fenilnon – 4 – en – 1 – ino E) 3 – fenil – 6 – metilnon – 4 – en – 1 – ino

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 4)

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El antraceno es un compuesto aromático fusionado que se utiliza en la síntesis de algunos insecticidas, conservantes, entre otros. Con respecto al derivado del antraceno que se muestra, indique la alternativa con el nombre correcto. A) 8 – cloro – 3 – heptil – 1 – metil – 5 – propilantraceno. B) 1 – metil – 3 – hexil – 4 – cloro – 5 – propilantraceno. C) 8 – cloro – 3 – hexil – 1 – metil – 5 – butilantraceno. D) 4 – cloro – 7 – heptil – 5 – metil – 1 – propilantraceno. E) 4 – cloro – 7 – heptil – 1 – propil – 5 – metilantraceno.

5)

Los alcoholes son compuestos orgánicos que tienen diversas aplicaciones, algunos se utilizan como solventes, combustibles, antisépticos entre otros. Al respecto, indique la secuencia de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

Entre sus moléculas predominan las fuerzas puente hidrógeno Por reacción de oxidación, el propan – 2 – ol puede formar un aldehído Presentan el grupo hidróxido y se pueden clasificar en monoles y polioles

A) VVV 6)

C) VFF

D) FVF

E) VVF

El octanol es un alcohol que se utiliza como disolvente de lípidos y como precursor de perfumes. A continuación se muestra un isómero del octanol. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

7)

B) VFV

Es un alcohol del tipo secundario Se puede clasificar como un monol Su nombre es 2,4 – dimetilhexan – 3 – ol

A) VVV B) VFV C) VFF D) FVF E) VVF La palabra alcohol es uno de los términos más antiguos, el cual deriva del árabe al – kuhúl. En un principio significaba “el polvo”, y más adelante “el espíritu”. Para los siguientes alcoholes, indique la alternativa con los nombres correctos.

A) 6 – clorohepta – 3,6 – dieno – 2,5 - diol B) 2 – clorohepta – 1,4 – dieno – 3,6 - diol C) 6 – clorohepta – 3,6 – dieno – 2,5 - diol D) 6 – clorohepta – 3,6 – dieno – 2,5 - diol E) 2 – clorohepta – 1,4 – dieno – 3,6 - diol

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; ; ; ; ;

2 – metil – 5 – isopropilciclohexanol. 5 – propil – 2 – metilciclohexanol. 4 – propil – 1 – metilciclohexan – 2 – ol. 5 – isopropil – 2 – metilciclohexanol. 5 – isopropil – 2 – metilfenol.

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 8)

Los compuestos con el grupo hidroxilo enlazado directamente a un anillo aromático (benceno) se conocen como fenoles y tienen propiedades similares a la de los alcoholes. Al respecto, indique la alternativa que contiene los nombres de los siguientes compuestos.

A) m – bromohidroxibenceno B) 1 – bromo – 2 – hidroxibenceno C) 1 – bromo – 2 – hidroxibenceno D) 1 – bromofenol E) 2 – hidroxi – 1 – bromobenceno 9)

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; ; ; ; ;

4 – etilbenceno – 1,3 –diol. 6 – etilbenceno – 1,3 –diol. 4 – etilbenceno – 1,3 –diol. 4 – etil – 2 – hidroxifenol. 6 – etilbenceno – 1,3 –diol.

Debido a que son estables con muchos tipos de reactivos, los éteres por lo general se usan como disolventes para reacciones inorgánicas. Al respecto, indique la alternativa con el nombre de los siguientes éteres.

A) 2 – metil – 1 – propoxiciclohexano ; 3 – ciclopropil – 2 – etoxipent – 2 – en – 4 – ol. B) 2 – propoxi – 1 – metilciclohexano ; 4 – etoxi – 3 –ciclopropilpent – 3 – en – 2 – ol. C) 1 – metil – 2 – propoxiciclohexano ; 3 – ciclopropil – 4 – etoxipent – 3 – en – 2 – ol. D) 1 – metil – 2 – propoxiciclohexano ; 3 – ciclopropil – 2 – metoxipent – 2 – en – 4 – ol. E) 2 – metil – 1 – propoxiciclohexano ; 4 – metoxi – 3 –ciclopropilpent – 3 – en – 2 – ol.

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EJERCICIO PARA LA CASA N° 15 1)

El TNT es un compuesto orgánico aromático cristalino de color amarillo pálido que funde a 81 °C. Es un compuesto químico explosivo y parte de varias mezclas explosivas, por ejemplo el amatol. Determine el nombre del TNT. H3C NO 2

O 2N

NO 2

A) 1 – metil – 2,4,6 – trinitrobenceno. B) 1,3,5 – trinitrotolueno. C) 2,4,6 – trinitro – 1 – metilbenceno. D) 1,3,5 – trinitro – 2 – metilbenceno. E) 2 – metil – 1,3,5 – trinitrobenceno. 2)

El glicerol es un alcohol que se utiliza en diversos productos alimenticios, en cambio la exposición corta al alcohol isoamílico resultaría dañina a la salud. Al respecto de estos dos alcoholes, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).

I. La fórmula global del alcohol isoamílico es C5H12O II. El nombre sistemático del glicerol es propano – 1,2,3 – triol III. El alcohol isoamílico se puede clasificar como monol y primario A) VFV

B) VVF

C) VFF

D) FVF

E) VVV

3) El término glicol significa que dos grupos hidroxilos ( – OH) están en átomos de carbonos adyacentes. Algunos de ellos se utilizan como anticongelante automotriz, en medicina y alimentos. Indique el nombre correcto de los siguientes glicoles.

A) 1 – ciclopentil – 2 – hidroxibutan – 1 – ol ; 2 - hidroxiciclopentan – 1 – ol. B) 1 – ciclopentilbutano – 1,2 – diol ; ciclopentano – 1,1 – diol. C) 4 – ciclopentilbutano – 3,4 – diol ; 2 - hidroxiciclopentan – 1 – ol. D) 1 – ciclopentilbutano – 1,2 – diol ; ciclopentano – 1,2 – diol. E) 1 – ciclopentil – 2 – hidroxibutan – 1 – ol ; ciclopentano – 1,2 – diol. Semana Nº 15

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4)

Ciclo 2018-I

El anisol es un líquido incoloro con un olor similar a las semillas de anís, y muchos de sus derivados se encuentran en fragancias naturales y artificiales. A continuación se muestra la estructura de un derivado de anisol; al respecto indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso (F):

I. Es un éter asimétrico. II. Su nombre es 1,4 – dibromo – 2 – metoxibenceno. III. Su fórmula global es C7H6Br2O. A) VFV

Semana Nº 15

B) FVV

C) FFV

D) FFF

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E) VVV

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Ciclo 2018-I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú,

DECANA DE AMÉRICA

CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química SEMANA Nº 16 COMPUESTOS ORGÁNICOS OXIGENADOS – CETONAS, ALDEHÍDOS, ÁCIDOS CARBOXÍLICOS, ÉSTERES Y LÍPIDOS. I.

ALDEHÍDOS Y CETONAS Los aldehídos R – CHO y cetonas R – CO – R’ se denominan en general compuestos carbonílicos por contener el grupo carbonilo ( C=O ), donde R y R’ representan restos alifáticos o aromáticos. En los aldehídos, el carbono del grupo carbonilo es primario y en las cetonas es secundario. Para nombrarlos 5

4

3

2

1

CH3 – CH2 – CH – CH – CHO | | CH3 OH 2–Hidroxi–3–metilpentanal II.

5

4

3

2

1

CH3 – CH – CH– CO – CH3 | | OCH3 CH2–CH3 3–etil–4–metoxipentan–2–ona

CARBOHIDRATOS A estos compuestos se les conoce también comos glúcidos o azúcares, son muy abundantes en la naturaleza y forman parte de los tejidos animales y vegetales. Las plantas los sintetizan a partir del CO2 atmosférico y agua. Constituyen alimentos energéticos para el hombre. Los carbohidratos o glúcidos son compuestos carbonílicos polihidroxilados responden a la fórmula global Cn(H2O)n. En efecto, la mayor parte de los azúcares simples tienen la fórmula empírica C(H2O) y por ello se les dio el nombre de “hidratos de carbono” o carbohidratos. Según la ubicación del grupo carbonilo, se clasifican en aldosas y cetosas, según el número de carbonos, en tetrosas, pentosas, hexosas etc. y según el número de monómeros en: monosácáridos (glucosa), disacáridos (sacarosa) y polisacáridos (almidón). CHO I 2 CHOH I 3 CHOH I 4 CH2OH 1

a) Aldotetrosa Semana Nº 16

CH2OH I 2C = O I 3 CHOH I 4 CHOH I 5 CH2OH 1

b) Cetopentosa c) Aldopentosa Ribosa Ribulosa (Prohibida su reproducción y venta)

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO Nombre IUPAC

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a) 2,3,4–trihidroxibutanal b) 1,3,4,5–tetrahidroxipentan–2–ona c) 2,3,4,5– tetrahidroxipentanal.

MONOSACÁRIDOS COMUNES (C6H12O6) ESTRUCTURA ABIERTA

ESTRUCTURA CÍCLICA

GLUCOSA

GLUCOSA

GALACTOSA

GALACTOSA

FRUCTOSA

FRUCTOSA

Los MONOSACÁRIDOS (especialmente los conformados por 5 y 6 carbonos) normalmente existen como moléculas cíclicas en vez de las formas de cadena abierta como suelen representarse. La ciclación tiene lugar como resultado de la interacción entre el grupo carbonilo (C-1 o C-2) y el grupo hidroxilo de la posición en carbonos distantes como C-5, que es donde toma lugar la formación de hemiacetales, en este caso estructuras heterocíclicas. Si en una aldohexosa la interacción se dá entre el C-1 con el C-5 se genera un anillo hexagonal denominado piranosa, como la glucosa y la galactosa. Si la interacción tiene lugar entre el C-2 con el C-5 de una cetohexosa se genera un anillo Semana Nº 16

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Ciclo 2018-I

pentagonal denominado furanosa. El átomo de carbono conteniendo el oxígeno carbonilo, en la estructura del hemiacetal se denomina carbono anomérico. Los DISACÁRIDOS son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos unidos mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, el cual se forma por la reacción del grupo -OH (hidroxilo) del carbono anomérico del primer monosácarido con un -OH unido a un carbono (anomérico o no) del segundo monosacárido. Se forma un disacárido y una molécula de agua. El proceso es realmente una condensación, se denomina deshidratación por la característica de la pérdida de la molécula de agua.

Los POLISACÁRIDOS son polímeros cuyos constituyentes (sus monómeros) son monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos.

DISACÁRIDOS (C12H22O11)

Semana Nº 16

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III.

Ciclo 2018-I

ÁCIDOS CARBOXÍLICOS O II Los ácidos carboxílicos contienen uno o más grupos carboxilo – C – OH unidos a un hidrógeno o una cadena carbonada alifática o aromática. El carbono del grupo carboxilo es primario.

grupos carboxilo

Ejemplo: a)

CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH 5

4

3

2

b)

COOH

1

ácido pentanoico

ácido benzoico

Para nombrar a los ácidos se utiliza el sufijo oico, para ácidos que contienen dos grupos carboxílicos, se elige la cadena carbonada que incluye a ambos grupos y se le añade la terminación dioico. Ejemplo: 4

3

2

1

HOOC – CH2 – CHBr – COOH Semana Nº 16

ácido 2 – bromobutanodioico

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Ciclo 2018-I

Algunos ácidos tienen, en su estructura, más de dos grupos carboxilo; estos se nombran con la terminación carboxílico. La cadena principal es aquella que contiene a los grupos – COOH, pero estos no se contabilizan como parte de la cadena, debiéndose indicar en qué posición se ubican. Ejemplo: 4

3

2

1

HOOC – CH2 – CH = C – CH2 – COOH I COOH Ácido but – 2 – eno –1,2,4 –tricarboxílico IV.

ÉSTERES Resultan de la reacción de un ácido carboxílico con un alcohol. Se les considera como derivados de los ácidos carboxílicos; su fórmula general es R – COOR donde R puede ser un hidrógeno o una cadena carbonada, y R  viene a ser restos alquilo o arilo. R – COOH + HO – R Ácido

 

alcohol

R – COOR + H2O éster

agua

Ejemplo: CH3 – COOH + CH3OH  CH3 – COOCH3 + H2O Ácido etanoico metanol etanoato de metilo agua Ácido acético acetato de etilo Una de las reacciones más importantes de los ésteres es la hidrólisis alcalina, en la cual un hidróxido reacciona con el éster reconstituyendo el alcohol, como la muestra el siguiente ejemplo: CH3 – COOCH3 + NaOH etanoato de metilo V.

soda

 CH3 – COONa + CH3OH etanoato de sodio

metanol

LÍPIDOS Los lípidos comprenden una gama de compuestos que tienen en común el ser solubles en solventes orgánicos. Abarcan compuestos como ácidos carboxílicos de cadena larga, ésteres de glicerol, ceras, esteroides y otros. Los ésteres de glicerol se forman a partir de ácidos carboxílicos alifáticos de cadena larga (C12 a C22), denominados “ácidos grasos” y del glicerol o glicerina (propano-1,2,3-triol). A estos ésteres se les conoce comúnmente como triglicéridos. Ejemplo: C17H35 – COOH C17H35 – COOH

+

C17H35 – COOH Ácido esteárico Semana Nº 16

HOCH2 I HOCH I HOCH2 glicerol

C17H35 – COO – CH2 I C17H35 – COO – CH I C17H35 – COO – CH2

+ 3 H20

triestearato de glicerilo

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Las grasas y aceites naturales suelen contener diferentes residuos de ácidos carboxílicos saturados o insaturados en la misma molécula de grasa o aceite. Los aceites y las grasas son triglicéridos, los primeros son líquidos a 20°C y se pueden obtener de frutos o semillas oleaginosas, mientras que a la misma temperatura las grasas son sólidas y generalmente están presente en los depósitos adiposos de determinados animales. Cualquier grasa o aceite que se combine con una base inorgánica, como el NaOH genera la reacción de SAPONIFICACIÓN, cuyo producto principal es el respectivo jabón y la glicerina o glicerol. Para obtener 1 mol de jabón denominado estearato de sodio y 1 mol de glicerina o glicerol se requiere 1 mol de grasa triestearato de glicerilo y 3 mol de NaOH.

COMPOSICIÓN APROXIMADA DE ALGUNAS GRASAS Y ACEITES

Semana Nº 16

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EJERCICIOS DE CLASE Nº 16 1.

Muchas de las sustancias que requieren los organismos vivos son aldehídos y cetonas. Por ejemplo, algunos aldehídos participan en un gran número de reacciones metabólicas y algunas cetonas regulan el metabolismo de grasas, proteínas y carbohidratos. Con respecto a los aldehídos y cetonas, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Ambos presentan al grupo carbonilo en su estructura. II. El carbono del grupo carbonilo tiene hibridación sp2. III. Ambos se obtienen a partir de la oxidación de alcoholes. A) FVF

2.

C) FFV

D) VFV

E) VFF

Muchos aldehídos forman parte de los aromas naturales de flores y frutos, por lo cual se emplean en la perfumería. Por ejemplo, La vainilina es el compuesto responsable del olor de la vainilla; mientras que el citral, del olor del limón. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).

I. II. III.

El nombre sistemático de la vainilina es 4 – hidroxi metoxibencenocarbaldehído El nombre sistemático de citral es 3,7 – dimetilocta – 2,6 – dienal Por oxidación, ambos pueden formar ácidos carboxílicos

A) FVF

3.

B) VVV

B) VVV

C) FFV

D) VVF

–

3

–

E) VFF

Las cetonas se utilizan para la síntesis de varios medicamentos, por ejemplo se puede hablar de la metadona, utilizada en programas de desintoxicación y mantenimiento de personas adictas a la heroína. Al respecto de las siguientes cetonas, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F).

Semana Nº 16

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO I. II. III.

El nombre sistemático de (I) es 3 – metilhex – 3 – eno – 2,5 – diona. El nombre sistemático de (II) es 4 – etil – 2 – metilciclopentanona. Ambas por reducción forman alcoholes secundarios.

A) FVF

4.

Ciclo 2018-I

B) VVV

C) FFV

D) VVF

E) VFF

Los glúcidos o azúcares son compuestos ampliamente distribuidos en la naturaleza formando parte de los tejidos animales y vegetales. Respecto a los azúcares que se muestran, indique la secuencia de verdadero (V) y falso (F).

I. Ambos son aldosas, y (B) es una aldopentosa por tener cinco carbonos. II. El nombre de (A) es 1,2,3,4 – tetrahidroxipentanal. III. El nombre de (B) es 1,3,4,5 – tetrahidroxipent – 2 – ona. A) VVV 5.

B) VFV

C) FFV

D) FVV

E) VVF

Para el compuesto polifuncional que se muestra, indique la alternativa con el nombre correcto del siguiente compuesto: A) 1 – formil – 4 – metil – 3 – oxopentanol. B) 5 – hidroxi – 2 – metil – 3 – oxopentanal. C) 3 – oxo – 4 – etil – 4 – formilpentanol. D) 2 – metil – 5 – hidroxi – 3 – oxopentanal. E) 3 – oxo – 2 – metil – 5 – hidroxipentanal.

6.

Los ácidos carboxílicos tienen una gran importancia entre los compuestos orgánicos porque sirven como materia prima para la preparación de otros compuestos como los ésteres, entre otros. Con Respecto a las propiedades de los ácidos carboxílicos, indique la alternativa INCORRECTA. A) Predominan entre sus moléculas las fuerzas puente hidrogeno. B) La solubilidad en agua disminuye a medida que su masa molar aumenta. C) Son ácidos débiles en comparación con los ácidos inorgánicos. D) Reaccionan con bases formando sales orgánicas. E) Solo se obtienen por la oxidación de alcoholes secundarios.

7.

Los ácidos carboxílicos se emplean en la síntesis de medicamentos de uso común; por ejemplo, del ácido salicílico se obtiene el componente activo del panadol. También se utiliza en alimentos, por ejemplo el ácido adípico como gelificante. Al respecto, indique la alternativa que contiene los nombres de los siguientes compuestos, respectivamente.

Semana Nº 16

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A) Ácido 2 – etil – 3 – metil – 4 – oxohexanodioico; ácido 1 – hidroxibencenocarboxílico. B) Ácido 3 – metil – 2 – etil – 4 – formilhexanodioico ; ácido 1 – hidroxibenzoico. C) Ácido 3 – etil – 2 – metil – 4 – oxohexanodioico ; ácido 2 – hidroxibenzoico. D) Ácido 2 – metil – 3 – etil – 4 – oxohexanodioico; ácido 2 – hidroxibencenocarboxílico. E) Ácido 3 – metil – 2 – etil – 4 – formilhexanodioico ; ácido 1 – hidroxibenzoico. 8.

Algunos ácidos tricarboxílicos están presentes en frutas cítricas, por ejemplo el ácido cítrico que se encuentra en naranjas. Al respecto, indique la alternativa con el nombre correcto del siguiente compuesto: A) Ácido 2 – etil – 3 – metilbutano – 1,4,4 – tricarboxílico B) Ácido 3 – etil – 4 – metilbutano – 1,1,4 – tricarboxílico. C) Ácido 3 – etil – 2 – metilbutano – 1,1,4 – tricarboxílico. D) Ácido 2 – metil – 3 – etilbutano – 1,4,4 – tricarboxílico. E) Ácido 3 – metil – 2 – etilbutano – 1,4,4 – tricarboxílico.

9.

El acetato de octilo es empleado en la industria alimentaria y cosmética como base aromática de productos que evoquen el aroma a naranja. Respecto al acetato de octilo, cuya estructura se muestra, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F):

I. Se obtienen por reacción entre ácido octanoico y etanol. II. Su nombre sistemático es etanoato de octilo. III. Su grupo funcional es el carboxilo. A) FVF

Semana Nº 16

B) VVV

C) FFV

D) VFV

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E) VVF

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10. A continuación se muestra la reacción de formación de tripalmitato de glicerilo, un triglicérido. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F)

I.

El triglicérido se obtiene por la reacción entre ácido hexadecanoico y propano – 1,2,3 – triol. II. El tripalmitato de glicerilo es una sal orgánica. III. El triglicérido por reacción de saponificación forma el palmitato de sodio, que es un jabón. A) FVF

Semana Nº 16

B) VVV

C) FFV

D) VFV

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E) VFF

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EJERCICIO DE REFORZAMIENTO PARA LA CASA 1.

El cinamaldehido .el compuesto responsable del olor y sabor característico de la canela. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) para la estructura dada.

I. Su nombre sistemático es 3 – fenilprop – 2 – enal. II. Se forma por la oxidación del 3 – fenilprop – 2 – en – 1 – ol. III. Es soluble en solventes orgánicos como el pentano. A) FVF 2.

B) VVV

C) FFV

D) VFV

E) VFF

La acetofenona se utiliza para hacer fragancias que se asemejan a la almendra, la cereza, la madreselva, el jazmín y la fresa. También se utiliza como un aditivo en la goma de mascar. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) para la estructura dada.

I. Su nombre sistemático es 1 – feniletanona. II. Se forma por la oxidación del 1 - feniletanol. III. Es una cetona simétrica. A) FVF 3.

B) VVV

C) FFV

D) VFV

E) VVF

El ácido málico se utiliza en la industria alimentaria como un acidulante que aparece en las gaseosas y refrescos. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) para la estructura dada.

I. Su nombre sistemático es ácido 2 – hidroxi – 1,4 – butanodioico. II. Es muy soluble en agua por las interacciones dipolo – dipolo que predominan. III. Al reaccionar con el metanol forma un éster. A) FVF

Semana Nº 16

B) VVV

C) FFV

D) VFV

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E) VVF

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 4.

Ciclo 2018-I

El acetato de propilo es responsable del sabor y olor de la pera, lo cual hace que se utilice en la elaboración de alimentos como saborizante. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) para la estructura dada.

I. Su nombre sistemático es etanoato de propilo. II. Se forma al reaccionar el ácido propanoico y el etanol. III. Su fórmula global es C5H10O2. A) VFV 5.

B) FVV

C) FFV

D) FFF

E) VVV

A continuación se muestra la estructura del laureato de sodio, un jabón. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F)

I.

Es una sal orgánica que se obtiene por la reacción entre un triglicérido e hidróxido de sodio. II. Se obtiene por saponificación del trilaureato de glicerilo con hidróxido de sodio. III. Su nombre sistemático es dodecanoato de sodio. A) FVF

Semana Nº 16

B) VVV

C) FFV

D) VFV

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E) VFF

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA

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Química SEMANA Nº 17 RECURSOS NATURALES. MINERALES, PETRÓLEO Y CARBÓN. I. MINERALES: Sólidos naturales, de origen inorgánicos de composición química definida y estructura cristalina. Sus nombres no guardan relación con su composición química. Ejemplos: ELEMENTOS: Oro nativo (au), Plata nativa (Ag), Diamante (C), etc. COMPUESTOS: Esfalerita o blenda (CaCO3)

(ZnS),

Cuarzo (SiO2) Galena (PbS), Calcita

CLASIFICACIÓN DE LOS MINERALES BASADA EN SU INDUSTRIALIZACIÓN

MINERAL

MINERAL METÁLICO

MINERAL NO METÁLICO

A partir de los cuales se extraen los metales. Por ejemplo: Blenda: Zn Galena: Pb

Semana Nº 17

Se utilizan como materia prima o insumo para obtener productos acabados; por ejemplo: Cuarzo: vidrio Caliza: cemento

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EXPLOTACIÓN DE MINERALES METÁLICOS METALURGIA DEL HIERRO MINERAL VALIOSO

DISEMINADO

VETAS EXPLOTACIÓN LABOREO SUBTERRÁNEO

TAJO ABIERTO

MATERIAL EXTRAÍDO DE LOS YACIMIENTOS

mineral valioso + ganga = mena METALURGIA DEL HIERRO

a) El coke, al arder, se oxida, formando monóxido de carbono. 2 C (s) + O2 (g)

 2 CO (g)

b) El monóxido de carbono actúa sobre los óxidos reduciéndolos Fe2O3 (s) + 3 CO (g)

Semana Nº 17

 2 Fe ( ) + 3 CO 2 (g) l

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METALURGIA DEL COBRE Mineral: Calcopirita CuFeS2 TOSTACIÓN 2 CuFeS2 + 3 O2

2 FeO + 2 CuS + 3 SO2

SEPARACIÓN DE IMPUREZAS La calcina se mezcla con sílice (SiO2) y caliza (CaCO3) para formar escoria que sirve para separar el FeO del CuS.

FORMACIÓN DEL ÓXIDO DE CUPROSO Y SU POSTERIOR OXIGENACIÓN A 1000 ºC el CuS se convierte en Cu2S Cu2S(l) + O2(g)

2 Cu(l) + SO2(g)

REFINACIÓN ELECTROLÍTICA DEL COBRE En los ánodos el Cu impuro se oxida a Cu2+, el cual se reduce a Cu 99,9% de pureza en el cátodo

METALURGIA DEL Zn Mineral: Esfalerita o Blenda (ZnS) TOSTACIÓN  Empleado para transformar los sulfuros en óxidos 2 ZnS (s) + 3 O2 (g)  ZnO (s) + 2 SO 2 (g)

 LIXIVIACIÓN  Empleado para transformar el metal valioso desde la fase sólida a la fase acuosa. ZnO (s) + H2SO 4 (ac)  ZnSO 4 (ac) + H2O (l)

 ELECTRÓLISIS  La solución resultante ZnSO 4 (ac) se purifica y se envía a celdas electrolíticas, depositándose en el cátodo el Zn(s) 99,99% de pureza. (REFINAMIENTO) Semana Nº 17

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REFINAMIENTO DEL Zn POR ELECTRÓLISIS

METALURGIA DEL ORO Mineral: Oro nativo CIANURACIÓN 4 Au (s) + 8KCN (ac) + 2 H2O (l) + O 2 (g)  4 K [Au (CN)2] (ac) + 4 KOH (ac)

 REDUCCIÓN Zn (s) + 2 K [Au (CN)2] (ac)  2 Au (s) + K2 [Zn (CN)4] (ac)

Semana Nº 17

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PRINCIPALES COMPAÑÍAS MINERAS DEL PERÚ

Semana Nº 17

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COMPAÑÍA MINERA

UBICACIÓN

MINERÍA

Yanacocha

Cajamarca

Oro

Antamina

Ancash

Cu, Zn, Mo, Pb

Doe Run

Junín

Au, Cu, Pb, Zn, Ag

Shougang

Ica

Fe

Volcán

Cerro de Pasco

Zn, Ag, Pb

Cajamarquilla

Lima

Zn, Cd

RECURSOS ENERGÉTICOS: PETRÓLEO, CARBÓN Y GAS NATURAL Son combustibles fósiles de origen natural que se derivan de plantas que existieron en la antigüedad. Petróleo: líquido de color oscuro formado por una mezcla compleja de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos y que se separan por destilación fraccionada. Carbón o hulla: roca negra, combustible, formada principalmente por carbono. Se forma muy lentamente a partir de la turba y su poder calorífico está relacionado con el porcentaje de carbono y depende de su antiguedad. Gas Natural: formado principalmente por el metano y es el más limpio de los combustibles fósiles. PRODUCTOS DE LA DESTILACIÓN FRACCIONADA DEL PETRÓLEO Nombre

Nº de carbonos

T de ebullición (ºC)

Empleo

Licuado de gas Natural (LGN) Éter de petróleo

C1 – C4

Menor de 20

Combustible

C5 – C7

20 – 80

Gasolina

C5 – C12

35 – 220

Querosene

C12 – C16

200 – 315

Aceite ligero

C15 – C18

250 – 375

Disolvente Combustible para autos Combustible para aviones Diesel

Aceite lubricante

C16 – C20

Mayor de 350

Lubricantes

Parafina

C20 – C30

Sólido funde a 50

Velas

Asfalto

Mayores de C30

Sólido viscoso

Pavimento

Residuo

Mayores de C50

Sólido

Craqueo: proceso mediante el cual hidrocarburos de elevado peso molecular se rompen dando origen a hidrocarburos más pequeños, de esta manera se aumenta la producción de gasolina. Semana Nº 17

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COMPOSICIÓN Y VALOR CALÓRICO DE LOS COMBUSTIBLES SÓLIDOS: CARBONES Combustible

% Carbono

% Hidrógeno

% Oxígeno

BTU/lb

Celulosa pura

44,5

6,2

49,3

9 500

Madera

40,0

6,0

44,0

7 400

Turba

60,0

5,9

34,1

9 900

Lignito

67,0

5,2

27,8

11 700

Carbón bituminoso

86,4

5,6

5,0

14 950

Antracita

94,1

3,4

2,5

15 720

COMPOSICIÓN DEL CARBÓN

Semana Nº 17

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EJERCICIOS DE CLASE Nº 17 1.

La cordillera de los andes cruza nuestro país de norte a sur, es rica en minerales metálicos y no metálicos. Durante el siglo V a.C. se extraía el oro, la plata y el cobre como metal nativo. Durante el Virreinato, siglo XVI, se explotaba azogue (mercurio nativo) de las minas de Huancavelica, para utilizarlo en la extracción de plata en el Alto Perú. A mediados del siglo XX se construyó la primera planta para extraer caliza y elaborar cemento. Desde el siglo XX, el petróleo y en el siglo XXI, el gas natural, se extraen de yacimientos en la selva. Con respecto a la explotación de recursos naturales, señale la alternativa correcta. A) En los Andes solo se encuentran yacimientos metálicos. B) Durante el siglo V a.C. se extraía cobre de mineral sulfurado. C) La plata del Alto Perú, se extraía con mercurio nativo. D) A mediados del siglo XX se empezó a extraer mineral metálico de caliza. E) El Petróleo y gas natural se extraen de la selva antes del siglo XIX.

2.

Los minerales son sólidos naturales, de composición química definida y estructura cristalina, los que se encuentran distribuidos en todo el Perú. Así, por ejemplo, en Ica se explota hematita, en Moquegua calcopirita, en Pasco galena, en Junín esfalerita y en Cajamarca oro nativo. Al respecto, señale la relación correcta: lugar del yacimiento y mineral explotado. A) Ica – CuFeS2 D) Junín – ZnS

3.

B) Moquegua – PbS E) Cajamarca – Ag

C) Pasco – Fe2O3

El termino cantera, se refiere a una explotación minera para extraer rocas industriales, es decir se aplica a minerales no metálicos. Así, en nuestro país, encontramos canteras de caliza, fosfatos, arcillas, cuarzo entre otros, los que se utilizan como materia prima. Luego de correlacionar el mineral no metálico con el uso más conocido, señale la secuencia correcta. a) Caliza ( ) Vidrio b) Fosfatos ( ) Porcelana c) Arcillas ( ) Fertilizante d) Cuarzo ( ) Cemento A) dcba

Semana Nº 17

B) bcda

C) bacd

D) dbca

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E) bdca

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Ciclo 2018-I

La obtención del metal a partir de su mineral pasa por etapas denominadas procesos metalúrgicos. Estos a su vez cumplen una función específica, el cual tiene como fin primordial obtener un metal al menor costo posible. Al respecto, señale la alternativa, que contiene la relación correcta: proceso – nombre del proceso. A) Fe2O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2 - Electrodeposición B) ZnO + H2SO4  ZnSO4 + H2O - Oxidación química C) 2 C + O2  2 CO - Tostación D) Zn(s) + 2 K[Au(CN)2](ac)  2 Au + K2[Zn(CN)4](ac) – Reducción química E) 2 PbS + 3 O2  2 PbO + 2 SO2 - Lixiviación

5.

Los yacimientos mineros son acumulación de minerales que cuando son explotados se denomina mena. Al respecto, señale la alternativa, que contiene la relación correcta: mineral de partida – etapa del proceso. A) Calcopirita: Fe2O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2 B) Galena: ZnO + H2SO4  ZnSO4 + H2O C) Esfalerita: 2 CuFeS2 + 3 O2  2 FeO + 2 CuS + 2 SO2 D) Calcopirita: Cu(s)  Cu2+ + 2eE) Hematita: 2 PbS + 3 O2  2 PbO + 2 SO2

6.

Para cobre (Cu), el nivel de pureza corresponde a un cátodo de calidad de 99.999% de Cu. Determine la cantidad de mena necesaria (en kg) en la producción nacional del mes de mayo del 2017 (210305 toneladas de cobre) si la ganga representa el 75%. CuFeS2  Cu Dato: CuFeS2 = 183,5; Cu = 63,5 A) 2,4 x 106

7.

B) 2,4 x 105

C) 2,4 x 109

D) 2,4 x 103

E) 2,4 x 108

De la galena (PbS), se obtiene el plomo, el cual es un metal indispensable en la protección contra la radiación. ¿Cuántas toneladas de mineral valioso se separan de 478 toneladas de mena de galena que contiene 25% de PbS y que volumen en m 3 medido a condiciones normales de SO2 se obtienen? 4 PbS(s) + 7 O2(g) → 2 PbO (s) + 2 SO2(g) + 2 PbSO4(s) Dato: masa molar (PbS) = 239; masa molar (SO2) = 64 A) 119,5 y 2,8 x 103 D) 191,2 y 5,6 x 106

Semana Nº 17

B) 191,2 y 5,6 x 104 E) 191,2 y 2,8 x 102

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C) 119,5 y 5,6 x 103

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UNMSM-CENTRO PREUNIVERSITARIO 8.

9.

Ciclo 2018-I

Los hidrocarburos son recursos energéticos no renovables, cuya combustión genera cantidades importantes de energía. Al respecto establezca la correspondencia y señale la alternativa correcta. a) Petróleo b) Kerosene c) Diesel d) Gasolina

( ( ( (

) ) ) )

Combustible también denominado aceite ligero Se destila en torres de fraccionamiento También se obtiene por craqueo catalítico Combustible empleado en aviones

A) cabd

B) cbad

C) cadb

D) dcab

E) cdab

Los diferentes tipos de carbono (lignito, carbón bituminoso, antracita) son clasificados por la ASTM y consideran antigüedad de formación, contenido de carbono y poder calorífico, entre otras características. Al respecto, señale verdadero (V) y falso (F) I. El lignito es el carbón de menor antigüedad y mayor poder calorífico II. El bituminoso posee el mayor contenido de carbono y mayor poder calorífico III. La antracita es el carbón de mayor antigüedad y mayor contenido de carbono A) FFV

B) FFF

C) VVV

D) VFV

E) VFF

10. La refinación o fraccionamiento del petróleo crudo proveniente de Loreto, produce mayoritariamente combustibles como gasolina y GLP. Para optimizar dichos productos, se realiza el craqueo catalítico y la adición de aditivos para mejorar el octanaje. Al respecto, señale la alternativa incorrecta. A) El petróleo crudo llega a la refinería de Bayovar (Piura) por oleoducto B) Producto de la refinación se obtiene GLP, gasolinas y asfalto C) El craqueo catalítico convierte fracciones de alto peso molecular en livianas D) El índice de octano mide la capacidad antidetonante de la gasolina E) La adición del aditivo tetraetilo de plomo convierte a la gasolina en ecológica

EJERCICIOS PARA LA CASA Nº 17 1.

En el Perú, los yacimientos suelen ser polimetálicos o de un solo metal. Así, se explotan ZnS, PbS y CuFeS2 en yacimientos polimetálicos y Fe2O3 en yacimiento de un solo metal. Al respecto, señale la alternativa correcta. A) El zinc se extrae de hematita B) El cobre se extrae de calcopirita C) El hierro se extrae de galena D) El zinc se extrae de calcopirita E) El plomo se extrae de esfalerita

Semana Nº 17

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Ciclo 2018-I

Los procesos metalúrgicos se conocen en Sudamérica desde el siglo II d.C. por las evidencias dejadas por los Mochicas en la costa norte del Perú. Actualmente es la actividad económica principal de nuestro país. Con respecto a los procesos metalúrgicos, señale la secuencia correcta de verdad (V) y falsedad (F). I. Pueden ser físicos y/o químicos II. La tostación de la blenda es un proceso físico III. La cianuración es un proceso metalúrgico de lixiviación para el oro A) FVV

3.

B) FFF

C) VVV

D) VFV

E) VFF

Usualmente un horno de alfarería trabaja con turba (5,5 x 103 kcal/kg) y durante años usaron 10 kilos para cocer artículos de arcilla. Ahora la turba es escasa y tienen que cambiar a carbón de antracita. Al respecto señale la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) Dato: poder calorífico de antracita: 8,7 x 103 kcal/kg I. Se necesitaran menos de 6 kilos de antracita para reemplazar a 10 kg de turba II. La turba provee menor poder calorífico que la antracita III. A mayor poder calorífico, menor antigüedad del carbón A) FVF

4.

B) FFF

C) VVV

D) FFV

E) VVF

El petróleo en el siglo XX y el gas natural en el siglo XXI se convirtieron en nuestro país, como recurso energético principal. Ambos son trasladados de los yacimientos a la fuente de transformación y consumo por ductos. Así, del petróleo se obtiene gasolina de alto octanaje y del gas natural GNV. La industria que realiza la conversión de subproductos del petróleo en químicos útiles al hombre, como plásticos y resinas, se denomina industria petroquímica. Al respecto, señale la alternativa incorrecta. A) El ducto se denomina para el petróleo, oleoducto y para el gas, gasoducto B) La refinería de petróleo de Talara, produce GLP (gas licuado de petróleo) C) La planta de fraccionamiento de gas natural de Pisco, produce GNV y GLP D) El índice de octano, indica la capacidad antidetonante de la gasolina E) La refinería de petróleo de La Pampilla produce plásticos y resinas

Semana Nº 17

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú,

DECANA DE AMÉRICA

CENTRO PREUNIVERSITARIO

Química SEMANA Nº 18 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL

Semana Nº 18

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Ciclo 2018-I

ESQUEMA BÁSICO DE LAS FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE Erosión del suelo

— Polvo (tierra, rocas).

Incendios

— Humo y gases.

Volcanes

— Ceniza, humo, gases.

Naturaleza Descarga eléctrica

— Ozono, óxido de Nitrógeno, iones.

Sal Marina Organismos vivos Radioactividad GLOBO TERRÁQUEO

— Polen, esporas, microorganismos, insectos, restos de descomposición. — Predomina radón con sus derivados.

Doméstico

— Desechos de basurales, polvo, humo.

Tránsito

— Productos de combustión (CO, CO2, SO2, Óxidos de Nitrógeno, Hidrocarburos), Plomo, polvo.

Industrias

— Desperdicios de los combustibles, metales pesados, elementos tóxicos, gases, solventes, polvo, aceites y otros, de acuerdo a la producción.

Actividad Humana Minas Radiactividad Dióxido de carbono como el problema mundial.

Semana Nº 18

— Depende de la mina: Hg, As, Pb, Cr, Mn y otros. Petróleo, humo de fundiciones. Escorias. — Desperdicios de bombas nucleares y de otras instalaciones.

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ESQUEMA BÁSICO DE LAS FUENTES DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA Erosión del suelo

— Polvo, minerales del suelo.

Descomposición de material orgánico

— Hojas cadáveres.

Plantas y animales.

Naturaleza

— Microorganismos, parásitos, insectos.

Radioactividad

— Uranio, torio y sus derivados.

GLOBO TERRÁQUEO

Doméstico

— Detergentes, despedidos, microorganismos, parásitas.

Industrias

— Depende de la producción industrial.

Tránsito Actividad Humana

Minas Agricultura Radioactividad

— Derivados de petróleo, adición a los lubricantes, plomo.

— Depende de la mina: Hg. As, Pb, Cr, Mn y otros. Petróleo, humo de fundiciones. Escorias. — Pesticidas, fertilizantes, ácidos, desinfectantes escorias básicas, excrementos de los animales, desperdicios agropecuarios. — Explosiones nucleares, desperdicios de las fábricas, laboratorios y minas nucleares.

Semana Nº 18

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Ciclo 2018-I

ESQUEMA BÁSICO DE LAS FUENTES DE CONTAMINACIÓN DEL SUELO

Naturaleza

Composición del suelo.

— Minerales y metales pesados, microorganismos. — Uranio, isótopos radiagénicos.

GLOBO TERRÁQUEO

Doméstico Industrias Tránsito Actividad Humana Minas Agricultura

– Residuos sólidos (orgánicos e inorgánicos). — Depende de la actividad industrial. — Productos de petróleo, plomo, plásticos, lubricantes.

— Depende de la explotación minera. — Pesticidas, fertilizantes, ácidos, desinfectantes, microorganismos, parásitos.

Radioactividad — Desechos de procesamiento de minerales de uranio.

Medio ambiente: entorno o naturaleza, es el mundo exterior que rodea a todo ser viviente y que determina su existencia. El ambiente y los seres vivos están en una mutua relación: el ambiente influye sobre los seres vivos y estos influyen sobre el ambiente. Impacto ambiental: este término se aplica a la alteración que introduce una actividad humana en su “entorno”. Se produce por los insumos que utiliza, por el espacio que ocupa y por los efluentes que emite.

Semana Nº 18

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Ciclo 2018-I

EFECTO DE LOS CONTAMINANTES CONTAMINANTE

PROCEDENCIA

Dióxido de azufre SO2



Óxidos de nitrógeno NOx





Todo tipo de combustible, (excepto la madera). Tostación de minerales.

EFECTO

  

Procesos de combustión a temperaturas muy elevadas



Generador de “lluvias ácidas” Daños a las vías respiratorias “smog fotoquímico” Generador de “lluvias ácidas”



Fijación en la hemoglobina interfiriendo con el transporte de oxígeno (HbCO)

Monóxido de carbono CO



Procesos de combustión incompleta de vehículos

Dióxido de carbono CO2



Combustión de derivados de petróleo



“Incremento del efecto invernadero”



Escape a través del tubo de automóviles. Disolvente de uso industrial



“smog fotoquímico”

Unidades de refrigeración Impulsores en latas de aerosoles



“Destrucción de la capa de ozono”



Corroe y destruye la materia orgánica Descalcificación de los huesos

Hidrocarburos

 Clorofluorocarbonos (freones)

 

Ozono O3



Detergentes



Pesticidas

Semana Nº 18



Descargas eléctricas sobre capas de la baja atmósfera

Actividad de lavado

Plaguicidas o insecticidas empleados en la agricultura

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 

“Eutroficación” (polifosfatos)



Fijación en los tejidos lípidos Enfermedades neoplásicas



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Semana Nº 18

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Ciclo 2018-I

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Ciclo 2018-I

EJERCICIOS DE CLASE N° 18 1.

Un ecosistema está formado por componentes bióticos (seres vivos) y abióticos (sin vida), pueden clasificarse en terrestres (un desierto), de agua dulce (un pantano), marinos (arrecife de coral). Indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F), respecto a las siguientes proposiciones. I. II. III.

La ecología es una ciencia que estudia los ecosistemas. Un desequilibrio entre los componentes bióticos puede generar contaminación ambiental. Entre los componentes abióticos encontramos: el aire, las rocas, la arena, el agua y el suelo.

A) VFV 2.

C) VVF

D) FVF

E) VVV

La contaminación de la atmósfera consiste en la presencia o incremento de sustancias gaseosas, líquidas, sólidas o radiaciones ajenas a su composición natural. Al respecto indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I. II. III.

Puede ser física, por ejemplo la contaminación producida por el ruido de un avión. Los contaminantes primarios son aquellos que se emiten directamente a la atmósfera. Son ejemplos de contaminantes secundarios: ozono troposférico (O 3) y nitrato de peroxiacetilo (PAN)

A) FFF 3.

B) FFV

B) FFV

C) FVF

D) VVV

E) FVV

Los mayores productores de monóxido de carbono (CO), de origen antropogénico, son: el parque automotor y las plantas de combustión. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I.

En la sangre la hemoglobina (Hb) al combinarse con monóxido de carbono (CO) forma carboxihemoglobina. II. Se forma producto de la combustión incompleta de combustibles fósiles. III. Una alta concentración de monóxido de carbono (CO) puede ser mortal. A) VFV

Semana Nº 18

B) FFV

C) VVV

D) FVV

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E) FVF

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4.

Ciclo 2018-I

La aparición de óxidos de nitrógeno en la atmósfera son producto de los procesos de combustión a alta temperatura, estos son algunos de los causantes del smog fotoquímico. Con respecto a los óxidos de nitrógeno, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I.

Producto de su reacción con la radiación se forma ozono (O3), una sustancia oxidante. II. Estos óxidos se pueden formar en las tormentas eléctricas. III. El dióxido de nitrógeno (NO2) puede provocar problemas respiratorios. A) VFV 5.

B) FFV

C) VVF

D) FVV

E) VVV

El proceso de eutrofización resulta de la acumulación de nutrientes como los nitratos y fosfatos, que se encuentran en los fertilizantes y detergentes, los cuales son vertidos a los ríos y lagos. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I. Implica la disminución del oxígeno disuelto en agua. II. Ocasiona la proliferación de bacterias anaeróbicas. III. Trae como consecuencia la formación de pantanos. A) VVV

6.

C) VVF

D) FFF

E) VFV

Los plaguicidas originan desequilibrio ecológico además de resistencias en las especies que se pretende combatir. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I. II. III.

Son bioacumulables en el tejido adiposo. Pueden clasificarse como insecticidas y herbicidas. Un insecticida como el DDT atraviesa la cadena trófica.

A) VFV 7.

B) FFV

B) FFV

C) VVF

D) VVV

E) FVF

El efecto invernadero es un fenómeno natural y su incremento se conoce como calentamiento global. Con respecto al efecto invernadero, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I.

Puede ser producido por dióxido de carbono (CO 2), metano (CH4) y vapor de

agua (H2O) II. Para enfriarse la tierra emite al espacio radiación ultravioleta (UV). III. Las fuentes pueden ser naturales y antropogénicas. A) VFV

Semana Nº 18

B) VFF

C) VVV

D) FVV

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E) FVF

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8.

Las investigaciones han conducido a establecer que uno de los contaminantes antropogénicos que ocasiona la disminución de la concentración de ozono, presente en la estratosfera, son los clorofluorocarbonos. Con respecto a los clorofluorocarbonos, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

Forman radicales cloro que reaccionan con el ozono. Son beneficiosos porque forman oxígeno en la estratosfera. Algunos de ellos son usados como refrigerantes.

A) VFV 9.

Ciclo 2018-I

B) VVF

C) VVV

D) FVV

E) FVF

El pH del agua de lluvia normal es ligeramente ácido debido al dióxido de carbono atmosférico disuelto en ella. Se considera lluvia ácida cuando tiene pH inferior a 5,5. Con respecto a la lluvia acida, señale la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Disminuye el pH de ríos y lagos alterando la vida acuática. II. Sus principales constituyentes son: el ácido sulfúrico y el nítrico. III. Pueden corroer edificaciones y superficies metálicas. A) VFV

B) FFF

C) FVV

D) VVV

E) FVF

10. Uno de los usos principales del agua es para el consumo doméstico para lo cual se realiza un proceso de potabilización. Al respecto, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. El cribado sirve para la separación de sólidos de gran volumen. II. Un agente coagulante es el sulfato de aluminio. III. Para eliminar la carga bacteriana se usa como desinfectante cloro u ozono A) VFV

B) VVF

C) FFV

D) VVV

E) FVF

EJERCICIOS PARA LA CASA Nº 18 1.

La contaminación puede ser natural o antropogénica. Indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F), respecto a las siguientes proposiciones. I. II. III.

Un volcán activo contamina de forma natural al emitir a la atmósfera SO 2 La industria minera contamina de forma antropogénica aire, agua y suelo. Un ejemplo de contaminación del agua son los desechos orgánicos.

A) VFV

Semana Nº 18

B) FFV

C) VVF

D) FVV

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E) VVV

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2.

El incremento de los gases de efecto invernadero en la atmósfera conduce al calentamiento global, este aumento de la cantidad de los llamados gases del efecto invernadero en la atmósfera retiene más calor y esto ocasiona el calentamiento del planeta. Al respecto, Indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. II. III.

Son fuentes de emisión antropogénica el parque automotor y las industrias. El CO2, H2O y CH4 son gases que absorben radiación infrarroja (IR) Han ocasionado el descongelamiento de los glaciares por ejemplo en los andes.

A) VFV 3.

B) FFV

C) FVF

D) VVV

E) VVF

Los plaguicidas, detergentes y freones, son considerados contaminantes de origen antropogénico. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I. Un efecto de los pesticidas en los seres humanos esta asociado con las enfermedades neoplásicas. II. Los detergentes que tienen fosfatos generan un efecto de eutrofización. III. Los CFCs en la estratosfera reaccionan con la radiación IR. A) VFV

4.

Ciclo 2018-I

B) FFF

C) VVF

D) FFV

E) VVV

La potabilización del agua, consiste en el tratamiento de aguas naturales para dedicarlas al consumo humano. Al respecto, indique la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F). I. Una de sus etapas es la sedimentación de arenas. II. Se elimina las partículas dispersas mediante la coagulación. III. La desinfección se realiza para eliminar microorganismos patógenos del agua. A) VFV

Semana Nº 18

B) FFV

C) FFF

D) FVV

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E) VVV

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Química EJERCICIOS DE CLASE N° 19 1.

La plata se ha empleado para fabricar monedas desde 700 a. C., inicialmente de electrum, aleación natural de oro y plata, y más tarde de plata pura. Una muestra que contiene 98,70 g de gránulos de plata se vierten en una probeta que contiene 12,2 mL de agua, ocasionando que el nivel del agua en la probeta se eleve a 21,6 mL. Calcule la densidad del metal, expresado en unidades básicas del SI. B) 1,0510–3 E) 1,05103

A) 1,05101 D) 1,0510–4 2.

Se tiene dos cuerpos “A” y “B” de igual forma y diferentes densidades que se encuentran respectivamente a –13 ºF y 253 K. ¿Cuál de las siguientes proposiciones es correcta con respecto a los cuerpos “A” y “B”? A) B) C) D) E)

3.

El cuerpo “A” se encuentra a –20 °C. La temperatura de “A” es mayor que la de “B” en 5 °C. El cuerpo “A” está más frío que “B”. Si el cuerpo “B” se calienta en 5 ºC tendrá la misma temperatura que “A”. El cuerpo “B” tiene una temperatura de –25 °C.

Los cambios son parte de nuestro entorno y los observamos en todo momento. Con respecto a los siguientes cambios, clasifique cada uno de ellos como físico (F) o químico (Q). I. II. III. IV.

El peróxido de hidrógeno al combinarse con la sangre libera un gas. Una sartén de hierro fundido se oxidará si no se seca después de lavarla. La leche se cuaja si se le adicionan unas cuantas gotas de jugo de limón. Un frasco de alcohol se evapora cuando se deja destapado.

A) QFQF 4.

C) 1,05104

B) FFQQ

C) FQFQ

D) QQQF

En un experimento de laboratorio es necesario mezclar 9 g de agua a 40°C con 15 g de alcohol a 30 °C. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio térmico? Datos: ceetanol = 0,6 cal/g.°C ;

A) 35 5.

E) QQFF

B) 25

C) 15

D) 38

ceagua = 1,0 cal/g.°C.

E) 32

En la actualidad no cabe pensar en el átomo como partícula indivisible, en él existen una serie de partículas subatómicas de las que protones neutrones y electrones son las más importantes. Respecto al átomo actual, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F):

Semana N° 19

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I. El átomo es un sistema constituido por un núcleo y una envoltura electrónica. II. El núcleo atómico tiene carga positiva y concentra la masa del átomo. III. Los protones, neutrones y electrones se conocen también como nucleones. A) VFV 6.

7.

B) VVF

A) 5, 2, 0, –1/2

B) 5, 3, –4, –1/2

D) 5, 2, –2, –1/2

E) 5, 4, –3, +1/2

E) VFF

C) 5, 3, –2, +1/2

Un elemento químico usado en la fabricación de microchips y microprocesadores posee los siguientes números cuánticos para su último electrón (3, 1, 0, +1/2). Determine a qué familia de la tabla pertenece dicho elemento. B) Nitrogenoides E) Gases nobles

C) Halógenos

La configuración electrónica de un elemento posee 4 electrones con energía relativa igual a 4, según la regla n + ℓ. Determine la familia a la que pertenece dicho elemento. A) Nitrogenoides D) Alcalinos

9.

D) FVV

Los números cuánticos determinar la ubicación probable de un electrón dentro de un átomo. Indique la alternativa que contenga a uno de los posibles valores de “n”, “ℓ”, “mℓ” y “ms” para un electrón de la subcapa 5f

A) Alcalinos D) Carbonoides 8.

C) VVV

B) Calcógenos E) Alcalinos térreos

C) Halógenos

¿Qué proposición es falsa respecto a la variación de las propiedades periódicas en un periodo? A) B) C) D) E)

El volumen atómico aumenta en el sentido en que el potencial de ionización aumenta. El carácter metálico disminuye en el sentido en que la electronegatividad aumenta. El potencial de ionización aumenta en el sentido que la afinidad electrónica aumenta. La electronegatividad disminuye en el sentido que el radio atómico aumenta. El radio atómico tiene la misma tendencia que el carácter reductor.

10. Cuando dos no metales se unen, lo hacen mediante un enlace covalente, con respecto a este tipo de enlace, seleccione la secuencia de verdadero (V) y falso (F): I. Entre los átomos que forman el enlace hay transferencia de electrones. II. Si uno de los átomos aporta el par de enlace se forma un enlace dativo. III. Si hay diferencia de electronegatividades entre los átomos se presenta un enlace polar. A) VFV

Semana N° 19

B) VVF

C) VVV

D) FVV

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E) VFF

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11. Con respecto al catión fosfónio, PH4+, seleccione la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F): I. Tiene cuatro enlaces covalentes apolares de los cuales uno es dativo. II. La especie cumple con la regla del octeto. III. En el enlace dativo cada átomo aporta electrones al enlace. Datos: Electronegatividades: H = 2,1; P = 2,1 A) FFV

B) VFV

C) FVF

D) FFF

E) VFF

12. El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido que integra el grupo de los anfígenos y que, siendo un no metal, se caracteriza especialmente por su alta reactividad. Seleccione la alternativa que contiene, respectivamente, los nombres de los siguientes compuestos: SO3; CaO; C2O7. A) Anhídrido sulfúrico, óxido de calcio, anhídrido perclórico. B) Anhídrido sulfúrico, óxido de calcio, anhídrido clórico. C) Anhídrido sulfuroso, óxido de calcio, anhídrido cloroso. D) Anhídrido sulfuroso, óxido de calcio, anhídrido hipocloroso. E) Anhídrido hiposulfuroso, óxido de calcio, anhídrido clórico. 13. Para los siguientes compuestos, I) CaO

II) Br2O7

III) HBr(ac)

IV) HCO4

Determine la alternativa correcta A) (I) es un óxido ácido o anhídrido y (II) un óxido básico. B) (I), (II) y (IV) son compuesto binarios oxigenados. C) En (IV) el número de oxidación del halógeno es +5. D) El hipoclorito de calcio se forma por la reacción de (I) y (IV). E) Si (I) se combina con H2O forma un hidróxido. 14. Las reacciones químicas son la representación de los cambios químicos, estas se pueden clasificar de diferente manera. ¿Cuál de las siguientes alternativas contiene a la reacción que es de desplazamiento simple y redox? A) Fe2(C2O4)3(s) + B) TiCℓ4 (g) C) NaOH(ac) D) C(g)

+

+ 2Mg (ℓ ) +

HCℓ(ac)

O2(g)

E) 2NOBr(g) +

Semana N° 19

calor

2FeC2O4(s) + 2CO2(g) Ti(s) + 2MgCℓ2 (ℓ) NaCℓ(ac) + H2O + Q CO2(g) + Q

Q

2NO(g) + Br2 (g)

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Ciclo 2018-I

15. Determine la secuencia de verdadero (V) y falso (F) con respecto a la reacción: Fe2(C2O4)3(s) + calor

2FeC2O4(s) + 2CO2(g)

I.

Es una reacción de óxido – reducción.

II.

El Fe se oxida perdiendo electrones.

III.

Se transfieren cuatro moles de electrones.

IV.

El Fe2(C2O4)3(s) es el agente oxidante y reductor a la vez.

A) VFVF

B) VVFF

C) VFFV

D) FFVF

E) FVFV

16. El pentóxido de dinitrógeno es conocido también como anhídrido nítrico, es un excelente agente nitrante, es altamente reactivo y al mezclarse con agua produce ácido nítrico. En un reactor se colocan 15 litros de oxígeno y 8 litros de NO, según la reacción: NO(g) + O2(g) N2O5(g) ¿Calcule los litros del reactivo en exceso se consumen? A) 6

B) 3

C) 9

D) 15

E) 7

17. En un experimento para poder observar la formación del NO 2 en un motor de combustión, se combinan 3 moles de N2 con 7,5 moles de O2 según la reacción: N2(g) + O2(g) → NO2(g) Si se obtienen 3 moles de NO2, seleccione la alternativa que contiene el reactivo en exceso y el rendimiento de la reacción. Datos: Pesos atómicos N = 14 O = 16 A) N2, 70

B) O2, 50

C) O2, 80

D) N2, 50

E) O2, 75

18. Con respecto a los gases ideales, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) I. Los gases se componen de moléculas en movimiento caótico continuo. II. Las moléculas ejercen fuerzas de atracción y de repulsión entre sí. III. La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas. A) FFV

B) VFV

C) VVV

D) FVV

E) VVF

19. Se tienen dos gases diferentes, en recipientes iguales, con igual temperatura. Indique la relación de sus presiones, si la densidad del primero es el doble de la densidad del segundo y el peso molecular del segundo es tres veces el peso molecular del primero. A) 3

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B) 4

C) 5

D) 6

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E) 7

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20. El ácido nítrico, HNO3, sirve de materia prima para un número elevado de aplicaciones, es utilizado en la fabricación de fertilizantes agrícolas, fibras y plásticos, de productos de limpieza, de explosivos, etc. Se tiene 1 L de solución al 63% en masa de HNO3, la cual posee una densidad de 1,4 g/mL. Determine la molaridad de la solución. ___

Dato: M HNO3 = 63 g/mol A) 10

B) 12

C) 14

D) 1,4

E) 16

21. Una paciente que padece úlcera duodenal puede presentar una concentración de HC en su jugo gástrico de 810–2 M. Suponiendo que su estómago recibe 3 litros diarios de jugo gástrico. Calcule los mililitros de medicina que contiene 2,6 g de A(OH)3 por 100 mL debe consumir diariamente para neutralizar el ácido. ___

Dato: M A(OH)3 = 78 A) 200

B) 240

C) 300

D) 720

E) 370

22. La cinética química es un estudio puramente empírico y experimental; esta estudia tanto el mecanismo como la velocidad de una reacción. Con respecto a la cinética química, seleccione la proposición incorrecta: A) Los catalizadores no se consumen durante la reacción. B) Mientras más dividido se encuentre un sólido menor será su velocidad de reacción. C) Según la ley de acción de masas, la velocidad de una reacción es proporcional a la concentración de los productos. D) Al aumentar la temperatura, aumenta el número de colisiones eficaces entre los reactivos. E) La gasolina vaporizada se consume con mayor rapidez que la gasolina líquida. 23. El equilibrio químico, es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos, es decir, se trata de un equilibrio dinámico. En una autoclave de 2 L se coloca hierro metálico y agua, la autoclave se cierra y calienta a 1000 ºC, produciéndose la reacción: Fe (s) + H2O (g)

Fe3O4 (s) + H2 (g)

Alcanzado el equilibrio reportaron 4 g de hidrógeno y 3,6 g de vapor de agua. ¿Calcule el valor de Kc? A) 1,0101 D) 1,0 10–1

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B) 1,0102 E) 1,010–2

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C) 1,0104

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24. La ley de Faraday es una relación fundamental en la determinación de la masa depositada o liberada en un electrodo. Dada la electrólisis del NaC fundido, determine los gramos de cloro que se depositan en el ánodo al hacer pasar una corriente de 8 A durante 965 s (Ar C = 35,5). A) 0,28 D) 56,20

B) 2,84 E) 16,00

C) 284,00

25. Hallar el potencial de celda en la reacción: Fe(s) + SnCl2(ac)  FeCl2(ac) + Sn(s) Datos Fe2+ Sn2+

A) + 0,44

+ 2e– + 2e–

B) + 0,14

 

Fe Sn

C) + 0,58

ЄºRed = – 0,44 voltios ЄºRed = – 0,14 voltios D) – 0,58

E) + 0,30

26. Un compuesto orgánico de cadena abierta posee cinco átomos de carbono unidos por enlace simple. Uno de los carbonos está unido a un oxígeno por enlace doble y los demás están saturados con átomos del hidrógeno. Indique la fórmula global del compuesto. A) C5H10O

B) C5H8O

C) C5H9O

D) C5H10O2

E) C5H8O2

27. ¿Cuántos carbonos primarios y secundarios respectivamente presenta el siguiente compuesto?

A) 5 y 6

B) 4 y 6

C) 5 y 5

D) 6 y 6

E) 5 y 4

28. Los alcanos son compuestos saturados ya que sus carbonos se unen por enlace simple (σ), con respecto al siguiente alcano:

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Determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F): I) II) III) IV)

Tiene 5 carbonos primarios y 5 carbonos terciarios. Todos los carbonos tienen hibridación sp3. La cadena principal tiene 6 carbonos y 3 sustituyentes. Su nombre es: 4 – ciclopropil – 2, 3, 6 – trimetilheptano.

A) VVFF

B) VVFV

C) FVVF

D) FVVV

E) VFVF

29. Los alquenos son compuestos insaturados que poseen al menos un par de carbonos con hibridación sp2, con respecto a los siguientes compuestos: I) II)

CH3 – C(CH3) = CH – CH (C2H5)2 (CH3)2 C = CH – CH2 – CH = C(CH3)2

La secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F) es: I) II) III)

El nombre del compuesto (I) es 2 – etil – 4 – metilhex – 4 – eno. El nombre del compuesto (II) es 2,6 – dimetilhepta – 2,5 – dieno. Si un mol del compuesto (II) se le hace reaccionar con un mol de H2 el compuesto resultante es isómero de (I).

A) VVF

B) FFV

C) FVV

D) FFF

E) FVF

30. Para obtener el neopreno, se emplea el vinilacetileno, que al reaccionar con el HCl da el cloropreno (reacción 1), y éste último tratado con sodio genera el neopreno (reacción 2), las estructuras de los compuestos mencionados se muestran a continuación:

Determine la proposición correcta: A) B) C) D)

El nombre sistemático del vinilacetileno es but –3– en–1–ino. El nombre sistemático del cloropreno es 4 – clorobuta – 1,3 – dieno. El nombre sistemático del neopreno es 2,3 – dietinilbuta – 1,3 – dieno. La reacción (1) es de eliminación.

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31. Marque la secuencia correcta de verdad (V) o falsedad (F) respecto a:

(I)

a) b) c) d)

(II)

(III)

El nombre de (I) es o – clorometilbenceno. En (II) el bromo está en el carbono 2. (III) tiene 5 enlace pi y 4 carbonos con hibridación sp2. El nombre de (III) es 1 – bromo – 2 – fenilbuta – 1,3 – dieno.

A) FVVF

B) FFVF

C) VFVF

D) FFFV

E) VVFF

32. Un alcohol comúnmente utilizado es el alcohol etílico o etanol que en nuestro país es obtenido por destilación del producto de la fermentación del azúcar de caña y comercialmente contiene una concentración de etanol de 96% v/v. Con respecto a los compuestos I, II, y III seleccione la alternativa correcta:

(I) A) B) C) D) E)

(II)

(III)

El compuesto (I) es un diol, secundario. Las estructuras (II) y (III) corresponden a alcoholes primarios. El nombre sistemático de (I) es 2,2 – dimetilpropanol. El nombre sistemático de (III) es 2 – metilciclohexenol. (II) es el etanol y por oxidación completa produce ácido etanoico.

33. Para los compuestos, indique la respuesta correcta.

I)

CH3 I CH3 – C – CO – CH3 I CH3

II)

O OH II I CH3 – C – CH – CH – CH3 I CHO

A) (I) es una cetona de cadena abierta y lineal B) En (I) y (II) la cadena principal tiene 5 carbonos C) El nombre sistemático de (I) es: 2,2 – dimetilbutanona D) (II) es un compuesto polihidroxilado E) El nombre de (II) es 2 – etil – 2 – hidroxi – 3 – oxobutanal Semana N° 19

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34. Los Hidratos de carbono o carbohidratos son un tipo de biomoléculas muy abundantes en los seres vivos desempeñando múltiples funciones. Una de ellas está relacionada al metabolismo energético. Dados los compuestos, determine la secuencia correcta de verdad (V) y falsedad (F). l) ll) lll) lV)

CH2(OH) – CH(OH)–CH2 – CH2 – CH2OH OHC – CH2 – CO – CH = C (OH) – CH2 OH OHC – CH2 – CH2 – CH(OH) – CH2OH CH2(OH)–CH(OH)–CH(OH) – CO – CH2OH

a) La estructura (I) y (IV) son monosacáridos. b) El compuesto (II) es una aldosa. c) El compuesto (IV) es una cetopentosa. d) El nombre del compuesto (III) es 5,6 – dihidroxi – 3 – oxohex – 4 – enal. A) VVFF

B) FFFV

C) FFVF

D) VVVF

E) FFVV

35. Un compuesto orgánico puede sufrir reacciones de oxidación o reducción caso de los alcoholes, aldehídos y ácidos carboxílicos. Para la reacción mostrada, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F)

I. II. III.

Se trata de una reacción de oxidación. En el compuesto (I) el bromo se encuentra en el carbono 5. El nombre del compuesto (II) es Ácido 3 – bromo – 5 – metilbenzoico.

A) VFV

B) VVV

C) VVF

D) FFV

E) FFF

36. Los esteres son compuestos que por su aroma se usan como sabores o fragancias, determine respectivamente la fórmula que corresponde al etanoato y al propanoato de propilo: a CH 3 COO

CH 2

b CH 3

CH 3

CH 2

CH 3

COO

CH

c CH 3 COO

CH 3

CH 2 CH 2

CH 3

CH 3 d CH 2 COO

CH CH 3

A) ae Semana N° 19

B) cb

CH 3

e CH 2 COO CH 3

C) cd

CH 3

CH 2 CH 2

D) ce

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E) ad Pág. 9

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37. Complete la siguiente expresión: El proceso metalúrgico para obtener el hierro es a partir de la _________, en el alto horno, éste mineral es reducido por efecto del_________ de carbono, obteniendose hierro fundido. Por la reducción de 300 t de mineral con 80% de pureza se producen __________ kg de hierro. Datos: Fe2O3 = 160 Fe = 56 A) Hematita – dióxido – 1,68103 B) Calcopirita – monóxido – 1,68 105 C) Hematita – monóxido – 1,68  101 D) Esfalerita – dióxido – 1,68 103 E) Hematita – monóxido – 1,68  105 38. En el Perú, la mayor producción de cobre es a partir de la calcopirita (CuFeS2), en una etapa del proceso el CuS da lugar al Cu2S a la temperatura de 1 100 ºC que se convierte en cobre fundido por oxigenación en el mismo horno, según la reacción: Cu2S(l) + O2 (g)

2Cu(l) + SO2 (g)

Si se obtienen 1,27 kg de Cu, ¿cuántos litros a C.N. de SO2 (formador de lluvia ácida) se emitirán al ambiente si el rendimiento de la reacción es del 80%? A) 223,8

B) 228,3

C) 179

D) 197

E) 232,8

39. Se sabe que la acumulación de CO2 y otros gases como el CH4 y el N2O contribuyen al calentamiento de la atmósfera; por lo que son llamados gases de efecto invernadero. Determine la secuencia correcta de verdad (V) y falsedad (F) de los siguientes enunciados. I. II. III.

Actúan como gases de efecto invernadero porque absorben la radiación UV. Las moléculas de estos gases atrapan el calor emitido al espacio por la superficie terrestre. El consumo de combustibles fósiles y la destrucción de los bosques incrementan el CO2 atmosférico.

A) VFV

B) VVF

C) VVV

D) FVF

E) FVV

40. Con respecto al smog fotoquímico, determine la secuencia correcta de verdadero (V) y falso (F): I. II. III. IV.

Su principal fuente son los vehículos automotores y reactores a altas temperaturas. Se compone principalmente de óxidos de nitrógeno. El ozono es un contaminante secundario en este tipo de smog. Produce irritación de las mucosas oculares, nasales y laringo-traqueales.

A) VVVV

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B) VVFV

C) FVFV

D) VFVV

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E) FFFV

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