Instituto superior de computacióN, S. C




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CRITERIOS DE DESEMPEÑO


  1. ¿Cuántos gramos de NaOH húmeda* se necesitan pesar para preparar 250 ml de una disolución 1.5M?

(*)La sosa contiene 10% en masa de agua.



  1. Se quiere preparar un volumen de 8L de una disolución de KNO3 al 20% en masa y una densidad de 1.1326 g/ml a 20°C.

  • ¿Qué volumen de agua (*) y qué masa de nitrato de potasio se debe mezclar?

  • ¿Cuál es la molaridad y cuál es la Molalidad de la disolución preparada?

  • ¿Cuál es la fracción mol del soluto en esta disolución?

  • ¿En cuántos ml de la disolución hay 0.0025 moles de nitrato de potasio?

(*) La densidad del agua para este problema es de 1 g/ml.

  1. Completa la siguiente tabla para disoluciones acuosas de ácido sulfúrico.




Densidad

g/ml

Molaridad

M

Molalidad

m

% en masa de ácido sulfúrico

% en masa de agua

1.24

4.08










1.3







39.19




1.6




53.65







1.15










79.18



  1. Se preparan las disoluciones “A” y “B”.


Para la disolución “A” se utilizan 6.00 gramos de metanol en un kilogramo de agua y para la disolución “B” se utilizan 6.00 gramos de metanol en un kilogramo de tetracloruro de carbono. A 20°C la densidad de la disolución “B” es mayor que la densidad de la disolución “A”. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones relativas a estas disoluciones son ciertas? Efectúa los cálculos necesarios e indica cuales de las siguientes afirmaciones son ciertas:

  • Las disoluciones “A” y “B” tienen la misma molaridad.

  • Ambas disoluciones tienen la misma Molalidad.

  • Las fracciones molares del metanol en “A” y “B” son iguales.

  • El % en masa de metanol es igual en “A” que en “B”.



  1. Dos disoluciones acuosas “A” y “B” de nitrato de calcio tienen una concentración diferente.

  • ¿Cuántos gramos de nitrato de calcio puro hay en 200 ml de la disolución “A”?. Se sabe que la densidad y % en masa para esta disolución son 1.1636 g/ml y 20% respectivamente.

  • ¿Cuál es la densidad, % en masa, Molalidad y molaridad de la disolución “B”?. Se sabe que 400 ml de esa disolución tienen una masa de 504 gramos y que por cada kilogramo de disolvente hay 2.61 moles de nitrato de calcio.



  1. En una determinación cuantitativa se utilizan 17.1 ml de Na2S2O3 0.1N para que reaccione todo el yodo que se encuentra en una muestra que tiene una masa de 0.376 g.

Si la reacción que se lleva a cabo es:

I2 + 2Na2S2O3 ® 2NaI + Na2S4O6

¿Cuál es la cantidad de yodo en la muestra?


  1. En un litro de una disolución hay 200 g del soluto “X”. Si la disolución contiene 18% en masa de “X”, ¿Cuál es la densidad de la disolución, expresada en g/ml?

  2. Complete el siguiente cuadro. Incluya los cálculos realizados.



Soluto

Masa del soluto
(g)

Vol. de disolución
(mL)

Molaridad
M

Normalidad
N

H2SO4




250




0.5

HCl




50

0.1




NaOH

30

350







KOH

25




0.01




H2CO3

45







0.75

H3PO4




2500







Ca(OH)2




350







HBr

75

1000








3.5 LA REACCIÓN QUÍMICA
Ejemplos de Clasificación de la Reacción Química
Aún cuando en la bibliografía más utilizada en los cursos de Química General se habla constantemente de la reacción química, en pocos textos se hace explícita su clasificación y generalmente se hace en forma parcial como Whitten que enfatiza la clasificación de las reacciones desde el punto de vista de sus formas de combinación y las describe en disoluciones acuosas de acuerdo a sus características electrolíticas y formas predominantes del soluto en agua. Algunos otros libros clásicos de Química General (Chang, Ebbing y Keenan) tratan en capítulos diferentes las posibles formas de clasificación lo que impide su sistematización.
En este curso abordamos la clasificación de las reacciones químicas tomando en cuenta los siguientes aspectos:
CAMBIOS ENERGÉTICOS.
Reacciones exotérmicas

Reacciones endotérmicas

Esta clasificación considera si en el proceso el sistema libera o absorbe calor y grupa a las reacciones como exotérmicas o endotérmicas.
Ejemplos: HN03 + KOH KNO3 + H20 + calor (exotérmica)

2 HgO + Calor 2Hg(s) + O2 (g) (endotérmica)
COMPORTAMIENTO QUÍMICO (Clasificación analítica)
En este tipo de reacciones se considera si hay cambio en los números de oxidación de los productos con respecto a los reactivos (combustión, metales y ácidos, metales y iones de metales menos activos, no metales y iones de metales menos activos, combinación de elementos y viceversa) , si hay cambios significativos de pH o reacciones que involucren especies con características ácido-base, si hay formación de un sólido en el seno de un líquido durante la reacción, o bien, si hay formación de compuestos metálicos (generalmente de transición y muy coloridos) rodeados de moléculas y iones.
Esta clasificación incluye los siguientes tipos de reacciones:

Oxidoreducción

Ácido-base

Precipitación

Formación de compuestos de coordinación
Ejemplos:

2CH3OH(l) + 3 02 (g) 2CO2 (g) + 4 H20 (l) Oxidoreducción.

2Na(s) + H20(l) H2 (g) + 2NaOH (ac) Oxidoreducción

Cu(s) + 2AgNO3 (ac) 2Ag(s) + Cu( N03)2 Oxidoreducción

HNO3 (ac) + KOH(ac) KNO3(ac) + H20(l) Ácido-base

Si02 (s) + CaO(s) CaSiO3 Ácido-base

AgNO3 (ac) + K2CrO4 (ac) Ag2CrO4 (s)+ 2KNO3(ac) Precipitación

Co(NO3)2 (ac) + 6NH3(ac) [ Co (NH3)6 ](NO3)2 Coordinación
3.5.1 NATURALEZA DE LA REACCIÓN (complejidad entre reactivos y productos).
Esta clasificación considera si en la reacción se forma una sustancia de mayor complejidad, que la de los reactivos, o si el reactivo, se descompone en 2 o más sustancias, si se reemplaza un catión, un anión o un ligante o si hay un doble intercambio de especies. Este grupo de reacciones incluye las siguientes:
Síntesis

Descomposición

Desplazamiento simple

Doble desplazamiento o metátesis
Ejemplos:

C (s) + 02 (g) CO2 (g) Síntesis

2 HgO (s) 2Hg (s) + 02 (g) Descomposición

Mg (s) + H2SO4 (ac) MgSO4 (ac) + H2 (g) Desplazamiento simple

[Co(H2O)6] Cl2 + 6 NH3 (g) [Co(NH3)6 ]Cl2 + 6 H20 Desplazamiento simple

3BaCl2(ac) + 2Na3PO4 (ac) Ba3 (PO4)2 (s) + 6NaCl (ac) Doble desplazamiento.
Como puede observarse, una sola reacción puede ser clasificada desde diferentes puntos de vista y en ocasiones no resulta tan simple esta clasificación.
CRITERIOS DE DESEMPEÑO


  1. Clasifique a las siguientes reacciones según los siguientes criterios



Cambios energéticos:

Comportamiento químico

Agrupamiento de los átomos:


-exotérmicas
-endotérmicas


-ácido base
-redox


-síntesis
-descomposición




-precipitación
-formación de complejos

-sustitución simple
-doble sustitución



CuCO3 CuO + CO2




2 Kl + Cl2 2 KCl + I2




K2CrO4 + Pb(NO3)2 PbCrO4 + 2KNO3




Na2SO3 + S Na2S2O3




NaOH + HCl NaCl + H2O




NiCl + 6NH3 [Ni(NH3)6]Cl4




H2CO3 CO2 + H2O






  1. Complete las siguientes reacciones, balancéelas y clasifíquelas:

a) Na2S2O3 + H Cl

b) Ca(OH)2 + C O2

c) I2 + Na Br

d) ZnSO4 + Na S

e) Al (NO3)3 + NaOH

  1. Indique el número de oxidación de los elementos de cada compuesto y el agente oxidante y el reductor

a) Na2S2O3 + H Cl

b) Ca(OH)2 + C O2

c) I2 + Na Br

d) ZnSO4 + Na S

e) Al (NO3)3 + NaOH
3.6 BALANCEO DE ECUACIONES. MÉTODO ION ELECTRÓN
1. A los átomos de los elementos en su estado libre se les asigna un número de oxidación de cero. Así, cada uno de los átomos en H2, Br2, Na, Be, K, O2, y P4 tiene el mismo número de oxidación: cero.

2. Para los iones monoatómicos, es decir, iones constituidos por un sólo átomo, el número de oxidación del elemento es igual a la carga del ion entonces, el litio en el ion litio tiene un número de oxidación de +1; el bario en el ion bario, +2; el oxígeno en el ion oxígeno, -2, etcétera. Todos los iones de los metales alcalinos tienen un número de oxidación de +1, y todos los iones de los metales alcalinotérreos tienen un número de oxidación de +2. El aluminio tiene un número de oxidación de +3 en todos sus compuestos.

3. El número de oxidación del oxígeno en la mayoría de los compuestos es –2 (MgO y H2O). En los peróxidos (O2 -2) es –1.

4. El número de oxidación del hidrógeno en la mayoría de sus compuestos es +1. Cuando esta enlazado con los metales en compuestos binarios para formar los hidruros tiene un número de oxidación de –1.

5. El flúor tiene un número de oxidación de –1 en todos sus compuestos. Los otros halógenos, cloro, bromo y yodo, tienen números de oxidación negativos cuando existen como iones halogenuro (Cl-, Br-, I-). Cuando el cloro, el bromo y el yodo están combinados con oxígeno, como en los oxiácidos y oxianiones, tienen números de oxidación positivos.

6. En una molécula neutra, la suma de los números de oxidación de todos los átomos debe ser cero. En un ion poliatómico, la suma de los números de oxidación de todos los elementos debe ser igual a la carga neta del ion. Por ejemplo, en el ion amonio, NH4+, el número de oxidación del nitrógeno es –3 y el del hidrógeno es +1, por lo tanto, la suma de los números de oxidación es –3 +4 (+1) = +1, que es igual a la carga neta del ion.
Problemas resueltos
A continuación se presenta un ejemplo del procedimiento para balancear una ecuación en medio ácido.
FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
Paso 1: Identificar las especies químicas que cambian su número de oxidación y escribir la ecuación no balanceada en su forma iónica. Es necesario utilizar las especies que intervienen en la reacción, y no solamente los átomos que cambian su número de oxidación
Fe2+ + Cr2O72- Fe3+ + Cr3+
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