Examen 1º Bachillerato
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| Examen 1º Bachillerato Cantidad de sustancia y reacciones químicas Nombre y Apellidos: ______________________________________________________________________ Teoría (3 puntos) Respuesta correcta: + 0,375; Respuesta incorrecta: - 0,125; Respuesta no contestada: 0
Pesos Atómicos: H = 1; N = 14; O = 16; Fe = 56; S = 32; P = 31; Zn = 65,4; Cl = 35,5; C = 12; Cu = 63,5 Problemas (7 puntos)
Por definición, la molaridad M se define como el número de moles de soluto por litro de disolución,  y teniendo en cuenta que el número de moles, n, se calcula dividiendo la masa, m, de la sustancia de que se trate entre el peso molecular, PM, de dicha sustancia, la expresión anterior queda  El peso molecular, PM, del H3PO4 es 1×3 + 31×1 + 16×4 = 98 u. Es decir, que 1 mol equivale a 98 g. Además, la valencia del H3PO4 es 3. Por tanto, a partir de la expresión anterior,  Por definición, la normalidad NM se define como el número de equivalentes gramo de soluto por litro de disolución,  Además, un equivalente gramo de una sustancia es el cociente entre el Peso Molecular de dicha sustancia y su valencia,  Para calcular el número de equivalentes habrá que dividir la masa de la sustancia por el valor de un equivalente gramo,  Por tanto, a partir de la definición de Normalidad, 
La fórmula del etanol es C2H6O, cuyo peso molecular es 12 × 2 + 1 × 6 + 16 × 1 = 46 u. De este peso molecular, 24 u corresponden al carbono, 6 u al hidrógeno y 16 u al oxígeno. Por tanto, podemos calcular el porcentaje correspondiente a cada uno de los elementos químicos: Si 46 u son el 100% del peso del etanol, 24 u serán el porcentaje del carbono,  Haciendo lo mismo con el hidrógeno y el oxígeno,  
El peso molecular del ácido nítrico, HNO3, es 1 × 1 + 14 × 1 + 16 × 3 = 63 u. Como la densidad del ácido es 1,25 g/ml, primero debemos calcular cuál es la masa de los 2 litros de disolución. De la definición de densidad,  Es decir, que la masa de los 2 litros de disolución es 2500 g. Pero al ser de una riqueza en peso del 23%, esto quiere decir que sólo el 23% de los 2500 g corresponden al ácido puro, 
El peso molecular del agua, H2O, es 1 × 2 + 16 × 1 = 18 u. El número de moles, n, se calcula dividiendo la masa de agua entre su peso molecular  Sabiendo que un mol de moléculas contiene el número de Avogadro de moléculas, 6,022 × 1023, entonces los 200 g de agua, que son 11,11 moles, contendrán 11,11 × 6,022 × 1023 = 6,69 × 1024 moléculas de agua Y como cada molécula de agua contiene 3 átomos, 2 de hidrógeno y 1 de oxígeno, 3 × 6,69 × 1024 moléculas = 2 × 1025 átomos de agua
El peso molecular del H2SO4 es 1 × 2 + 32 × 1 + 16 × 4 = 98 u. Como tenemos que calcular la molaridad, debemos saber el número de moles de ácido que hay por cada litro de disolución. Como la densidad del ácido es 1,198 g/ml, primero debemos calcular cuál es la masa de 1 litro de disolución. De la definición de densidad,  Pero al ser de una riqueza en peso del 27%, esto quiere decir que sólo el 27% de los 1198 g corresponden al ácido puro,  Es decir, que en 1 litro de disolución, 323,46 g son de ácido puro. Por tanto, la molaridad será  Para calcular la normalidad, sabemos que la valencia del sulfúrico es 2, por lo que 1 eq de H2SO4 es  Y la normalidad será  Según la definición de molalidad, debemos calcular los kg de disolvente en la disolución. Se obtienen restando a la masa total de la disolución la masa del ácido puro 1198 g – 323,46 g = 854,74 g Y la molalidad será el número de moles de soluto por kg de disolvente, 
2 SO2 + O2 → 2 SO3 En primer lugar, como nos preguntan cantidades en masa, debemos calcular la masa del oxígeno usando la ecuación de los gases ideales. Teniendo en cuenta que el número de moles se calcula dividiendo la masa del oxígeno O2 entre su peso molecular (16 u × 2 = 32 u)  El peso molecular del SO2 es 64 u y el del SO3 es 80 u. La ecuación química ajustada nos indica las proporciones según las que reaccionan el SO2 y el O2 para producir SO3 2 moles de SO2 (2 × 64 g = 128 g) reaccionan siempre con 1 mol de O2 (32 g) para formar 2 moles de SO3 (2 × 80 g = 160 g). Como tenemos 350 g de dióxido de azufre y solamente 1,314 de oxígeno, es evidente que sobrará dióxido de azufre. Para calcular la cantidad que sobrará usamos la siguiente proporción, Como 128 g de SO2 reaccionan con 32 g de O2, los 1,314 de O2 reaccionarán con cierta cantidad de SO2,  Por tanto sobrarán 350 g – 5,256 g = 344,74 g SO2 Sabiendo ahora la cantidad de oxígeno y dióxido de azufre que reaccionan, utilizando uno cualquiera de los reactivos podemos calcular el trióxido de azufre que se formará, 
En primer lugar debemos calcular la masa de ácido sulfúrico puro que hay en el litro de ácido comercial del que disponemos. Pero al ser de una riqueza en peso del 27%, esto quiere decir que sólo el 27% de los 1198 g corresponden al ácido puro, Es decir, que en 1 litro de ácido, 323,46 g son de ácido puro. La ecuación química ajustada nos indica las proporciones según las que reaccionan el cobre y el ácido sulfúrico para producir el sulfato de cobre (II), dióxido de azufre y agua, 2 moles de H2SO4 (2 × 98 g = 196 g) reaccionan siempre con 1 mol de Cu (63,5 g) formando 1 mol de CuSO4 , 1 mol de SO2 (64 g) y 2 moles H2O A la vista de las cantidades que reaccionan, parece evidente que sobrará ácido sulfúrico. Como 196 g de sulfúrico reaccionan con 63,5 g de Cu, los 50 g de Cu que tenemos reaccionarán con una cierta cantidad de ácido,  Por tanto sobrarán 323,46 g – 154,33 g = 169,13 g H2SO4 Para calcular el volumen de dióxido de azufre formado, primero calcularemos su masa y luego, con la ecuación de los gases ideales, su correspondiente volumen. Como 63,5 g de cobre producen 64 g de SO2, los 50 g de cobre que tenemos producirán una cierta cantidad de dióxido,   EXTRAS
El peso molecular del ácido carbónico es 62 u. Lo primero que hay que hacer es conocer los moles que hay en cada una de las disoluciones. En la primera de ellas, y de la definición de molaridad,  En la segunda disolución, de la definición de normalidad, teniendo en cuenta que la valencia del ácido carbónico es 2,  Como  y un mol es el peso molecular en gramos, los moles se pueden calcular multiplicando el número de equivalentes por la valencia n = eq × v = 0,375 × 2 = 0,750 moles Por tanto el número de moles presentes en la disolución resultante será 0,075 + 0,750 = 0,825 moles y la molaridad de la disolución, teniendo en cuenta que su volumen será 300 ml + 500 ml = 800 ml 
Tenemos que calcular la masa de ácido que necesitamos, que son 150 ml de una disolución de densidad 1,25 g/ml. De la definición de densidad,  Pero sólo el 20% de esta masa es ácido puro, es decir  De la definición de densidad, cada ml del ácido concentrado tiene 1,84 g de masa, de los cuales el 98% es ácido puro,  Es decir, que cada ml del ácido concentrado contiene 1,8 g de ácido puro. Por tanto, los 37,5 g de ácido puro que necesitamos estarán contenidos en cierta cantidad del concentrado,  Otra forma de hacerlo es la siguiente: tenemos que calcular qué volumen del ácido concentrado contiene estos 37,5 g de ácido puro que necesitamos. Pero como el ácido concentrado no es puro, sino del 98%, nos hará falta un poco más de ácido, es decir, que nuestros 37,5 g serán el 98%,  Usando la definición de densidad, 
La ecuación de la reacción es Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Lo primero es calcular la masa de HCl que ha reaccionado. De la definición de densidad,  De los cuales, sólo el 35% es puro,  La ecuación ajustada nos da la proporción en la que reaccionan las sustancias: 1 mol de Zn (65,4 g) reaccionan con 2 moles de ácido clorhídrico (2 × 36,5 = 73 g). Por tanto, los 31 g de HCl reaccionarán con una cierta cantidad de Zn,  Por tanto, dejan de reaccionar 30 g – 27,8 g = 2,2 g de impurezas. Es decir,  www.fisicayquimica.com |
