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; Ca = 40. 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 H2CO3 es 1×2 + 12×1 + 16×3 = 62 u. Es decir, que 1 mol equivale a 62 g. Además, la valencia del H2CO3 es 2. Por tanto, a partir de la expresión anterior,  Por definición, la normalidad N 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 butano es C4H10, cuyo peso molecular es 12 × 4 + 1 × 10 = 58 u. De este peso molecular, 48 u corresponden al carbono y 10 u al hidrógeno. Por tanto, podemos calcular el porcentaje correspondiente a cada uno de los elementos químicos: Si 58 u son el 100% del peso del butano, 48 u serán el porcentaje del carbono,  Haciendo lo mismo con el hidrógeno, 
El peso molecular del ácido sulfúrico, H2SO4 ,es 1 × 2 + 32 × 1 + 16 × 4 = 98 u.. Como la densidad del ácido es 1,198 g/ml, primero debemos calcular cuál es la masa de los 1250 ml de disolución. De la definición de densidad,  Es decir, que la masa de los 1250 ml de disolución es 1497,5 g. Pero al ser de una riqueza en peso del 27%, esto quiere decir que sólo el 27% de los 1497,5 g corresponden al ácido puro, 
El peso molecular del oxígeno, O2, es 16 × 2 = 32 u. Como nos dan los datos del oxígeno gaseoso, podemos usar la ecuación de los gases ideales para obtener el número de moles, teniendo en cuenta que la temperatura debe estar en Kelvin, T = (273 + 30) ºC = 303 K  Sabiendo que un mol de moléculas contiene el número de Avogadro de moléculas, 6,022 × 1023, entonces los 0,048 mol de O2 contendrán 0,048 × 6,022 × 1023 = 2,89 × 1022 moléculas de O2 Y como cada molécula de O2 contiene 2 átomos, 2 × 2,89 × 1022 moléculas = 5,78 × 1022 átomos de O
El peso molecular del H3PO3 es 1 × 3 + 31 × 1 + 16 × 3 = 82 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 1,075 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 65%, esto quiere decir que sólo el 65% de los 1075 g corresponden al ácido puro,  Es decir, que en 1 litro de disolución, 698,75 g son de ácido puro. Por tanto, la molaridad será  Para calcular la normalidad, sabemos que la valencia del ácido fosforoso es 3, por lo que 1 eq de H3PO3 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 1075 g – 698,75 g = 376,25 g Y la molalidad será el número de moles de soluto por kg de disolvente, 
El peso molecular del NO2 es 46 u y el del HNO3 es 63 u. La ecuación química ajustada nos indica las proporciones según las que reaccionan el NO2 y el H2O para producir HNO3 y NO. 3 moles de NO2 (3 × 46 g = 138 g) reaccionan siempre con 1 mol de H2O (18 g) para formar 2 moles de HNO3 (2 × 63 g = 126 g). Como tenemos 1 g de dióxido de nitrógeno, la cantidad de HNO3 formada se calcula usando la siguiente proporción, Como 138 g de NO2 producen 126 g de HNO3, 1 g de NO2 producirá x g de HNO3,  Para calcular la cantidad de NO2 que es capaz de absorber 1 m3 de vapor de H2O, necesitamos saber primero la masa de ese vapor de agua en las condiciones indicadas. Como 1 m3 son 1000 l, el peso molecular del agua es 18 u, y 27ºC equivalen a (273 + 27) K = 300 K, a partir de la ecuación de los gases ideales,  Como ahora ya tenemos la masa del vapor de agua, basta con plantear la siguiente proporción: Si 138 g de NO2 reaccionan con 18 g de H2O, los 585,366 g de H2O reaccionarán con y g de NO2. 
2 HCl + CaCO3 → CaCl2 + CO2 + H2O Si tenemos 500 ml de una disolución de HCl de densidad 1,18 g/ml y riqueza del 35% en peso, y 75 g de carbonato, calcula la cantidad de reactivo que sobrará (1 punto) y el volumen de CO2 formado, medido a 21ºC y 1 atm de presión (1 punto). El peso molecular del HCl es 1 × 1 + 1 × 35,5 = 36,5 u, el del CaCO3 es 1 × 40 + 1 × 12 + 3 × 16 = 100 u, y el del CO2 es 1 × 12 + 2 × 16 = 44 u. Lo primero que hay que hacer es calcular la masa de HCl puro que tenemos, para luego plantear las correspondientes proporciones. De la definición de densidad,  Pero al ser de una riqueza en peso del 35%, esto quiere decir que sólo el 35% de los 590 g corresponden al ácido puro,  La ecuación química ajustada nos indica las proporciones según las que reaccionan el HCl y el CaCO3. 2 moles de HCl (2 × 36,5 g = 73 g) reaccionan siempre con 1 mol de CaCO3 (100 g), por lo que los 75 g de CaCO3 que tenemos reaccionarán con x g de HCl,  Por tanto, como tenemos 206,5 g de HCl y sólo reaccionarán 54,75 g, está claro que sobrarán 206,5 g – 54,75 g = 151,75 g de HCl Para calcular el volumen de CO2 formado, primero vamos a calcular la masa mediante la siguiente proporción: Si 1 mol de CaCO3 (100 g) producen 1 mol de CO2 (44 g), los 75 g de CaCO3 producirán y g de CO2.  Para calcular ahora el volumen que ocupa el CO2, sólo queda por usar la ecuación de los gases ideales, teniendo en cuenta que el peso molecular del CO2 es 44 u y que 21ºC equivalen a (21 + 273) K = 294 K,  EXTRAS A. Al quemar 3 g de antracita (cierto tipo de carbón) se obtienen 5,3 litros de CO2 medidos en condiciones normales. Calcular la cantidad de carbono que contiene la antracita. C + O2 → CO2 (1 punto) De la ecuación química se observa que 1 mol de C (12 g) reacciona con 1 mol de O2 (32 g) produciendo 1 mol de CO2 (44 g). Lo primero es calcular la masa de CO2 obtenido mediante la ecuación de los gases ideales, sabiendo que el peso molecular del CO2 es 44 u, y que las condiciones normales implican 1 atm y 273 K,  Como ya hemos dicho que 12 g de C producen 44 g de CO2, los 10,417 g de CO2 habrán sido producidos por x g de carbón,  Por tanto, de los 3 g de antracita, 2,841 corresponden a C puro, con lo que podemos calcular la cantidad de carbono de la antracita,  B. Para determinar la riqueza de Zn impuro se toman 50 g y se tratan con una disolución de ácido clorhídrico de 1,18 g/ml de densidad y 35% de riqueza en peso, gastándose 129 ml de la disolución. Calcular la molaridad de la disolución (0,5 puntos), el porcentaje de Zn contenido en la muestra (1 punto) y los ml de hidrógeno recogidos durante la operación medidos en c.n. (1 punto) Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 Lo primero que debemos hacer es calcular la cantidad de HCl puro que reacciona. A partir de la definición de densidad,  Pero al ser de una riqueza en peso del 35%, esto quiere decir que sólo el 35% de los 152,22 g corresponden al ácido puro,  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 Como el peso molecular del HCl es 36,5 u, 1 mol equivale a 36,5 g.  De la ecuación química se observa que 1 mol de Zn (65,4 g) reacciona siempre con 2 moles de HCl (2 × 36,5 = 73 g), por lo que los 53,277 g de HCl han reaccionado con x g de Zn,  Como tenemos 50 g de Zn impuro, de los cuales reaccionan 47,73 g, podemos calcular el porcentaje en la muestra,  Por último, para calcular el hidrógeno producido, acudimos a la ecuación química, que nos dice que 2 moles de HCl (73 g) producen 1 mol de H2 (2 g), por lo que los 53,277 g de HCl producirán z g de H2,  Ahora sólo queda usar la ecuación de los gases ideales para calcular el volumen de hidrógeno pedido, sabiendo que el peso molecular del H2 es 2 u, y que las condiciones normales implican 1 atm y 273 K,  www.fisicayquimica.com |
