Serie
Shaum - qumica general
Sexta edicin
Agosto 1988
CAPITULO 5 MEDICIN DE GASES
Volmenes gaseosos, presin, presin atmofrica estndar. Condiciones
estndar. Leyes de los gases. Leyb de Charles. Ley dede Gay Lussac.
Ley general de los gases. Densidad de un gas ideal. Ley de Dalton
de la las presiones parciales. Recoleccin de gases sobre un liqudo.
Derivaciones del comportamiento ideal.
28 problemas propuestos
Resueltos por el ING. Gustavo Caldern ValleCatedrtico titular de
qumica general e inorgnica 1990Universidad Mayor de San Andres.
SERIE
SCHAUM QUMICA GENERAL
SEXTA EDICIN
AGOSTO DE 1988
JEROME L. ROSENBERG
CAPITULO 6 TEORIA CINTICA Y PESOS MOLECULARES DE LOS GASES
Hiptesis de Abogador. Volumen molar. Ley de los gases ideales.
Relaciones entre el volumen de gases a partir de ecuaciones.
Suposiciones bsicas de la teria cintica de los gases. Predicciones
de la teria cintica.
42 problemas propuestos
Resueltos con detalle por el Ing. Gustavo Caldern Valle
catedrtico titular de qumica general e inorgnica 1990Universidad
Mayor de San Andres
5.18 Exprsese la atmsfera estndar en a) bars, b) libras fuerza
por pulgada cuadrada.
1 atmsfera = 1 atm = 760 mmHg = 1,013 bars1 atmsfera = 1 atm =
14,7 PS I = 14,7 lbs/pulg2
5.19 La presin de vapor de agua a 25 C es 23.8 Torr. Expresarla
en a) atmsferas, b) Kilopascals.
Pv = 23,8 Torr x 1 atm = 0,0313 atmsferas760 Torr
23,8 Torr x 1 atm x 101,325 Kpa = 3,173 Kilopascals760 Torr1
atm
5.20 Se ha encontrado que el alcanfor sufre una
modificacincristalina a una temperatura de 140 C y una presin de
3.09 x 10 N/m . Cul es la presin de transicin en atmsferas?
P = 3,09 x 109 N/m2 x 1 atmsfera = 3,0495 x 104 atmsferas101325
N/m25.21 Un abrasivo, el borazn, se prepara calentando nitruro de
boro ordinario a 3000 F y un milln de libras por pulgada cuadrada.
Exprsese las condiciones experimentales en C y atm.
Transformando F a C F - 32 = 9C 5(3000 32 ) x 5 = C9de donde C =
1648,888La presin en atmsferas:
106 lbs x 1 atmsfera = 6,8037 x 104 atmsferaspulg2 14,7
lbspulg2
5.22 Con uno de los satlites que se enviarn a mercurio en 1974,
se observ que la presin atmosfrica del planeta era de 2 x 10-9
mbar. Cul es la fraccin de esta en comparacin con la presin
atmosfrica terrestre?P = 2 x 10-9 mbar = 2 x 10-12 barsEn vista de
que 1 bar = 1000 mbarPor lo tanto efectuando el calculo mediante
factores de conversin:2 x 10-9 mbar x 1 bar = 2 x 10-12 bars1000
mbar
Comparando las presiones: 2 x 10-12 bars = 2 x 10-121 bars (al
tanto por uno)
5.23 Una masa de oxgeno ocupa 40,0 pie cubo a 758 torr. Calclese
el volumen a 635 torr, manteniendo la temperatura constante.
T = constante = Se utiliza la ley de Boyle:P1 V1 = P2 V2 ; V2
=P1 V1 = 758 torr x 40 pie3P2 635 torrV2 = 47,74 pie3
5.24 Diez litros de hidrgeno a 1 atm de presin estan contenidos
en un cilindro que tiene un pistn mvil. El pistn se mueve hasta que
la misma masa de gas ocupa 2 litros a la misma temperatura.
Encuntrese la presin en el cilindro.
Temperatura constante : ley de Boyle.P1 V1 = P2 V2P2 = P1 V1 = 1
atm x 10 L = 5 atmsferasV2 2 LP2 = 5 atm
5.25 Una masa dada de cloro ocupa 38 cc a C . Calclese su
volumen a 45 C, manteniendo constante la presin.
V1 = 38 cc = 0,038 litros Pconstante = Use la ley de CharlesT1 =
20 C = 293 K V1 = V2T2 = 45 C = 318 K T1 T2V2 = ? V2 = V1 T2 =
0,038 L x 318 K293 KV2 = 0,04124 L = 41,24 cc
5.26 Cierta cantidad de hidrgeno est encerrada en una camara de
platino a volumen constante. Cuando la cmara se sumerge en un bao
de hielo fundido, la presin del gas es 1000 Torr. a) Cul es la
temperatura Celsius cuando el manmetro de presin indica una presin
absoluta de 100 Torr.? b) Qu presin se tendr cuando se eleve la
temperatura de la cmara hasta 100 C
Si el volumen permanece constante, entonces utilice la ley de
Gay Lussac:a) P1 = P2 T2 = P2 X T1 = 100 Torr x 273 KT1 T2 P1 100
TorrT2 = 27,3 K Transformando a CT2 = 27,3 273 = - 245,7 C
b) P2 =? Si T2 = 373 K ( 273 + 100 C = 373 K)Entonces P2 = P1 x
P2T1P2 = 1000 Torr x 373 K273 KP2 = 1366,3 Torr.
5.27 Se tienen 1000 pie cbico de Helio a 15 C y 763 Torr.
Calclese el volumen a 6 C 420 Torr.Ley combinada: P1 V1 = P2 V2T1
T2V2 = P1 V1 T2 = 257 K x 1000 pie3 x 763 TorrP2 T1 420 Torr x 288
K
V2 = 1684,201 pie3
5.28 Una masa de gas a 50 C y 785 Torr. Ocupa 350 mlt. Qu
volumen ocupar el gas a T.P.E.?
T.P.E. T2 = 273 K P1 = 785 Torr V1 = 350 mlt = 0,350 LP2 = 760
Torr T1 = 50 + 273 = 323 K
Ley combinada P1 V1 = P2 V2 ; V2 = P1 V1 T2P2 T1V2 = 785 Torr x
0,35 L x 273 K760 Torr x 323 K
V2 = 0,3055 L = 305,5 mlt.
5.29 Si una masa de gas ocupa 1 L a T.P.E. Qu volumen ocupar a
300 C y 25 atm?.V1 = 1L V2 = ? V2 = P1 V1 T2T1 = 273 K T2 = 573 K
P2 T1P1 = 1 atm P2 = 25 atmV2 = 1atm x 1 L x 573 K25 atm x 273
K
V2 = 0,08395 L = 83,95 mlt.
5.30 Si un gas ocupa 15,7 pie cubico a 60 F y 14,7 lbf/pulg2, qu
volumen ocupar a 100 F y 25 lb/pulg2?
V1 = 15,7 Pie3T1 = 60 F; F 32 = 9 ; (60 32) x 5 = 15,555 CC 5
9
T1 = 288,555 KP1 = 14,7 PSIV2 = ?T2 = 100 F Transformando (100
32) x 5 = 37,77 C9T2 = 310,777 KP2 = 25 PSIV2 = P1 V1 T2 = 14,7 PSI
x 15,7 pie3 x 310,777 K = 9,942 pie3P2 T1 25 PSI x 288,555 K
V2 = 9,942 pie3
5.31 Se recogen exactamente 500 centmetro cbico de nitrgeno
sobre agua a 25 C y 755 Torr. El gas est saturado con vapor de
agua. Calclese el volumen de nitrgeno en condiciones secas a T.P.E.
La presin de vapor del agua a 25 C es 23,8 Torr.
V = 500 cc N2 = 0,5 L N2T = 298 K (25 C)PT = 755 Torrcomo Pv* 25
C = 23,8 TorrEntonces PN2 = 755 Torr - 23,8 Torr = 731,2 Torr
Para estas condiciones 731,2 Torr x 0,5 L = n x R x 298 K ( PV =
n R T)760 Torr x V = n x R x 273 K
Despesando V = 731,2 x 0,5 L x 273 = 0,4406 L760 x 298 = 440,69
mlt
5.32 Un gas seco ocupa 127 centmetros cbicos a T.P.E. Si se
recogiese la mismamasa de gas sobre agua a 23 C y una presin total
del gas de 745 Torr, Qu volumen ocupara? La presin de vapor de agua
a 23 C es 21 Torr.
V1 = 0,127 LT1 = 273 k ; P1 = 760 TorrPara las condiciones
finales : PT = 745 Torr = Pgas + Pv*Pgas = PT Pv* = 745 Torr 21
TorrPgas = 724 Torr = P2T2 = 23 + 273 = 296 KV2 = ?Utilizando la
ley combinada: V2 = P1 V1 T2 = 760 Torr x 0,127 L x 296 kP2 T1 724
Torr X 273 K
V2 = 0,1445 L = 144,54 mlt
5.33 Una masa de gas ocupa 0,825 L a 30C y 556 Pa. Cul es la
presin si el volumen se modifica hasta 1 L y la temperatura hasta
20 C?.
V1 = 0,825 LT1 = - 30 C ; T1 = 243 K P1 = 556 PaP2 = ? ; V2 = 1
L T2 = 293 K
Utilizamos nuevamente la ley combinada: P1 V1 = P2 V2T1
T2Despejamos: P2 = P1 V1 T2 = 556 Pa x 0,525 L x 293 KV2 T1 1 L x
243 K
P2 = 553,08 Pa
5.34 Calclese la temperatura Celsius final que se requiere para
transformar 10 L de Helio a 100 K y 0,1 atm a 20 L y 0,2 atm.
Ley combinada: P1 V1 = P2 V2T1 T2T2 = P2 V2 T1 = 0,2 atm x 20 L
x 100 K = 400 K0,1 atm x 10 LT2 = 400 273 = 127 C
5.35 Un mol de gas ocupa 22,4 L a T.P.E a) Qu presin se requerir
para comprimir un mol de oxgeno dentro de un recipiente de 5 L
mantenido a 100 C ? b) Cul ser la temperatura Celsius mxima
permitida si esta cantidad de oxgeno se mantuviese en 5 L a una
presin no superior a 3 atm? c) Qu capacidad se requerir para
mantener esta misma cantidad si las condiciones se fijasen a 100 C
y 3 atm?.
a) V1 = 22,4 L a P1 = 1 atm y T1 = 273 K(n = 1 mol de cualquier
gas)
P2 = ? V2 = 5 L T2 = 373 K
P1 V1 = P2 V2 ; P2 = P1 V1 T2 = 1 atm x 22,4 L x 373 KV2 T1 5 L
x 273 KP2 = 6,121 atm
b) Resolviendo PV = n R TT = P V = 3 atm x 5 L = 182,926 Kn R 1
mol x 0,082 atm LK mol
T = 182,926 273 = - 90,073 C
c) V = n R T = 1 mol x 0,082 atm L x 373 KK mol = 10,195 L
3 atmV = 10,195 L
5.36 Si la densidad de un cierto gas a 30 C y 768 Torr es 1,253
Kilogramos por metro cbico, encuntrese su densidad a T.P.E..
P M = d R T ( Variante de la ecuacin de estado)Para las
condiciones iniciales: 768 Torr M = 1,253 Kg/m x R x 303 KPara
T.P.E. 760 Torr M = d x R x273 K
Despesando d = 1,253 Kg /m3 x 303 x 760 = 1,376 Kg/m3768 x
273
5.37 Cierto recipiente contiene 2,55 g de nen a T.P.E. Qu masa
de nen podr contener a 100 C y 10,0 atm?
Condiciones iniciales (T.P.E.) P V = m R TM
1 atm x V = 2,55 g x R x 273 KM
Para las condiciones finales: 10 atm x V = m x R x 373 KM
Despejando m = 2,55 g x 273 x 10 = 18,663 g373
5.38 En la cima de una montaa el termmetro marca 10 C y el
barmetro 700 mmHg. En la base de la montaa la temperatura es 30 C y
la presin es 760 mmHg. Comprese la densidad del aire en la cima y
en la base.
Cima: T = 283 KP = 700 mmHg
Base: T = 303 KP = 760 mmHg
Utilizando la ecuacin: PM = d R T (variante de la ecuacin de
estado)
Densidad en la cima: d = PM = 700 mmHg x 28,9 g/mol = 1,145
g/L62,4 mmHg L x 283 KK mol
Densidad en la base: d = 760 mmHg x 28,9 g/mol = 1,1161 g/L62,4
mmHg L x 303 KK mol
dcima = 1,145 = 0,986dbase 1,161
Base: 1,161/1,161 = 1,0
5.39 Se recoge un volumen de 95 cc de oxido nitroso a 27 C sobre
mercurio en un tubo graduado; el nivel externo de mercurio dentro
del tubo est 60 mmarriba del nivel externo del mercurio cuando el
barmetro marca 750 Torr . a) Calclese el volumen de la mis,ma masa
de gas a T.P.E. b) Qu volumen ocupar la misma masa de gas a 40 C,
si la presin baromtrica es de 745 Torr y el nivel de mercurio
dentro del tubo es de 25 mm por debajo del nivel en el
exterior?
V = 95 cc = 0,095 L de N2O : T = 300 K : MN2O = 44 g/mola) para
este caso Patm = h + PN2O Donde h= 60 mm = 60 Torr
de donde PN2O = Patm h = 750 Torr 60 Torr = 690 Torr
calculo de la masa de N2O = m = P V MR Tm = 690 Torr x 0,095 L x
44 g/mol62,4 Torr L x 300 KK molm = 0,154 g
V para T.P.E. V = m x R x T = 0,154 g x 62,4 Torr L x 273 K =
0,0784P x M K mol = 78,4 cc760 torr x 44 g/mol
b) V = ? a T = 313 K ; Patm = 745 Torr ; h = 25 TorrPara este
caso Patm = PN2O - h ;PN2O = Patm + h = 745 + 25 = 770 Torr
V = 0,154 g x 62,4 Torr L x 313 KK mol = 0,0887 L = 88,7 cc770
Torr x 44 g/mol
5.40 A cierta altitud en la atmsfera superior, se calcula que la
temperatura es 100 C y la densidad de 10-9 de la atmsfera terrestre
a T.P.E. Suponiendo ua composicin atmosfrica uiforme, cul esla
presin en Torr, a esa altitud?
La densidad a T.P.E. d = P x M = 1 atm x 28,9 g/mol = 1,29
g/L0,082 atm L x 273 KK mol
d = 1,29 x 10-9 g/L
La nueva presin: P = d R T = 1,29 x 10-9g/L x 62,4 Torr L x 173
KM K mol28,9 g/mol
P = 4,81 x 10-7 mm = 4,81 x 10-7 Torr
5.42 e midi la respiracin de una suspensin de clulas de
levaduraobservando el decremento en la presin del gas arriba de la
suspensin celular. El aparato se coloc de forma que el gas
estuviese confinado en un volumen constante, 16,0 cc, y el cambio
de presin total fuese causado por la asimilacin de oxgeno por las
clulas. La presin se midi con un manmetro cuyo fluido tena una
densidad de 1,034 g/cc. Todo el aparato estaba sumergido en un
termostato a 37 C. En un periodo de observacin de 30 min, el fluido
en la rama abierta del manmetro descendi 37 mm. Despreciando la
solubilidad del oxgeno en la suspensin de la levadura, calclese la
rapidez de consumo de oxgeno por las clulas en milmetros cbicos de
O2 (T.P.E.) por hora.
Volmen V1 = 16,0 cc = 0,016 LD fluido = 1,034 g/ccT1 = 273 + 37
= 310 Kh fluido: 37 mm luego h1 d1 = h2 d2 de dondeh Hg = 37 mm x
1,034 g/cch Hg = 2,813 mm = P1calculamos V2 Para T.P.E.Sea
combinada V2 = P1 V1 T2 = 2,813 mm x 0,016 x 273 KP2 T1 760 mm x
310 KV2 = 5,215 x 10-5 L durante 30 minutosPara una hora V2 = 5,215
x 10-5 x 2 = 1,043 x 10-4 L/hora= 1,043 x 10-4 L x 1000 cc x 10 mm
= 104,3 mm3/hora1 L 1 cc
5.43 Se analiz una mazola de N2, NO y NO2 mediante absorcin
selectiva de los xidos de nitrgeno. El volumen inicial de la mezcla
fue de 2,74 cc. Despus de tratarse con agua, el cual absorve el
NO2, el volumen fue de 2,02 cc. Entonces, se agit una solucin de
sulfato ferroso con el gas residual para absorver el NO, despus de
lo cual el volumen fue de o,25 cc. Todos los volmenes se midiern a
la presin baromtrica. Despreciando el vapor de agua, Cul era el
porcentaje en volumen de cada uno de los gases en la mezcla
original?
VT = VN2 + VNO + VNO2 = 2,74 ccDespus del tratamiento con H2O V
= 2,02 ccluego VNO2 = 2,74 2,02 = 0,72 ccTratamiento con FeSO4 V =
0,25 ccPor lo que VNO = 2,02 0,25 = 1,77 ccVN2 = 0,25 cc
Porcentajes en volumen: % N2 = 0,25 cc x 100 = 9,124 %2,74 cc%
NO = 1,77 cc x 100 = 64,59 %2,74 cc% NO2 = 0,72 cc x 100 = 26,27
%2,74 cc
5.44 Un matraz de 250 ml contena kriptn a 500 Torr, un matraz de
450 ml contena helio a 950 Torr. Se mezclo el contenido de los dos
matraces abriendo la llave que los conectaba, suponiendo que todas
las operaciones se realizaron a temperatura constante uniforme,
calclese la presin total final y el porcentaje en volumen de cada
gas en la mezcla.Temperatura constante: Ley de BoylePara el kriptn:
P1 V1 = P2 V2; 500 Torr x 250 ml = P2 (450 + 250) ml
P2 = 500 x 250 = 178,571 Torr700
Para el helio: 950 Torr x 450 ml = P2 (450 + 250) mlP2 = 950 x
450 = 610,714 Torr700La presin total final: PKr + PHe = 178,571
Torr + 610,714 Torr = 789,28 Torr
Porcentaje en volumen: % Kr = 178,571 Torr x 100 = 22,62 %789,28
Torr% He = 77,37 %
6.21 S 200 cc de un gas pesan 0,268 g a T.PE. Cul es su peso
molecular?
V = 0,2 L Utilizando PV = m R TM = 0,268 gMT = 273 KP = 1 atm M
= m R T = 0,268 g x 0,082 atm L x 273 KP M K mol1 atm x 0,2 L=
29,99 g/mol
6.22 Calclese el volumen de 11 g de xido nitroso, N2O a
T.P.E.
V =? M del N2O = 14 x 2 + 16 = 64 g/molm = 11 g N2O Entonces:T =
273 K V = m R T = 11 g x 0,082 atm L x 273 KP = 1 atm P M K mol =
5,59 L1 atm x 44 g/mol
6.23 Qu volumen ocuparan 1,216 g de dixido de azufre gaseoso a
18 C y 755 Torr?6.24 V =? M del SO2 = 32 + 16 x 2 = 64 g/molm =
1,216 g SO2T = 291 K V = m R T = 1,216 g x 0,082 atm L x 291 KP =
755 Torr K mol755 Torr x 64 g/mol x 1atm760 TorrV = 0,4563 L =
456,3 cc
6.25 Una masa de 1,225 g de un liquido vltil se vaporiza, dando
400 cc de vapor cuando se mide sobre agua a 30 C y 770 Torr. La
presin del vapor de agua de 30C es 32 Torr. Cul es el peso
molecular de la sustancia?.
V = 400 cc = 0,4 L Pgas seco = Pt - Pv *m = 1,225 g = 770 Torr -
32 Torr = 738 TorrT = 303 K M = m R T = 1,225 g x 62,4 Torr L x 173
KPt = 770 Torr P V K molPv* H20 = 32 TorrM =? 738 Torr x 0,4 L
M = 78,45 g/mol
6.26 Calclese el peso de un litro de amoniaco gaseoso, NH3 a
T.P.E.
V = 1 L NH3 m = P V M = 1 atm x 1 L x 17 g/molm=? R T 0,082 atm
L x 273 KP = 1 atm K molT = 273 K m = 0,759 g
6.26 Calclese la densidad de H2S gaseoso a 27 C y 2.00
atm.d=?H2S = M = 2 + 32 = 34 g/molT = 300 KP = 2 atmUtilizando la
variante P M = d R Td = P M = 2 atm x 34 g/molR T 62,4 atm L x 173
KK mold = 2,764 g/L
6.27 Encuntrese el peso molecular de una gas cuya densidad a 40
C y 758 Torr es 1,286 Kilogramo por metro cbico.
M = ? Ec. De estado P V = m R Td= 1,296 Kg/m MT = 313 K M = m R
T = 1,236 Kg x 62,4 Torr L x 313 K x 100 gP = 758 Torr P V K molm3
x 758 Torr x 1000 L x 1 Kg1 m3M = 33,13 g/mol6.28 Qu peso de
hidrgeno a T.P.E. Podr contener un recipiente en el que caben 4,0 g
de oxgeno a T.P.E.?.
Para el hidrgeno: P V m/M R T 1 atm V = m H2 x R x 273 K2
g/mol
Para el oxgeno: la misma Ec. 1 atm V = 4 g O2 x R x 273 K32
g/mol
Despejando: m H2 = 8 = 0,25 g de hidrgeno32
6.29 Uno de los mtodos que se disponen para calcular la
temperatura del centro del sol, se basa en la ley de los gases
ideales. Si se supone que el centro consta de gases cuyo peso
molecular promedio es de 2.0 y si la densidad y presin son 1,4 x 10
kilogramos por metro cbico 1, 3 x 10 atm, calclese la temperatura.M
= 2,0 g/mol Ec. De estado: P V = N R T ; P M = d R Td = 1,4 x 10
Kg/m P M = d R T ; T = P M = 1,3 X 10 atm x 2 g/molP = 1,3 x 10 atm
d R 1,4 x 10 Kg x 0,082 atm LT = ? m3 K molDe donde T = 2,264 x 10
K
6.30 Un tubo electrnico al vaco se sello durante la fabricacin a
una presin de 1,2 x 10-5 Torr, a 27 C, su volumen es100 cc calclese
el nmero de molculas de gas que permanecieron en el tubo.
P = 1,2 x 10-5 Torr P V = N R T
T = 300 K N = P V = 1,2 x 10-5 Torr x 0,1 L = 6,41 x 10 molesV =
0,1 L R T 62,4 Torr L x 300 Kn =? K moln de molculas = 6,41 x 10-11
moles x 6,023 x 1023 molculas1 moln = 3,86 x 1013 molculas
6.31 Uno de los criterios importantes para considerar al
hidrgeno como combustible para vehculos es lo compacto que resulta.
Comprese el nmero de tomos de hidrgeno por metro cbico que se tiene
en:a) hidrgeno gaseoso bajo una presin de 14 Mpa a 300 K;b)
hidrgeno lquido a 20 K a una densidad de 70.0 kilogramos por metro
cbico.c) El compuesto slido Dy Co3H3 tiene una densidad de 8200
kilogramos por metro cbico y todos sus hidrgenos se pueden utilizar
para la combustin.
a) V = 1 m3P = 14 Mpa ; T = 300 K
P V = N R T Entonces:
N = P V = 14 Mpa x 100 L x 1000 KpaR T 0,082 atm x 101,325 Kpa L
x 300 K 1 Mpa1 atm K mol
= 5,616 x 103 moles x 6,023 x 1023 molculas1 mol
= 3,3829 x 1027molculas x 2 tomos = 0,676 x 1028 tomos1
molcula
= 0,676 x 1028 tomosm
b) H2 (L) T = 20 Kd = 70 Kg/m
Entonces: 70 Kg x1000 g x 6,023 x 1023 molculas x 2 tomosm 1 Kg
2 g 1 molcula
= 4,2 x 1028 tomos/m
c) Dy CO3 H5 d = 8200 kg/m
Dy = 163CO3 = 59 X 3 345 g/molHg = 1 x 5
Solucin: 8200 Kg x 1000 g x 5 g H2 x 6,023 x 10 molec x 2 tomom
1 Kg 345 g 2 g H2 1 molec
= 7,157 x 10 tomos/m
6.32 Un tanque de acero vaco con vlvula para gases pesa 125 lb.
Su capacidad es de 1,5 pie cbico. Cuando el tanque se llena con
oxgeno hasta 2000 1bf/pulgada cuadrada a 25 C, qu porcentaje del
peso total del tanque lleno es O2?. Suponga la validez de la ley de
los gases ideales.m tanque = 125 lb Ec. De estado:V = 1,5 pie3 P V
= m R TP = 2000 PSI MT = 298 k m = P V MmO2 = ? R Tm = 2000 PSI x
1,5 pie3 x (3045) cc x 32 g/mol1 pie30,082 atm L x 14,7 PSI x 100
cc x 295 KK mol 1 atm 1 Lm = 7567,78 g = 16,669 Lb; % 16,669 x 100
= 13,3125
Para el tanque lleno:% = 16,669 x 100 = 11,76 %125 + 16,669
6.33 Eloxgeno gaseoso puro no es necesariamente la fuente ms
compacta de oxgeno para los sistemas carburantes cerrados debido al
peso del cilindro necesario para confinar al gas. Otras fuentes
compactas son el perxido de hidrgeno y el perxido de litio. Las
reacciones productoras de oxgeno son:
2 H2O2 ====== 2 H2O + O22 Li2O2 ====== 2 Li2O + O2Comprese entre
a) 65 % en peso de H2O2 y b) Li2O2 pura en funcin del porcentaje
del peso total que consta de oxgeno utilizable. Comprese con el
problema 6.32.H2O2 = 2 + 32 = 34 g/molLi2O2 = 13,882 + 32 = 45,882
g/molDe acuerdo con la reaccin: 2 H2O2 2 H2O + O
2 x 34 g 36 g H2O + 32 g O
68 g H2O2 36 g H2O + 32 g O22 Li2O2 2 Li 2 + O2
2 x 45,882 g 32 g O291,764 g 32 g O2
a) 65 % en peso de H2O2 ; 68 x 0,65 = 44,2 g H2O2 ellos
producirn: 20,8 g O2% = 20,8 x 100 = 30,6 %68b) % = 32 g O2 x 100 =
34,87 %91,764 g Li2O2
6.34 Se analiz un meteorito de hierro en uncin de su contenido
de argn isotpico. La cantidad de 36 Ar fue de 0,200 mm T.P.E. por
Kg de meteorito. Si cada tomo de 36 Ar se form mediante un fenmeno
csmico nico. Cuntos de estos fenmenos deben haber ocurrido por Kg
de meteorito?
V = 0,2 mm3 Ec. De estado P V = m R T : m = P V MM R TP = 1 atm
m = 1 atm x 0,2 mm3 x 40 g/molT = 273 K 0,082 atm L x 273 K x 1000
cc x 10 mm3K mol 1L 1 ccm = 3,573 x 10-7 gEl N de tomos: 3,573 x
10-7 g x 6,023 x 1023 tomos40 g= 5,38 x 1015 tomosN de fenmenos: el
mismo = 5,38 x 1015Kg de meteorito
6.35.1 Tres compuestos voltiles de cierto elemento tienen las
siguientes densidades gaseosas calculadas a T.P.E.: 6,75, 9.56 Y
10.08 Kg/m . Los tres compuestos contienen 96 %, 33 % y 96,4 % del
elemento en cuestin, respectivamente. Cal es el peso atmico ms
probable del elemento?.
S M = d R T M = 6,75 x 0,082 x 273 = 151,105 g/mol1M = 9,56 x
0,082 x 273 = 214,010 g/mol1M = 10,08 x 0,082 x 273 = 225,650
g/mol1peso atmico ms probable:
157,105/2 x 0,96 + 214,010/2 x 0,33 + 225,650/2 x 0,9643= 72,53
+ 35,311 + 108,763 = 72,23
6.36 Los absorbedores qumicos se pueden utilizar para eliminar
el CO2 exhalado por losviajeros en el espacio en vuelos espaciales
cortos. El Li2O es uno de los ms eficientes en funcin de la
capacidad de absorcin por unidad de peso. Si la reaccin es:Li2O +
CO2 Li 2CO3
Cul es la eficiencia de absorcin del Li2O puro en L de CO2 a
T.P.E. por Kg?
Pesos atmicos Li = 6,941 g C = 12 gO = 16 gEn la reaccin Li2O +
CO2 Li2CO3
29,882 g + 44 g
Entonces por Kg de Li2O = 29,9 g Li2O 44 g CO21000 g Li2O XX =
1472,45 g CO2
Utilizando la ecuacin de Estado: P V = m R TMV = m R T = 1472,45
g CO2 x 62,4 mm L x 273P M 760 mm K mol 44 g /molV = 750,1
LEficiencia de absorcin: 750,1 L/Kg ( Para una respuesta ms exacta
utilice los pesos atmicos con todos sus decimales).
6.37 El argn gaseoso liberado por los meteoritos destrozados no
tiene la misma composicin isotpica que el argn atmosfrico. La
densidad del gas de una muestra dada de argn meteortico fue de
1,481 g/L a 27 C y 740 Torr. Cul es el peso atmico promedio de esta
muestra de argn?.Ec. De estado P M = d R TDespejando M = d R T =
1,481 g/L x 62,4 Torr L x 300 KK mol740 Torr M = 37,465 g/mol
Como se trata de un hgas noble (Ar), no existe en forma
molecular. Por lo que directamente la respuesta se refiere al peso
atmico expresado en gramos: 37,465 g.
6.38 Exactamente 500 cc de un gas a T.P.E. pesan 0,581 g la
composicin del gas es la siguiente: C = 92,24 %, H = 7,76 %.
Obtngase la frmula molecular.Calculo del peso molecular real:M = m
R T = 0,581 g x 62,4 mm L x 273 KP V K mol760 mm x 0,5 LM = 26,04
g/mol
Composicin centesimal C = 92,24 % = 7,686 / 7,686 = 112H = 7,76
% = 7,76 / 7,686 = 11M real = 26,04 g/mol = 2M emprica 13 g/mol
Formula molecular: C2H2
6.39 Un hidrocarburo tiene la siguiente composicin: C = 82,66 %,
H= 17,34 %. La densidad del vapor es 0,2308 g/L a 30 C y 75 Torr.
Calclese su peso molecular y su frmula molecular.Clculo del peso
molecular:M = m R T = 0,2308 g x 62,4 mm L x 303 KK mol1 L x 75 mmM
= 58,18 g/molComposicin centesimal: C = 82,66 % 82,66 = 6,88/6,88
=1 x 2H = 17,34 % 17,34 = 17,34/6,88 = 2 Formula empricaC2H5 M
emprica = 24 +5 = 29M real = 58,18 g/mol = 2M emp 29 g/mol Formula
molecular C4H10( C2 X 2 H5 X 2)5.40 Cuntos gramos de oxgeno estn
contenidos en 10.5 L de oxgeno medidos sobre agua a 25C y 740 Torr?
La presin de vapor de agua a 25 C es 24 Torr.
mo2 = ? Correccin de la presin:V = 10,5 L O2 Pgas seco = Pt Pv *
H2O = 140 Torr 24 TorrT = 298 K Pgas seco 716 TorrP = 740 TorrPv*
H2O = 24 Torr Ec. De estado :m = P M V = 716 Torr x 32 g/mol x 10,5
LR T 62,4 Torr L x 298 KK molm = 12,93 g O2
5.41 Por una cuidadosa determinacin, se encontr que la densidad
del NO es o,2579 Kilogramos por metro cbico a una temperatura y
presin a las cules la densidad observada del oxgeno es 0,2749
kilogramo por metro cbico. Con base a esta informacin y en el peso
atmico conocido del oxgeno, calclese el peso atmico del
nitrgeno.Utilizando para ambos casos: PM = d R TPNO MNO = dNO R T =
0,2579 Kg/m x R x TPO2 M O2 = dO2 R T = 0,2749 Kg/m x R x T
Despejando: MNO = 0,2579 x MO2 = 0,2579 x 32 g/mol = 30,021 g
/mol0,2749 0,2749S el peso atmico del oxgeno es: 16 gEntonces el
peso atmico del nitrgeno ser: 30,021 16 = 14,021 g
5.42 a) Suponiendo que el aire est formado por 79 % en mol de
N2, 20 % de O2 y 1 % de Ar, calclese elpeso molecular promedio del
aire. b) Cul es la densidad del aire a 25 C y 1 atm?
a) N2 = 79 % N = 14 x 2O2 = 20 % O = 16 x 2Ar = 1 % Ar = 40
M promedio del aire 28 g x 0,79 x 32 g x 0,12 +40 g x 0,01 =
28,92 g/mol1b) d = PM = 1 atm x 28,92 g/mol = 1,183 g/LP T 0,082
atm L x 298 KK mol
5.43 Un matraz vaco abierto al aire pes 24,173 g. El matraz se
llen con el vapor de un lquido orgnico y se sell a la presin
baromtrica a 100 C. A temperatura ambiente, el matraz pes 25,002 g.
Entonces, el matraz se abri y se lleno con agua a temperatura,
despus de lo cual peso 176 g. La lectura baromtrica era de 725
mmHg. Todas las pesadas se hicieron a temperatura ambiente, 25 C
Cul es el peso molecular del vapor orgnico?. Tngase en cuenta el
peso del aire en el frasco durante la pesada inicial.
A) m matraz + m H2O = 176 gB) m matraz + m vapor = 25,002 gC) m
matraz + m aire = 24,173 g
Restando A) B) = m H2O m vapor = 150,998 g 1)Restando B) + C) =
m v m aire = 0,829 g 2)Sumando 1) + 2) obtenemos:mH2O m aire =
151,827 g 3)En la ecuacin 3) mH2O = dH2O x V y maire : P V MaireR
Td H2O x V P V M = 151,827 g = 100 g x V 725 V 28,9 = 151,827 gR T
L 62,36 298
Despejando el volumen V = 151,827 = 0,1519 L998,873llevando este
resulltado a la ecuacin A) tendremos:m matraz +151,998 g = 176 gm
matraz = 24,001 ga la Ec. B) m vapor : 25,002 g 24,001 g = 1,0003
gCalculando el peso molecular M = m R TP V1,0003g x 62,36 mm L x
373 KK mol = 211,155 g/mol725 mm 0,1519 L
6.44 Una muestra de 50 cc de una mezcla de hidrgeno oxgeno se
coloc en una bureta para gases a 18 C y se encerr a presin
baromtrica. Se paso a una chispa a travs de la muestra de forma que
se llev a cabo la formacin de agua. El gas puro resultante tiene un
volumen de 10 cc a presin baromtrica. Cul fue la fraccin de mol
inicial de hidrgeno en la mezcla a) si el gas residual despus de
pasar la chispa fue hidrgeno, b) si el gas residual fue
oxgeno?.
VO2 +VH2 = 50cc T = 18 C P = BaromtricaReaccin Qumica 2H2 + O2
2H2O2 volmenes de H2 + 1 volumen O2 = volumen total: 3 volmenes
Es decir: 20 cc + 10 cc 20 cc H2O
30 cc (mezcla)20 cc H2 30 cc mezclax 40 cc mezcla
x = 26,666 cc H2 Y 13,333 cc O2+10 cc H2
a) V residual 10 cc de H2 V mezcla 40 ccXH2 = 36,666 cc H2 =
0,73350 ccb) V residual 10 cc de O2 V mezcla 40 cc: es decir:26,666
cc H2 y 23,333 cc O2XH2 = 26,66 cc H2 = 0,53350 cc
6.45 Cunto vapor de agua contiene un cuarto cbico de 4 m de
longitud, si la humedad relativa es 50 % y la temperatura es 27 C?
La presin de vapor de agua a 27 C es 26,7 Torr. La humedad relativa
expresa la presin parcial del agua como un porcentaje de la `presin
del vapor de agua.
V = 4 m x 4 m = 64 cc = 64000 LHr = Pv = 50 %Pv*T = 300 KPv* H2O
= 26,7 Torr: entonces la Pv ser: Pv = 0,5 x 26,7 Torr = 13,35
TorrLa masa de vapor ser: P V = m R T ; m = P V MM R Tm = 13,35
Torr x 64000 L x 18 g /mol62,4 Torr L x 300 KK molm = 821,538 g =
0,821 Kg
6.46 E etano gaseoso, C2 H6, se quema en el aire en la forma
indicada por la ecuacin:2 C2H6 + 7 O2 ===== 4 CO2 + 6 H2OCalclese
el nmero de a) moles de CO2 Y DE H2O formados cuando se quema 1 mol
de C2H6, b) litros de O2 requeridos para quemar 1 litro de C2H6, c)
litros de CO2 formados cuando se queman 25 litros de C2H6, d)
litros (T.P.E.) de CO2 formados cuando se quema 1 mol de C2H6, e)
moles de CO2 formados cuando se queman 25 L (T.P.E.) de C2H6, f)
gramos de CO2 formados cuando se queman 25 L (T.P.E.) de C2H6.
a) De acuerdo con la reaccin: 2 C2H6 + 7 O2 == 4CO2 + 6 H2O2
moles + 7 moles == 4 moles + 6 molessi se queman 1 mol de C2H6 1mol
+ 3,5 moles == 2 moles + 3 molesb) Litros de O2 para quemar 1 L de
C2H6De idntica forma: 1 mol C2H6 + 3,5 moles O21 L C2H6 + 3,5 L
O2Se requieren: 3,5 L O2c) Litros de CO2 formados cuando se queman
25 L de C2H6:2 C2H6 + 7 O2 === 4 CO2 + 6 H2O2 litros + 7 litros ===
4 litros + 6 litros25 litros + 87,5 litros === 50 litros + 75
litrosSe forman: 50 litros de CO2 Y 75 litros de H2Od) Litros
(T.P.E.) de CO2 formados cuando se quema 1 mol de C2H61 mol C2H6
=== 2 moles CO2V = N R T = 2 mol x 62,4 mm L x 273 K = 44,829 LP K
mol760 mme) moles de CO2 formados cuando se queman 25 L C2H6
(T.P.E.)N = P V = 760 mm x 25 L = 1,115 molesR T 62,4 mm L x 273 KK
molLuego 2moles C2H6 === 4moles CO21,115 moles C2H6 === XX = 2,23
moles de CO2f) Gramos de CO2 formados cuando se queman 25 L C2H6
(T.P.E.)2,23 moles CO2 x 44 g = 98,15 g CO21 mol CO2
6.47 Con el fin de economizar oxgeno en las naves espaciales, se
he sugerido que el oxgeno en forma de CO2 exhalado, se convierta en
agua mediante la reduccin con hidrgeno. Se ha calculado que el CO2
emitido por un astronauta es de 1,00 Kg por da (24 horas).Un
convertidor catalco experimental reduce al CO2 con una rapidez de
500c (T.P.E.) por minuto. Qu fraccin de tiempo tendr que funcionar
dicho convertidor para transformar todo el CO2 emitido por un
astronauta?.
CO2 + H2 ==== H2O + ......CO2 exhalado por un astronauta : 1Kg
por da (24 h)
Capacidad del convertidor catalitico: 500 cc/ min T.P.E.Por lo
tanto: 500 cc x 60 min x 24horas = 7,2 x 10 cc/damin 1 hora
daMediante la ecuacin de estado: m = P V MR Tm = 760 mm x 7,2 x 10
L x 44 g/mol62,4 mm L x 273 KK molm = 1413,355 g CO2m = 1,413
Kg/daFraccin de tiempo que deber funcionar:1 Kg = 0,707 x 100 =
70,7 %1,413 Kg
6.48 Cuntos gramos de KClO3 se necesitan para preparar 18 litros
de oxgeno que se recogern sobre agua a 22 C y 760 Torr? La presin
de vapor de agua a 22 C es 19,8 Torr.
VO2 = 18 LT = 295 KPt = 760 Torr Pgas seco: Pt Pv* H2O = 760
Torr 19,8 Torr = 740,2 Torr
Utilizamos la ec. De estado mO2 = P V MR T= 740,2 Torr x 18 L x
32 g/mol62,4 Torr L x 295 KK molmO2 = 23,161 g
Pesos atmicos K = 39 Reaccin: 2K Cl O3 === 2 K Cl + 3 O2Cl =
35,5 245 g ----------- 2,016 g H2O= 16 X ------------ 23,161 gX =
59,1 g
6.49 Qu volumen de solucin de cido clorhdrico, de densidad 1.18
g/cc y que contiene 35 % en peso de HCl, deber reaccionar con zinc
para liberar 4,68 gramos de hidrgeno?
La reaccin qumica ser: Zn + 2HCl === Zn Cl2 + H273 g HCl
---------- 65,38 g Zn ----------- 2,016 g H2Y ---------- X
----------- 4,68 g H2Y = 169,464 g HCl X = 151,775 g Zn
Vol. de solucin de HCl = 151,775 g Zn reaccionan con 169,464 g
HCl
16,9464 g HCl x 100 g disol acid x 1 cc disol acid = 410,325 cc
disol acid35 g HCl 1,18 g disol acid
6.50 Se van a tratar 50 gramos de aluminio con 10 % de exceso de
H2SO4. La ecuacin qumica para la reaccin es:2 Al + 3H2SO4 ===== Al2
(SO4)3 + 3 H2a) Qu volumen de cido sulfurico concentrado, de
densidad 1.18 g/cc y que contienen 96.5 % de H2SO4 en peso, se debe
utilizar?b) Qu volumen de hidrgeno se recoger sobre agua a 20 C y
785 Torr?. La presin de vapor de agua a 20 C es 17,5 Torr.a) De
acuerdo con la reaccin: 2 x 27 g de Al + 3 x 98 g H2SO4Para 50% de
Al: 50 g de Al x 294 g de H2SO4 = 272,22 g H2SO454 g AlVolumen de
cido272,22 g H2SO4 x 100 g disol x cc disol = 156,718 cc disol96,5
g H2SO4 1,8 g disol
Exceso 10 % de cido: 156,718 cc x 1,1 = 172,4 cc disolb) VH2 =?
2 Al ------- 3 H22 x 27 g Al ------- 2 x 3 x1,008 g
H2(molecular)Para 50 g de Al: 50 g Al x 6,048 g H2 = 5,6 g H254 g
AlVolumen de la ecuacin de estado: V = m R TM P56 g x 62,4 mm L x
293 KK mol = 66,17 L2,016 g/mol x (785 17,5) Torr
6.50 Una muestra de 0,75 g de cido benzoico slido, C7H6O2, se
coloc en un matraz de reaccin a presin lleno con O2 a 10 atm de
presin y 25 C. El cido benzoico se quem completamente, hasta agotar
el oxgeno, para obtener agua y CO2. Cules fueron las fracciones mol
finales de CO2 y de vapor de agua en la mezcla gaseosa resultante
llevada a la temperatura inicial?. La Presin de vapor de agua a 25
C es 23.8 Torr . Desprciese el volumen ocupado por las sustancias
no gaseosas y la solubilidad del CO2 en la presin de vapor del
agua, de forma que la mayor parte del agua se condens.Ec. Igualada:
C7H6O2 + 7,5 O2 === 7 CO2 + 3 H2O122 g + 240 g === 308 g + 54 g (O2
agotado: 1,4754 g)0,75 g + 1,475 g === 1,8934 g + 0,33196 g
Calculo del volumen: V = m R T = 1,4754 g x 0,082 atm L x 298 KK
mol10 atm 32 g/mol= 0,1126 L
N de moles de CO2 Producidos: nCO2 = 1,8934 g = 0,0430 moles
CO244g/molN de moles de H2O Producidos: nH2O = 0,33196 g = 0,0184
moles H2O18 g/mol
moles de H2O que no se condensan:n = P V = 23,8 Torr x 0,1126 L
= 1,441 X 10 moles de H20R T 62,4 Torr L x 298 KK mol
Por lo tanto:XH2O (v) = nH2O (v) = 1,441 x 10 moles = 0,0033n
total (1,441 x 10 moles + 0,0430 moles)Luego XCO2 = 1 XH2O (v) =
0,996
6.51 Se pusieron en contacto dos gases que estaban en dos
recipientes adyacentes abriendo una llave entre ellos. Uno de los
recipientes media 0,25 L y contena NO a 88 Torr y 220 K, el otro
meda 0,1 L y contena O2, a 600 Torr 220 K. La reaccin para formar
N2O4 ( slido) termin completamente con el reactivo limitante.a)
Despreciando la presin de vapor de N2O4, Cul es la presin y la
composicin del gas que queda a 220 K despus de terminar la
reaccin?b) Qu peso de N2O4 se formo?
a) V1 = 0,25 L del otro recipiente (O2) V1 = 0,1 L vol.final =
0,35 LP1 = 800 Torr P1 = 600 TorrT1 = 220 K T1 = 220 KLa reaccin
qumica que se produce: 2NO(g) + O2(g) === N2O4 (s)Si N = 14 ; 0 =
16 60 g NO + 32 g O2 === 92 g N2O4Moles iniciales de NO:n = P V =
800 Torr x 0,25 L = 0,0145 moles NO = 0,437 g de NOR T 62,4 Torr L
x 220 KK mol
Moles iniciales de O2:600 Torr x 0,1 L62,4 Torr L x 220 K = 4,37
x 10 moles O2 = 0,13986 g O2Kmol
Considerando la reaccin: 60 g NO ----------- 32 g O2X
----------- 0,13986 g O2X = 0,2622 g NO
0,437 0,2622 g NO = 0,17486 g NO quedan como gasP = N R T =
0,17486 x 62,4 x 220V 300,35PNO = 228,61 Torr
b) mN2O4 formada = 0,2622 g NO + 0,13986 g O2 = 0,402 g N2O4
6.52 La produccin industrial de NH3 mediante el uso de
alimentacin con gas natural puede representarse mediante la
siguiente conjunto simplificado de reacciones:
CH4 + H2O ===== CO + 3H2 1)2 CH4 + O2 ===== 2 CO + 2 H2 2)CO +
H2O ===== CO2 + H2 3)N2 + 3 H2 ===== 2 NH3 4)
Suponiendo I) qu slo ocurren las reacciones anteriores, adems de
la absorcin qumica de CO2, II) qu el gas natural consta unicamente
de CH4, III) que el aire consta de 0.80 fraccin de mol de N2 y 0,20
fraccin de mol de O2, y IV) qu la relacin de conversin del CH4
mediante los procesos 1) y 2) se controlan mediante la admisin de
O2 para la reaccin 2) aadiendo nicamenteel aire suficiente para que
la razn molar entre N2 y H2 sea exactamente 1:3, consideres la
eficiencia global de un proceso en el cual 1200 m (T.P.E.) de gas
natural proporcionan 1.0 Ton mtrica de NH3, a) Cuntos moles de NH3
se formaran por cada mol de gas natural si la conversin del gas
natural fuese completa, sujeta a las suposiciones anteriores? b)Qu
porcentaje del rendimiento mximo calculado en a) es el rendimiento
real?a) Corregimos la ecuacin (2) 2CH4 + O2 2CO + 4 H2*(El
coeficiente 2 para lo hidrgenos no iguala la ecuacin )Observando
globalmente las ecuaciones (1) y(2) tenemos:
CH4 + H2O CO + 3H22CH4 + O2 2 CO + 2 H2
3 CH4 + H2O + O2 3CO + 7 H2
Conclusin: 3 moles de CH4 producen ---------- 7 moles de H2Los
mismos 3 moles de CH4 producen ----------- 3 moles de COPor lo que
triplicando la reaccin (3): tenemos3 CO + 3H2O 3 CO2 + 3 H2
Conclusin: 3 moles de CH4 producen 3 moles CO + 7 moles de H2+3
moles de H210 moles de H2Como la relacin N2 : H2 debe ser 1:3
Entonces de la ecuacin (4) N2 + 3 H2 2NH33,333 + 10 moles H2
6.666 moles NH3
Se forman 6,666 moles de NH3 por cada 3 moles de CH4:6,6 moles
NH3 = 2,2 mol N3 moles CH4 mol C
b) Eficiencia global: 1200 m = 1,2 x 10 L de CH4 equivalen
a:
n = P V = 1 atm x 1,2 x 10 L = 53604,93165 moles CH4R T 0,082
atm L x 273 KK molSe producen 1 ton metrica de NH3 = 1000000 g NH3
x 1 mol = 58823,52917 NH3nCH4 = 53604,93165 moles CH4nNH3 58823,529
moles NH3invirtiendo: 1,097moles NH3moles CH4
Rendimiento: 2,2 ------- 1001,097 ------ XX = 49 %
6.54 Calclese la razn entre a) Ucm y Ump b) Upr y Ump
Ump x ( 3 Kt/m)1/2 = 31/2 = 3 = 1,22Ump (2 Kt/m)1/2 21/2 2
De la misma manera para la razn entre Upr y Ump:
Upr = (8Kt/m)1/2 = 81/2 = 4 = 1,128Ump (2Kt/m)1/2 21/2 1/2
6.55 A qu temperatura tendrn las molculas de N2 la misma
velocidad promedio que los tomos de He a 300 K?
Velocidad promedio : Upr: 8 Kt 1/2 m
Upr (He) = 8K 300 1/2Las velocidades son 4,002Iguales:
Upr (N2) 8 K t 1/2 28
Despejando T = 300 x 28 = 2100 K4,002
6.56 A qu temperatura la velocidad ms probable de las molculas
de CO ser el doble que a 0C?
Velocidad ms probable: Ump = 2KT 1/2m
Ump a la Temp.. desconocida: 2 Ump = 2 K t 1/2m CO
Ump a 0C : Ump = 2 K 273 1/2m CO
Despejando T: 273 x 4 = 1092 K = 819 C
6.57 Demustrese que la ley de los gases ideales se puede
escribir como p = 2/3 E, en donde E es la enega cintica por unidad
de volumen.
Partiendo de la ecuacin de Estado:
PV = N R T (N moles)PV = R T (1 mol) R = K n (donde K =
cte.Boltzman)PV = K n T Si Ec T entonces Ec = b Tb = ctePV = K n Ec
= K n = cte 2B b 3PV = 2/3 Ec : P = 2/3 Ec ----- P = 2/3
EVPartiendo De la Ec. Fundamental de la teria cintica:PV = 2/3 m N
v2Si Ec = m V entonces P V = 2/3 N EcP = 2/3 N Ec : 2/3 N E (N
moles)
SERIE
SCHAUM QUMICA GENERAL
SEXTA EDICIN
AGOSTO 1988
AUTOR: JEROME L. ROSENBERG
CAPITULO 11 OXIDACION - REDUCCION
Reacciones de oxidacin reduccin. Estado de oxidacin. Notacin
inica en las ecuaciones. Balnceo de ecuaciones de oxidacin
reduccin.
50 PROBLEMAS PROPUESTOS
Resueltos con detalle por el Ing. Gustavo Caldern
ValleCatedrtico titular de qumica general e inorgnicaUniversidad
Mayor de San Andres 1990.
BALANCEAR LAS SIGUIENTES ECUACIONES MOLECULARES E IONICAS.11.11
Cu S + H NO3 (diluido) ==== Cu (NO3)2 + S + H2O + NO
= 0 _S S + 2 e X 3_ +3 e + 4 H + NO3 NO + 2H2O X 2
_ _3 S + 6 e + 8 H + 2 NO3 3 S + 6 e + 2 NO + 4 H2O
3 Cu S + 8 H NO3 (diluido) ==== 3Cu (NO3)2 + 3S + 4 H2O + 2
NO11.12K Mn O4+ H Cl ==== K Cl + Mn (Cl)2 + H2O + Cl2_ + _ +25 e +
8 H + Mn O4 Mn + 4 H2O X 2_ 0 _2 Cl Cl2 + 2 e X 5
_ + _ _ +2 _10 e + 16 H + 2 Mn O4 + 10 Cl 2 Mn + 8 H2O + 5Cl2 +
10 e
2K Mn O4 + 16 H Cl ==== 2 K Cl + 2Mn (Cl)2 + 8 H2O + 5Cl211.13Fe
(Cl)2 + H2O2 + H Cl ==== Fe (Cl)3 + H2O+2 +3 _Fe Fe + 1e X 2_ +2e +
2 H + H2O2 H2O + H2O X 1
+2 _ +3 _2 Fe + 2 e + 2H + H2O2 2 F e + 2e + 2 H2O
2Fe (Cl)2 + H2O2 + 2H Cl ==== 2 Fe (Cl)3 + 2 H2O
11.14As2 S5 + H NO3 (conc.) ==== H3 AsO4 + H HSO4 + H2O + NO2= _
+ _4 H2O + S H SO4 + 7 H + 8 e X 1_ +1 e + 2 H + NO3 NO2 + H2O X 8_
_4 H2O + S + 8 e + 16 H + 8 NO3 H SO4 +7 H + 8 e + 8 NO2 + 8H2OPara
5 S : 5 S + 5 x 9 H + 40 NO35 HSO4 + 40 NO2 + 5 x 4 H2O
4As2 S5 + 40 H NO3 (conc.) ==== 2 H3 AsO4 + 5 H HSO4 + 12H2O +
40 NO2
correccin necesaria
11.15Cu + H NO3 (conc.) ==== Cu (NO3)2 + H2O +NO2
0 +2 _Cu Cu + 2e X 1_ _1 e + 2 H + NO3 NO2 + H2O X 2
_ +2 _Cu + 2e + 4 H + 2NO3 Cu + 2e + 2 NO2 + 2H2O
Cu + 4H NO3 (conc.) ==== Cu (NO3)2 + 2H2O + 2NO2
11.16Cu + H NO3 (diluido) ==== Cu (NO3)2 + H2O + NO0 +2 _Cu Cu +
2e X 3_ _3 e + 4 H + NO3 NO + 2H2O X2_ _3 Cu + 6 e + 8 H + 2 NO3 3
Cu + 2 NO + 4H2O + 6e
3Cu + 8 H NO3 (diluido) ==== 3Cu (NO3)2 + 4H2O + 2 NO
11.17Zn + H NO3 (diluido) ==== Zn (NO3)2 + H2O + NH4 NO3
Zn Zn + 2e X4
8 e + 10 H + NO3 NH4 + 3 H2O X 1
4 Zn + 8 e + 10 H + NO3 4 Zn + 8 e + NH4 + 3 H2
4 Zn + 10 HNO3 ==== 4 Zn (NO3)2 + 3 H2O + NH4 NO3
11.18Na2C2O4 + K MnO4 + H 2 SO4 ==== K 2 SO4 + Na2SO4 + H2O +CO2
+ Mn SO4
C2O4 2 CO2 + 2e X 5
5e + 8 H + MnO4 Mn + 4 H2O X 2_ _5 C2O4 + 10 e + 16 H + 2 MnO4
10 CO2 + 10 e + 2 Mn + 8 H2O
5 NO2C2O4 + 2 K MnO4 + 8 H2SO4 K2SO4 + 5 Na2SO4 + 8 H2O +10 CO2
+ 2 Mn SO4
11.19Cd S + I2 + HCl ==== Cd (Cl)2 + H I + S
S S + 2e X 1
2e + I2 2I X 1
2e + S + I2 S + 2e + 2I
Cd S + I2 + 2 H Cl ==== Cd (Cl)2 + 2 H I + S
11.20MnO + PbO2 + H NO3 ==== H MnO4 + Pb (NO3)2 + H2O
2e + 4H + PbO2 Pb + 2H2O X 5
3H2O + MnO Mn O4 + 6H + 5e X2
10e + 20 H + 5 PbO2 + 6H2O + 2MnO 5Pb + 10H2O + 2MnO4 +12H +
10e8 4
2MnO + 5PbO2 + 8 H NO3 ==== 2 H MnO4 + 5 Pb (NO3)2 + 4H2O10 del
tanteo final11.21Cr I3 + K OH + Cl2 ==== K 2CrO4 + K IO4 + K Cl +
H2O
80H + Cr CrO4 + 4H2O + 3e X 2
24 OH + I3 3IO4 + 12H2O + 24 e X 2
2 e + Cl2 2 ClX 27
16OH + 2Cr + 48OH + 2I3 + 54e + 27Cl2 2CrO4 + 8H2O + 6e +6IO4+
24H2O + 48e + 54 Cl
2Cr I3 + 64K OH + 27 Cl2 ==== 2K2 CrO4 + 6 K IO4 +54 K Cl + 32
H2O
11.22Na2HAsO3 + K BrO3 + H Cl ==== Na Cl + K Br + H 3 AsO4
H2O + H As O3 As O4 + 3H + 2 e X 3
6 e + 6 H + Br O3 Br + 3H2O X 1
3H2O + 3 H AsO + 6e + 6H + BrO3 3As O4 + 9H + 6e + Br + 3H2O
3Na2 HAsO3 + K BrO3 + 6 H Cl ==== 6 Na Cl + K Br + 3 H3 AsO4
11.23Na 2 TeO3 + Na I + H Cl ==== Na Cl + Te + H2O + I2
4e + TeO3 Te + 3 H2O X 1
2 I I2 + 2 e X 2
4e + 6 H + TeO3 + 4 I Te + 3 H2O + 2 I2 + 4 e
Na2 TeO3 + 4 Na I + 6 H Cl ==== 6 Na Cl + Te + 3 H2O + 2 I2
11.24U (SO4)2 + K MnO4 + H2O ==== H 2 SO4 + K 2 SO4 + Mn SO4 +
UO 2 SO4
2 H2O + U UO2 + 4 H + 2 e X 5
5 e + 8 H + MnO4 Mn + 4 H2O X 2
10 H2O + 5 U + 10 e + 16 H + 2 MnO4 5 UO2 + 20 H + 10e + 2 Mn +
8 H2O2 4
5U (SO4)2 +2K MnO4 +2H2O ==== 2H 2 SO4 + K 2 SO4 + 2Mn SO4 +5UO2
SO4
11.25I2 + Na 2S2O3 ==== Na 2 S4O6 + Na I
2 e + I2 2 I X 12S2O3 S4O6 + 2 e X1_ _2 e + I2 + 2S2O3 2 I +
S4O6 + 2 e
I2 + 2 Na 2S2O3 ==== Na 2 S4O6 + 2 Na I
11.26Ca (O Cl)2 + K I + H Cl ==== I2 + CaCl + H2O + K Cl
4 e + 4 H + 2 ClO 2 Cl + 2 H2O X 1
2 I I2 + 2 e X 2
4 e + 4 H + 2 ClO + 4 I 2 Cl + 2 H2O + 2 I2 + 4 e
Ca (O Cl)2 + 4 K I + 4 H Cl ==== 2 I2 + Ca Cl + 2 H2O + 4 K
Cl
11.27Bi 2O3 + Na OH + Na OCl ==== Na BiO3 + Na Cl + H2O
6 OH + Bi2 O3 2BiO3 + 3H2O + 4 e X 1
2 e + H2O + ClO Cl + 2 OH X 2
6 OH + BI2O3 + 4 e + 2H2O + 2 ClO 2 BiO3 + 3 H2O + 4 e + 2 Cl +
4 OH
Bi 2O3 + 2 Na OH + 2 Na OCl ==== 2 Na BiO3 + 2 Na Cl + H2O
11.28K 3 Fe (CN)6 + Cr2O3 + K OH ==== K 4 Fe(CN)6 + K 2 CrO4 +
H2O
1 e + Fe(CN)6 Fe (CN)6 X 6
10 OH + Cr2O3 2 CrO4 + 5 H2O + 6e X 1
6 e + 6 Fe (CN)6 + 10 OH + CrO3 6 Fe(CN)6 + 2CrO4 + 5H2O +
6e
6K 3 Fe (CN)6 + Cr2O3 +10K OH ==== 6K 4 Fe(CN)6 +2 K 2 CrO4 +5
H2O
11.29H NO3 + H I ==== NO + I2 + H2O
3e + 4H + NO3 NO + 2H2O X 2
2 I I2 + 2 e X 3
6 e + 6Fe(CN)6 + 10 OH +Cr2O3 2 NO + 4 H2O + 3 I + 6 e
2H NO3 +6 H I ==== 2 NO + 3 I2 + 4 H2O
11.30Mn SO4 + (NH4)2S2O8 + H2O ==== MnO2 + H 2SO4 + (NH4)
2SO4
2e + S2 O3 2 SO4 X 1
2 H2O + Mn Mn O2 + 4 H + 2e X 1
2 e + S2O8 + 2 H2O + Mn 2 SO4 + MnO2 + 4 H + 2 e
Mn SO4 + (NH4)2S2O8 +2 H2O ==== MnO2 + 2 H 2SO4 + (NH4) 2SO4
11.31K 2 Cr2O7 + Sn Cl2 + H Cl ==== Cr Cl3 + Sn Cl4 + K Cl +
H2O
Sn Sn + 2e X 3
6 e + 14 H + Cr2O7 2 Cr + 7 H2O X 13 Sn + 6e + 14 H + Cr2O7 3 Sn
+ 6e + 2 Cr + 7 H2O
K 2 Cr2O7 + 3Sn Cl2 + 14 H Cl ==== 2 Cr Cl3 +3 Sn Cl4 + 2 K Cl +
7 H2O
11.32Co Cl2 + Na 2 O2 + Na OH + H2O ==== Co (OH)3 + Na Cl
Co Co + 1 e X 2
2e + 2 H2O + Na2O2 4 OH + 2 Na X 12 Co + 2e + 2 H2O + Na2O2 2 Co
+ 2 e + 4 OH + 2 Na
2Co Cl2 + Na 2 O2 + 2 Na OH + 2 H2O ==== 2 Co (OH)3 +4 Na Cl
11.33Cu(NH3)4 Cl2 + K CN + H2O ==== NH3 + NH4 Cl + K 2Cu (CN)3+
K CNO + K Cl_ +2 +11 e + Cu Cu X 2_ _ + _H2O + CN CNO + 2H + 2e X
1_ _2 e + 2 Cu + C 2 Cu + C + 2e
2Cu(NH3)4 Cl2 + 7K CN + H2O ==== 6 NH3 + 2 NH4 Cl + 2 K 2Cu
(CN)3+ K CNO + 2K Cl
11.34Sb2O3 + K IO3 + H Cl + H2O ==== H Sb(OH)6 + K Cl + I Cl
9 H2O + Sb2O3 2 Sb(OH)6 + 6H + 4e X 1
4 e + 6 H + IO3 I + 3H2O X 1
4 e + 9 H2O + Sb2O3 + 6 H + IO3 2 Sb(OH)6 + 6H + 4e + I +
3H2O6
Sb2O3 + K IO3 + 2 H Cl + 6 H2O ====2 H Sb(OH)6 + K Cl + I Cl
11.35Ag + K CN + O2 + H2O ==== K Ag (CN)2 + K OH0 ++ _Ag Ag + 1e
X 4_ _4 e + 2 H2O + O2 4 OH X 1_ _4 e + 2 H2O + O2 + 4 Ag 4 Ag + 4
e + 4 OH
4Ag + 8 K CN + O2 + 2H2O ==== 4 K Ag (CN)2 + 4K OH
11.36WO3 + Sn Cl2 + H Cl2 ==== W3O8 + H 2SnCl6 + H2O_ +2 e + 2H
+ 3 WO3 W3O8 + H2O X 1+2 +4_Sn Sn + 2e X 1_ _2e + 2H + 3WO3 + Sn
W3O8 + H2O + Sn + 2e
3WO3 + Sn Cl2 + 4H Cl2 ==== W3O8 + H 2SnCl6 + H2O
11.37Co Cl2 + K NO2 + H C2H3O2 ==== K 3Co(NO2)6 + NO + K C2H3O2+
K Cl + H2O+2 +3 _Co Co + 1 e X 1_ + _1 e + 2 H + NO2 NO + H2O X 1_
_1e + Co + 2H + NO2 Co + 1e + NO + H2O
Co Cl2 + 7K NO2 + 2H C2H3O2 ==== K 3Co(NO2)6 + NO + 2K C2H3O2+2
K Cl + H2O
11.38V(OH)4Cl + Fe Cl2 + H Cl ==== VO Cl2 + Fe Cl3 + H2O_ +5 +41
e + V V X 1+2 +3 _Fe Fe + 1e X 1_ _1 e + V + Fe V + Fe + 1e
V(OH)4Cl + Fe Cl2 + 2H Cl ==== VO Cl2 +Fe Cl3 + 3H2O
BALANCENSE LAS SIGUIENTES ECUACIONES MEDIANTE EL METODO DEL
ESTADO DE OXIDACIN.
11.39NH3 + O2 ==== NO + H2O-3 +2 _N N + 5 e X 4_ 0 -24 e + O2 2
O X 5_ _4N + 20 + 20 e + 5O2 4 N + 20 e + 10 O
4 NH3 + 5O2 ==== 4 NO + 6 H2O
11.40CuO + NH3 ==== N2 + H2O + Cu_ +2 02 e + Cu Cu X 3-3 0 _2 N
N2 + 6 e X 1
6 e + 3Cu + 2N 3 Cu + N2 + 6 e
3CuO + 2NH3 ==== N2 + 3H2O + 3Cu
11.41KClO3 + H2SO4 ==== K HSO4 + O2 + ClO2 + H2O
1e + Cl Cl X 4
2 O O2 + 4 e X 1
4 e + 4 Cl + 2 O 4 Cl + O2 + 4 e
4KClO3 + 4 H2SO4 ==== 4 K HSO4 + O2 + 4 ClO2 + 2 H2O
11.42Sn + HNO3 ==== S nO2 + NO2 + H2O0 +4 _Sn Sn + 4 e X 1_ +5
+41 e + N N X 4__Sn + 4 e + 4 N Sn + 4 e + 4 N
Sn + 4 HNO3 ==== S nO2 + 4 NO2 + 2 H2O
11.43I2 + HNO3 ==== HIO3 + NO2 + H2O0 +5 _I2 2I + 10 e X 1_ +5
+41e + N N X 10_ _I2 + 10 e + 10 N 2 I + 10 e + 10 N
I2 +10 HNO3 ==== 2 HIO3 + 10 NO2 + 4 H2O
11.44KI + H2SO4 ==== K2SO4 + I2 + H2S + H2O-1 0 _2I I2 + 2e X 4_
+6 -28 e + S S X 1_ _8 I + 8 e + S 4 I2 + 8 e + S
8 KI + 5 H2SO4 ==== 4 K2SO4 + 4 I2 + H2S + 4 H2O
11.45KBr + H2SO4 ==== K2SO4 + Br2 + SO2 + H2O
2 Br Br2 + 2 e X 1
2 e + S S X 1
2 Br + 2 e + S Br2 + 2 e + S
2KBr + 2 H2SO4 ==== K2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O
11.46Cr2O3 + Na2CO3 + KNO3 ==== Na2CrO4 + CO2 + KNO2
Cr Cr + 3 e X 2
2 e + N N X 3
2 Cr + 6 e + 3 N 2 Cr+ 6 e + 3 N
Cr2O3 + 2 Na2CO3 +3 KNO3 ==== 2 Na2CrO4 + 2 CO2 + 3 KNO2
11.47P2H4 ==== PH3 + P4H2_ +2 e + 2 H + P2H4 2 PH3 X 3+ _2 P2H4
P4H2 + 6 H + 6 e X 1
6 e + 6 H + 3 P2 H4 + 2 P2H4 6 PH3 + P4 H2 + 6 H + 6 e
5 P2H4 ==== 6 PH3 + P4H2
11.48Ca3 (PO4)2 + SiO2 + C ==== CaSiO3 + P4 + CO0 +2 _C C + 2 e
X 10_ +5 020 e + 4 P P X 1_ _10 C + 20 e + 4 P 10 C + 20 e + P4
3Ca3 (PO4)2 + 6 SiO2 +10 C ==== 6 CaSiO3 + P4 + 10 CO
COMPLETENSE Y BALANCEENSE LAS SIGUIENTES ECUACIONES ESQUEMATICAS
MEDIANTE EL METODO DEL ION ELECTRON.
11.49I + NO2 ==== I2 + NO solucin cida_ 0 _2 I I2 + 2e X 1_ + _1
e + 2H + NO2 NO + H2O X 2_ _2 I + 2 e + 4 H + 2 NO2 I2 + 2 e + 2 NO
+ 2 H2O
11.50 _ _Au + CN + O2==== Au (CN)4 solucin acuosa0 +3 _Au Au + 3
e X 4_ + 04 e + 4 H + O2 2 H2O X 3_ _4 Au + 12 e + 12 H + 3 O2 4 Au
+ 12 e + 6 H2O
_ _4 Au + 16 CN + 3 O2 + 12 H ==== 4 Au (CN)4 + 6 H2O
11.51 _ =MnO4 ==== MnO4 + O2 solucin alcalina_ _ =En medio bsico
1 e + MnO4 MnO4 X 4_ 0 _4 OH O2 + 2H2O + 4 e X 1_ _4 e + 4MnO4 +
4OH 4MnO4 + O2 + 2H2O + 4e
4MnO4 + 4OH 4MnO4 + O2 + 2H2O
11.52_P ==== PH3 + H2PO2 solucin alcalina_ + 0En medio bsico: 3
e + 3 H + P PH3 X 1_ 0 _ _6 OH + 3 P 3 H2PO2 + 3 e X 1_ _3 e + 3 H
+ 6 OH + 4 P PH3 + 3 H2PO2 + 3 e
3 H2O + 3 OH + 4 P PH3 + 3 H2PO2
11.53
Zn + As2O3 ==== AsH3 solucin cida0 +2 _En medio cido: Zn Zn + 2
e X 6_ +12 e + 12 H + As2O3 2 AsH3 + 3 H2O X 1_ _6 Zn + 12 e + 12 H
+ As2O3 6 Zn + 12 e + 2 AsH3 + 3 H2O
6 Zn + 12 H + As2O36 Zn + 2 AsH3 + 3 H2O
11.54Zn + Re O4 ==== Re solucin cida0 +2 _En medio cido: Zn Zn +
2 e X 4_ + _ _8 e + 8 H + Re O4 Re + 4 H2O X 1_ _4 Zn + 8 e + 8 H +
ReO4 4 Zn + 8 e + Re + 4 H2O
4 Zn + 8 H + ReO44 Zn + Re+ 4 H2O
11.55Cl2 + O2 ==== ClO2 solucin alcalina_ _1 e + ClO2 ClO2 X 2=
0 _O2 O2 + 2 e X 1_ _2 e + 2 ClO2 + O2 2 ClO2 + O2 + 2 e
2 ClO2 + O2 2 ClO2 + O2
11.56Cl2 + IO3 ==== IO4 solucin alcalina_ 0 _En medio bsico: 2 e
+ Cl2 2 Cl X 1_ _ _ _2 OH + IO3 IO4 + H2O + 2 e X 1_ _2e + Cl2 + 2
OH + IO3 2 Cl + IO4 + H2O + 2e
Cl2 + 2 OH + IO3 2 Cl + IO4 + H2O
11.57 -3V ==== HV6O17 + H2 solucin alcalina0 - 3V H V6O17 +
H2
_ 0 +1+5 217 OH + 6 V HV6O17 + 8 H2
11.58En el problema 11.8, qu volumen de O2 a T.P.E. se produce
por cadagramo de H2O2 consumido?.
2KmnO4 + 3H2SO4 + 5 H2O2 2 MnSO4 + SO2 + K2SO4 + 8H2O
5 x 34g H2O2 ------------- 160 g O2 (5 x 32 g O2)1 g H2O2
------------- xx = 0,94117 g O2a T.P.E. V = m R TM P
= 0,94117 g x 62,4 mm L x 273 KK mol = 0,659 L32 g/mol x 760
mm
11.59 Cuanto KmnO4 se necesita para oxidar 100 g de Na2C2O4?
Vase la ecuacin para la reaccin en el problema 11.18.
5 Na2C2O4 + 2KmnO4 + 8H2SO4 K2SO4 + 5Na2SO4 + 8 H2O38+55+64 + 10
CO2 + 2 MnSO4
De la reaccin: 2 x 159 g KmnO4 ----------- 5 x 134 g Na2C2O4X
------------ 100 g Na2C2O4X = 47,16 g KmnO4
Tomando en cuenta decimales:Na2C2O4 = 45,97954 + 24,022 +
63,9976= 133,99914 g
KmnO4 = 39,0983 + 54,0983 + 63,9976= 158,0339 g
Repitiendo:2 x 158,0339 g --------- 5 x 133,99914 gx ----------
100 gx = 47,17 gSerie
Schaum - quimica general
Sexta edicin agosto 1988
Autor: jerome L. ROSEMBERG
CAPITULO 12 CONCENTRACION DE LAS SOLUCIONES
Soluto y disolvente. Concentraciones expresadas en unidades
fsicas. Concentraciones expresadas en unidades qumicas. Comparacin
entre escalas de concentracin. Resumen de las unidades de
concentracin. Problemas de dilucin.
43 problemas propuestos
Resueltos con detalle por el Ing. Gustavo Caldern
ValleCatedrtico titular de qumica general e inorgnicaUniversidad
Mayor de San Andres.
12.30 Cunto NH4Cl se necesita para preparar 100 cc de una
solucin de concentracin 70 mg de NH4Cl por cc?.
N = 14 Cl = 35,5 H = 1 NH4Cl = 53,5 g/mol
100 cc disol x 70 mg NH4Cl x 1 g NH4Cl = 7 g NH4Clcc disol 1000
mg NH4Cl
12.31 Cuntos gramos de cido clorhidrico concentrado, que
contenga 37,9% en peso de HCl, darn 5 g de HCl?.
Datos: 37,9% en peso de HCl = 37,9 g de HCl100 g disol5 g de
HCl
5 g de HCl x 100 g disol = 13,19 g disol37,9 g de HCl
12.32 Se necesita preparar 100 g de una solucin al 19,7 % en
peso de NAOH. Cuntos gramos de NaOH y de H2O se necesitan?.
Datos: 100 g disol19,7 % en peso de NaOH = 19,7 g de NaOH100 g
de disol
Masa de NaOH: 100 g disol x 19,7 de NaOH = 19,7 g NaOH100 g
disol
Masa de H2O: 100 g disol x 19,7 g de NaOH = 80,3 g H2O100 g
disol
12.33 Cunto CrCl3 *6 H2O se necesita para preparar 1 lt de
solucin que contenga 20 mg de Cr por cc?.
Peso molecular CrCl3 * 6H2O Cr = 52 H = 1 266,5 g/molCl = 35,5 O
= 16Datos: 1 lt de disol20 mg de Crcc disol
1 lt disol x 100 cc disol x 20 mg de Cr x 1 g Cr x 266,5 g CrCl
* 6 H2O1 lt disol cc disol 100 mg Cr 52 g Cr
= 102,5 g CrCl3 * 6 H2O
12.34 Cuntos gramos de Na2CO3 se necesitan para preparar 500 cc
de una solucin que contenga 10 mg de CO3 por cc?
Na = 23C = 12 Na2CO3 = 106 g/molO = 16
500 cc disol x 10 mg CO3 x 1 g CO3 x 106 g Na2CO3cc disol 1000
mg CO3 60 g CO3
= 8,83 g Na2CO3
12.35 Calclese el volumen ocupado por 100 gramos de una solucin
de hidrxido de sodio de densidad 1.20 g/cc.
Densidad = masa / volumenDespesando volumen = masa/densidad= 100
g1,2 g/cc= 83,33 cc disol
12.36 Qu volumen de cido ntrico diluido, de densidad 1,11 g/cc y
al 19 % en peso de HNO3, contiene 10 g de HNO3?.
Datos: 10 g de HNO319 % en peso de HNO3 = 19 g HNO3100 g disold
= 1,11 g disol/cc disol
10 g HNO3 x 100 g disol x cc disol = 47,41 cc disol19 g HNO3
1,11 g disol
12.37 Cuntos cc de una solucin que contiene 40 g de CaCl2 por
litro se necesita para la reaccin con 0,642 g de Na2CO3 puro?. Se
forma CaCO3 en la reaccin.
Reaccin: CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2 NaCl111 g 106 gCa = 40 gCl =
35,5 g
0,642 g NaCO3 x 111 g CaCl2 x lt disol x 1000 cc disol = 16,8 cc
disol106 g Na2CO3 40 CaCl3 1 lt disol
12.38 Se pasa amoniaco gaseoso por agua, obtenindose una solucin
de 18,6 % en peso de NH3. cul es la masa de NH3 por cc de
solucin?.
Datos: 18,6 % en peso de NH3 = 18,6 g de NH3100 g disold = 0,93
g disolcc disol
1 cc disol
1 cc disol x 0,93 g disol x 18,6 g de NH3 = 0,1729 g de NH3cc
disol 100 g disol
0,1729 g NH3 x 1000 mg NH3 = 172,9 mg de NH31 g NH3
12.39 Se pasa cloruro de hidrgeno gaseoso por agua, obtenindose
una solucin de cido clorhdrico, de densidad 1,12 g/cc que contiene
30,5 % en peso de HCl. Cul es la masa de HCl por cc de solucin?
Datos: d = 1,12 g disol /cc disol30,5 % en peso HCl = 30,5 g
HCl100 g disol
30,5 g HCl x 1,12 g disol x 100 mg HCl = 341,6 mg HCl100 g disol
cc disol 1 g HCl
12.40 Si se tienen 10 cc de agua pura a 4C, qu volumen de una
solucin de cido clorhdrico, de densidad 1,175 g/cc y que contenga
34,4 % en peso de HCl, se puede preparar?
Datos: 100 cc H2O = 100 g H2O a 4Cd = 1,175 g disol / cc
disol34,4 % en peso HCl = 34,4 g HCl = 65,6 g de H2O100 g disol 100
g disol
100 g H2O x 100 g disol x cc disol = 129,73 cc disol65,6 g H2O
1,175 g disol
12.41 Se satura un volumen de 105 cc de agua pura a 4 C con
amoniaco gaseoso, obtenindose una solucin de densidad 0,9 g/cc y
que contiene 30 % en peso de NH3. Encuntrese el volumen resultante
de la solucin de amoniaco y el volumen del amoniaco gaseoso a 5 C y
775 Torr que se utilizo para saturar el agua.
Datos: 105 cc H2O = 105 g H2O a 4 Cd = 0,9 g disol / cc disol30
% en peso NH3 = 30 g NH3 = 70 g H2O100 g disol 100 g disol
105 g H2O x 100 g disol x cc disol = 166,66 cc disol70 g H2O 0,9
g disol
Para el caso gaseoso: 105 g H2O x 30 g NH3 = 45 g NH370 g H2OEc.
De estado V = m R TP V
V = 45 g 62,4 torr L x 278 K K mol775 Torr x 17 g/ mol
V = 59,2 L
12.42 Una solucin excelente para limpiar manchas de grasa en
telas o cuero consiste en lo siguiente: tetracloruro de carbono 80
% (en volumen), ligroina 16 %, alcohol amlico 4 %. cunto cc de cada
uno se deben utilizar para preparar 75 ccde solucin? Supngase que
no hay cambio en el volumen durante el mezclado.
En volumen: CCl4 80 %Ligroina 16 %C5H11OH 4 %Para un volumen
total de 75 cc: CCl4 0,8 x 75 cc = 60 ccLigroina 0,16 x 75 cc = 12
ccC5H11OH 0,04 x 75 cc = 3 cc
12.43 Un litro de leche pesa 1032 g. La grasa que contiene es un
4 % en volumen y posee una densidad de 0,865 g/cc. Cul es la
densidad de la leche descremada, libre de grasas?.
V = 1 lt disolm = 1032 g disolgrasa: 4 % volumen = 4 cc grasa100
cc disold = 0,865 g/cc = 0,865 g grasacc grasa
1000 cc disol x 4 cc grasa = 40 cc grasa100 cc disol
40 cc grasa x 0,865 g = 34,6 g grasacc grasa
Densidad leche descremada: 1032 - 34,6 = 997,4 g = 34,6 g
grasa1000 - 40 960 cc
12.44 Para preparar un cemento soluble en benceno, se deben
fundir 49 g de resina en un recipiente de hierro y agregar 28 g de
goma laca y de cara de abeja. Qu cantidad de cada uno de los
componentes se debe utilizar para preparar 75 Kg de cemento?.
Cemento soluble: 49 g de resina + 28 g goma + 28 g cera de
abeja: 105 g (masa total)
75 Kg cemento: 75000 g cemento x 49 g resina = 35000 g resina
(35 kg)105 g cemento
75000 g cemento x 28 g goma = 20000 g goma (20 kg)105 g
cemento
Lo mismo para la cera de abeja = 20 kg
12.45 Cunto CaCl2 * 6H2O y cuanta agua se debenpesar para
preparar 100 g de una solucin al 5 % de CaCl2?
Peso molecular: Ca = 40 x 1 = 40 g 6H2O = 6 x 18 = 18 gCl = 35,5
x 2 = 71 gCaCl 111 g/mol CaCl2 * 6H2O = 219 g/mol5 % CaCl2 = 5 g
CaCl2100 g disol
100 g disol x 5 g CaCl2 x 219 g CaCl2 * 6 H2O = 9,86 g CaCl2 * 6
H2O100 g disol 111 g CaCl2
mH2O = 100 9,86 = 90,13 g H2O
12.46 Cunto BaCl2 se necesitaran para preparar 250 cc de una
solucin que tenga la misma concentracin de Cl que una que contiene
3,78 g de NaCl en 100 cc?.
Na = 23 Cl = 35,5 NaCl = 58,5 g/mol
3,78 g NaCl x 1 mol NaCl x 1000 cc disol = 0,646 moles NaCl =
[Cl]100 cc disol 58,5 g NaCl 1 lt disol lt disol
[Cl] = 0,646 moles x 1 lt disol x 250 cc disol x 208 g BaCl2 =
16,796 glt disol 1000 cc disol 2 moles [Cl] BaCl2
BaCl2 Ba + 2 Cl (se duplica la concentracin del cloro)
CONCENTRACIONES EXPRESADAS EN UNIDADES QUMICAS
12.47 cul es la concentracin molar de una solucin que contenga
37,5 g de Ba(MnO4)2 por litro y cual es la concentracin molar con
respecto a cada tipo de in?.
Peso molecular: Ba = 137 gNa = 55 x 2 = 110 gO = 16 x 8 = 128
gBa(MnO4)2 375 g/mol
M = Molaridad = N de moles de solutoLt disol
M = 37,5 g Ba(MnO4)2 x 1 mol Ba(MnO4)2 = 0,1 moles Ba (MnO4)2Lt
disol 375 g Ba(MnO4)2 lt disolM = 0,1BaCl2 Ba + 2 Cl [Ba] = 0,1
M0,1 M 0 0 [Cl] = 0,2 M0 0,1 M 2 x 0,1 M
12.48 Cuntos gramos de soluto se necesitan para prparar 1 lt de
solucin 1 M de CaCl2 * 6 H2O?
Peso molecular: CaCl2 = 111 g/molCaCl2 * 6H2O = 111 + 108 = 219
g/mol
1 lt disol x 1 mol CaCl2 * 6 H2O x 219 g CaCl2 * 6 H2O = 219 g
CaCl21 lt disol 1 mol CaCl2 * 6 H2O 6 H2O
12.49 Se disuelven exactamente 100 g de NaCl en suficiente agua
para formar 1500 cc de solucin. Cul es la concentracin molar?
M = Molaridad = N de moles de soluto1 lt de disol
M = 100 g NaCl x 1 mol NaCl x 1000 cc disol = 1,139 moles
NaCl1500 cc disol 58,5 g NaCl 1 lt disol= 1,139 M
12.50 Calclese la molalidad de una solucin que contiene: a) 0,65
moles de glucosa C6H12O6 en 250 cc de agua, b) 45 de glucosa en 1
Kg de agua, c) 18 g de glucosa en 200 g de agua.
a) 0,65 moles C6H12O6 = 0,65 moles C6H12O6 x 1000 g H2O = 2,6
molal250 cc H2O 250 g H2O 1 Kg H2O
b) 45 g C6H12O6 x 1 mol C6H12O6 = 0,25 molal1 Kg H2O 180 g
C6H12O6
c) 18 g C6H12O6 x 1 mol C6H12O6 x 1000 g H2O = 0,5 molal200 g
H2O 180 g C6H12O6 1 Kg H2O
12.51 Cuntos gramos de CaCl2 se deben agregar a 300 mlt de agua
para preparar una solucin 2,46 molal?
2,46 molal = 2,46 moles CaCl2 Ca = 40 Cl = 35,5Kg H2O
300 mlt H2O x 1 gH2O x 1 Kg H2O x 2,46 moles CaCl2 x 111 g
CaCL21 mlt H2O 1000 g H2O Kg H2O 1 mol CaCl2
= 81,918 g CaCl2
12.52 Una solucin contiene 57,5 cc de alcohol etlico C2H5OH y
600 cc de benceno C6H6. Cuntos gramos de alcohol hay en 1000 gramos
de benceno?. cul es la molalidad de la solucin?. La densidad del
C2H5OH es 0,8 g/cc la del C6H6 es 0,9 g/cc.
C2H5OH V = 57,5 cc C2H5OH = 0,8 g/cc mC2H5OH = 71,875 gC6H6 V =
600 cc C6H6 = 0,9 g/cc mC6H6 = 666.6 g
1000 g C6H6 x cc C6H6 x 57,5 cc C2H5OH x 0,8 g C2H5OH = 85,18
cc0,9 g C6H6 600 cc C6H6 cc C2H5OH C2H5OH
Molalidad = m = N de moles solutoKg (solvente)
= 85,18 g C2H5OH x 1mol C2H5OH = 1,851 moles C2H5OH1000 g C6H6
46 g C2H5OH Kg C6H6
= 1,851 m
12.53 Una solucin contiene 10 g de cido actico CH3COOH es 125 g
de agua. Cul es la concentracin de la solucin expresada en: a)
fracciones mol de CH3COOH y H2O, b) molalidad?.a) X CH3COOH = n
CH3COOH CH3COOH = 60 g/moln CH3COOH + n H2O
n CH3COOH = m CH3COOH = 10 g CH3COOH = 0,166 molesM CH3COOH 60 g
CH3COOH
n H2O = m H2O = 125 g = 6,944 molesM H2O 18 g/mol
X CH3COOH = 0,166 = 0,02 X H2O = 6,94 = 0,9766,94 + 0,166 6,94 +
0,166
b) m = 0,1666 moles CH3COOH = 1,33 molal0,125 Kg H2O
12.54 Una solucincontiene 116 g de acetona CH3COCH3, 138 g de
alcohol etlico C2H5OH y 126 g de agua. Determnese la fraccin mol de
cada uno.
Acetona CH3COCH3 M = 58 g/mol 116 g/58 g/mol = 2 molesAlcohol
etlico C2H5OH M = 46 g/mol 138 g/46 g/mol = 3 molesAgua H2O M = 18
g/mol 126 g/ 18 g/mol = 7 moles
X CH3COCH3 = 2 moles = 0,166612 moles
X C2H5OH = 3 moles = 0,2512 moles
X H2O = 7 moles = 0,58312 moles
12.55 Cul es la fraccin mol de soluto en una solucin acuosa 1,0
molal?
Solucin acuosa: 1 molal = 1 mol solutoKg H2O
1 Kg H2O = 1000 g H2O x 1 mol H2O = 55,55 moles18 g H2O
X soluto = 1 mol = 0,01771 + 55,55 moles
12.56 Una solucin acuosa etiquetada como al 35 % de HClO4 tiene
una densidad de 1,251 g/cc. Cul es la concentracin molar y la
molalidad de la solucin?.
Datos: 35 % HclO4 = 35 g HClO4 = 1,251 g disol100 g disol cc
disol
M = 95 g HClO4 x 1,251 g disol x 1 mol HClO4 x 1000 cc disol =
4,356 M100 g disol cc disol 100,5 g HClO4 1 lt disol
m = molalidad = 35 g HClO4 65 g H2O100 g disol
m = 35 g HClO4 x 1000 g H2O x 1 mol HClO4 = 5,357 molal65 g H2O
1 Kg H2O 100,5 g HClO4
12.57 Una solucin de sacarosa se prepar disolviendo 13,5 gramos
de C12H22O11 en suficiente agua para prepararexactamente 100 cc
de
12.58 solucin, la cual se encontr que tena una densidad de 1,050
g/cc. Calclese la concentracin molar y la molalidad de la
solucin.
Sacarosa C12H22O11 C 12 x 12 = 144H 1 x 22 = 22O 16 x 11 =
176342 g/mol
M = 13,5 g C12H22O11 x 1 mol C12H22O11 x 1000 cc disol1000 cc
disol 342 g C12H22O11 1 lt disol
M = 0,3947 moles C12H22O11Lt disol
Calculo de la masa de H2O: 100 cc disol x 1,050 g disol = 105,0
g disolcc disol
105 g - 13,5 g sacarosa = 91,5 g H2O
m = 13,5 g C12H22O11 x 1 mol C12H22O11 x 1000 g H2O91,5 g H2O
342 g C12H22O11 1 Kg H2O
m = 0,431 moles C12H22O11Kg H2O
12.59 Para un soluto de peso molecular W, demustrese que la
concentracin molar M y la molalidad m de la solucin estn
relacionadas mediante: M(W/1000 * 1/m) = dEn donde d es la densidad
de la solucin en g/cc. (sugerencia: Demustrese: que cada cc de
solucin contiene PM/1000 gramos de soluto y M/m gramos de
disolvente).M = Molaridad = moles soluto x W (g soluto) = w1000 cc
disol 1 mol soluto 1000 cc disol
Gramos de soluto por cada cc de solucin:W (g soluto) -------
1000 cc disolX ----------------- 1 cc disol
X = W ( g soluto por cada cc disol): M W = masa total desoluto
1000 1000
Gramos de disolvente por cada cc de solucin:
M = moles soluto / 1000 cc disolMoles soluto / 1000 g disol
Luego: M = 1000 g disol1000 cc disol
La densidad de la dosolucin ser:
d = m disol = m soluto + m solvente = M W + M = d V disol V
disol 1000 m
M W + 1 = d1000 m
12.59 Qu volumen de una disolucim 0,232 N contienea) 3,17 meq de
solutob) 6,5 eq g de soluto
a) 3,17 meq soluto x 1 Eq-g soluto x 1000 cc disol = 13,66 cc
disol1000 meq soluto 0,232 Eq-g soluto
b) 6,5 Eq g soluto x 1 lt disol x 1000 cc disol = 28017,24 cc
disol0,231 Eq-g soluto 1 lt disol
= 28,017 lt disol
12.60 Determinese la concentracin molar de cada una de las
siguientes soluciones: a) 166 g de KCl por litro de solucin, b) 33
g de (NH4)2SO4 en 200 cc de solucin, c) 12,5 g de Cu SO4 * 5 H2O en
100 cc de solucin, d) 10 mg de Al+3 por cc de solucin.
a) M = g KCl 166 x 1 mol KCl = 2,22 M K = 39 g Cl = 35.5 glt
disol 74,5 g KCl
M = 166 g K I x 1 mol KI = 1,0 M I = 127 gLt disol 166 g KI
b) 33 g (NH4)2SO4 x 1 mol (NH4)2SO4 x 1000 cc disol = 1,25 M200
cc disol 152 g (NH4)2SO4 1 lt disol
d) 10,0 mg de Al+3 x 1 g de Al+3 x 1 mol (14+g) Al+3 x 1000 cc
disolcc de disol 1000 mg Al+3 27,0 g de Al+3 1 lt disol
= 0,3703 Mc) 12,5 g CuSO4 *5 H2O x 1 mol CuSO4 * 5 H2O x 1000 cc
disol = 0,501 M100 cc disol 249,5 g CuSO4 * 5 H2O 1 lt disol
12.61 Qu volumen de una solucin 0,2 M de Ni(NO3)2 * 6H2O
contiene 500 mg de Ni+2?
Ni(NO3)2 * 6H2O = Ni = 59 x 1 = 59N = 14 x 2 = 28 251 g/molO =
16 x 6 = 96 0,2 moles = 58,2 gH = 1 x 12 = 12O = 16 x 6 = 96
500 mg de Ni+2 x 1 g Ni+2 x 291 g Ni(NO3)2 6 H2O x 1000 cc
disol1000 mg Ni+2 58 g Ni+2 58,2 g Ni(NO3)2 6 H2O
= 42,4 cc disol
12.62 Calclese el volumen de H2SO4 concentrado (densidad 1,835
g/cc, 93,2 % en peso de H2SO4) que se necesita para preparar 500 cc
de cido 3.0 N.Datos: 500 cc disol3 N = 3 Eq-g H2SO4 = 1,835 g
disolcc disolV = ?
93,2 % = 93,2 g H2SO4100 g disol
500 cc disol x 1 lt disol x 3 Eq-g H2SO4 x 49 g H2SO4 x 100 g
disol x cc disol1000 cc disol 1 lt disol 1 Eq-g H2SO4 93,2 g H2SO4
1,835 gV = 42,97 cc disol
12.63 Calclese el volumen de HCl concentrado (densidad 1,19
g/cc, 38% en peso de HCl) que se necesita para preparar 18 litros
de cido N/50.Datos: = 1,19 g disolcc disol
38 % = 38 g de HCl100 g disol
V = 18 lt disol
N = 1 Eq-g de soluto50 lt disol
18 lt disol x 1 Eq-g HCl x 36,5 g HCl x 100 g disol x cc disol50
lt disol 1Eq-g HCl 36 g HCl 1,19 g disol
V = 29,05 cc disol
12.64 Calclese la masa de KmnO4 que se necesita para preparar 80
cc de KmnO4 N/8, cuando este ltimo acta como agente oxidante en
solucin cida y el Mn+2 es uno de los productos de la reaccin._5 e +
8 H + MnO4 Mn + 4H2O
KmnO4 K = 39Mn = 55 158 g/molO = 64 80 cc disol x 1 lt disol x 1
Eq-g KmnO4 x 158 g KMnO4 = 0,316 g KmnO41000 cc disol 8 lt disol 1
Eq-g KMnO4
12.64 Dada la ecuacin sin balancear:Cr2O7 + Fe + H Cr + Fe +
H2Oa) Cul es la normalidad de una solucin de K2Cr2O7, en la cual 35
cc contienen 3,87 g de K2CrO7?b) Cul es la normalidad de una
solucin de FeSO4, en la cual 750 cc contienen 96,3 g de FeSO4?_a) 6
e + 14 H + Cr2O7 2Cr + 7 H2Ok2CrO7 = 294 g/mol
N = 3,87 g K2CrO7 x 1 Eq-g K2Cr2O7 x 1000 cc disol = 2,25 N35 cc
disol 294 g K2Cr2O7 1 lt disol_b) Fe Fe + 1 eFeSO4 = 152 g/mol
N = 96,3 g FeSO4 x 1 Eq-g FeSO4 x 1000 cc disol = 0,8447 N750 cc
disol 152 g FeSO4 1 lt disol
12.65 Qu masas de Na2S2O3 * 5 H2O se necesita para preparar 500
cc de una solucin al 0,2 N para la siguiente reaccin?
2 S2O3 + I2 S4O6 + 2I_2 S2O3 S4O6 + 2e
NaS2O3 * 5 H2O248 g/mol
500 cc disol 0,2 N = 0,2 Eq-g de solutolt disol
500 cc disol x 0,2 Eq-g Na2S2O3 * 5 H2O x 248 g Na2S3 * 5H2O1000
cc disol 1 Eq-g Na2S2O3 * 5 H2O
= 24,8 g NaS2O3 * 5 H2O
PROBLEMAS DE DILUCIN
12.66 Una solucin contienen 75 mg de NaCl por cc. A que grado se
debe diluir para obtener una solucin de concentracin 15 mg de NaCl
por cc?75 mg de NaCl 15 mg de NaClcc disol cc disol
75 mg de NaCl = 515 mg de NaCl
cada cc de la solucin original se diluye con H2O hasta un
volumen de 5 cc.
12.67 Cuntos cc de una solucin de concentracin 100 mg de Co+2
por cc se necesita para preparar 1,5 lt de solucin con una
concentracin de 20 mg de Co+2 ? (por centmetro cubico).
1,5 lt disol = 1500 cc disol 20 mg de Co+2cc disol
1500 cc disol x 20 mg de Co+2 x cc disol = 300 cc disol = 0,3 lt
disolcc disol 100 mg Co+2
12.68 Calclese el volumen aproximado del agua que se debe
agregar a 250 cc de una solucin 1,25 N para hacerla 0,5 N
(despreciando los cambios de volumen).
V1 = 250 cc disol V2 =?N1 = 1,25 Eq-g soluto N2 = 0,5 Eq-g
solutolt disol lt disol
V1 N1 = V2 N2 V2 = V1 N1 = 250 cc disol x 1,25 NN2 0,5 NV2 = 625
cc disol
VH2O = 625 cc disol - 250 cc disol = 375 cc
12.69 Determinese el volumen de cido ntrico diluido (densidad
1,11 g/cc, 19 % en peso de HNO3) que puede prepararse diluyendo con
agua 50 cc del cido concentrado (densidad 1,42 g/cc, 69,8 % en peso
HNO3). Calclese las concentraciones molares y las molalidades de
los cidos concentrado y diluido.
50 cc disol x 1,42 g disol x 69,8 g HNO3 x 100 g disol x cc
disolcc disol 100 g disol 19 g HNO3 1,11g
= 234,9 cc disol
HNO3 concentrado:69,8 g HNO3 x 1,42 g disol x 1000 cc disol x 1
mol HNO3 = 15,73 M100 g disol cc disol lt disol 63 g HNO
HNO3 diluido:19,0 g HNO3 x 1,11 g disol x 13 cc disol x 1 mol H
= 3,347 M100 g disol cc disol lt disol 63 g HNO3
Molalidades 69,8g HNO3 x 1 mol HNO3 x 1000 g H2O = 36,68 m30,2 g
H2O 63 g HNO3 Kg H2O
Del cido diluido 19 x 1 x 1000 = 3,72 m81 x 63 x 1
12.70 Qu volumen de alcohol al 95 % en peso (densidad 0,809
g/cc) se debe utilizar para preparar 150 cc de alcohol al 30 % en
peso (densidad 0,957 g/cc)?
1 m1 + m2 = m3 ( m2 = masa H2O)2 m1c1 + m2c2 = m3c3donde:c1 = 95
% 1 = 0,809 g/ccc3 = 30 % 3 = 0,957 g/cc si V3 = 150cc -- m3 =
143,55 gEc. 2m1 0,95 + m2 O = 143,55 g 0,30
despejando m1 = 143,55 g x 0,30 = 45,331 g0,98luego el volumen
ser V1 = m1 = 45,331 g = 56,034 cc de alcohol1 0,809 g/cc
12.71 Qu volmenes de HCl 12 N y 3 N se deben mezclar para
preparar 1 lt de HCl 6 N?
Sea x = volumen de la solucin 12 N requerida.
1 lt x = volumen de la solucin 3 N requerido
N de Eq-g de la sol 6 N = N de Eq-g sol 12 N + N de Eq-g sol
3N
1 lt x 6 N = x. 12 N + (1 lt x) 3 N
Resolviendo: 6 = 12 x + 3 - 3x3 = 9 xx = 1/3 lt ( sol. 12 N)1 x
= 1 1/3 = 2/3 lt (sol 3N)
SERIE
SCHAUM QUMICA GENERAL
SEXTA EDICIN 1988
JEROME L. ROSEMBERG
CAPITULO 16 ACIDOS Y BASES
Acidos y bases. Ionizacin del agua. Hidrlisis. Soluciones tampn
(buffer) e indicadores. Acidos liprticos (polibsicos) dbiles.
Constantes de equilibrio aparente. Titulacin.
PROBLEMAS PROPUESTOS
Resueltos con detalle por el Ing. Gustavo Caldern
ValleCatedrtico de qumica general e inorgnica 1991Universidad Mayor
de San Andres
16.43 La constante de autoionizacin del cido frmico puro, k =
[HCOOH+2] [HCOO-] se ha calculado como 10-6 a temperatura ambiente.
qu porcentaje de las molculas de cido frmico en el cido frmico
puro, HCOOH, se convierten al in formiato?. La densidad del cido
frmico es 1,22 g/cc.
= 1,22 g x 1000 cc x 1 mol = 26,5 molar = concentracincc 1 lt 46
g
Para la ionizacin del cido frmico puro: HCOOH H + HCOO
C 0 0C(1 - ) C C
Ka = C22 Donde [HCOO ] = C
Entonces si K = 10-6 = [HCOOH2] [HCOO]2
[HCOO ] = 10-6 = 1 x 10-3 = C Despejando: = 1 x 10-3 = 3,77
x26,5 = 0,00377 %
16.44 Cierta reaccin se cataliza mediante cidos, y la actividad
cataltica en soluciones 0,1 M de los cidos en agua se ha encontrado
que disminuye en el orden HCl, HCOOH, HC2H3O2. La misma reaccin
ocurre en amoniaco anhidro, pero los tres cidos tienen el mismo
efecto cataltico en soluciones 0,1 M. Explquese.
Respuesta: El orden de la actividad cataltica en agua es la
misma que el orden de acidez. En amoniaco anhdro, los tres cidos
son fuertes.
16.45 El aminocido glicina existe principalmente en la forma NH3
CH2 COO. Escrbanse las formulas para a) la base conjugada y b) el
cido conjugado de la glicina.
Respuestas: a) Base conjugada: NH2 CH2 COOb) cido conjugado: NH3
CH2 COH
16.46 En la reaccin entre BeF2 y 2 F para formar BeF4, Cul de
los reactivos es el cido de Lewis y cul es la base de Lewis?
Reaccin: BeF2 + 2 F BeF4
cido de Lewis (aceptar de electrones): BeF2_Base de Lewis
(donante de electrones): F
16.47 Calclese la constante de ionizacin del cido frmico, HCOOH,
el cul se ioniza un 4,2 % en solucin 0,1 M._HCOOH HCOO + H
C 0 0 C (1 - ) C C
Ka = C22 = C 2 = Ka = 0,10 x (0,042)2C(1 - ) 1- 1 0,042
Ka = 0,10(0,042)2 0,958
Ka = 1,84x 10- 4
6.48 Una solucin de cido actico est 1 % ionizada. Determnese la
concentracin molar del cido actico y de (H) en la solucin Ka del
HC2H3O2 es 1,75 x 10-5.
CH3COOH CH3COO + HC 0 0 C(1 - ) C C
Ka = 1,75 x 10-5 = C22 = C 2 = 1,75 x 10-5C(1 - ) 1 -
Despejando C = 1,75 x 10-5 (1 0,01) = 0,173 M(0,01) 2
[H] = C = 0,173 M x 0,01 = 1,73 x 10-3 M
16.48 La constante de ionizacin del amoniaco en agua es de 1,75
x 10-5 Calclese a) el grado de ionizacin y b) la [OH] de una
solucin 0,08 M de NH3.
NH3 + H2O NH4 + OHC 0 0C(1 - ) C C
Kb = 1,75 x 10-5 = C22 = C 2 = 1,75 x 10-5C(1 - ) 1 -
a) = 1,75 x 10-5 = 2,18 x 10-4 = 1,47 x 100,08 = 1,47 %
b)OH = C = 0,08 x 1,47 x 10-2 = 1,18 x 10 3
16.49 El cido cloroactico, que es un cido monoprtico, tienen un
Ka de 1.36 x 10-3. Calclese el punto de congelacin de una solucin
0,1 M de este cido. Supngase que la concentracin molar
estequiomtrica y la molalidad son iguales en este caso.
CH3COOCl CH3COO + ClC 0 0C(1 - ) C C
Ka = 1,36 x 10-3 = C 22 = C 2 0,1 2 = 1,36 X 10-3 (1 -)C(1 - ) 1
- 0,1 2 + 1,36 x 10-3 - 1,36 x 10-3 = 0
Ecuacin de segundo grado: donde = 0,109Descenso del pto. de
congelacin tc = m Kc = m x 1,86 si m = 0,1 Mtc = 0,186Por lo tanto
la temperatura de congelacin ser:tc = (1 + ) tc= (1+ 0,109) 0,186 =
0,206 C
16.50 Calclese la [OH] de una solucin 0,05 M de amoniaco a la
cual se ha agregado suficiente NH4 Cl para que la [NH4] total sea
igual a 0,10. Kb del amoniaco es 1,75 x 10-5.
NH3 + H2O NH4 + OHC 0,1 0C X X + 0,1 XDonde X = C100 Kb = 1,75 x
10-5 = X (X + 0,1)C X1,75 x 10-5 (0,05 X) = X2 + 0,1 XX2 + 0,1 X +
1,75 x 10-5 X - 8,75 x 10-7 = 0X2 + 1,000175 x 10-1 X 8,75 x 10-7 =
0X = 8,747 x 10-6X = [OH] = 8,747 x 10-6
16.51 Encuntrese el valor de [H] en un litro de solucin en la
cual se han disuelto 0,08 moles de HC2H3O2 y 0,1 moles de Na
C2H3O2. Ka para el HC2H3O2 es 1,75 x 10-5.
NaC2H3O2 Na + C2H3O20,1 0 00 0,1 0,1HC2H3O2 H + C2H3O2
influencia0,08 0 00,08 X X 0,1 + X (despreciable)
luego 1,75 x 10-5 = 0,1 X de donde X = 1,4 x 10-50,08 X X = [H]
= 1,4 x 10-516.52 Una solucin 0,025 M de cido monobsico tiene un
punto de congelacin de 0,060 C. Encuntrese Ka y Pka para el
cido.
tc = m Kc = 0,025 1,86 = 0,0465
Punto de congelacin (ionizada): tc = (1 + ) tcTc = (1 + ) 0,0465
= 0,060
Despejando = 0,2903
Para un cido monobrico AH A + HC 0 0C(1 -) C C
Ka = C2 = 0,025 (0,2903)2 = 2,96 x 101 - 1 0,2903
Pka = - log Ka = - log 2,96 x 10-3Pka = 2,527
16.53 El cido fluoroactico tiene un Ka de 2,6 x 10-3. Qu
concentracin del cido se necesitara para que [H] sea 2 x 10-3?.
CH3COO F CH2 COO F + HC 0 0C X X XX = 2 x 10-3Ka = 2,6 x 10-3 =
(2 x 10-3 ) = 4 x 10-6 = 2,6 x 10-3C 2 x 10-3 C 2 x 10-3
Despejando C = 4 x 10-6 + 2 x 10-3 = 3,53 x 10-3 M2,6 x 10-3
16.54 Cul es la [NH4] en una solucin que contienen 0,02 M de NH3
y 0,01 de KOH?. Kb para el NH3 es 1,75 x 10 5.
KOH K + OH00,1 0 00 0,01 0,01
NH3 + H2O NH4 + OHC 0 0,010,02 X X 0,01+ X despreciable
Kb = 1,75 x 10-5 = X 0,01 despejando X = 3,49 x 10-5X = [NH4] =
3,49 x 10-5
16.55 Qu concentracin de NH3 proporcionauna [OH] de 1,5 x 10-3
Kb para el NH3 es 1,75 x 10-5.NH3 + H2O NH4 + OHC 0 0C X X XDonde x
= 1,5 x 10-3 Kb = 1,75 x 10-5 = X2 = (1,5 x 10-3 ) = 1,75 x 10-5C X
C 1,5 x 10-3
Despejando C = 2,25 x 10-6 + 1,5 x 10-31,75 x 10-5
C = 0,12 M
16.57 Cul es la [HCOO] en una solucin que contiene HCOOH al
0,015 M y HCl al 0,02 M?. Ka para el HCOOH es 1,8 x 10-4.
HCl H + Cl0,02 0 00 0,02 0,02
HCOOH H HCOO0,015 0,02 00,015 X 0,02 + X X
Ka = 1,8 x 10-4 = 0,02 X 1,8 x 10-4 (0,015 X) = 0,02 X0,015
X
X = 1,33 x 10-4 MX = [HCOO]
16.58 Cules son las [H], [C3H5O3] y [OC5H5] en una solucin 0,03
M de HC3H5O3 y 0,1 M de HOC6H5?. Los valores de Ka el HC3H5 O3 y
HOC6H5 son 1,38 x 10 y 1,05 x 10-4 , respectivamente.
HC3H5 H + C3H5O30,03 0 00,03 X X X
Ka = 1,38 x 10-4 = X2 1,38 x 10-4 ( 0,03 X ) = X20,03 X X2 +
1,38 x 10-4 X 4,14 x 10-6 = 0donde X = 1,96 x 10-3 = [H] 0
[C3H5O3]
HOC6H5OC6H5 + H0,1 0 00,1 X X X + 1,96 x 10-3
Ka = 1,05 x 10-10 = X 1,96 x 10 -3 Despejando X = 5,35 x 10-90,1
- X X = [OC6H5]
16.59 Encuntrese el valor de [OH] en una solucin preparada
disolviendo 0,005 moles de amoniaco y la misma cantidad de piridina
en suficiente agua para preparar 200 cc de solucin. Kb para el
amoniaco y la piridina son 1,75 x 10-5 y 1,52 x 10-9,
respectivamente. Cules son las concentraciones de los iones amonio
y piridinio?.
Concentracin molar: 0,005 moles = 0,025 M0,2
NH3 + H2O NH4 + OH0,025 0 00,025 X X X
Kb = 1,75 x 10-5 = X2 1,75 x 10-5 ( 0,025 X ) = X20,025 X X2 +
1,75 x 10-5 X - 4,375 x 10-7 = 0de donde X = [NH4 ] = [OH] = 6,52 x
10-4
piridina piridinio + OH0,025 0 6,52 x 10-40,025 X X 6,52 x 10-4
+ X (despreciable)
Kb = 1,52 x 10-9 = 6,52 x 10-4 X 1,52 x 10-9 (0,025 X) = 6,52 x
10-4 XX = 5,82 x 10-8 = [piridinio]
6.60 Consideres una solucin de un cido monoprtico dbil de acidez
constante Ka. Cul es la concentracin mnima C, para la cual la
concentracin del cido no disociado se puede igualar a C dentro de
un limite de error del 10 %?. Supngase que las correcciones
alcoeficiente de actividad se pueden despreciar.
Para un cido dbil monoprtico:
HA A + HC 0 0C(1 -) C C
Su Ka = [A] [H] = C x C[HA] C(1-)
De donde Ka = C21 - Si consideramos = 10 % = 0,1Ka = C (OH)2 = C
1 x 10-21 0,1 0,9Despejando la concentracin C = 0,9 Ka1 x 10-2C =
90 Ka
16.61 Cul es el porcentaje de ionizacin del cido cloroactico
0,0069 M?. Ka para este cido es 1,36 x 10-3
HC2H2O2Cl C2H2O2Cl + H0,0065 0 00,0065 X X X
Ka = 1,36 x 10-3 = X X2 = 1,36 x 10-3 (0,0065 X)0,0065 X X2 +
1,36 x 10-3 X - 8,84 x 10-6 = 0
Resolviendo la ecuacin de segundo grado:
X = 2,36 x 10-3X = C 100De donde = 2,36 x 10-3 x 100 = 0,363 x
102 %0,0065 36,3 %
16.62 Qu concentracin de cido dicloroactico da una [H] de 8,5 x
10-3?. Ka para el cido es 5.0 x 10-2.
HC2HO2Cl2 C2HO2Cl2 + HC 0 0C X X X
[H] = X = 8,5 x 10-3Ka = 5,0 x 10-2 = [C2HO2Cl2] [H]
=[HC2HO2Cl2]
Ka = X = 5,0 x 10-2 = (8,5 x 10-3)2C X C 8,5 x 10-3Despejando
C:C = (8,5 x 10-3)2 + 8,5 x 10-35,0 x 10-2C = 7,225 x 10-5 + 8,5 x
10-35,0 x 10-2C = 9,945 x 10 M
16.63 Calclese [H] en una solucin de cido dicloroactico 0,2 M,
que adems es 0,1 M de dicloroacetato de sodio. Ka para el
cloroactico es 5.0 x 10-2.
NaC2HO2Cl2 Na + C2HO2Cl20,1 M 0 00 0,1 0,1
NaC2HO2Cl2 H + C2HO2Cl20,2 0 0,1 0,2 X X 0,1 + X
Ka = 5.0 x 10-2 = X (0,1 + X) 5,0 x 10-2 ( 0,2 X) = 0,1 X +
X20,2 X 0,01 5 x 10-2 X = 0,1 X + X2X2 + 0,15 X - 0,01 =
0Resolviendo la ecuacin de segundo grado
X = 0,005 M = [H]
16.64 Cunto dicloroacetato de sodio slido se debe agregar a un
litro de cido dicloroactico 0,1 M para reducir [H] hasta 0,03 M?.
Ka para el cido dicloroactico es 5 x 10-2. Desprciese el aumento en
el volumen de la solucin al agregar la sal.
NaC2HO2Cl2 Na + C2HO2Cl2X 0 00 X X
HC2HO2Cl2 H + C2HO2Cl20,1 0 X0,1 0,03 0,03 x + 0,03
Ka = 5 x 10-2 = 0,03(X + 0,03)0,1 0,03
5 x 10-2 (0,1 0,03) = 0,03 X + 9 x 10-43,5 x 10-3 = 0,03 X + 9 x
10-40,03 X = 2,6 x 10-3X = 2,6 x 10-30,03 X = 8,666 x 10-2
moles
16.65 Calclese [H] y [C2HO2Cl2] en una solucin que contiene HCl
0,01 M y HC2HO2Cl2 0,01 M. Ka para el HC2HO2Cl2 (cido
dicloroactico) es 5.0 x 10-2.
H Cl H + Cl0,01 0 00 0,01 0,01
HC2HO2Cl2 H + C2HO2Cl20,01 0,01 00,01 X 0,01 + X X
Ka = 5 x 10-2 = X (0,01 + X)0,001 X
5 x 10-2 (0,001 X) = 0,001 X + X25 x 10-4 - 5 x 10 X = 0,01 X +
X2X2 + 6 x 10-2 X 5 x 10-4 = 0
Resolviendo la ecuacin. De segundo grado:X = 7,41 x 10-3 =
[C2HO2Cl2][H] = 7,41 x 10-3 + 0,01 = 0,01741 M
16.66 Calclese [H], [C2H3O2] y [C7H5O2] en una solucin que
contiene HC2H3O2 0.02 M y HC7H5O2 0,01 M. Los valores de Ka para
HC2H3O2 y HC7H5O2 son 1.75 x 10-5, respectivamente.
HC2H3O2 H + C2H3O20,02 0 00,02 X X
Ka = 1,75 x 10-5 = X20,02 - X 1,75 x 10-5 ( 0,02 X ) = X23,5 x
10-7 - 1,75 x 10-5 X = X2
Ecuacin de segundo grado X2 + 1,75 x 10-5 X 3,5 x 10-7 = 0X =
5.82 x 10-4 = [H] = [C2H3O2]
HC7H5O2 H + C7H5O20,01 5,82 x 10-4 0 0,01 X 5, 82 x 10-4 + X
X
Ka = 6,3 x 10-5 = 5,82 x 10-4 X 6,3 x 10-5 ( 0,01 X) = 5,82 x
10-4 X0,01 X 6,3 x 10 - 6,3 x 10 X = 5,82 x 10 X
X = 6,3 x 10-7 = 9,75 x 10-4 = [C7H5O2]6,459 x 10
[H] = 5,82 x 10-4 + 9,75 x 10-4= 1,55 x 10-3
6.67 El amoniaco lquido se ioniza en un pequeo grado. A 50 C, su
producto inico es KNH3 = [NH4] [NH2] = 10-30. Cuntos iones amida,
NH2, estn presentes por milmetro cbico de amoniaco liquido
puro?.NH3 + H2O NH4 + OHA - 50 CKNH3 = [NH4] [NH2] = 10-30[NH2] =
10-30[NH2] = 10-15 MSi [NH2] = 10-15 moles x 1 lt disol x 1 cm3Lt
disol 103 cc disol (10)3 mm3 disol
= 1 x 10-21 moles x 6,023 x 1023 iones = 602,3 ionesmm3 1
mol
IONIZACION DEL AGUA6.68 Calclese el PH y el POH de las
siguientes soluciones, suponiendo ionizacin completa: a) cido al
0,00345 N, b) cido al 0,000775 N, c) base al 0,00886 N.
a) cido al 0,00345 NPH = log 1 = log 1 = 2,462[H] 0,00345
Como PH + POH = 14 entonces POH = 14 2,462 = 11,538
b) cido al 0,0007775 NPH = log 1 = log 1 = 3,1[H] 0,000775POH =
14 3,1 = 10,89
c) Base al 0,00886 NPOH = log 1 = log 1 = 2,052[OH] 0,00886
PH = 14 POH = 14 2,052PH = 11,947
16.69 Convirtanse los siguientes valores de PH a valores de [H]:
a) 4, b) 7, c) 2.50, d) 8.26.
a) [H+] = 10-PH ya que PH = log 1[H+][H+] = 10-4 Mb) [H+] =
10-PH = 10-7 Mc) [H+] = 10-PH = 10-2,5 = 3,162 x 10-3 Md) [H+] =
10-PH = 10-8,26 = 5,495 x 10-9 M
16.70 La [H] de una solucin de HNO3 es 1x 10-3, y la [H] de una
solucin de NaOH es 1 x 10-12. Encuntrese la concentracin molar y el
PH de cada solucin.
HNO3 H + NO310-3 0 00 10-3 10-3[H] = 10-3 MPH = log 1 =
310-3
Na OH Na + OH
Si [H] = 10-2 Entonces [OH] = 10-2PH = log 1 = 12 POH = log 1 =
210-12 10-2
16.71 Calclese [OH] y [H] en una solucin 0,001 molar de un cido
monobsico que est 4.2 % ionizado. Cul es el PH de solucin Cules son
Ka y PKa para el cido?
H A H + A0,001 0 00,001(1 - ) 0,001 0,001Ka = 0,0012 = 0,001
(0,042)21 - 1 0,0042
Ka = 1,764 x 10-6 = 1,837 x 10-60,958
[H] = 0,001 (0,042 = 4,2 x 10-5[OH] = 10-14 % 4,2 x 10-5 = 2,38
x 10-10Pka = log 1 = log 1 = 5,735Ka 1,837 x 10-6PH = log 1 = log 1
= 4,376[H] 4,2 x 10-5
16.72 Calclese [OH] y [H] en una solucin 0,10 N de una base dbil
que esta 1,3 % ionizada. Cul es el PH de lasolucin?
BOH B + OHC 0 0C(1 - ) C C
Kb = C2 [OH] = C = 0,1(0,013) = 1,3 x 10-3C(1 - ) POH = log 1 =
log 1 = 2,88[OH] 1,3 x 10-3PH = 14 2,88 = 11,11
[H] = 10-PH = 10-11,11 = 7,69 x 10-12 M
16.73 Cul es el PH de una solucin que contiene 0,01 moles de HCl
por litro?. Calclese el cambio en el PH si se agregan 0,020 moles
de NaC2H3O2 a un litro de esta solucin. Ka del HC2H3O2 es 1,75 x
10-5.
HCl H + Cl10-2 0 0PH inicial 0 10-2 10-2 PH = log 1 =
210-2NaC2H3O2 Na + C2H3O20,02 0,02 0,02
Se forma HC2H3O2 H + C2H3O2 H C2H3O210-2 - X 0,02 X X
Ka = 1,75 x 10-5 = (0,02 X) (10-2 - X)de donde: 1,75 x 10-5 X =
2 x 10-4 - 0,02 X 10-2 X + X2
Ecuacin de segundo grado X2 - 0,03 X + 2 x 10-4 = 0Donde X =
9,975 x 10-3PH final: [H] = 10-2 - 9,975 x 10-3 = 2,493 X 10-5PH =
log 1/ H = 4,7
16.74 El valor de Kw a la temperatura fisiolgica de 37 C es 2,4
x 10-14 Cul es el PH en el punto neutro del agua a esta
temperatura, en donde existe el mismo nmero de H y OH?
Kw = Producto inico delagua: 2,4 x 10-14 a 37 C2,4 x 10-14 = [H]
[OH]= X X = X2 [H] = X = 2,4 x 10-14 [H] = 1,549 x 10-7 M
PH = log 1 = log 1 = 6,81[H] 1,549 x 10-7
16.75 Cul es el PH del cido actico 7.0 x 10 M?. Cul es la
concentracin del cido actico sin ionizar?. El Ka es 1.75 x 10-8.
(Sugerencia: supngase que bsicamente todo el cido actico est
ionizado al calcular [H].)
CH3COOH CH3COO + HC 0 0C(1 - ) C C
Ka = 1,75 x 10 = C = 2,5 x 10 = 0,9961 - 1 - Suponiendo que todo
el cido est ionizado [H] = C = 7,0 x 10Siendo una concentracin muy
baja, adicionamos la concentracin de H del agua[H] T = 7,0 x 10-8 +
1 x 10-7 = 1,7 x 10-7 PH = log 1 = 6,761,7 x 10-7
[H] cido [H] agua
Concentracin del cido sin ionizarC (1 - ) = 7 x 10-8 ( 1 0,996)
= 3 x 10-10 M
16.76 Calclese [OH] en una solucin 0,010 M de anilina, C6H5NH2.
Kb para la disociacin bsica de la anilina es 4.0 x 10 . Cul es la
[OH] en una solucin 0,01 M de hidrocloruro de anilina, la cual
contiene el in C6H5NH3?
C6H5NH2 + H2O C6H5NH3 + OH0,01 0 00,01 X X X
Kb = 4 x 10-10= X20,01 X (despreciable)
de donde X = 4 x 10-12 = 2 x 10-6X = [OH] = 2 x 10-6 M
Hidrocloruro de anilina C6H5NH3 Cl C6H5NH3 + Cl0,01 0 00 0,01
0,01
Kh = Kw = 1 x 10-14 C6H5NH3 + ClKb 4 x 10-10 +Kh = 2,5 x 10-5 =
X2 H2OC -X2,5 x 10 = X2 0,01 C6H5NH2 + H3O
X = [H3O] = 5 x 10-4 si [H] [OH] = 10-14Luego [OH] = 10-14 = 2 x
10-11 M
16.77 Calclese el porcentaje de hidrlisis en una solucin 0,0100
M de KCN. Ka para el HCN es 6.2 X 10-10.KCN K + CN0,01 0 00 0,01
0,01K + CN Simple hidrlisisKh = Kw = 10-14 +6,2 x 10-10 H2OKh =
1,613 x 10 = X20,01 X HCN + OH
de donde X = 4 x 10-4 entonces = X x 100C= 4 x 10-4 x 100 = 4
%0,0116.78 La constante de ionizacin bsica para lahidracina, N2H4,
es 9,6 x 10-7. Cul ser el porcentaje de hidrlisis de una solucin de
N2H5Cl al 0,100 M, una sal que contienen al in cido conjugado a la
base hidracina?
N2H5Cl N2H5 + Cl0,1 0 00 0,1 0,1N2H5 + ClKh = Kw = 10-14 +Kb 9,6
x 10-7 H2OKh = 1,041 x 10-8Kh = C2 X2(1 -) C - X N2H4 + H3O
Kh = 0,1 2 = 1,041 x 10-81 - (despreciable)
de donde despejando 2 = 1,041 X 10-7
= 1,041 x 10-7 = 3,226 x 10-4
Al tanto por ciento = 3,226 x 10-2 = 0,03226 %
16.79 Una solucin 0,25 M de cloruro de piridonio, C5H6N Cl, se
encontr que tiene un PH de 2.89. Cul es el valor de Kb para la
disociacin bsica de la piridina, C5H6N?.
C5H6N Cl C5H6N + Cl0,25 0 00 0,25 0,25C5H6N + Cl+H2O
C5H5N + H3OSi PH = 2,89[H3O] = 10-PH = 10-2,89 = 1,288 x
10-3
Kh = Kw = X2 = (1,288 x 10-3)2 = 1,658 x 10-6Kb 0,25 X 0,25
1,288 x 10-3 0,2487
Kh = 6,66 x 10-6 Kb = Kw = 10-14 = 1,5 x 10-9Kh 6,66 x 10-6
16.80 Kb para la ionizacin cida de Fe+3 a Fe(OH)+2 y H es 6.5 x
10 . Cul es elmximo valor del PH que puede utilizarse para que al
menos el 95 % del hierro +3 total en una solucin diluida est en la
forma Fe+3?.
Fe-3 + H2O Fe(OH)+2 + H
Kb = 6,5 x 10-3 = [Fe(OH)+2 ] [H][Fe+3]6,5 x 10-3 = X2 donde X =
[H]C - X
Para que el 95 % del Fe+3 este en la forma Fe+3
6,5 x 10-3 = X21,95 X
Despejando: X2 + 6,5 x 10-3 X - 1,267 x 10-2 = 0X = 1,09 x 10-1
= [H]
Por lo tanto el PH = log 1 = log 1 = 0,96[H] 1,09 x 10-1
16.81 Una solucin al 0,010 de PuO2 (NO3)2 se encontr que tiene
un PH de 3.80. Cul es la constante de hidrlisis, Ka, para el PuO2,
y cul es Kb para el PUO2OH+?.
PUO2+2 + H2O PUO2OH+ + H0,01 0 00,01 1,6 x 10-4 1,6 x 10-4 1,6 x
10-4
(Si PH = 3,8; H = 10-38 = 1,6 x 10-4)Ka = (1,6 x 10-4)2 = 2,6 x
10-60,01 1,6 x 10-4
PUO2 OH PUO2 + OH-
Kw = Kb KaKb = Kw = 1 x 10-14Ka 2,6 x 10-6Kb = 3,84 x 10-9
16.82 Calclese el PH de una solucin 1.0 x 10-3 de fenolato de
sodio, NaOC6H5. Ka para HOC6H5 es 1,05 x 10-10.
NaOC6H5 Na + OC6H51 x 10-3 0 00 1 x 10-3 1 x 10-3Na +
OC6H5+H2O
HOC6H5 + OHKh = kw = 10-14Ka1,5 x 10-10
Kh = 6,666 x 10-5 = X2 = X2C X 1 x 10-3 X
X = 6,666 x 10-8 = 2,58 x 10-4 = [OH]POH = 3,588POH = 14 POH =
14 3,588= 10,41
OTRA FORMA:POH = (PKw Pka log [sal]) 0,5= (14 9,97 log 1 x 10-3
) 0,5POH = 3,51; PH = 14 3,51 = 10,49
16.83 Calclese [H] y [CN] en NH4CN 0,0100 M. Ka para el HCN es
6.2 x 10-10 y Kb para el NH3 es 1,75 x 10-5.NH4CN NH4 + CN0,01 0 00
0,01 0,01NH4CN NH4 + CN+ +H2O H2Odoble hidrlisis!
NH3 + H3O HCN + OH
Kh = Kw = 10-14 = 0,921Ka Kb 6,2 x 10-10 1,75 x 10-5
Kh = X 2 = 0,921 X = 0,959(0,01 X) 0,01- X
donde X = 4,89 x 10-3
[CN] = 0,01 X = 0,01 4,89 x 10-3 = 5,1 x 10-3 = [CN]PH = (Pka +
PKw PKb) 0,5 = ( 9,2 + 14 4,75) 0,5 = 9,22[H] = 10-PH = 10-9,22 = 6
x 10-10ACIDOS POLIPROTICOS
16.84 Calclese la [H] de una solucin 0,05 M de H2S. K1 del H2S
es 1.0 x 10-7.
H2S HS + H0,050 00,05 X X X
K1 = 1 x 10-7 = X2 X2 = 1 x 10 (0,05 X)0.05 X X2 + 1,7 x 10-7 X
5 x 10-9 = 0X = 7,06 x 10-5 = [H]
16.85 Cul es la [S-2] en una solucin 0,05 M de H2S. K2 del H2S
es 1,3 x 10-7.
Del anterior ejercicio [H] = [HS] = 7,06 x 10
HS S + H
K2 = 1,3 x 10-14 = [S=] [H][HS=]Por lo tanto [S=] = 1,3 x
10-14
16.86 Cul es la [S-2] en una solucin 0,050 M de H2S y 0,010 M de
HCl?. Utilcense los datos de los problemas 16.84 y 16.85.
HCl H + Cl0,01 0 00 0,01 0,01
H2S 2H + S=0,05 0,01 00.05 X (0,01 + 2X) X
K1 x K2 = [S-2] [ H]2 = despejando [S-2] = 1 x 10-7 * 1,3 x
10-14 * 0,05[H2S] (0,01)2
K1 = 1,10-7 [H2S] = 0,05
K2 = 1,3 x 10-14 [H] = 0,01 [S] = 6,5 x 10-19
16.87 K1 y K2 para el cido oxlico, H2C2O4, son 6,6 x 10-2 y 5,4
x 10-5. Cul es la [OH] en una solucin 0,005 molar de
Na2C2O4?._H2C2O4 H + HC2O4K1 = 5,6 x 10-2 = [H]
[HC2O4][H2C2O4]=HC2O4 H + C2O4K2 = 5,4 x 10-5 = [H]
[C2O4][HC2O4]=Na2C2O4 2Na+ C2O40,005 0 00 2 X 0,005 0,005=2Na +
C2O4+H2O
HC2O4 + OH
Kh = Kw = 10-14K2 5,4 x10-5Kh = 1,85 x 10 = X20,005 XDe donde X
= 9,617 x 10-7
16.88 El cido malnico es un cido dibsico que tiene K1 = 1,42 x
10-3 y K2 = 2.01 x 10-6. Calclese la concentracin del in malonato
divalente en a) cido malnico 0,0010 M. b) una solucin que contiene
cido malnico 0,00010 M y HCl 0,00040 M.
MH2 MH + HK = [MH] [H] = 1,42 x 10-3[MH2]
MH M + HK2 = [M] [H] = 2,01 x 10-6[MH]a) Para la primera
disociacin:K1 = 1,42 x 10-3 = X2 de donde X = 6,77 x 10-40,001
XComo [H] = [MH] de K2 = [M] [H] = 2,01 x 10-6 = [M][M H]
b) Si [HCl] = 0,0004 M entonces [H] inicial = 4 x 10-4Si [MH2] =
0,0001 M :[H] = [MH] = 9,28 x 10-5 de X2 + 1,42 x 10-3 X 1,42 x
10-7 = 0
[M ] = 2,01 x 10-6 [MH] ] MH M + H[H] 9,28 x 10-5 0 4 x 10-49,28
x 10-5 - X X (4 x 10-4 + X)Como X tiene un valor muy pequeo [M] =
2,01 x 10 9,28 x 10-6(4 x 10-4 + 9,28 x 10-4)
[M] = 3,7 X 10-7
16.89 Calclese el PH de una solucin de H3PO4 0,01 M K1 y K2 para
el H3PO4 son, respectivamente, 7.1 x 10-3 y 6.3 x 10-8._H3PO4 H +
H2PO4K1 =[H] [HPO4] = 7,1 x 10-3[H3PO4]=H2PO4 H + HPO4K2 = [H]
[HPO4] = 6,3 x 10-8[H2PO4]
Predominara la concentracin de H resultante de la primera
disociacin por lo tanto:
H3PO4 H + H2PO40,01 0 00,01 X X
7,1 x 10-3 = X2 ; X2 + 7,1 x 10-3 X - 7,1 x 10-5 = 00,01 XDonde
X = 5,59 x 10-3
PH = log 1 = 2,255,59 x 10-3
16.95