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