Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 14 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.
6 g de CH4 y 20 g de O2 reaccionan según CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O. ¿Qué masa m de CO2 se puede formar?
En la reacción 2Na + Cl2 → 2NaCl, 12 g de Na reaccionan por completo (los demás reactivos en exceso) y se recogen 25,93 g de NaCl. Calcula el rendimiento porcentual Y.
Necesitas 100 mL de disolución 0,2 mol/L y tienes una disolución madre 6 mol/L. ¿Cuánta agua Vwater añades a la disolución madre?
Se mezclan 150 mL de una disolución 1,5 mol/L con 100 mL de una disolución 0,6 mol/L de la misma sustancia. Calcula la concentración c de la mezcla (los volúmenes son aditivos).
¿Qué volumen V ocupan 300 g de CH₄ a 100 kPa y 95 °C? Trátalo como un gas ideal.
Halla la densidad ρ de Ar a 600 kPa y 130 °C, tratándolo como un gas ideal.
Un bloque de hierro de 250 g (c = 0,449 J/(g·°C)) a 200 °C se introduce en 150 g de agua (c = 4,18 J/(g·°C)) a 21 °C dentro de un vaso aislado. Halla la temperatura final Tf.
Usa las entalpías estándar de formación para calcular ΔH° de la reacción C3H8 + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O(l).
Se introducen 0,1 mol/L de H₂ y 0,1 mol/L de I₂ en un recipiente y reaccionan: H₂ + I₂ ⇌ 2HI, con Kc = 4. Calcula la concentración en el equilibrio [H2].
El PCl₅ se descompone: PCl₅ ⇌ PCl₃ + Cl₂, con Kc = 0,2 a la temperatura de reacción. Un recipiente contiene al principio solo 0,5 mol/L de PCl₅. Calcula la concentración en el equilibrio [Cl2].
Calcula el pH pH de una disolución 0,05 mol/L de ácido hipocloroso (Ka = 3 × 10⁻⁸).
Un tampón contiene 0,1 mol/L de ácido hipocloroso y 0,05 mol/L de su sal sódica. Ka = 3 × 10⁻⁸. Calcula el pH pH del tampón.
Una reacción de primer orden en un reactor discontinuo tiene k = 0,2 min⁻¹. ¿Cuánto tarda en alcanzar una conversión del 50 %? Halla t.
Una reacción de primer orden tiene una constante de velocidad de 0,1 s⁻¹ a 60 °C y una energía de activación de 90 kJ/mol. Halla el factor preexponencial A de la ecuación de Arrhenius.
Respuesta: m = 13,75 g
Estequiometría: una ecuación ajustada cuenta partículas, no gramos. Pasa la masa a moles con n = m/M, usa los coeficientes de la ecuación como relación molar y vuelve a masa con m = n·M. Con dos reactivos, el reactivo limitante es el que se agota primero y fija cuánto producto se forma.
Respuesta: Y = 85,01 %
Estequiometría: una ecuación ajustada cuenta partículas, no gramos. Pasa la masa a moles con n = m/M, usa los coeficientes de la ecuación como relación molar y vuelve a masa con m = n·M. Con dos reactivos, el reactivo limitante es el que se agota primero y fija cuánto producto se forma.
Respuesta: Vwater = 96,67 mL
Molaridad: concentración c = n/V en mol/L, con n = m/M. Al diluir se añade disolvente pero no soluto, así que el número de moles no cambia: c₁·V₁ = c₂·V₂. Al mezclar dos disoluciones del mismo soluto, se suman los moles y también los volúmenes.
Respuesta: c = 1,14 mol/L
Molaridad: concentración c = n/V en mol/L, con n = m/M. Al diluir se añade disolvente pero no soluto, así que el número de moles no cambia: c₁·V₁ = c₂·V₂. Al mezclar dos disoluciones del mismo soluto, se suman los moles y también los volúmenes.
Respuesta: V = 572,5 L
Ley de los gases ideales: PV = nRT, con n = m/M.
Respuesta: ρ = 7,151 kg/m³
Densidad de un gas ideal: ρ = PM/(RT).
Respuesta: Tf = 48,18 °C
Calor y entalpía: calentar una sustancia requiere q = m·c·ΔT. En un calorímetro, el calor cedido por el cuerpo caliente es igual al calor absorbido por el frío. La variación de entalpía de una reacción se obtiene de las entalpías de formación: ΔH° = ΣΔH°f(productos) − ΣΔH°f(reactivos), cada una multiplicada por su coeficiente.
Respuesta: ΔH° = −2220 kJ
Calor y entalpía: calentar una sustancia requiere q = m·c·ΔT. En un calorímetro, el calor cedido por el cuerpo caliente es igual al calor absorbido por el frío. La variación de entalpía de una reacción se obtiene de las entalpías de formación: ΔH° = ΣΔH°f(productos) − ΣΔH°f(reactivos), cada una multiplicada por su coeficiente.
Negativo: la reacción desprende calor (exotérmica).
Respuesta: [H2] = 0,05 mol/L
Equilibrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, la constante de equilibrio es Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), con las concentraciones en el equilibrio. Una tabla ICE (Inicial, Cambio, Equilibrio) relaciona las cantidades iniciales con las de equilibrio mediante una única incógnita x, multiplicada por los coeficientes.
Respuesta: [Cl2] = 0,2317 mol/L
Equilibrio químico: para aA + bB ⇌ cC + dD, la constante de equilibrio es Kc = [C]c[D]d/([A]a[B]b), con las concentraciones en el equilibrio. Una tabla ICE (Inicial, Cambio, Equilibrio) relaciona las cantidades iniciales con las de equilibrio mediante una única incógnita x, multiplicada por los coeficientes.
Respuesta: pH = 4,412
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] y pOH = −log₁₀[OH⁻], con pH + pOH = 14 a 25 °C. Los ácidos y bases fuertes se ionizan por completo. Un ácido débil solo en parte: Ka = x²/(c − x), donde x = [H₃O⁺]. Un tampón de un ácido débil y su base conjugada sigue Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
HA ⇌ H⁺ + A⁻: se ionizan x mol/L de ácido.
Respuesta: pH = 7,222
pH: pH = −log₁₀[H₃O⁺] y pOH = −log₁₀[OH⁻], con pH + pOH = 14 a 25 °C. Los ácidos y bases fuertes se ionizan por completo. Un ácido débil solo en parte: Ka = x²/(c − x), donde x = [H₃O⁺]. Un tampón de un ácido débil y su base conjugada sigue Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA]).
Respuesta: t = 3,466 min
Velocidad de reacción: en una reacción de primer orden −dC/dt = kC, así que C = C₀·e−kt y la vida media ln 2/k no depende de la concentración. En una reacción de segundo orden 1/C = 1/C₀ + kt. La constante de velocidad aumenta con la temperatura según Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).
Respuesta: A = 1,293 × 10¹³ s⁻¹
Reaction rates: for a first-order reaction −dC/dt = kC, so C = C₀·e−kt and the half-life ln 2/k does not depend on concentration. For a second-order reaction 1/C = 1/C₀ + kt. The rate constant rises with temperature following Arrhenius: k = A·e−Ea/(RT).
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