Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2013 (2s) | Soluciones de las preguntas 22, 23 y 24

(BLOQUE 1) 22. (ESTA PREGUNTA, LA 23 Y LA 24 ESTÁN RELACIONADAS.) Sabiendo que los pesos atómicos del H, C y O son, respectiva y aproximadamente, 1, 12 y 16, responder a estas dos preguntas: ¿Cuántos átomos de carbono hay en diez moléculas de trioxocarbonato (IV) de hidrógeno? ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en tres moles de la misma sustancia?

(A). 10 átomos de C | 9 átomos de O
(B). 6,022 × 10²⁴ átomos de C | 1,801 × 10²⁴ átomos de O
(C). 30 átomos de C | 27 átomos de O
(D). ninguna de las otras respuestas es correcta

Solución: D. La fórmula del trioxocarbonato (IV) de hidrógeno (ácido carbónico en la nomenclatura clásica) es H₂CO₃. Por lo tanto, es claro que 10 moléculas de esa especie química contienen 10 átomos de C. En cuanto al número de átomos de O en tres moles de H₂CO₃, podemos calcularlos así: 3 moles H₂CO₃ × (6,022 × 10²³ moléculas H₂CO₃ / 1 mol de H₂CO₃) × (3 átomos O / molécula H₂CO₃) = 5,420 × 10²⁴ átomos O.

23. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 22 Y LA 24.) ¿Cuántos moles de de trioxocarbonato(IV) de hidrógeno están contenidos en 372 unidades atómicas de masa de dicho compuesto?

(A). Muy aproximadamente 10^-23
(B). 23064
(C). 2,24 × 10²⁶
(D). 6

Solución: A. Esta pregunta ni siquiera requiere hacer cálculos. 372 uma es una cantidad extraordinariamente pequeña de masa; por lo tanto, el resultado en moles tiene que ser extraordinariamente pequeño. De todos modos, vamos a calcularlo. Una sola molécula de H₂CO₃ pesa 62 uma (unidades de masa atómica). Por lo tanto, 372 uma será el peso de 372 / 62 = 6 moléculas de H₂CO₃. Esas 6 moléculas de H₂CO₃ equivalen a 9,96 × 10^-24 moles de H₂CO₃  (valor que hemos obtenido dividiendo 6 moléculas entre las 6,022 × 10²³ moléculas que contiene un mol), cantidad que es aproximadamente igual a 10^-23.

24. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 22 Y LA 23.) Si el trioxocarbonato(IV) de hidrógeno se hace reaccionar con sodio produce trioxocarbonato(IV) de sodio y libera gas hidrógeno. ¿Aproximadamente, cuánto hidrógeno se produciría a partir de 372 unidades atómicas de masa de trioxocarbonato(IV) de hidrógeno si el rendimiento de la reacción es del 50%?

(A). 3 moles
(B). 10^-23 g
(C). 6 g
(D). Ninguna de las otras respuestas es correcta

Solución: B. La reacción es: H₂CO₃ + 2Na → Na₂CO₃ + H₂. 372 uma equivalen muy aproximadamente a 6 moléculas de H₂CO₃, que son 10^-23 moles de H₂CO₃, según se ha calculado en el problema anterior. Como cada molécula de H₂CO₃ produce teóricamente 1 molécula de H₂ (o, dicho de otro modo, como cada mol de H₂CO₃ produce teóricamente 1 mol de H₂), pero el rendimiento es del 50%, la cantidad de H₂ obtenida será de 3 moléculas de H₂, o bien 0,5 × 10^-23 moles de H₂, que, teniendo en cuenta el peso molecular del H₂ (2 g) equivalen a 10^-23 g.