Examen de Principios de Química y Estructura – Febrero 2012 (2s) | Soluciones de las preguntas 22, 23 y 24

(BLOQUE 1) 22. (ESTA PREGUNTA, LA 23 Y LA 24 ESTÁN RELACIONADAS.) Uno de los isótopos estables del C tiene 7 neutrones. Haciendo la aproximación de igualar la masa del isótopo a su número de masa, ¿cuánto pesa en gramos un solo átomo de este isótopo?

(A). 2,16·10^–23
(B). 12
(C). 13
(D). 14

Solución: A. Con la aproximación que el enunciado permite hacer, y dado que el número atómico del C es 6 (como puede deducirse escribiendo los primeros elementos de la tabla periódica), el número de masa de este isótopo será 13 (6 protones más 7 neutrones). Por la definición de mol y del número de Avogadro, 1 mol de átomos de este isótopo (es decir, 6,022´10²³ átomos del isótopo) pesarán 13 gramos. Por lo tanto, un solo átomo pesa 2,16´10^–23 g.

23. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 22 Y LA 24.) Si ese único átomo de carbono lo “quemamos” con aire en exceso, ¿qué peso tendría el producto que teóricamente debería formarse? (el peso atómico del O es 16).

(A). 45 uma
(B). El resultado de dividir 44 g por el número de Avogadro
(C). 29 uma
(D). 7,4·10^–23 uma

Solución: A. Como el aire está en exceso, el C se oxidará a CO₂ (si escaseara el O₂, podría formarse solo CO). Pero como solo disponemos de un átomo de C se formará una sola molécula de CO₂. Hay que tener en cuenta que el peso de ese átomo de C no es 12 uma, sino 13 uma, ya que lo que tenemos es el isótopo ¹³C. Por lo tanto, la masa molecular de esa molécula será 13 + 16 · 2 = 45 uma.

24. (SI ES PRECISO, USE PARA ESTA PREGUNTA LOS DATOS DE LA 22 Y LA 23.) ¿Qué cantidad de producto (en gramos) se obtendría al quemar 3,011·10²³ átomos del isótopo de C que estamos considerando con un exceso de gas oxígeno formado completamente por átomos de la variedad isotópica ¹⁸O?

(A). 14 g
(B). 15,5 g
(C). 22 g
(D). 24,5 g

Solución: D. La reacción sería: ¹³C + ¹⁸O₂  ⟶ ¹³C¹⁸O₂. Por otro lado, 3,011·10²³ es exactamente la mitad del número de Avogadro; por lo tanto, 3,011·10²³ átomos de ¹³C es medio mol de ¹³C. Por la estequiometría de la reacción, se obtendría medio mol de la variedad isotópica ¹³C¹⁸O₂ del dióxido de carbono. Su masa molecular aproximada es 13 + 18 · 2 = 49. Por lo tanto, se obtienen 24,5 g de este dióxido de carbono (medio mol).