(BLOQUE 2) 25. (ESTA PREGUNTA Y LAS DOS SIGUIENTES ESTÁN RELACIONADAS). Se tiene una muestra de 25 mL de un hidrocarburo (un compuesto de H y C) líquido a 25 ºC y presión atmosférica. Su densidad en esas condiciones es 0,641 g/mL. La cantidad de carbono contenida en la muestra es 13,715 g. El compuesto se somete a cierto tratamiento químico que libera todo el hidrógeno que contiene en forma de gas hidrógeno. ¿Qué volumen aproximado ocupará el gas hidrógeno liberado a 25 ºC y 1 atm? (Pesos atómicos: C: 12,01; H: 1,01. Considérese comportamiento ideal).
(A). Unos 14 L
(B). Unos 28 L
(C). Unos 56 L.
(D). El valor que se obtiene no coincide con ninguno de los dados.
Solución: B. Como la densidad del compuesto es 0,641 g/mL, esto que significa que 25 mL del mismo pesan 25 mL · 0,641 g/mL = 16,025 g. De esos 16,025 g, 13,715 g son de carbono, según indica el enunciado. Por tanto, la muestra contendrá 16,025 g – 13,715 g = 2,31 g de H. Esta masa de H se convierte en H2. El volumen ocupado por 2,31 g de H2 se puede obtener a partir de la ecuación de estado de los gases ideales, p V = n R T = (m / M) R T, siendo m y M, respectivamente, la masa de hidrógeno de la que se dispone y su peso molecular, que es 2,02. Despejando: V = [m / (p M)] R T = [2,31 / (1 · 2,02)] · 0,082 · 298 = 27,94 L de H2.
26. (ESTA PREGUNTA, LA ANTERIOR Y LA SIGUIENTE ESTÁN RELACIONADAS). ¿Alguna de estas es la fórmula empírica del compuesto: CH3, CH, C2H5?
(A). Sí, es CH3.
(B). Sí, es CH.
(C). Sí, es C2H5.
(D). No.
Solución: D. Como hemos visto antes, en 16,025 g del compuesto tenemos 13,715 g de C y 2,31 g de H, lo que supone, respectivamente, 13,715 / 12,01 = 1,142 moles de átomos de C y 2,31 / 1,01 = 2,287 moles de átomos de H. Dividiendo ambas cantidades por la menor encontramos que la relación de moles de átomos de C a moles de átomos de H es 1:2, y por tanto la fórmula empírica es CH2.
27. (ESTA PREGUNTA ESTÁ RELACIONADA CON LAS DOS ANTERIORES). Se introducen 5,0 g del compuesto anterior en un recipiente rígido de 2,5 L y se calienta hasta 80 oC para que se vaporice. Se mide la presión dentro del recipiente, que resulta ser de 627 mmHg. ¿Cuál de los siguientes puede ser el compuesto?
(A). H2C=CH–CH2–CH2–CH3
(B). H2C=CH–(CH2)6–CH2–CH3
(C). C6H6
(D). CH3–CH3
Solución: A. Para conocer la fórmula molecular del compuesto hay que calcular su masa molecular. Para ello, se puede aplicar la ecuación de estado de los gases ideales y despejar M: p V = n R T = (m / M) R T ⇒ M = m R T / (p V) = 5 · 0,082 · 353 / [(627 / 760) · 2,5] = 70,17. La fórmula empírica calculada anteriormente (CH2) tiene un peso-fórmula de 12,01 + 2·1,01 = 14,03. La cantidad 70,17 veces contiene 70,17 / 14,03 = 5 veces a la cantidad 14,03. Eso significa que la fórmula molecular es 5 veces la empírica; es decir: C5H10. De los compuestos señalados, aunque dos tienen fórmula empírica CH2, solo puede ser el penteno (H2C=CH–CH2–CH2–CH3), ya que es el único con peso molecular (70,05) aproximadamente coincidente con el obtenido (70,17).
