Archivo de la etiqueta: Estequiometría

Problema 1707

La reacción en cadena de la polimerasa (conocida como PCR) es una técnica de biología molecular que consiste en sintetizar muchas veces un fragmento de DNA utilizando una polimerasa (enzima) que puede trabajar a temperaturas elevadas. Cuando hacemos una reacción de PCR, mezclamos en un tubo de ensayo diferentes ingredientes, como por ejemplo la polimerasa y el DNA del organismo que queremos estudiar, y, además, fijamos un pH y una concentración de iones Mg^{2+} para que la enzima trabaje adecuadamente.

a) Supongamos que en el tubo donde efectuamos una PCR trabajamos con una solución de MgCl_2,~5\cdot10^{-3} M y un pH fijo de 8,3. Diga, a partir de los cálculos necesarios, si en éstas condiciones precipita el hidróxido de magnesio y justifique la respuesta.
b) Para determinar la pureza de una muestra que contiene MgCl_2(s), podemos efectuar una valoración de precipitación del ión cloruro con una solución de nitrato de plata:

Cl^-(aq)+AgNO_3(aq)\rightarrow AgCl(s)+NO_3^-(aq)

Pesamos 0,6255 g de muestra y la disolvemos en agua hasta obtener 100,0 mL de solución. Al valorar 10 mL de esta solución, hemos necesitado 8,3 mL de nitrato de plata 0,1550 M para llegar al punto final de la valoración. ¿Cuál es la pureza de la muestra, expresada como porcentaje en masa de MgCl_2?

Datos: Masas atómicas relativas: Mg = 24,3; Cl = 35,5; Ag=108; O=16; N=14.
Producto de solubilidad del hidróxido de magnesio: K_{ps}=1.1\cdot10^{-12}.
Constante de ionización del agua: K_w=10^{-14}.

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Problema 1706

El airbag (o airbag) está considerado, en combinación con el cinturón de seguridad, como uno de los mejores sistemas para reducir las lesiones ocasionadas por un accidente de tráfico. Cuando un vehículo recibe un fuerte impacto, la azida de sodio (NaN_3) que llevan los airbags se descompone rápidamente y forma nitrógeno gaseoso, que llena la almohada y amortigua el golpe de los ocupantes.

a) La azida de sodio se prepara comercialmente a partir de la reacción entre el monóxido de dinitrógeno y el amiduro de sodio según la siguiente ecuación química:

N_2O(g)+2NaNH_2(s)\rightarrow NaN_3(s)+NaOH(s)+NH_3(g)

Cuando reaccionan a presión constante 4,0 mol de NaNH_2 con un exceso de N_2O, en condiciones estándar y a 298 K, se absorben 111,6 kJ de energía en forma de calor. Calcule la entalpía estándar de formación de la azida de sodio a esta temperatura.
b) En la bibliografía podemos encontrar los siguientes datos en relación con los cambios de fase del nitrógeno (N_2):

\begin{array}{|c|c|c|}\hline\text{Punto de fusi\'on}&\text{Punto de ebullici\'on}&\text{Punto triple}\\\hline1~atm&1~atm&0.123~atm\\\hline63.3~K&77.4~K&63.15~K\\\hline\end{array}

Defina el término punto triple de una sustancia. Haga un dibujo aproximado del diagrama de fases del nitrógeno, marque los tres puntos que figuran en la tabla e indique las zonas en las que el nitrógeno se encuentra en fase sólida, líquida y gaseosa. Razone si podemos sublimar el nitrógeno a presión atmosférica.

Datos: Entalpías estándar de formación a 298 K:

\Delta H_f^0(N_2O,g)=82~kJ\cdot mol^{-1};~\Delta H_f^0(NH_3,g)=-46.1~kJ\cdot mol^{-1};\\\Delta H_f^0(NaNH_2,s)=-123.7~kJ\cdot mol^{-1};~\Delta H_f^0(NaOH,s)=-425.2~kJ\cdot mol^{-1}

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Problema 1705

En la elaboración del vinagre se produce ácido etanoico (llamado habitualmente ácido acético) como producto de la fermentación del vino por acción de acetobácterias que combinan el etanol del vino y el oxígeno del aire. El RD 661/2012, de 13 de abril, establece la norma para el elaboración y comercialización del vinagre y fija las concentraciones mínimas de ácido acético:

– Vinagre de vino: mínimo, 60 g/L.
– Otros vinagres: mínimo, 50 g/L.

a) Escriba la reacción del ácido acético con agua. Diga si un vinagre de vino puede tener un pH de 3,0, y justifique, cuantitativamente, la respuesta.
b) Al valorar 5,0 mL de un vinagre de manzana con una solución de hidróxido de sodio 0,100 M necesitamos 43,3 mL de esta base para llegar a su punto final. Escriba la reacción de valoración e indique razonadamente si este vinagre cumple la normativa legal.

Datos: Masas atómicas relativas: H = 1,0; C = 12,0; O = 16,0.
Constante de acidez del ácido acético a 25^\circ C:~K_a=1.78\cdot10^{-5}.
Nota: Suponga que la acidez de los vinagres se debe sólo al ácido acético.

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Problema 1702

Se puede obtener cloro gaseoso en la oxidación del ácido clorhídrico con ácido nítrico, produciéndose también dióxido de nitrógeno y agua.

a) Indique cuál es la especie oxidante y cuál la reductora. Ajuste la reacción iónica global y la reacción molecular por el método del ion-electrón.
b) Sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 82%, calcule el volumen de cloro que se obtiene a 25^\circ C y 1,0 atm, cuando reaccionan 600 mL de una disolución 2,00 M de HCl con ácido nítrico en exceso.

Dato: R=0.082~atm\cdot l\cdot mol^{-1}\cdot K^{-1}.

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Problema 1694

Una muestra de 3,25 g de nitrito de potasio impuro, disuelta en agua acidificada con ácido sulfúrico, se hace reaccionar con permanganato de potasio:

KNO_2+KMnO_4+H_2SO_4\rightarrow KNO_3+K_2SO_4+MnSO_4+H_2O

a) Ajuste las ecuaciones iónica y molecular por el método del ion-electrón.
b) Calcule la riqueza en KNO_2 de la muestra inicial si se han consumido 50 ml de KMnO_4 0,2 M.

Datos: Masas atómicas relativas: K= 39; O= 16; N= 14

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Problema 1693

Se preparan 250 ml de una disolución acuosa de HCl a partir de 2 ml de una disolución de HCl comercial de densidad 1,38 g\cdot ml^{-1} y 33% de riqueza en masa.

a) ¿Cuál es la molaridad y el pH de la disolución que se ha preparado?
b) ¿Qué volumen de una disolución de Ca(OH)_2 0,02 M es necesario añadir para neutralizar 100 ml de la disolución que se ha preparado?

Datos: Masas atómicas relativas: Cl= 35,5; H= 1

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