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S E R I E
Magnitudes atómico-moleculares
1. Guía de Estudio
SUGERENCIA:
Antes de resolver ejercicios de
la sección 2., responder pri-
mero los ítems de la Guía de
Estudio relacionados con cada
uno.
¿Cuál es la unidad de cantidad de sustancia (n)? ¿Cómo se define?
¿Qué son el número de Avogadro y la constante de Avogadro (N
A
)?
Definir la masa molar (M ) y el volumen molar (V
m
) de una sustancia.
2. Ejercicios
5.1 El calcio es un metal abundante en la corteza terrestre. Calcular:
a) la masa de un átomo de calcio, expresada en gramos;
b)
la masa de mil átomos, expresada en gramos. ¿Sería posible pesar este número
de átomos en una balanza cuya incertidumbre es de 0,1 mg?;
n =
m
M
=
N
N
A
=
V
V
m
c)
la masa de un número de Avogadro de átomos, expresada en gramos con 4
cifras significativas.
5.2
Calcular la masa (
m
) y el número de átomos (
N
) presentes en 2,00 mol de
átomos de aluminio.
5.3 Calcular la cantidad y el número de átomos que hay en 100 g de helio.
5.4
La masa de 1,50 mol de átomos de un elemento es de 48,1 g. Identificar al
elemento con su símbolo químico.
5.5 El número de átomos en 22,0 g de un metal puro es 2,41 × 10
23
.
a) Identificar al metal con su símbolo químico.
b) Calcular la masa de 6,50 mol de dicho metal.
5.6
El cinc es un metal de gran importancia para el organismo ya que participa en
casi todos los niveles del metabolismo intermedio. Una persona adulta debería
ingerir 15,0 mg diarios de este oligoelemento. Calcular a qué cantidad de cinc
equivale dicha masa.
5.7
Una dosis de 400 mg de talio puede ser letal para una persona adulta. Calcular
para dicha masa:
a) el número de átomos de talio;
b) la cantidad de átomos de talio, expresada en moles y en milimoles.
5.8 Completar el cuadro siguiente.
Símbolo m
a
M m n
N
ρ V
del elem. / u / g mol
−1
/ g / mol / g cm
−3
/ cm
3
He 5,000 1,785 × 10
−4
Hg 2,50 13,6
591 3,00 19,3
81,0 1,81 × 10
24
2,70
Cu 2,41 × 10
24
28,4
26
Química CBC Cátedra Bruno-Di Risio 2021 27
5.9
El acero inoxidable “16Cr-2Ni” es una aleación que, además de hierro, contiene
en masa 0,200% de carbono, 16,0% de cromo y 2,00% de níquel. Se utiliza
para la construcción de álabes de turbinas, ejes de bombas, utensilios de cocina,
cuchillería, etc. Para una muestra de dicho material cuya masa es de 350 g,
calcular:
a) la masa de carbono;
b) la cantidad y el número de átomos de cromo;
c) la cantidad de níquel, expresada en milimoles.
5.10 Calcular la masa molar de las sustancias siguientes con 4 cifras significativas:
a) ácido nitroso;
b) óxido de hierro(III);
c) sulfito de calcio;
d) hidrogenosulfuro de aluminio.
5.11
Calcular la masa de una molécula de urea (
CH
4
N
2
O
) expresada en a) unidades
de masa atómica; b) gramos.
5.12 La dolomita es un carbonato doble de fórmula CaMg(CO
3
)
2
. Calcular:
a) la masa molar;
b) el número de unidades fórmula presentes en 250 g de dolomita;
c) la cantidad de unidades fórmula en la masa del ítem anterior.
5.13 El nitrato de amonio (NH
4
NO
3
) se utiliza como fertilizante. Calcular:
a) la masa de nitrógeno en 1,00 kg de este fertilizante;
b) el %m/m de nitrógeno en dicho compuesto;
c) el número de átomos de hidrógeno en 300 g del fertilizante;
d)
la cantidad de átomos de oxígeno presente en la misma masa del ítem anterior.
5.14
La ingesta de calcio recomendada para niños con edades entre 1 y 3 años es
de 500 mg diarios. Calcular la masa de
CaCO
3
que cubre este requerimiento,
expresada en gramos.
5.15
El salbutamol (
C
13
H
21
NO
3
) es un fármaco de efecto rápido utilizado para el
alivio del broncoespasmo. Calcular:
a) la masa de 150 moléculas de salbutamol, expresada en gramos;
b)
la cantidad de salbutamol presente en 2,00 mg del mismo, expresada en moles
y en milimoles.
5.16
En 32,0 g de una sustancia gaseosa cuya fórmula es
XO
3
hay
7,22× 10
23
átomos
de oxígeno.
a) Calcular la masa molar de la sustancia.
b) Calcular la masa molecular, expresada en unidades de masa atómica.
c) Identificar al elemento X con su símbolo químico.
5.17 Se dispone de 120 g de nitrato de hierro(III). Para dicha masa, calcular:
a) la cantidad de sustancia presente;
b) la masa de oxígeno;
c) el número de iones hierro(III);
d) la cantidad de iones nitrato.
5.18 Indicar si las afirmaciones siguientes son correctas (C) o incorrectas (I).
a)
“En 3 moles de ácido sulfúrico hay 6 moles de átomos de hidrógeno, 32 gra-
mos de azufre y 12 moles de átomos de oxígeno.”
b) “Seis moléculas de hidrógeno (H
2
) tienen una masa de 12 gramos.”
c)
“Si un óxido de níquel tiene 78,6
%m/m
de níquel, la fórmula empírica del
óxido será NiO.”
28 Magnitudes atómico-moleculares
5.19 Calcular los volúmenes molares de las sustancias siguientes:
a) hidrógeno, H
2
(g), ρ = 0,0902 g/dm
3
(0 °C y 1 atm).
b) acetona, C
3
H
6
O(l), ρ = 0,788 g/cm
3
(25 °C y 1 atm);
c) platino, Pt(s), ρ = 21,5 g/cm
3
(0 °C y 1 atm).
5.20
La densidad del ozono (
O
3
) a 1,00 atm y 25,0 °C es 1,96 g/dm
3
. Para dichas
condiciones de presión y temperatura, calcular:
a) el volumen molar del ozono;
ρ(p,T ) =
m
V
=
M
V
m
b) la cantidad de átomos de oxígeno en 2,25 dm
3
de ozono.
5.21
El volumen molar del hexano (
C
6
H
14
) a 20 °C es 126 cm
3
/mol. Para dicha
temperatura, calcular:
a) la densidad del hexano;
b)
el número de moléculas de hexano presentes en 10,0 cm
3
de dicha sustancia;
c) la cantidad de átomos de carbono presentes en 10,0 cm
3
de hexano.
5.22
Sabiendo que a 20 °C, 0,275 moles de una sustancia desconocida cuya densidad
es 0,924 g/cm
3
ocupan un volumen de 45,9 cm
3
, calcular:
a) la masa molar de la sustancia;
b) el número de moléculas presentes en 120 cm
3
;
c) la masa, expresada en gramos, de una molécula de dicha sustancia.
5.23
A 25 °C y 1 atm un volumen de 45,0 cm
3
de benceno,
C
6
H
6
(l), contiene
1,82 ×
10
24
átomos de hidrógeno. Calcular para el benceno en dichas condiciones:
a) su densidad; b) su volumen molar; c) la cantidad de benceno que contiene
0,600 mol de átomos totales, expresada en milimoles.
5.24 Para cada afirmación siguiente, indicar si es correcta (C) o incorrecta (I).
“Cantidades iguales de los compuestos SO
2
(g) y SO
3
(g) tienen:...”
a) “...distinta cantidad de átomos de oxígeno”.
b) “...igual número de átomos de azufre”.
c) “...igual número de átomos totales”.
5.25 Para cada afirmación siguiente, indicar si es correcta (C) o incorrecta (I).
“Cantidades iguales de los compuestos
CH
3
OCH
3
(l) y
CH
3
CH
2
OH
(l) tienen:...”
a) “...distinto porcentaje en masa de oxígeno”.
b) “...igual masa”.
c) “...igual número de átomos de hidrógeno”.
5.26
Sabiendo que en un volumen de 0,0528 dm
3
a 20 °C hay
3,08 × 10
23
moléculas
de una sustancia de fórmula C
4
H
11
N, calcular:
a) el volumen molar de la sustancia a 20 °C;
b) la cantidad de dicha sustancia que contiene en total 1,50 mol de átomos;
c) la masa de 5 moléculas de la sustancia, expresada en gramos.
3. Respuestas seleccionadas
5.1: a) 6,656 × 10
−23
g; b) 6,656 × 10
−20
g; no es posible; c) 40,08 g.
5.2: 54,0 g; 1,20 × 10
24
.
5.3: n(He) = 25,0 mol; N (He) = 1,50 × 10
25
.
5.4: S.
5.5: a) Mn; b) 357 g.
5.6: n(Zn) = 2,29 × 10
−4
mol.
5.7: a) N(Tl) = 1,18 × 10
21
; b) n(Tl) = 0,00196 mol = 1,96 mmol.
5.8:
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Símbolo m
a
M m n
N
ρ V
del elem. / u / g mol
−1
/ g / mol / g cm
−3
/ cm
3
He 4,003 4,003 5,00 1,25 7,52 × 10
23
1,785 × 10
−4
2,80 × 10
4
Hg 201 201 502 2,50 1,51 × 10
24
13,6 36,9
Au 197 197 591 3,00 1,81 × 10
24
19,3 30,6
Al 27,0 27,0 81,0 3,00 1,81 × 10
24
2,70 30,0
Cu 63,6 63,6 254 4,00 2,41 × 10
24
8,94 28,4
5.9:
a)
m
(C) = 0,700 g; b)
n
(Cr) = 1,08 mol,
N
(Cr) =
6,48 × 10
23
; c)
n
(Ni) =
119 mmol.
5.10: a) 47,02 g/mol; b) 159,7 g/mol; c) 120,2 g/mol; d) 126,2 g/mol.
5.11: a) 60,1 u; b) 9,98 × 10
−23
g.
5.12: a) 184 g/mol; b) 8,16 × 10
23
; c) 1,36 mol.
5.13:
a)
m
(N) = 350 g; b) 35,0
%m/m
; c)
N
(H) =
9,03× 10
24
; d)
n
(O) = 11,2 mol.
5.14: m(CaCO
3
) = 1,25 g.
5.15: a) 5,96 × 10
−20
g; b) 8,36 × 10
−6
mol = 8,36 × 10
−3
mmol.
5.16: a) 80,0 g/mol; b) 80,0 u; c) S.
5.17: a) 0,496 mol; b) 71,4 g; c) 2,99 × 10
23
; d) 1,49 mol.
5.18: a) I; b) I; c) C.
5.19: a) 22,4 dm
3
; b) 73,7 cm
3
; c) 9,07 cm
3
.
5.20: a) V
m
(O
3
) = 24,5 dm
3
/mol; b) n(O) = 0,276 mol.
5.21:
a)
ρ
(
C
6
H
14
) = 0,684 g/cm
3
; b)
N
(
C
6
H
14
) =
4,78 × 10
22
; c)
n
(C) = 0,476 mol.
5.22: a) M = 154 g/mol; b) N = 4,33 × 10
23
; c) m = 2,56 × 10
−22
g.
5.23: a) ρ = 0,874 g/cm
3
; b) V
m
= 89,2 cm
3
/mol; c) n = 50,0 mmol.
5.24: a) C; b) C; c) I.
5.25: a) I; b) C; c) C.
5.26: a) V
m
= 103 cm
3
/mol; b) n = 0,0938 mol; c) m = 6,07 × 10
−22
g.
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