PROBLEMAS RESUELTOS
DE QUÍMICA
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Ejercicios de química resueltos

Una sustancia orgánica nitrogenada se quema en un tubo do combustión. A partir de 0,627 gramos de sustancia el dispositivo de absorción del agua formada aumenta en 0,425 gramos, y el de absorción del CO2 en 1,778 gramos. En un segundo ensayo operando con 0,878 gramos de sustancia se desprende todo el nitrógeno que se recoge en estado libre en una probeta de gases, siendo el volumen de 120 c.c. medidos sobre agua a 23 ºC y 747 mm. La presión de vapor del agua a esta temperatura es de 21,1 mm. La densidad de la sustancia en estado de vapor en relación al aire es 3,21. A partir de estos datos, calcular la fórmula molecular de esta sustancia.

Respuesta al ejercicio 48

Según los datos, tenemos:

0,425 gramos de agua (H2O), lo que nos da 0,0475 gramos de H2 y 0,377 gramos de O2.
1,778 gramos de anhídrido carbónico, lo que nos da 0,4852 gramos de C y 1,2930 gramos de O2.

En la segunda muestra analizada tenemos (según la ecuación de los gases perfectos)

    \( P V = \displaystyle \frac{m}{M}R T = \frac{P V M}{R T} = \frac{(747,0 - 21,1) · 0,12 \times 28,016}{760 · 0,082 · (273 + 23)} \)

Esto es, 0,1322 gramos de nitrógeno contenidos en 0,878 gramos de substancia.

Como no sabemos si la sustancia analizada contiene oxígeno, calculamos el N2 contenido en 0,627 gramos de substancia:

(0,627 x 0,1322) / 0,877 = 0,0944 gramos de N2 en 0,627 gramos de sustancia

Sumando los pesos obtenidos de carbono, hidrógeno y nitrógeno, obtenernos:

0,0475 + 0,4852 + 0,0944 = 0,6271 gramos

Como la muestra analizada era de 0,627 grs, deducimos que no contiene oxígeno. A partir de los pesos, calculamos los átomos gramo que tenemos de cada elemento:

0,0475 / 1,008 = 0,0471 At.gr de H2;

0,4862 / 12,01 = 0,0403 At.gr de C;

0,0944 / 14,008 = 0,0067 At.gr de N2.

Dividiendo por el menor de los valores, deducimos la relación de números enteros más simple en que se encuentran:

0,0471 / 0,0067 = 7,02 átomos de hidrógeno

0,0403 / 0,0067 = 6,01 átomos de carbono

0,0067 / 0,0067 = 1 átomo de nitrógeno

Lo cual corresponde, aproximadamente a una proporción de 7 átomos de hidrógeno y 6 átomos de carbono por cada átomo de nitrógeno. La fórmula empírica de la sustancia será por tanto C6H7N, con un peso fórmula de 93,124.
Por otro lado nos dicen que la densidad de la sustancia en estado de vapor, en relación con el aire es 3,21, con lo que, siendo 28,96 el peso molecular medio del aire, tenemos:

Pm de la sustancia / Pm medio del aire = 3,21 ; Pm de la sustancia = 28,96 x 3,21 = 92,962

Valor que corresponde prácticamente con el de la fórmula empírica. Por lo tanto, la fórmula molecular de la sustancia será C6H7N, que se corresponde con la anilina.

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tema escrito por: José Antonio Hervás