Ejercicios de química resueltos. Introducción a la química. Densidad física

[Introducción a la química] 2.1 [Conversión entre entidades y moles] 2.2 [Ley de Proust y cantidad de sustancia] 2.3 [Cálculo de masa molar teórica] 2.4 [ Conversiones masa, cantidad de sustancia] 2.5 [Conversiones de masa, cantidad de sustancia, átomos y moléculas] 2.6 [Densidad física] 2.7 [Densidad química]

Teoría: [Densidad] 

En esta sección se presentan ejercicios de química resueltos enfocados en el concepto de densidad física. Este tipo de problemas se caracterizan porque la identidad química de la sustancia no es relevante: resulta indiferente que se trate de oro, cobre o cualquier otro material, ya que lo que interesa es la relación cuantitativa entre masa y volumen. Estos ejercicios constituyen un espacio ideal para afianzar la práctica en conversiones de unidades, así como para fortalecer el manejo del análisis dimensional en cocientes.

A través de factores de conversión se refinará la forma de resolver los problemas, y mediante la sustitución algebraica se explorarán atajos útiles como la cancelación directa de prefijos semejantes o la transferencia de prefijos inversos entre numerador y denominador. El objetivo es que el estudiante interiorice estas técnicas y desarrolle la destreza necesaria para aplicarlas con seguridad en escenarios más complejos de la química y la física.

Química de Brown

15ed.Muestra 1.4.a. Calcule la densidad del mercurio si 1.00 × 10² g ocupan un volumen de 7.36 cm³. [brown.1.4.a]

15ed.Muestra 1.4.b. Calcule el volumen de 65.0 g de metanol líquido si su densidad es 0.791 g/mL. [brown.15ed.m.1.4.b]

15ed.Muestra 1.4.c. ¿Cuál es la masa en gramos de un cubo de oro (densidad = 19.32 g/cm³) si la longitud del lado del cubo es 2.00 cm. [brown.15ed.1.4.c]

15ed.Práctica 1.4.a. Calcule la densidad de una muestra de 374.5 g de cobre si tiene un volumen de 41.8 cm³. [brown.15ed.p.1.4.a]

15ed.Práctica 1.4.b. Un estudiante necesita 15.0 g de etanol para un experimento. Si la densidad del etanol es 0.789 g/mL, ¿cuántos mililitros de etanol se requieren? [brown.15ed.p.1.4.b]

15ed.Práctica 1.4.c. ¿Cuál es la masa en gramos de 25.0 mL de mercurio (densidad = 13.6 g/mL)? [brown.15ed.p.1.4.c]

15ed.1.17.a Una muestra de tetracloroeteno, un líquido usado en la limpieza en seco que está siendo retirado por su potencial riesgo cancerígeno, tiene una masa de 40.55 g y un volumen de 25.0 mL a 25 °C. ¿Cuál es su densidad a esta temperatura? ¿El tetracloroeteno flotará en el agua? (Los materiales menos densos que el agua flotan). [brown.15ed.1.17.a]

15ed.1.17.b El dióxido de carbono (CO₂) es un gas a temperatura y presión ambiente. Sin embargo, puede ponerse bajo presión hasta convertirse en un “fluido supercrítico”, mucho más seguro que el tetracloroeteno para limpieza en seco. A cierta presión, la densidad del CO₂ supercrítico es 0.469 g/cm³. ¿Cuál es la masa de una muestra de 25.0 mL de CO₂ supercrítico a esa presión? [brown.15ed.1.17.a]

15ed.1.18.a Para identificar una sustancia líquida, una estudiante determinó su densidad. Con un cilindro graduado midió 45 mL de la sustancia y luego halló que la masa de la muestra era de 38.5 g. Sabía que la sustancia debía ser alcohol isopropílico (densidad 0.785 g/mL) o tolueno (densidad 0.866 g/mL). ¿Cuál es la densidad calculada y la identidad probable de la sustancia? [brown.15ed.1.18.a]

15ed.1.18.b Un experimento requiere 45.0 g de etilenglicol, un líquido cuya densidad es 1.114 g/mL. En lugar de pesar la muestra en una balanza, un químico decide medir el líquido con un cilindro graduado. ¿Qué volumen debe usar? [brown.15ed.1.18.b]

15ed.1.18.d Un cubo metálico mide 5.00 cm de arista. Si el metal es níquel, cuya densidad es 8.90 g/cm³, ¿cuál es la masa del cubo? [brown.15ed.1.18.d]

15ed.Muestra 1.9. Un recipiente que contiene un gas a 25 °C se pesa, luego se vacía y se vuelve a pesar como se muestra en la Figura 1.25. Con los datos proporcionados, calcule la densidad del gas a 25 °C. [brown.15ed.m.1.9]

15ed.Práctica 1.9. Se le pide determinar la masa de una pieza de cobre utilizando su densidad reportada, 8.96 g/mL, y un cilindro graduado de 150 mL. Primero, se añaden 105 mL de agua al cilindro graduado; después, se coloca la pieza de cobre en el cilindro y se registra un volumen final de 137 mL. ¿Cuál es la masa del cobre, reportada con el número correcto de cifras significativas? a) 287 g b) 3.5 × 10⁻³ g/mL c) 286.72 g/mL d) 3.48 × 10⁻³ g/mL e) 2.9 × 10² g/mL [brown.15ed.p.1.9]

15ed.1.31. La densidad del aire a presión atmosférica ordinaria y 25 °C es 1.19 g/L. ¿Cuál es la masa, en kilogramos, del aire en una habitación que mide 4.5 m × 5.0 m × 2.5 m? [brown.15ed.1.31]

15ed.1.32. El oro puede ser martillado hasta formar láminas extremadamente delgadas llamadas pan de oro. Un arquitecto desea cubrir un techo de 30 m × 25 m con pan de oro de un grosor de 0,0000012 cm. La densidad del oro es de 19,32 g/cm³, y el precio del oro es $1654 por onza troy (1 onza troy = 31,1034768 g). ¿Cuánto le costará al arquitecto adquirir el oro necesario?

15ed.1.68.(d) Una persona con colesterol alto tiene 242 mg de colesterol por cada 100 mL de sangre. Si su volumen total de sangre es 5,2 L, ¿cuántos gramos de colesterol tiene en total en su cuerpo?

15ed.1.69.(d) 8,75 lb/ft³ a g/mL

15ed.1.71. Una concentración interior de ozono superior a 300 mg/m³ se considera poco saludable. ¿Qué masa de ozono en gramos hay en una habitación que mide 3,2 m × 2,8 m × 4,1 m?

15ed.1.72. Una refinería de cobre produce un lingote que pesa 70 kg. Si el cobre se convierte en alambre con un diámetro de 7,50 mm, ¿cuántos metros de alambre se pueden obtener del lingote? La densidad del cobre es 8,94 g/cm³. (Supón que el alambre es un cilindro con volumen V = π·r²·h, donde r es el radio y h es la longitud).

Química de Chang

10ed.Ejemplo 1.1 El oro es un metal precioso químicamente inerte. Se utiliza principalmente en joyería, odontología y dispositivos electrónicos. Un lingote de oro con una masa de 301 g tiene un volumen de 15.6 cm³. Calcule la densidad del oro.

10ed.Práctica 1.1 Un trozo de platino con densidad de 21.5 g/cm³ tiene un volumen de 4.49 cm³. ¿Cuál es su masa?

10ed.Ejemplo 1.2 La densidad del mercurio, el único metal que es líquido a temperatura ambiente, es 13.6 g/mL. Calcule la masa de 5.50 mL de este líquido.

10ed.Práctica 1.2 La densidad del ácido sulfúrico en cierta batería de automóvil es 1.41 g/mL. Calcule la masa de 242 mL de este líquido.

10ed.Ejemplo 1.8. El nitrógeno líquido se obtiene del aire licuado y se utiliza para preparar productos congelados y en investigaciones a baja temperatura. La densidad del líquido en su punto de ebullición (−196 °C o 77 K) es 0,808 g/cm³. Convierte esta densidad a unidades de kg/m³.

10ed.Práctica 1.8. La densidad del metal más ligero, el litio (Li), es 5,34 × 10² kg/m³. Convierte esta densidad a g/cm³.

10ed.1.21 El bromo es un líquido de color marrón rojizo. Calcule su densidad (en g/mL) si 586 g de la sustancia ocupan un volumen de 188 mL.

10ed.1.22 La densidad del etanol, un líquido incoloro conocido comúnmente como alcohol de grano, es 0.798 g/mL. Calcule la masa de 17.4 mL de este líquido.

10ed.1.51. El aluminio es un metal liviano (densidad = 2,70 g/cm³) usado en la construcción de aviones, líneas de transmisión de alto voltaje, latas de bebidas y papel aluminio. ¿Cuál es su densidad en kg/m³?

10ed.1.52. La densidad del gas amoníaco en ciertas condiciones es de 0,625 g/L. Calcula su densidad en g/cm³.

Referencias

Brown, T. L., LeMay, H. E. Jr., Bursten, B. E., Murphy, C. J., & Woodward, P. M. (2022). Chemistry: The Central Science (15th ed., AP Edition). Pearson Savvas Higher Education.

Chang, R., & Overby, J. (2010). Chemistry (10th ed., AP Edition). McGraw Hill.

García García, J. L. (2025). Dimensional Analysis in Chemistry Textbooks 1900-2020 and an Algebraic Alternative. Educación química, 36(1), 82-108.

García García, J. L. (2025). Química general: Una guía moderna para bachillerato y universidad con enfoque algebraico. Ciencias de Joseleg. https://cienciasdejoseleg.blogspot.com/p/quimica-general-garcia.html