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martes, 15 de julio de 2025

Ejercicios de química resueltos. Unidades y medidas. Notación científica y cifras significativas

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Los siguientes ejercicios están diseñados para reforzar el manejo de cifras significativas, notación científica y operaciones con valores medidos, conceptos fundamentales en química y en el análisis de datos experimentales. Aprender a identificar y conservar el número adecuado de cifras significativas garantiza que nuestras respuestas reflejen correctamente la precisión de las mediciones originales. También se incluyen ejercicios con sumas, restas, multiplicaciones y divisiones, así como conversiones entre notación decimal y científica.

Nota: En estos ejercicios, se asume que la coma (,) separa decimales y el punto (.) separa miles. Sin embargo, en las soluciones solo usaremos coma como separador decimal y espacios para los miles (ej. 12345,67), siguiendo el estilo usado por muchas calculadoras científicas como la Casio fx-82MS. Esto ayuda a evitar confusiones y mantiene la coherencia en los resultados.

Química de Brown

15ed.Ejemplo 1.6. El estado de Colorado, en EE. UU., figura en un atlas de carreteras con una población de 5.546.574 habitantes y una superficie de 269.837 kilómetros cuadrados.
¿Te parecen razonables las cifras significativas de estas dos cantidades? Si no es así, ¿qué parece estar mal en ellas?

15ed.Práctica 1.6. En la contraportada interior del libro se indica que hay 1000 cm³ en 1 litro.
¿Esto convierte al litro en un volumen exacto?

15ed.Ejemplo 1.7. ¿Cuántas cifras significativas tiene cada uno de los siguientes números (asumiendo que todos son cantidades medidas)?
(a) 4.003
(b) 6.023 × 10²³
(c) 5000

15ed.Práctica 1.7. Se determina que un objeto tiene una masa de 0,01080 g. ¿Cuántas cifras significativas tiene esta medición?
(a) 2
(b) 3
(c) 4
(d) 5
(e) 6

15ed.Ejemplo 1.8. El ancho, largo y alto de una pequeña caja son 15,5 cm, 27,3 cm y 5,4 cm, respectivamente. Calcula el volumen de la caja usando el número correcto de cifras significativas.

15ed.Práctica 1.8. Una velocista recorre 100,00 m en 10,5 segundos. Calcula su velocidad promedio en metros por segundo y expresa el resultado con el número adecuado de cifras significativas.

15ed.Ejercicio 1.21. Indica cuáles de los siguientes valores son números exactos:
(a) la masa de una tarjeta de índice de 7,5 por 12,5 cm
(b) el número de gramos en un kilogramo
(c) el volumen de una taza de café Seattle’s Best
(d) el número de centímetros en un kilómetro
(e) el número de microsegundos en una semana
(f) el número de páginas de este libro

15ed.Ejercicio 1.22. ¿Cuántas cifras significativas tiene cada una de las siguientes cantidades medidas?
(a) 902,5 kg
(b) 3 × 10⁶ m
(c) 0,0096 L
(d) 2,94 × 10³ m²
(e) 92,03 km
(f) 782,234 g

15ed.Ejercicio 1.23. Redondea cada uno de los siguientes números a tres cifras significativas y expresa el resultado en notación científica estándar:
(a) 2.048.732,23
(b) 0,000292945
(c) -82.454,09
(d) 942,057024
(e) -0,00000324683

15ed.Ejercicio 1.24. Realiza las siguientes operaciones y expresa las respuestas con el número apropiado de cifras significativas:
(a) 43,029 + 0,02348
(b) 952,72 – 73,4201
(c) 12,93 × 10³² ÷ 10,7322
(d) 0,06324 ÷ 0,624

15ed.Ejercicio 1.25. Pesas un objeto en una balanza y lees la masa en gramos según la imagen. ¿Cuántas cifras significativas tiene esta medición?

15ed.Ejercicio 1.62. Indica cuáles de los siguientes valores son números exactos:
(a) la masa de una lata de café de 945 mL
(b) el número de estudiantes en tu clase de química
(c) la temperatura de la superficie del Sol
(d) la masa de un sello postal
(e) el número de mililitros en un metro cúbico de agua
(f) la altura promedio de los jugadores de baloncesto de la NBA

15ed.Ejercicio 1.63. Indica el número de cifras significativas en cada una de las siguientes cantidades medidas:
(a) 62,65 km/h
(b) 78,00 K
(c) 36,9 mL
(d) 250 mm
(e) 89,2 toneladas métricas
(f) 6,4224 × 10² m³

15ed.Ejercicio 1.64.
(a) El diámetro de la Tierra en el ecuador es 12.756,27 km. Redondea este número a tres cifras significativas y exprésalo en notación científica estándar.
(b) La circunferencia de la Tierra pasando por los polos es de 40.008 km. Redondea este número a cuatro cifras significativas y exprésalo en notación científica estándar.

15ed.Ejercicio 1.65. Realiza las siguientes operaciones y expresa las respuestas con el número apropiado de cifras significativas:
(a) (6,234 + 8,72) × 0,6746
(b) 732,1 – (892,5 ÷ 8,2)
(c) [(3,696 × 10⁵) – (6,234 × 10³)] × 0,0742
(d) (0,006438 × 10⁸) – (8,639 + 8,52)

15ed.Ejercicio 1.66. Tienes un cilindro graduado que contiene un líquido (ver fotografía). Escribe el volumen del líquido en mililitros, usando el número correcto de cifras significativas.

Química de Chang

10ed.Ejemplo 1.4. Determina el número de cifras significativas en las siguientes mediciones:
(a) 478 cm
(b) 6,01 g
(c) 0,825 m
(d) 0,043 kg
(e) 1,310 × 10²² átomos
(f) 7000 mL

10ed.Práctica 1.4. Determina el número de cifras significativas en las siguientes mediciones:
(a) 24 mL
(b) 3001 g
(c) 0,0320 m³
(d) 6,4 × 10⁴ moléculas
(e) 560 kg

10ed.Ejemplo 1.5. Realiza las siguientes operaciones aritméticas y redondea los resultados al número correcto de cifras significativas:
(a) 11.254,1 g + 0,1983 g
(b) 66,59 L – 3,113 L
(c) 8,16 m × 5,1355
(d) 0,0154 kg ÷ 88,3 mL
(e) (2,64 × 10³ cm) + (3,27 × 10² cm)

10ed.Práctica 1.5. Realiza las siguientes operaciones aritméticas y redondea las respuestas al número adecuado de cifras significativas:
(a) 26,5862 L + 0,17 L
(b) 9,1 g – 4,682 g
(c) (7,1 × 10⁴ dm) × (2,2654 × 10² dm)
(d) 6,54 g ÷ 86,5542 mL
(e) (7,55 × 10⁴ m) – (8,62 × 10³ m)

10ed.Ejercicio 1.29. Expresa los siguientes números en notación científica:
(a) 0,000000027
(b) 356
(c) 47.764
(d) 0,096

10ed.Ejercicio 1.30. Expresa los siguientes números como decimales:
(a) 1,52 × 10²²
(b) 7,78 × 10²⁸

10ed.Ejercicio 1.31. Expresa las respuestas de los siguientes cálculos en notación científica:
(a) 145,75 + (2,3 × 10²¹)
(b) 79.500 ÷ (2,5 × 10²)
(c) (7,0 × 10²³) – (8,0 × 10²⁴)
(d) (1,0 × 10⁴) × (9,9 × 10⁶)

10ed.Ejercicio 1.32. Expresa las respuestas de los siguientes cálculos en notación científica:
(a) 0,0095 + (8,5 × 10²³)
(b) 653 ÷ (5,75 × 10²⁸)
(c) 850.000 – (9,0 × 10⁵)
(d) (3,6 × 10²⁴) × (3,6 × 10⁶)

10ed.Ejercicio 1.33. ¿Cuántas cifras significativas hay en cada una de las siguientes mediciones?
(a) 4867 mi
(b) 56 mL
(c) 60.104 toneladas
(d) 2900 g
(e) 40,2 g/cm³
(f) 0,0000003 cm
(g) 0,7 min
(h) 4,6 × 10¹⁹ átomos

10ed.Ejercicio 1.34. ¿Cuántas cifras significativas hay en cada una de las siguientes cantidades?
(a) 0,006 L
(b) 0,0605 dm
(c) 60,5 mg
(d) 605,5 cm²
(e) 960 × 10²³ g
(f) 6 kg
(g) 60 m

10ed.Ejercicio 1.35. Realiza las siguientes operaciones como si fueran resultados de mediciones experimentales y expresa cada respuesta con las unidades correctas y el número apropiado de cifras significativas:
(a) 5,6792 m + 0,6 m + 4,33 m
(b) 3,70 g – 2,9133 g
(c) 4,51 cm × 3,6666 cm
(d) (3 × 10⁴ g + 6,827 g) ÷ (0,043 cm³ – 0,021 cm³)

10ed.Ejercicio 1.36. Realiza las siguientes operaciones como si fueran resultados de mediciones experimentales y expresa cada respuesta con las unidades correctas y el número adecuado de cifras significativas:
(a) 7,310 km ÷ 5,70 km
(b) (3,26 × 10²³ mg) – (7,88 × 10²⁵ mg)
(c) (4,02 × 10⁶ dm) + (7,74 × 10⁷ dm)
(d) (7,8 m – 0,34 m) ÷ (1,15 s + 0,82 s).

sábado, 12 de julio de 2025

Ejercicios de química resueltos. Unidades y medidas. Leyes de sumatoria. García 1.4.

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En una reacción química donde 3HCl + Fe → FeCl₃ + H₂, se realizaron las siguientes mediciones: Masa inicial de HCl: 10.95 g; Masa de FeCl₃ obtenido: 15.65 g; Masa de H₂ producido: 0.30 g Calcula la masa de hierro (Fe) que reaccionó ¿Explica cómo podemos saber que es la masa de un reactivo?

Etapa analítica y numérica por teoremas

Al ser un ejercicio de presiones, usaremos el teorema forma cero de la ley de conservación de la masa.

Desplegamos todos los términos de la suma en dos grupos, la masa incógnica (i) y las demás sustancias (j) y despejamos.

Reemplazamos teniendo en cuenta que las masas de reactivos van negativas porque son los iniciales.

Se sabe que es un reactivo porque su masa vectorial es negativa.

Etapa analítica y numérica por factores de conversión

Al ser un ejercicio de presiones, usaremos el teorema forma cero de la ley de conservación de la masa.

 

Desplegamos, aquí debemos tener cuidado de las identidades, el único que la conserva es el hierro, los demás los denotaremos como parte del total.

 

Despejamos.

 

Resolvemos.

Se sabe que una sustancia es un reactivo porque se posiciona del lado de la suma de los términos iniciales en una ecuación de balance, o como una sustancia que se consume en la reacción. Al calcular su masa mediante la aplicación de la Ley de Conservación de la Masa bajo la "forma cero" (donde la suma total es cero al considerar la direccionalidad), su valor a menudo resultará negativo. Este signo genera confusión porque, desde una perspectiva física, la masa es un escalar intrínsecamente positivo; una "masa negativa" es conceptualmente imposible. Esta contradicción suele llevar a la omisión forzada del signo negativo, lo cual es incorrecto, ya que se ignora la información sobre el consumo de la sustancia que el signo implícitamente comunica en el contexto del balance químico.

Ejercicios de química resueltos. Unidades y medidas. Leyes de sumatoria. García 1.3.

[Regresar a ejercicios de leyes de sumatoria]

El hidrógeno natural en la Tierra es una mezcla de isótopos con masas atómicas distintas: protio (¹H) con 1.0078 u y una abundancia del 0.99985, deuterio (²H) con 2.0141 u y 0.00015 de abundancia, y tritio (³H) con 3.0160 u, presente en cantidades insignificantes. Considerando solo los dos isótopos principales, calcula la masa molar promedio del hidrógeno mediante una suma ponderada de las masas atómicas de cada isótopo multiplicadas por sus frecuencias naturales expresadas en forma decimal. NOTA: Las fracciones de masa son parámetros adimensionales, sin unidades.

Etapa analítica

Al ser un ejercicio de presiones, usaremos el teorema de masa molar promedio de un elemento.

 

Asignaremos arbitrariamente que la dirección derecha es positiva y la dirección izquierda negativa. También indicaremos como subíndice el eje de coordenadas x para denotar que estamos en la horizontal.

Para las cifras significativas el resultado se expresará con los decimales de la masa molar con menos decimales de confianza, es decir, 4 decimales.

Etapa numérica por teoremas

Etapa numérica por factor de conversión