LAS REACCIONES QUÍMICAS.

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1 1 Ajustes de reacciones químicas. LAS REACCIONES QUÍMICAS. Ejercicios de la unidad Ajusta por tanteo las siguientes reacciones químicas: a) C 3 H 8 + O CO + H O; b) Na + H O NaOH + H ; c) KOH + H SO 4 K SO 4 + H O; d) Cu(NO 3 ) CuO + NO + O ; e) Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) + NO + H O..- Ajusta por tanteo las siguientes reacciones químicas: a) Na CO 3 + HCl NaCl + CO + H O; b) Ca + HNO 3 Ca(NO 3 ) + H ; c) NH 4 NO 3 N O + H O; d) Cl + KBr Br + KCl; e) Fe O 3 + C Fe + CO. 3.- Decide si están ajustadas las siguientes reacciones Y ajusta las que no lo estén: a) CH 4 + O CO + H O; b) SO + O SO 3 ; c) Cl + H O HCl + HClO; d) KClO 3 KCl + 3 O ; e) Ag + HNO 3 AgNO 3 + NO + H O. 4.- Escribe y ajusta las siguientes reacciones: a) combustión del la glucosa (C 6 H 1 O 6 ); b) ataque del cinc por el ácido clorhídrico con formación del cloruro correspondiente y desprendimiento de hidrógeno; c) hidratación del dióxido de nitrógeno con formación de ácido nítrico y monóxido de nitrógeno; d) precipitación del yoduro de plomo (II) a partir del yoduro de potasio y nitrato de plomo (II). Estequiometría. 5.- Calcular el volumen de dióxido de carbono que se obtiene de la combustión de 150 g de etanol (C H 6 O) a la temperatura de 45 ºC y a la presión de 1, atmósferas. 6.- Tenemos la reacción: Zn + HCl ZnCl + H a) Ajústala b) Qué masa de HCl se precisará para reaccionar con 15 g de Zn c) y qué masa de ZnCl se formará suponiendo un rendimiento del 75 %? Qué volumen de H se obtendrá: d) en condiciones normales; e) a 1 atmósferas y 150 ºC. 7.- El hierro es atacado por el ácido clorhídrico formándose cloruro de hierro (II) y desprendiéndose hidrógeno en forma de gas. a) Qué masa de HCl se necesitara para hacer desaparecer 40 g de Fe? b) Cuántos moles de cloruro de hierro (II) se formarán? c) Qué volumen de hidrógeno se desprenderá en condiciones normales? 8.- Al quemar gas metano (CH 4 ) con oxígeno (O ) se obtiene dióxido de carbono y vapor de agua. a) Qué masa de CO se formará al quemar 80 g de metano? b) qué volumen de O en condiciones normales se precisará para ello? c) qué volumen de vapor de agua se obtendrá a 10 atm y 50 ºC? 9.- a) Ajusta la reacción: NO + H O HNO 3 + NO b) Qué volumen de NO (g), medido a 1 5 atm y 80 ºC de temperatura, se desprenderá en, a partir de 4 moles de NO sabiendo que el rendimiento de la misma es del 75 %? 10.- El carbono y el agua reaccionan entre sí formando monóxido de carbono e hidrógeno gaseoso. a) Calcula la masa de carbono necesario para obtener 3 L de H en condiciones normales b) y el volumen de monóxido de carbono que se formará también en condiciones normales.

2 11.- Al quemar gas butano (C 4 H 10 ) en aire se obtiene como productos dióxido de carbono y vapor de agua. a) Escribe y ajusta la reacción química; b) Calcula la masa de oxígeno que se necesita para la combustión de 0 g de butano; c) calcula el volumen de dióxido de carbono que se desprenderá a 600 mm Hg y 300ºC g de una sustancia A reaccionan con 35 g de una sustancia B formándose 40 g de una sustancia C y 15 g de una sustancia D. Qué masas de C y D se obtendrán al hacer reaccionar 8 g de A con 1 g de B? Cuál es el reactivo limitante? 13.- En la reacción de combustión de la pirita [FeS ] se produce óxido de hierro (III) y dióxido de azufre. a) Determina el reactivo limitante si se mezclan 3 moles de FeS y 10 moles de oxígeno. b) Cuántos moles de óxido de hierro (III) y dióxido de azufre se formarán? c) Se hacen reaccionar g de FeS con 5 moles de oxígeno Qué masa de óxido de hierro (III) se formará y qué volumen de dióxido de azufre se desprenderá en condiciones normales? 14.- Qué volumen de ácido clorhídrico 0, M se necesitará para neutralizar 40 ml de hidróxido de potasio 0,5 M? 15.- Qué volumen de dióxido de azufre a 30ºC y 1 atm se desprenderá al aire al quemar una tonelada de carbón que contiene un 0,5 % de azufre? 16.- Se añaden,5 cm 3 de una disolución 1,5 M de nitrato de magnesio sobre una disolución con suficiente cantidad de hidróxido de sodio con lo que se forma un precipitado de hidróxido de magnesio. Cuál será la masa de dicho precipitado? 17.- Se añaden 5 cm 3 de ácido clorhídrico 0,8 M sobre una determinada cantidad de carbonato de calcio desprendiéndose dióxido de carbono, cloruro de calcio y agua. Qué volumen del mismo a 1, atm y 50ºC obtendremos si se consume todo el ácido? 18.- Determina la fórmula molecular de un insecticida formado por C, H y Cl si en la combustión de 3 g de dicha sustancia se han obtenido,7 g de CO y 0,55 g de H O y su masa molecular es de 90 g/mol. Energía de las reacciones químicas Se queman toneladas de antracita con una riqueza del 90 % de carbono en una central térmica. Qué energía se obtendrá si sabemos que por cada mol de carbono quemado se desprenden 393,5 kj? 0.- La reacción de oxidación del nitrógeno por el oxígeno para formar monóxido de nitrógeno precisa 180,5 kj por mol de nitrógeno. Qué energía se necesitará aportar par oxidar 1500 litros de nitrógeno a 5 atm y 50ºC? 1.- Qué energía se obtendrá al quemarse g de sacarosa (C 1 H O 11 ) si sabemos que se desprenden 5645 kj por cada mol de sacarosa que se quema?

3 3 Soluciones a los ejercicios 1. a) C 3 H O 3 CO + 4 H O ; b) Na + H O NaOH + H ; c) KOH + H SO 4 K SO 4 + H O ; d) Cu(NO 3 ) CuO + 4 NO + O ; e) 3 Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) + NO + 4 H O.. a) Na CO 3 + HCl NaCl + CO + H O ; b) Ca + HNO 3 Ca(NO 3 ) + H ; c) NH 4 NO 3 N O + H O ; d) Cl + KBr Br + KCl ; e) Fe O C 4 Fe + 3 CO. 3. a) CH 4 + O CO + H O Sí; b) SO + O SO 3 No; c) Cl + H O HCl + HClO No; d) KClO 3 KCl + 3 O No; e) 3 Ag + 4 HNO 3 3 AgNO 3 + NO + H O No. 4. a) C 6 H 1 O O 6 CO + 6 H O ; b) Zn + HCl ZnCl + H ; c) 3 NO + H O HNO 3 + NO ; d) KI + Pb(NO 3 ) PbI + KNO C H 6 O + 3 O CO + 3 H O 46 g mol = n(co ) = 6,5 mol ; 150 g n(co ) n R T 6,5 mol x 0,08 atm x l x 318 K V = = = 141,7 litros p mol x K x 1, atm 6. a) Zn + HCl ZnCl + H ; b) 65,4 g 7,9 g 136,3 g 1 mol = = = m(hcl) = 16,6 g ; 15 g m(hcl) m(zncl ) n(h ) c) 75 m(zncl )teórica = 31,6 g ; m(zncl )obtenida = x 31,6 g = 3,4 g d) n(h ) = 0,9 mol ; V = 0,9 mol x,4 L x mol -1 = 5,14 litros e) n R T 0,9 mol x 0,08 atm x l x 43 K V = = = 0,663 litros p mol x K x 1 atm 7. a) Fe + HCl FeCl + H ; 55,8 g 7,9 g 1 mol,4 L = = = m(hcl) = 5,3 g ; 40 g m(hcl) n(fecl ) V(H ) b) n(fecl ) = 0,717 mol c) V(H ) = 16, 1 litros 8. a) CH 4 + O CO + H O ; 16 g 44,8 L 44 g mol = = = m(co ) = 0 g ; 80 g V(O ) m(co ) n(h O) b)v(o ) = 4 litros ;

4 4 c) n R T 10 mol x 0,08 atm x l x 53 K n(h O) = 10 mol ; V = = = 4,9 litros p mol x K x 10 atm 9. a) 3 NO + H O HNO 3 + NO b) 3 mol 1 mol = n(no) = 1,33 mol ; 4 mol n(no) n R T 1,33 mol x 0,08 atm x l x 353 K V(NO) teórico = = = 5,7 litros p mol x K x 1,5 atm 75 V(NO) obtenido = x 5,7 litros = 19,3 litros 10. a) C + H O CO + H ; 1 g,4 L,4 L = = m(c) = 1,61 g ; m(c) V(CO) 3 L b) V(CO) = 3 litros. 11. a) C 4 H O 8 CO + 10 H O b) 116 g 416 g 8 mol = = m(o ) = 71,7 g ; n(co ) = 1,38 mol ; 0 g m(o ) n(co ) c) n R T 1,38 mol x 0,08 atm x l x 573 K 760 mm Hg V = = x = 8,1 litros p mol x K x 600 mm Hg 1 atm 1. A + B C + D 0 g 35 g 40 g 15 g = = = m(a) = 6,86 g; m(c) = 13,7 g ; m (D) = 5,14 g ; m(a) 1 g m(c) m(d) Si hubiese partido de 8 g de A se precisarían 14 g de B, y sólo hay 1 g, por lo que B es el reactivo limitante y es el que se utiliza en la proporción para obtener las masas de C y D. 13. a) 4 FeS + 11 O Fe O SO 4 mol 11 mol = n(o ) = 8,5 mol, luego será el FeS el reactivo limitante 3 mol n(o ) b) 4 mol mol 8 mol = = n(fe O 3 ) = 1,5 mol ; n(so ) = 6 mol 3 mol n(fe O 3 ) n(so ) c) 480 g 11 mol = n(o ) =,9 mol; de nuevo será el FeS el reactivo limitante g n(o ) 480 g 319,4 g 179, L = = n(fe O 3 ) = 66,5 g ; V(SO ) = 37,3 litros g m(fe O 3 ) V(SO )

5 5 14. n(koh) = V x [KOH] = 0,04 L x 0,5 mol x L 1 = 0,0 mol HCl + KOH KCl + H O 1 mol 1 mol n(hcl) 0,0 mol = n(hcl) = 0,0 mol; V = = = 0,1 litros n(hcl) 0,0 mol [HCl] 0, mol x L ,5 m (S) = x 0 kg = 5 kg; S + O SO 3,1 g 1 mol = n(so ) = 156 mol; 5000 g n(so ) n R T 156 mol x 0,08 atm x l x 303 K V = = = 3874 litros p mol x K x 1 atm 16. n{mg(no 3 ) } = V x [Mg(NO 3 ) ] = 0,005 L x 1,5 mol x L 1 = 0,00375 mol Mg(NO 3 ) + NaOH Mg(OH) + NaNO 3 1 mol 58,3 g = m{mg(no 3 ) }= 0,19 g 0,00375 mol m{mg(no 3 ) } 17. n(hcl) = V x [HCl] = 0,005 L x 0,8 mol x L 1 = 0,004 mol CaCO 3 + HCl CO + CaCl + H O mol 1 mol = n(co ) = 0,00 mol 0,004 mol n(co ) n R T 0,00 mol x 0,08 atm x l x 33 K V = = = 0,044 litros = 44 cm 3 p mol x K x 1, atm 18. El insecticida tendrá una fórmula empírica C a H b Cl c. Puesto que no nos dan datos sobre el óxido de cloro formado supondremos que c=1 y obtendremos a y b en función de este valor. C a H b Cl + O a CO + b / H O 1 a + b + 35,45 44 a 9 b = = a = 0,989 1; b = 0, g,7 g 0,55 g Con lo que la fórmula empírica sería CHCl de masa ( ,45) = 48, con lo que la fórmula molecular será C 6 H 6 Cl 6 48,45

6 m (C) = x 000 kg = kg = 9 x 10 7 g; C + O CO + 393,5 kj 1 g 393,5 kj = E =,95 x 10 9 kj 9 x 10 7 g E 0. p V 5 atm x 1500 L n = = = 83 moles de N R T 0,08 atm x L x mol 1 x K 1 x 33 K N + O + 180,5 kj NO 1 mol 180,5 kj = E = 5,11 x 10 4 kj 83 moles E 1. C 1 H O 11 + O + CO + H O kj 34 g 5645 kj = E = 1650 kj g E Soluciones a los ejercicios de los apuntes: A.- a) C 3 H O 3 CO + 4 H O b) Na CO 3 + HCl Na Cl + CO + H O c) PBr H O 3 HBr + H 3 PO 3 d) CaO + 3 C CaC + CO e) H SO 4 +BaCl BaSO 4 + HCl B.- a) a KClO 3 b KCl + c O ; K) a = b; Cl) a = b; O) 3a = c Sea a = 1. Entonces b = 1 y c = 3/ Multiplicando todos los coeficientes por : KClO 3 KCl + 3 O b) a HCl + b Al c AlCl 3 + d H H) a = d; Cl) a = 3c; Al) b = c Sea c = 1. Entonces b = 1, a = 3 y d = 3/ Multiplicando todos los coeficientes por : 6 HCl + Al AlCl H C.- a) a HNO 3 + b Cu c Cu(NO 3 ) + d NO + e H O

7 7 H) a = e; N) a = c + d; O) 3a = 6c +d + e; Cu) b = c Sea c = 1. Entonces b = 1 y el sistema queda: a = e; a = + d; 3a = 6 + d + e; Sustituyendo a : e = + d; 6e = 6 + d + e Sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas que resolviendo queda: e = 4/3; d = /3 con lo que a = 8/3 Multiplicando todos los coeficientes por 3: 8 HNO Cu 3 Cu(NO 3 ) + NO + 4 H O Comprobamos el nº de átomos de cada tipo antes y después de la reacción: 8 átomos de H (4 x ), 8 de N ( x 3 + ), 4 de O (8 x 3 = 3 x x ) y 3 de Cu D.- a) M (Al O 3 ) = x 7 u + 3 x 16 u = 10 u M [Al (SO 4 ) 3 ]= x 7 u + 3 x (3 u + 4 x 16 u) = 34 u Primero, ajustamos la reacción: Al O H SO 4 Al (SO 4 ) H O 1 mol 3 moles 1 mol 3 moles Se transforman los moles en g o l (o se dejan en mol ) para que quede en las mismas unidades que aparece en los datos e incógnitas del problema: 10 g 3 moles 34 g = = 40 g n ( mol) m( g) 10 g 3 moles 40 g 3 moles = n ( mol) = = 1,18 moles de HSO4 40 g n ( mol) 10 g 10 g = g ( ) g m g = g = 134 g de Al( SO4) 3 40 g m ( g) 10 g E.- a) Ecuación ajustada: KClO 3 KCl + 3 O mol 3 mol g 45, g 3 mol mol 1,6 = 45, g ; = n(o ) = 0,0957 moles mol 7,8 g n(o ) V n R T 0,0957 mol 0,08 atm l 9 K = = = p mol K atm ( ),33litros

8 8 F.- AgNO 3 + NaCl AgCl + NaNO 3 169,8 g 143,3 g = ( AgNO3 ) que reaccona 14 g 169,8 g m = = 16, 6 g m 14 g 143,3 g m (AgNO 3 ) sin reaccionar = 5 g 16,6 g = 8,4 g G.- a) ( ) kg 0,11 m S = = 0,11k g = 110 g S + O SO 3 g 1mol = n( SO ) = 3, 4moles 110g n SO ( ) V n R T 3,4 mol 0,08 atm l 93 K = = = p mol K 1atm 81,7 litros H.- a) HgO Hg + O ; ΔE = 181,6 kj 433,18 g 181,6 kj = Δ E = 649,8 g ΔE 7,41kJ 1mol 181, 6kJ b) = n( O ) =,75moles n O 500kJ V ( ) ( O ) ( ) n O R T,75 mol 0,08 atm l 98 K p mol K 1atm = = = 67,litros

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