Seminarios de Química 1

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1 Seminarios de Química 1 Transformaciones Químicas Primera parte: Estequiometría Conceptos importantes Ley de servación de la masa en reacciones químicas. Representación de las reacciones químicas mediante ecuaciones. Rendimiento de reacción, rendimiento teórico, rendimiento porcentual. Reactivo limitante. Preguntas 1) a) Exprese mediante una ecuación química la siguiente observación: la molécula de N O 5 es inestable y a una temperatura próxima a la temperatura ambiente se descompone lentamente dando NO y O. b) Identifique los reactivos y productos de la reacción. c) Esperaba que la descomposición del N O 5 diera compuestos que tienen nitrógeno y oxígeno?. d) Balancee la ecuación. e) A partir de la información proporcionada, Puede ocer cómo tiene lugar detalladamente la descomposición del N O 5? ) Qué información sobre una dada reacción química no puede obtenerse de su ecuación química balanceada? ) Indique qué información extra requeriría para resolver el siguiente ejercicio: Calcular el número de moles y la masa de amoníaco necesaria para preparar,00 gramos de monóxido de nitrógeno. 4) Para la reacción: 4NH + 5O 4NO( + 6H O( se parte de una cantidad fija de amoníaco y se van incorporando al sistema reactivo cantidades cada vez mayores de oxígeno (O ). Asumiendo que los reactivos se transforman completamente en productos y que las diciones de temperatura y presión se mantienen invariantes discuta el siguiente gráfico. g de NO g de O 1

2 5) Para la reacción hipotética: A( l) + B( C( se verifica que se obtiene una cantidad de C menor que la esperada a partir de cálculos estequiométricos. Discuta posibles razones para explicar este hecho e indique cómo verificaría estas posibles razones. Problemas 1) Dada la siguiente reacción, H ( + O ( HO (l) a) Balancee la ecuación b) Complete el siguiente cuadro: Relación molecular: Relación entre número de partículas: Relación de número de moles: Relación de masas:..h +.O H O moléculas 6,0 10 moléculas 1 10 moléculas 4 gramos 0,4 moles moles gramos c) Plantee relaciones estequiométricas equivalentes para describir la formación de moles de agua. d) Qué cantidad de agua se produciría por reacción de moles de H y 0,5 moles de O? ) Dada la reacción: Fe + H O + FeO4 H Calcule la mínima cantidad de agua necesaria para reaccionar 175 gramos de hierro. ) a) Determine la masa y el número de moles de CaCO (s) que se necesitan para producir,87 gramos de CO de acuerdo la reacción: CaCO (s) calor CaO (s) + CO ( b) Qué sideraciones hizo para hacer este cálculo? c) Cuando experimentalmente se realizó esta reacción se entró que por cada 0 g de carbonato de calcio se producen 6 g de dióxido de carbono. Explique qué factores tendría que analizar para poder explicar estos resultados.

3 4) Cuántos moles de ácido sulfúrico se necesitarían para producir 4,80 moles de yodo molecular de acuerdo la siguiente ecuación balanceada y en presencia de cantidad suficiente de los otros reactivos? 10 HI + KMnO4 + HSO4 5I + MnSO4 + KSO4 + 8 HO 5) El monóxido de nitrógeno (NO) reacciona instantáneamente el oxígeno gaseoso para producir dióxido de nitrógeno (NO ) a) Escriba la ecuación balanceada b) En un experimento 0,886 moles de NO se mezclan 0,50 moles de O. Calcule el número de moles de NO que se podrían obtener como máximo 6) El H PO 4 se obtiene por reacción entre el P 4 O 10 y el agua: a) Escriba la ecuación balanceada b) Cuántos moles de P 4 O 10 reaccionan, 10 1 moléculas de agua? c) Cuántos gramos de P 4 O 10 deben reaccionar para obtener 0,5 moles de ácido? d) Cuántos gramos de H PO 4 se obtendrían como máximo a partir de 6 gramos de P 4 O 10 y 0, moles de agua? 7) Calcular cuántos gramos de BaSO 4 se podrán obtener como máximo al mezclar,5 moles de H SO 4 y,5 moles de BaCl. 8) Se hacen reaccionar,0 kg de Al 00g de Fe O según: Fe + O (s) + Al (s) Fe (s) AlO (s) a) Balancee la ecuación b) Cuántos gramos de hierro se podrían obtener como máximo? c) Cuántos gramos quedan sin reaccionar del reactivo en exceso? 9) Dada la reacción: TiCl4 + Ti TiCl Si se hacen reaccionar,51 g del TiCl 4 0,45 g de Ti se obtienen,00 g de TiCl. Calcule el rendimiento porcentual de la reacción. 10) La nitroglicerina es un poderoso explosivo. Su descomposición se puede representar por: 4C + H5NO9 6N + 1 CO + 10 HO O En esta reacción se genera una gran cantidad de calor. a) Cuál es la máxima cantidad de O en gramos que se puede obtener a partir,00 10 g de nitroglicerina? b) Calcule el rendimiento teórico en O de la reacción c) Calcule el rendimiento porcentual de esta reacción si se encuentra que la cantidad de O generada es de 6,55 g 11) A partir de una muestra de 75 g de aluminio se obtuvieron 5,0 g de H de acuerdo a la reacción: Al + NaOH + H O + NaAlO H Calcule la riqueza del aluminio suponiendo que los demás reactivos están en exceso y que todo el aluminio reacciona.

4 1) El fósforo se obtiene de acuerdo a la siguiente reacción: Ca (PO 4) + C + SiO CaSiO + CO + P4 a) Calcule la máxima cantidad de P 4 que se puede producir por reacción de kg de fosfato de calcio. b) Qué cantidad de fosfato de calcio habría que usar para obtener la misma cantidad de P 4 que en el inciso anterior si se sabe que la riqueza del fosfato de calcio empleado es de 75%? c) Si se sabe que el rendimiento de la reacción es de 70%, calcular la cantidad de fosfato de calcio de la misma calidad que la del inciso anterior necesaria para producir la misma cantidad de P 4 del primer inciso. 1) Cuántos gramos de Al (SO 4 ) se producirían como máximo por reacción de 81,5 g de Al(OH) de 80% de riqueza 784 g de H SO 4 puro? 14) Qué volumen de solución de ácido clorhídrico 0,500 M se requiere para que reaccionen completamente 0,100 moles de Pb(NO ) ( y formar un precipitado de PbCl (s)? 15) Calcule el volumen de solución de HCl 1,50 M necesario para reaccionar 5 gramos de CaCO de acuerdo a la siguiente ecuación balanceada: CaCO ( s) + HCl( CaCl ( + CO + H O( l) 16) Calcule la masa de nitrato de amonio que será necesario que reaccione para obtener 100 ml de óxido de dinitrógeno, N O, a 1 atm y 98K en la reacción: NH NO s) N O( + H O( ) 4 ( l 17) Pequeñas cantidades de hidrógeno gaseoso pueden generarse en el laboratorio por la acción de una solución diluida de ácido clorhídrico sobre cinc metálico. Cuando 0,40 g de cinc impuro reaccionaron un exceso de ácido clorhídrico, se obtuvieron 17 ml de hidrógeno a 17 C y 77,7 torr. a) Cuántos gramos de hidrógeno se obtuvieron? b) Suponiendo que el cinc reaccionó totalmente, cuál es el porcentaje de pureza del cinc? 4

5 Segunda parte: Reacciones ácido base y rédox Conceptos importantes Electrolitos fuertes, débiles y no electrolitos. Ácidos y bases, según criterio de Arrhenius. Reacciones de neutralización. Equivalente ácido base. Normalidad. Reacciones rédox. Agentes reductores y oxidantes. Equivalente rédox. Normalidad. Preguntas 1) Plantee la ecuación que representa la disolución de cloruro de hidrógeno gaseoso en agua. Clasifique al cloruro de hidrógeno como ácido o base según la definición de Arrhenius. ) Tomando como ejemplo la reacción: Mg( s) + O MgO( s) a) Por qué se habla de oxidación del magnesio? Cuál es el número de oxidación del Mg antes y después de la reacción? b) Esta es una reacción de óxido reducción o rédox. Cómo lo determina? c) Cuál es el agente oxidante? Qué reactivo se oxida? d) Determine los criterios que tiene que tener en cuenta para balancear una ecuación de óxido reducción. Se cumple la ley de servación de la masa? ) Para la reacción rédox de ecuación molecular: Zn ( s) + HCl( ZnCl ( + H a) Plantee la ecuación iónica total. b) Plantee la ecuación iónica neta. c) Balancee la ecuación aplicando el principio de servación de la masa. d) Balancee la ecuación mediante el método de las hemi-reacciones, identifique agente reductor y oxidante. 4) Escriba y balancee cada una de las siguientes reacciones. Identifique el tipo de reacción. a) Formación de cloruro de potasio sólido y oxígeno gaseoso por calentamiento del clorato de potasio sólido. b) Formación de cloruro de magnesio por reacción del ácido clorhídrico hidróxido de magnesio sólido. 5) Tomando en cuenta las reacciones presentadas en los problemas de estequiometría, identifique las reacciones rédox. Problemas 1) Identifique cada una de las siguientes sustancias como ácidos o bases y calcule la masa de un equivalente: a) NH (ac); b) HCl(ac); c) Ba(OH) (ac); d) H SO 4 (ac). ) Complete y escriba la reacción global, la ecuación iónica global y la ecuación iónica neta para cada una de las siguientes reacciones de neutralización. Identifique al ácido y a la base. a) HCl ( + NaOH ( b) NH ( + HNO ( 5

6 ) Indique cuál de las siguientes reacciones son rédox: + a) BrO + 5Br ( + 6H ( Br ( l) + H O( ) ( l Br( + OH ( CH OH( + Br ( b) CH c) F + H O( l) 4HF( + O d) Para cada una de las reacciones rédox determine agente reductor, agente oxidante, la sustancia que se oxida, la que se reduce y el cambio en el número de oxidación. Calcule el peso equivalente del agente oxidante. 4) Dada la reacción: Cl + NaBr( Br ( l) + NaCl( a) Balancee la ecuación por el método de las hemirreacciones. b) Calcule el número de moles de Cl ( que desaparecerán por reacción de un mol de Br -. c) Determine el peso equivalente del Cl y del bromuro y el número de equivalentes por mol para cada uno de los reactivos. d) Calcule el número de equivalentes de Cl que desaparecen por reacción de un equivalente de bromuro. e) Determine la masa de Br producida por reacción de 10 equivalentes de Cl en presencia de exceso de bromuro de sodio. 5) Cuántos gramos de KMnO 4 se necesitan para preparar 50 ml de solución 0,5 N si el KMnO 4 actúa como agente oxidante reduciéndose a Mn +? 6) Cuántos mililitros de solución de KOH 5N se necesitan para neutralizar 50 ml de solución N de HCl? 6