PROBLEMA 1. Se hace reaccionar 50 gramos de calcio con ácido clorhídrico 2 M para dar hidrógeno gaseoso y cloruro de calcio.

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1 PROBLEMA. Se hace reaccionar 50 gramos de calcio con ácido clorhídrico 2 M para dar hidrógeno gaseoso y cloruro de calcio. a) Calcular el volumen de disolución de ácido clorhídrico necesario para que reaccione totalmente el calcio. b) Calcular el volumen de hidrógeno gaseoso que se recupera a 35 ºC y 5 atm de presión. c) Calcular la cantidad de cloruro de calcio recuperado. - DATOS: Masas atómicas: Ca 40 g/mol, H g/mol, Cl 35 5 g/mol; R atm l K - mol RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA: PRIMER PASO: LECTURA DEL PROBLEMA: En la primera frase del enunciado del problema se dice que hay una reacción química, entre el Ca sólido y el HCl que está en disolución ( nos dan la molaridad de ésta ): Éstos serán los reactivos, siendo los productos el H 2 y el CaCl 2 ( en el enunciado pone para dar hidrógeno gaseoso y cloruro de calcio ). SEGUNDO PASO: ESCRIBIR LA REACCIÓN QUÍMICA Y AJUSTARLA. Ca + 2 HCl CaCl 2 + H 2 La ecuación química ajustada nos da la relación entre el número de moles de reactivo que reaccionan y el número de moles de productos que se originan. TERCER PASO: RELACIONAMOS LOS DATOS QUE NOS DAN CON LO QUE SE PIDE EN EL PROBLEMA. Los datos que se dan en el ejercicio son 50 gramos de Ca y la concentración del HCl. Por lo tanto a partir de ahora trabajaremos con estos datos para responder a todas las cuestiones planteadas. Las relaciones de proporcionalidad con las que vamos a trabajar a partir de ahora serán entre el Ca y el compuesto que se pida en la pregunta. A partir de la ecuación química se podrán obtener relaciones de proporcionalidad entre moles de compuestos, pero tenemos como dato la masa del Ca. Por lo tanto debemos decidir pasar los 50 gramos de Ca a moles y trabajar a partir de ahora en moles o pasar las relaciones de proporcionalidad a gramos y trabajar a partir de ahora en gramos. Pasamos los 50 gramos de Ca a moles: n masa compuesto Masa molecular compuesto >> n n 6 25 moles de Ca En el apartado a) se pregunta por el volumen de disolución de HCl. Remarcamos de disolución, por lo que no se podrá utilizar la ecuación de los gases ideales. Para responder a este apartado en primer

2 lugar hay que hallar el número de moles de HCl que reaccionan con los 50 gramos de Ca, o lo que es lo mismo con 25 moles de Ca. La relación de proporcionalidad entre el Ca y el HCl se obtiene de la ecuación química ajustada: mol de Ca 2 moles de HCl 6 25 moles de Ca x moles de HCl x 2 25 x moles de HCl El HCl proviene de una disolución 2 M en HCl, por lo que podemos obtener su volumen despejando de la fórmula: M número de moles de soluto volumen de disolución en litros V n M V 26 5moles HCl 2 M V 6 25l de disolución En el apartado b) se pide hallar el volumen de H 2 gaseoso producido. En primer lugar habrá que hallar el número de moles de H 2 producido, por lo que utilizaremos la relación de proporcionalidad entre el Ca ( Que como recordamos es el dato que nos dan en el problema y que utilizamos como base de cálculo para hallar todo lo demás) y el H 2, que obtenemos de la ecuación química. mol de Ca mol de H^ 6 25 moles de Ca x mol de H^ x 25 x 6 25 moles de H^ Al ser el H 2 un gas, utilizo la ecuación de los gases ideales, colocando la temperatura en grados Kelvin: T K p V n R T V n R T p V V litros de H^ En el apartado c) se pide hallar la cantidad de CaCl 2 producido en la reacción. Para ello utilizaremos la relación de proporcionalidad entre el Ca y el CaCl 2, ya que estamos trabajando desde el principio con el dato de Ca que nos dan en el problema. mol de Ca mol de CaCl^ La masa de CaCl 2 será: 6 25 moles de Ca x moles de CaCl^ x 6 25 moles de CaCl^ Masa Moles Masa molecular: m 25 moles g/mol M gramos de CaCl 2

3 PROBLEMA 2 º. Se hace reaccionar hidrógeno gaseoso con nitrógeno gaseoso para dar amoníaco también en forma gaseosa. Si partimos de 40 gramos de hidrógeno y 300 gramos de nitrógeno, calcular: a) Reactivo en exceso y que cantidad sobra. b) Cantidad de amoníaco formado. c) Volumen de amoníaco formado medido a 30 ºC y 3 atmósferas de presión. RESOLUCIÓN DEL PROBLEMA LECTURA DEL PROBLEMA: Reacción química entre H 2 y N 2 para dar NH 3. Partimos de 40 gramos de H 2 y 300 gramos de N 2. Tenemos que ver cuál de los dos reactivos es el limitante, es decir, el que reacciona totalmente y todavía queda parte del otro reactivo sin reaccionar. AJUSTE DE LA REACCIÓN: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) PASO A MOLES LAS CANTIDADES DE REACTIVO QUE NOS DAN EN EL ENUNCIADO nº moles hidrógeno masa compuesto masa molecular del compuesto n hijkólmno 40 g 2 g mol n 20 moles nº moles nitrógeno masa compuesto masa molecular del compuesto n stuvówxsy 300 g 28 g mol n moles de N^ TOMO COMO BASE DE CÁLCULO UNO DE LOS REACTIVOS Y UTILIZANDO LA REACCIÓN AJUSTADA, HALLO LA CANTIDAD DEL OTRO REACTIVO NECESARIO PARA AGOTARLO. mol de nitrógeno 3 moles de hidrógeno x moles de nitrógeno 20 moles de hidrógeno x 20 3 x moles de nitrógeno Necesitamos 6 67 moles de N 2 para que reacciones totalmente el H 2, por lo tanto, como tenemos 0 7 moles de N 2, reaccionará totalmente el H 2 ( reactivo limitante ) y sobrarán moles de N 2 ( reactivo en exceso ). A PARTIR DE AQUÍ, LA BASE DE CÁLCULO SERÁ EL REACTIVO LIMITANTE, ES DECIR EL H 2. a) El reactivo en exceso será el N 2 y sobran 4 03 moles. Si queremos saber la masa de N 2 que sobra, multiplico por la masa molecular del N 2 : g de N 2 sobran. b) Para hallar la cantidad de NH 3 que se obtiene tomamos como base de cálculo el H 2 que es el reactivo limitante, y la reacción ajustada. 2 moles de amoníaco 3 moles de hidrógeno x moles de amoníaco 20 moles de hidrógeno x x moles de amoníaco Si quiero saber la masa de amoníaco que obtengo, multiplico el número de moles obtenido por la masa molecular del amoníaco ( g/mol). Masa amoníaco gramos de amoníaco

4 c) El amoníaco es un gas, por lo que vamos a utilizar la fórmula de los gases ideales. Tendremos que poner la temperatura en grados kelvin y la presión en atmósferas P V n R T V n R T p V V litros de amoníaco PROBLEMA 3 Se tiene un 3 kg de un mineral que contiene un 70 % de magnesio y se le hace reaccionar con 2 litros de una disolución 5 M de ácido sulfúrico. Sabiendo que se produce una reacción de desplazamiento, calcular: a) Reactivo limitante y cuanto sobra del reactivo en exceso. b) Volumen de hidrógeno medido a -25 ºC y 000 mm de Hg. c) Masa de sulfato de magnesio formada. LECTURA DEL ENUNCIADO: Hay una reacción química entre el Mg y el H 2 SO 4, dando MgSO 4 y H 2, ya que se ha producido una reacción de desplazamiento don el Mg metálico desplaza a la parte positiva de la otra molécula, es decir el H. Tenemos las cantidades de los dos reactivos, por lo que tendremos que hallar el reactivo limitante y tomarle como base de cálculo. PRIMER PASO: AJUSTE DE LA REACCIÓN QUÍMICA: Mg + H 2 SO 4 MgSO 4 + H 2 SEGUNDO PASO: Obtener los moles de los reactivos: Mg: Tenemos un mineral con una riqueza del 70 % en Mg. Hallamos la cantidad de Mg puro que hay en él: riqueza masa de Mg riqueza masa mineral 00 masa de Mg masa de mineral 00 masa Mg 200 gramos. masa de Mg gramos 00 moles de Mg masa de Mg masa atómica de Mg H 2 SO 4 : Tenemos 2 litros de disolución 5 M. Molaridad 200 gramos moles de Mg g/mol moles de Mg moles moles H^SO Volumen disolución ( litros) moles H^SO M V moles H^SO molesh^so 3 moles. Es decir, tenemos moles de Mg y 3 moles de H 2 SO 4, por lo que vemos que el reactivo que está en exceso es el Mg y el H 2 SO 4 es el reactivo limitante.

5 a) Reactivo limitante H 2 SO 4. Cantidad en exceso de Mg: mol Mg mol H^SO x moles de Mg moles de Mg 3 3 moles H^SO moles de Mg que reacciona 3 Moles de Mg en exceso moles iniciales de Mg moles de Mg que reaccionan Moles de Mg en exceso moles de Mg en exceso. Masa de Mg en exceso Moles de Mg Masa atómica Mg moles 24 3 g/mol 2027 g de Mg en exceso b) Para hallar el volumen de H 2 que se produce tenemos que hallar en primer lugar el número de moles de H 2 que se produce. Tomamos como base de cálculo la cantidad de reactivo limitante, es decir, el H 2 SO 4. mol H^ mol H^SO x moles de H^ moles de H^ 3 3 moles H^SO moles de H^ que se obtienen 3 Como el H 2 es un gas, para hallar el volumen utilizamos la ecuación de los gases ideales, poniendo la presión en atmósferas y la temperatura en grados Kelvin ; atm p 000 mm Hg 760 mm Hg p 6 32 atm ; T K n R T p V n R T V p V V litrosde H^ c) Para hallar la masa de MgSO 4, tomamos como base de cálculo el reactivo limitante, es decir, el H 2 SO 4. mol H 2 SO 4 mol 3 moles de H 2SO 4 x 3 MgSO 4 x moles de MgSO 4 x 3 moles de MgSO 4 Masa de MgSO 4 moles MgSO 4 Masa molecular de MgSO 4 Masa MgSO 4 3 moles 20 3 g/mol g de MgSO 4

6 PROBLEMA 4 El magnesio reacciona con dióxido de azufre gaseoso para dar óxido de magnesio y azufre ambos sólidos. Calcular la cantidad de magnesio necesario para reaccionar completamente con 20 litros de dióxido de azufre medidos a 40 ºC y 2 atmósferas de presión. Calcular las cantidades de óxido de magnesio y azufre formadas en la reacción. LECTURA DEL PROBLEMA: Es una reacción química, por lo que primero debo escribirla, identificando los reactivos y los productos y luego ajustarla. A continuación busco en el enunciado que compuesto será la base de cálculo ( será aquel del que me den datos). En este caso la base de cálculo será el SO 2. AJUSTE DE LA REACCIÓN: 2 Mg + SO 2 2 MgO + S CÁLCULOS: Me piden la cantidad de Mg que reacciona con cierta cantidad de SO 2. De la ecuación química se que la proporción en moles entre ambos es 2:, por lo tanto puedo relacionar los moles de ambas especies. Busco los moles de SO 2 con los que se parte. Como es un gas y nos dan como datos el volumen a una temperatura y presión dados utilizamos la ecuación de los gases ideales: p V n R T n p V R T n n 6 56 moles de SO^ Relaciono las cantidades en moles de Mg y SO 2 con la relación estequiométrica ( obtenida en la ecuación química ajustada ) mol SO^ 56 moles SO^ 2 moles Mg x moles de Mg x 56 2 x moles de Mg Para hallar la cantidad de MgO tomamos como base de cálculo el SO 2 y la relación estequiométrica entre ambos compuestos: mol SO^ 56 moles SO^ 2 moles MgO x moles de MgO Y la masa de MgO que obtenemos será: x 56 2 x moles de MgO Masa MgO moles MgO Masa molar MgO gramos de MgO mol SO^ 56 moles SO^ moles S x moles de S La masa de azufre que obtenemos será: x 56 x 56 moles de S Masa S moles S masa atomic S gramos de S

7 PROBLEMA 5 A partir del siguiente dato: C (S) + O 2(g) CO 2(g) Calor de reacción kj/mol Se pide hallar la cantidad de energía liberada al quemar 3 kg de grafito. LECTURA DEL PROBLEMA: En la ecuación química ajustada nos dice la cantidad de energía que se libera por cada mol de C quemado. Nos dan como dato la masa de C, por lo que debemos pasarlo a moles y a partir de ahí hallar la energía liberada. Energía kJ mol de C 3000 g C kj mol de C 2 g de C SOLUCIÓN: Se liberan kj de energía. PROBLEMA 6 Se hacen reaccionar 2 litros de una disolución 2 M de ácido nítrico con litro de una disolución al 40 % de hidróxido de calcio y densidad 2 g/ml. Calcular: a) reactivo limitante y cantidad en exceso del otro reactivo. b) Cantidad de nitrato de calcio formado. LECTURA DEL PROBLEMA: Tenemos una reacción química entre un ácido y una base (neutralización). Como resultado obtenemos una sal y agua. Como dato tengo las cantidades de ácido nítrico y de hidróxido de calcio, por lo que tengo que hallar el reactivo limitante y tomarlo como base de cálculo. AJUSTE DE LA REACCIÓN: 2 HNO 3 + Ca(OH) 2 Ca(NO 3 ) H 2 O a) Para hallar el reactivo limitante tengo que hallar la cantidad de HNO 3 necesario para que reaccione todo el Ca(OH) 2, utilizando la relación de proporcionalidad que me da la ecuación química ajustada. Si la cantidad que se obtiene es mayor que la cantidad de HNO 3 presente en la reacción el Ca(OH) 2 no reaccionará totalmente, por lo que no será el reactivo limitante y lo será el HNO 3. Hallo las cantidades en moles de HNO 3 y Ca(OH) 2 presentes en la reacción: HNO 3 : moles de soluto Molaridad moles M Volumen moles moles Volumen de disolución (l) NaOH: Tengo como datos, el tanto por ciento en masa, el volumen de disolución y la densidad de ésta, y me interesa obtener el número de moles de NaOH. 40 g Ca(OH)^ moles Ca(OH)^ 00 g disolución 6 2 g disolución ml disolución mol Ca(OH)^ 000 ml ds l ds 74. g Ca(OH)^ l ds Moles Ca(OH) moles Ca(OH) 2

8 En la ecuación química ajustada se observa que la relación en moles entre el HNO 3 y Ca(OH) 2 es de 2 moles del primero por cada mol del segundo. Al haber en la disolución 4 moles de HNO 3 y 6 48 moles de Ca(OH) 2 y ser la relación estequiométrica del doble de moles de HNO 3 que de Ca(OH) 2 se observa que el reactivo limitante será el HNO 3. Verificamos que es el reactivo limitante y hallamos la cantidad de Ca(OH) 2 que reacciona: 2 moles HNO mol de Ca(OH)^ 4 moles de HNO x moles de Ca(OH)^ x 4 2 x 2 moles de Ca(OH)^ Al tener en disolución 6 48 moles de Ca(OH) 2 y reaccionar 2 moles hay 4 48 moles de Ca(OH) 2 sin reaccionar. Masa Ca(OH) 2 sobrante moles Ca(OH) 2 masa molecular Ca(OH) gramos El reactivo limitante es el HNO 3 y sobran gramos de Ca(OH) 2 b) Para hallar la cantidad de Ca(NO 3 ) 2 producido tomamos como base de cálculo el reactivo limitante ( HNO 3 ), y utilizamos la relación estequiométrica entre ambos 2 moles HNO mol de Ca(NO )^ 4 moles de HNO x moles de Ca(OH)^ x 4 2 x 2 moles de Ca(NO )^ La masa de Ca(NO 3 ) 2 formada será: m Ca(NO 3 ) 2 moles Ca(NO 3 ) 2 masa molar Ca(NO 3 ) gramos de Ca(NO 3 ) 2 PROBLEMA 7 Determínese la cantidad de calor que se libera cuando se producen g de amoniaco, de acuerdo con la ecuación: N 2 (g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) Calor de reacción kj/mol LECTURA DEL PROBLEMA: La lectura de la ecuación química nos dice que al hacer reaccionar mol de N 2 con 3 moles de H 2 se va a producir 2 moles de NH 3 y se liberarán 92 6 kj de energía. También nos dan la cantidad de amoníaco producido en gramos, por lo que si lo pasamos a moles y utilizamos la relación anterior, podemos hallar la cantidad de calor liberada en la reacción. Moles NH 3 masa NH 3 /masa molar NH / moles de NH 3 2 moles NH kJ 746 8moles NH x kj x kJ Solución: Se liberan kj de energía al producirse g de NH 3.

9 PROBLEMA 8 Calcular el volumen de hidrógeno gaseoso medido en c.n. que debe reaccionar con exceso de cloro para obtener cloruro de hidrógeno que al introducir en 2 litros de agua nos de una disolución de riqueza 24 % en peso y densidad 24 g/ml. LECTURA DEL PROBLEMA: En el problema nos dan varias reacciones que son consecutivas, a saber: El H 2 reacciona con el Cl 2 para dar HCl gaseoso. Si introducimos el HCl gaseoso en agua se disuelve dando ácido clorhídrico. Como el dato que tenemos es de la disolución de ácido clorhídrico, debemos tomar como base de cálculo la disolución de HCl para hallar el número de moles de HCl que tenemos en la disolución, para hallar finalmente la cantidad de H 2 necesario para obtener esa cantidad de HCl. HALLAR NÚMERO DE MOLES DE HCl EN LA DISOLUCIÓN FINAL. número de moles HCl 24 g HCl 00 g disolución 6 24g disolución mol HCl ml disolución ml 5g HCl Número de moles HCl 6 3 moles de HCl necesitamos para obtener esa disolución con la concentración indicada. Los 6 3 moles de HCl proceden de la reacción entre el H 2 y el Cl 2. H 2 + Cl 2 2 HCl Como me piden la cantidad de H 2 tomo como base de cálculo el HCl formado y la relación estequiométrica entre ambos: mol de H^ 2 moles de HCl x moles de H^ moles de HCl x x moles de H^ Preguntan por el volumen de H 2 medido en condiciones normales. Como cada mol de un gas en c.n. ocupa un volumen de 22 4 litros: Volumen de H^ en c. n moles 226 4litros mol litros de H^