Prof. Jorge Rojo Carrascosa

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1 Prof. Jore Rojo Carrascosa Asinatura: FÍSICA Y QUÍMICA EJERCICIOS DE AMPLIACIÓN - SOLUCIONES Entrea: Martes, 7 de junio de 2011 Nombre y Apellidos JRC 1 Se tiene una disolución de 1,5 M de cloruro potásico. Calcula la masa de soluto que se utilizó para preparar 125 ml de disolución. Teniendo en cuenta las expresiones de la molaridad y de cantidad de sustancia se obtienen facilmente el valor de la cantidad de materia, masa, necesaria para preparar dicha disolución. Con los datos del problema podemos saber los moles necesarios, M = n V M V = 1, 5 0, 125 = 0, 1875M sabiendo los moles y el peso molecular de KCl averiuamos la masa correspondiente, P.m.(KCl) = n (P.m.(KCl)) = 0, , 6 = 13, 9 2 Escribe y ajusta la reacción química correspondiente a la combustión del alchol etílico CH 3 CH 2 OH,en estado líquido, produciendo dióxido de carbono aseoso y vapor de aua. El ajuste de la reacción lo realizamos por tanteo CH 3 CH 2 OH + 3O 2 2CO 2 + 3H 2 O Qué volumen de oxíeno, medido en condiciones normales, se necesita para la combustión completa de 20 de alcohol? Recordemos que las condiciones normales hacen referencia a una presión de 1 atm y 273 K de temperatura. Ahora bien, para conocer que volumen mínimo de O 2 se tiene que poner en jueo para llevar a cabo la reacción de 20 de alcohol, primero hay que conocer cuantos moles de oxíeno son necesarios. DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 1

2 Prof. Jore Rojo Carrascosa n alcohol = P.m.(CH 3 CH 2 OH) = = 0, 43 moles de CH 3 CH 2 OH Teniendo en cuenta la reacción ajustada, los moles de O 2 necesarios son, 3 mol O moles O 2 = 0, 43 moles alcohol 2 1 mol alcohol = 1, 3 moles Para conocer el volumen que ocupan estos moles aplicamos la ley de los ases ideales, P V = nrt V = nrt P = 1, 3 0, = 29, 2 litros O 2 Qué volumen de dióxido de carbono, medido a 1 atm y 23 o C, se desprende en el proceso anterior? En este caso hay que seuir los mismos pasos, hallamos los moles de CO 2 y después aplicamos la ley de los ases ideales pero teniendo en cuenta que las condiciones no son normales. 2 mol O moles CO 2 = 0, 43 moles alcohol 2 1 mol alcohol = 0, 86 moles P V = nrt V = nrt P = 0, 86 0, = 20, 87 litros CO 2 3 Explica la teoría de colisiones. La teoría de colisiones, propuesta por Trautz y Lewis en 1918, afirma que para que ocurra un cambio químico es necesario que los reactivos colisionen. Sin embaro no todas las colisiones son eficaces, para que un choque sea eficaz se deben de cumplir dos condiciones básicas: Que las particulas de reactivos que choquen tenan enería suficiente (eneria de activación) para romper sus enlaces y enerar unos nuevos. Que estos choquen tenan una orientación adecuada. DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 2

3 Prof. Jore Rojo Carrascosa Ambas condiciones son indispensables para que tena luar la reacción química. La tasa de reacción aumentará con el aumento de la temperatura porque una mayor fracción de las colisiones sobrepasará la enería de activación. Los choques que no cumplen estas condiciones y, por tanto, no dan luar a la reacción, se denominan choques ineficaces. 4 De qué factores depende la velocidad de una reacción química. La velocidad de una reacción mide la rapidez con la que los reactivos se transforman en productos. En ocasiones, interesa aumentar la velocidad de una reacción y en otras ralentizarla (descomposición de alimentos, corrosión de metales,... ), de ahí que sea necesario conocer los factores que influyen en la velocidad de una reacción: Naturaleza de los reactivos: Dependiendo del tipo de enlace habrá reacciones que resultan muy lentas porque para producirse requieren randes aportes iniciales de enería para romper los enlaces entre los átomos de los reactivos. Superficie de contacto entre los reactivos: El número de choques aumenta con el rado de división, así en la oxidación del hierro, ésta será mayor cuanto más finamente dividido se encuentre el hierro. En estado líquido o as la superficie de contacto es mayor y sus reacciones son más rápidas que en estado sólido. Concentración e los reactivos: Cuanto mator es la concentración de los reactivos mayor es la velocidad de la reacción ya que hay más particulas y habrá mayor número de choques eficaces. Temperatura: De iual forma, cuanto mayor es la temperatura más rápida es la velocidad de la reacción. Catalizadores: Son sustancias químicas que modifican la velocidad de una reacción sin formar parte de los reactivos ni de los productos. Existen catalizadores positivos y catalizadores neativos o inhibidores, dependiendo de que aumenten o retrasen la reacción. 5 Ajusta las siuientes reacciones químicas. KI + P b(no 3 ) 2 KNO 3 + P bi 2 a KI + b P b(no 3 ) 2 c KNO 3 + d P bi 2 K a = c ; I a = 2d ; Pb b = d ; N 2b = c ; O 6b = 3c DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 3

4 Prof. Jore Rojo Carrascosa Comenzamos dando al parámetro a el valor 1 y posteriormente con las distintas relaciones que tenemos podemos hallar las demás variables, a=1 c = 1 ; d = 1 2 ; b = 1 2 KI P b(no 3) 2 KNO P bi 2 KClO 3 KCl + O 2 a KClO 3 b KCl + c O 2 K a = b ; Cl a = b ; O 3a = 2c Comenzamos dando al parámetro a el valor 1 y posteriormente con las distintas relaciones que tenemos podemos hallar las demás variables, a=1 b = 1 ; c = 3 2 KClO 3 KCl O 2 BaO 2 + HCl BaCl 2 + H 2 O 2 a BaO 2 + b HCl c BaCl 2 + d H 2 O 2 Ba a = c ; O 2a = 2d ; H b = 2d ; Cl b = 2c Comenzamos dando al parámetro a el valor 1 y posteriormente con las distintas relaciones que tenemos podemos hallar las demás variables, a=1 c = 1 ; b = 2 ; d = 1 BaO HCl BaCl 2 + H 2 O 2 F es + O 2 F e 2 O 3 + SO 2 a F es + b O 2 c F e 2 O 3 + d SO 2 Fe a = 2c ; S a = d ; O 2b = 3c + 2d Comenzamos dando al parámetro a el valor 1 y posteriormente con las distintas relaciones que tenemos podemos hallar las demás variables, DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 4

5 Prof. Jore Rojo Carrascosa a=1 c = 1 2 ; d = 1 ; b = 7 4 F es O F e 2O 3 + SO 2 6 Una mezcla de 10 de hidróeno y 10 de oxíeno da luar a aua. Responde a las siuientes preuntas: Pesos atómicos: O = 16 /mol, H = 1 /mol. Ajusta la reacción química. ah 2 + bo 2 ch 2 O H 2a = 2c ; O 2b = c H 2 + O 2 H 2 O a=1 c = 1 ; b = 1 2 H O 2 H 2 O Cuántos moles de hidróeno y oxíeno hay?. Tenemos que darnos cuenta que el problema nos esta dando los valores de cantidad de materia para cada uno de los reactivos, por tanto, para hallar el valor correspondiente de cantidad de sustancia tenemos que utilizar la expresión correspondiente para hallar el número de moles, P.m.(H 2 ) = 10 2 = 5 moles de H 2 P.m.(O 2 ) = = 0, 31 moles de O 2 Estudia si ha sobrado alún elemento y dí en qué cantidad. Para saber si ha sobrado alún elemento nos fijamos en la ecuación química, la cuál, nos dice que 1 mol de H 2 reacciona siempre con 1 2 mol O 2. Por tanto, si tenemos 5 moles de H 2, deberian reaccionar 5 2 = 2, 5 moles O 2, sin embaro, las cantidades tomadas experimentalmente de oxíeno son solamente 0,31 moles. Esto sinifica que sobrará hidróeno (4,38 moles) y se astará todo el oxíeno. DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 5

6 Prof. Jore Rojo Carrascosa Cuántas moléculas de aua se forman? Teniendo en cuenta que la reacción tendrá luar hasta que se aste aluno de los reactivos, experimentalmente se obtendrá la siuiente cantidad de aua 1 mol H moles H 2 O = 0, 31 moles O 2 O 2 = 0, 62 moles 0, 5 moles O 2 Si recordamos que 1 mol de cualquier sustancia contiene el N A de las entidades correspondientes a esa sustancia, el número de moleculas de aua que se forman serán, moléculas H 2 O = 0, 31 moles O 2 1 mol H 2 O = 1, moléculas N A Cuántos ramos de aua se forman? Para saber los ramos de aua, utilizamos la expresión para hallar el número de moles teniendo en cuenta que tan sólo se obtienen 0,62 moles de aua, P.m.(H 2 ) = n (P.m.(H 2O)) = 0, = 11, 16 ramos de H 2 O 7 El monoxido de nitróeno reacciona con oxieno para producir dióxido de nitróeno: Pesos atómicos: O = 16 /mol, N = 14 /mol Escribe la reacción y ajustala En este caso el ajuste lo realizamos por tanteo, quedando la reacción química ajustada, NO O 2 NO 2 Calcula los moles de reactivos necesarios para producir 80 ramos de dióxido de nitróeno. Para calcular los moles de reactivos necesarios para obtener 80 ramos de NO 2 primero hallamos los moles de NO 2, después mediante calculos estequiométricos hallamos los moles de reactivos necesarios para producir DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 6

7 Prof. Jore Rojo Carrascosa la reacción experimentalmente y finalmente los ramos de cada una de las sustancias iniciales. P.m.(NO 2 ) = = 1, 74 moles NO 2 moles NO = 1, 74 moles NO 2 1 mol NO 1 mol NO 2 = 1, 74 moles moles O 2 = 1, 74 moles NO mol O 2 1 mol NO 2 = 0, 87 moles y por último, los ramos de cada reactivo P.m.(NO) = n (P.m.(NO)) = 1, = 52, 2 ramos de NO P.m.(O 2 ) = n (P.m.(O 2)) = 0, = 27, 84 ramos de O 2 8 El ácido sulfúrico reacciona con el cinc obteniendose sulfato de cinc e hidróeno. Cuántos ramos de cinc reaccionan con 200 cm 3 de disolución 0,2 M de ácido sulfúrico? Escribimos y ajustamos la reacción H 2 SO 4 + Zn ZnSO 4 + H 2 Fijaros que lo que nos están dando es la molaridad de una disolución de ácido sulfúrico. Entonces, de esta disolución hallamos los moles de ácido que reaccionarán en la reacción para posteriormente hallar mediante los calculos pertinentes los ramos de cinc necesarios para que ambos reactivo se consuman. M = n V (l) M V (l) = 0, 2 0, 2 = 0, 04 moles H 2SO 4 1 mol Zn moles Z 0, 04 moles ácido 1 mol ácido = 0, 04 moles DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 7

8 Prof. Jore Rojo Carrascosa Como veis, al ser la reacción entre ambos reactivos 1 a 1, los moles de cinc necesarios son los mismos que los de ácido. Los ramos de cinc son, P.at.(Zn) = n (P.at.(Zn)) = 0, 04 65, 4 = 2, 616 ramos Zn 9 La descomposición de carbonato calcico sólido se realiza a altas temperaturas, produciendo óxido de calcio sólido y dióxido de carbono aseoso. Escribe y ajusta la reacción química correspondiente. CaCO 3 CaO + CO 2 Determina la masa de óxido de calcio que se obtiene a partir de 20 de carbonato calcico. P.m.(CaCO3) = = 0, 2 moles CaCO 3 Como la reacción entre reactivos y productos es 1 a 1, obtenemos los mismos moles de CaO que de carbonato. Para hallar la masa de óxido de calcio, P.m.(CaO) = n (P.m.(CaO)) = 0, 2 56 = 11, 2 ramos CaO Qué volumen de dióxido de carbono, medido en condiciones normales, se obtiene en el apartado anterior? Y si la temperatura es de 27 o C y la presión de 1,05 atm? En ambos casos utilizamos la ley de los ases ideales, P V = nrt V = nrt P = 11, 2 0, = 250, 72 litros CO 2 P V = nrt V = nrt P = 11, 2 0, , 05 = 262, 4 litros CO 2 DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 8

9 Prof. Jore Rojo Carrascosa 10 Al quemar acetileno (C 2 H 2 ) con oxieno se produce dióxido de carbono y aua. Sabiendo que se obtienen 66 de dióxido de carbono, calcula: Lo primero que hay que hacer es escribir la reacción química y ajustarla, depués se realizarán los calculos que sean necesarios. C 2 H O 2 2CO 2 + H 2 O La masa de acetileno que se ha quemado. Este poblema es contrario a los anteriores, en éste, nos dan la cantidad obtenida de un producto de la reacción y nos piden hallar la masa de una de las sustancias iniciales. Los calculos son iuales que los de antes, P.m.(CO 2 ) = = 1, 5 moles de CO 2 moles C 2 H 2 = 1, 5 moles CO 2 1 moles C 2H 2 2 mol CO 2 = 0, 75 moles P.m.(C 2 H 2 ) = n.m.(c 2H 2 ) = 0, = 19, 5 ramos de C 2 H 2 Las moléculas de aua que se obtienen. Para hallar las moléculas de aua que se obtienen primero hallamos los moles de aua que se obtienen y lueo utilizamos la relación 1 mol = N A. moles H 2 O = 1, 5 moles CO 2 1 moles C 2H 2 2 mol CO 2 = 0, 75 moles moléculas H 2 O = 0, 75 moles H 2 O 6, moléculas H 2 O 1 mol H 2 O = 4, moléculas DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA 9