FÍSICA Y QUÍMICA 1º BACHILLERATO

Transcripción

1 1º BACHILLERATO CUADERNO PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA DTO. FÍSICA Y QUÍMICA I.E.S. MAESTRO DOMINGO CÁCERES BADAJOZ

2 REACCIONES QUÍMICAS 1. Qué cantidad de oxígeno se precisa para quemar 0,464 kg de butano (C 4 H 10 )? Qué cantidad de dióxido de carbono se desprende en el proceso? Sol.: g de O 2 ; g de CO 2 2. Qué cantidad de carbono puro habrá que quemar para producir litros de dióxido de carbono, medidos a 325ºC y 1 atm de presión? Sol.: 489,4 g de C 3. El carbonato de calcio (caliza) se descompone por calcinación en óxido de calcio y dióxido de carbono. Calcula la riqueza de una caliza, tal que al calcinar 80 gr de ella deja un residuo que pesa la mitad. Sol.: 89,3% 4. La combustión del etanol, C 2 H 5 OH, produce dióxido de carbono y agua. Se pide: a) Escribir y ajustar la reacción b) Calcular el número de moles de oxígeno que se necesitarán para producir 0,8 moles de dióxido de carbono. c) Hallar el número de moléculas de agua que se producirán a partir de 25 moléculas de etanol. d) Calcular el número de moles de etanol que reaccionarán con moléculas de oxígeno. Sol.: b) 1,2 moles de O 2 ; c) 75 moléculas de H 2 O; d) 2,56 moles de C 2 H 5 OH 5. Disponemos de 500 kg de H 2 S y 500 kg de SO 2 y queremos obtener azufre según la reacción: 2 H 2 S (g) + SO 2 (g) 2 H 2 O (l) + 3 S(s) Suponiendo que el rendimiento de la reacción sea total y que no haya pérdidas de ningún tipo, calcula: a) La masa de reactivo que quedará en exceso; b) Su volumen, medido a 20 ºC y 740 mm de Hg. c) La cantidad de azufre obtenido. Sol.: 29,4 kg de SO 2 ; b) 11,3 m 3 de SO 2 ; c) 705,9 kg de azufre 2

3 6. Por reacción entre el carbonato de sodio y el hidróxido de calcio se obtiene hidróxido de sodio y carbonato de calcio. a) La cantidad de carbonato de sodio necesario para obtener 25 kg de hidróxido de sodio. b) La cantidad de carbonato de calcio formado en la reacción. Sol.: a) 33,125 kg de Na 2 CO 3 ; b) 31,25 kg de CaCO 3 7. Se dispone de una disolución 2 M de ácido clorhídrico que se adiciona a carbonato de calcio para obtener dióxido de carbono, según la ecuación: 2 HCl (aq) + CaCO 3 (s) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O (l) Para recoger el gas se dispone de una probeta de 250 cm 3. Predecir la masa de carbonato de calcio que debe reaccionar para llenar la probeta y calcular el volumen de disolución de ácido clorhídrico necesario. Tomar como valores de presión y temperatura 1 atm y 27 ºC Sol.: 1,016 g de CaCO 3 ; 10,16 ml de disolución de HCl 8. Para determinar la riqueza de una muestra de cinc se toman 50 gramos de la misma y se tratan con HCl (aq) del 35 % en peso y densidad 1,18 g/ml, consumiéndose 129 ml. La ecuación química que representa el proceso es: Zn (s) + 2 HCl (aq) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g). Calcula el porcentaje de cinc en la muestra y la molaridad de la disolución. Sol.: 95,52% de cinc; 11,33 M 9. Se tienen dos toneladas de caliza. Calcula el número de kilogramos de óxido de calcio que se pueden obtener si la riqueza de la caliza es del 95 % en CaCO 3 y el rendimiento en el proceso de calcinación es del 75 %. Sol.: 798 kg de CaO 10. Averigua la masa de sulfuro de estaño (II) que se obtendrá al añadir un exceso de sulfuro de sodio a una disolución que contiene 20 g de cloruro de estaño (II). En la reacción también se obtiene cloruro de sodio. Sol.: 15,9 g 11. Si hacemos reaccionar cinc metálico con una disolución de sulfato de cobre (II) se forma una disolución de sulfato de cinc y se deposita cobre metálico. Si partimos de 20 g de sulfato de cobre (II) calcular: 3

4 a) La masa de cobre que se obtendrá b) La masa de cinc que se consumirá Sol.: a) 7,96 g, b) 8,2 g 12. El carbonato de calcio reacciona con el ácido clorhídrico y se produce cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua. Si hacemos reaccionar 50 g de carbonato de calcio con exceso de ácido clorhídrico, calcular: a) El volumen de dióxido de carbono obtenido en c.n. b) La masa de cloruro de calcio que se obtiene Sol.: a) 11,2 l; b) 55,5 g. 13. La descomposición del nitrito de amonio, produce gas nitrógeno y agua. Calcula el volumen de nitrógeno, medido en c.n., que se desprende al descomponer 15 g de nitrito amónico. Sol.: 5,2 l. 14. El ácido clorhídrico reacciona con el aluminio y se produce cloruro de aluminio e hidrógeno gas. Si queremos obtener 140 l de hidrógeno, medidos a 20ºC y 740 mm de presión, calcula: a) Qué masa de aluminio se necesitará? b) Qué masa de cloruro de aluminio se obtendrá? Sol.: a) 102 g; b) 505 g. 15. La reacción entre el sulfuro de hierro (II) y el oxígeno da origen a la formación de dióxido de azufre y óxido de hierro (III). Si se han obtenido 40 l de dióxido de azufre, medidos a 400 ºC y 740 mm, cuántos gramos de sulfuro de hierro se utilizaron en la reacción? Sol.: 62 g. 16. El ácido sulfúrico ataca al aluminio y produce sulfato de aluminio e hidrógeno gas. Calcula cuántos litros de hidrógeno, medidos a 25 ºC y 750 mm, se producirán si tratamos 10 g de aluminio con exceso de ácido sulfúrico. Sol.: 14 l. 17. La descomposición térmica del carbonato de calcio produce óxido de calcio y dióxido de carbono gas. Qué volumen de dióxido de carbono, medido a 300 ºC y 740 mm, se obtendrán al descomponer 1 kg de caliza del 90% de riqueza en carbonato de calcio? Sol.: 434 l. 4

5 18. Cuántos litros de oxígeno, medidos a 25 ºC y 740 mm, se obtienen en la descomposición de 40 g de clorato de potasio del 95% de pureza? Qué masa de cloruro de potasio se obtendrá? Sol.: 11,5 l; 23,1 g. 19. El nitrato de sodio y el ácido sulfúrico reaccionan formando ácido nítrico e hidrogenosulfato de sodio (NaHSO 4 ). Si hacemos reaccionar 10 g de nitrato de sodio con 9,8 g de ácido sulfúrico, qué masa de ácido nítrico podremos obtener? Sol.: 6,3 g. 20. La combustión del sulfuro de hidrógeno en presencia de oxígeno produce dióxido de azufre y agua. Si se queman 18,32 g de sulfuro de hidrógeno en presencia de 40 l de oxígeno, medido en c.n., qué masa de dióxido de azufre se formará? Sol.: 34,5 g. 21. La reacción entre el dióxido de manganeso y el ácido clorhídrico, produce gas cloro, cloruro de manganeso (II) y agua. Calcula el volumen de cloro, medido en c.n., que se obtendrá si partimos de 100 ml de disolución de HCl 20 M. Sol.: 11,2 l. 22. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifica la respuesta: a) Al reaccionar 2 g de hidrógeno con 35,5 g de cloro gas, obtenemos 37,5 g de cloruro de hidrógeno gas. b) En las mismas condiciones de presión y temperatura, 5 litros de hidrógeno reaccionan con 10 litros de oxígeno y se obtienen 10 litros de vapor de agua. 23. Escribe y ajusta las reacciones químicas que corresponden a los siguientes procesos. a) El ácido carbónico se descompone en dióxido de carbono y agua. b) El ácido sulfúrico reacciona con hidróxido de alumnio. En el proceso se obtiene sulfato de aluminio y agua. c) El óxido de plata se descompone en los elementos que lo forman. d) El azufre sólido se oxida a óxido de azufre (IV). e) la disolución de óxido de azufre (IV) con agua origina ácido sulfuroso. 5

6 f) La combustión completa del propano gas, C 3 H 8, origina dióxido de carbono y agua. 24. Establece todas las relaciones estequiométricas posibles en las reacciones del ejercicio anterior. 25. El monóxido de nitrógeno reacciona con oxígeno y se obtiene dióxido de nitrógeno. a) Escribe y ajusta la reacción química que corresponde al proceso indicado. b) calcula el volumen de monóxido de nitrógeno y de oxígeno que han de reaccionar para que se produzcan 100 litros de dióxido de nitrógeno si los tres gases se encuentran en las mismas condiciones de presión y temperatura. 26. El monóxido de carbono y el oxígeno reaccionan para dar dióxido de carbono. a) Escribe y ajusta la ecuación del proceso. b) Calcula el volumen de oxígeno necesario para obtener 44,8 l de dióxido de carbono en condiciones normales. c) A qué masa de oxígeno corresponde el volumen calculado? 27. El amoníaco se obtiene industrialmente por reacción directa entre el nitrógeno y el hidrógeno. a) Escribe la ecuación química ajustada del proceso. b) En un recipiente se introducen 30 moles de nitrógeno y 20 moles de hidrógeno. Calcula la composición molar de la mezcla de gases después de la reacción. 28. El cobre, calentado al rojo vivo, reacciona con el vapor de agua, originando óxido de cobre (II) e hidrógeno. Calcula la masa de vapor de agua que se necesita para obtener 11,2 l de hidrógeno, medidos en condiciones normales. 29. Se hacen reaccionar magnesio con ácido sulfúrico diluido, y se obtiene sulfato de magnesio, que queda disuelto, e hidrógeno. calcula el volumen de hidrógeno, medido a 0,95 atm y 15ºC, y la masa de sulfato de magnesio que se obtienen a partir de 24 g de magnesio. 6

7 30. Calcula la cantidad de cal viva (óxido de calcio) que se puede obtener en la descomposición de: a) 500 kg de carbonato de calcio b) 500 kg de una roca caliza del 75% de riqueza en carbonato de calcio. 31. El ácido sulfúrico reacciona con cloruro de sodio, produciendo ácido clorhídrico y sulfato de sodio: a) Escribe y ajusta la ecuación química del proceso. b) Calcula el volumen de disolución de ácido sulfúrico de densidad d= 1,84 g/cm 3 y 98% de riqueza que se necesita para obtener 20 g de ácido clorhídrico. c) Si el ácido clorhídrico obtenido se disuelve en suficiente agua para obtener un litro de disolución, calcula la molaridad de esta. 32. Calcula la riqueza en carbonato de calcio de una caliza sabiendo que, al descomponer 82 g de ella, se obtienen 12,54 litros de dióxido de carbono medidos en condiciones normales. 33. Calcula el volumen de agua que se obtendrá si se mezclan 10 litros de hidrógeno y 15 litros de oxígeno en las mismas condiciones de presión y temperatura. 34. El cinc reacciona con el ácido clorhídrico, produciendo cloruro de cinc e hidrógeno. Una muestra de 12 g de cinc reacciona con 360 ml de una disolución HCl 0,5 M. calcula la pureza de la muestra de cinc. 35. Se hacen reaccionar 18,3 g de bromo y 12,8 g de potasio: a) Escribe y ajusta la ecuación química del proceso. b) Calcula la masa de bromo o de potasio que quedará sin reaccionar. c) Calcula la masa de bromuro de potasio que se obtendrá. 36. El ácido sulfúrico reacciona con el cloruro de sodio, y se obtiene cloruro de hidrógeno gas e hidrogenosulfato de sodio (NaHSO 4 ), que queda disuelto. a) La masa de cloruro de sodio que se necesita para obtener 2 litros de cloruro de hidrógeno medidos en condiciones normales. b) La cantidad de sustancia, en mol de ácido sulfúrico, que se necesita en el proceso. 7

8 37. Se queman 6 g de metano en un exceso de oxígeno. Los gases producidos en la combustión se recogen en un recipiente de 5 litros a una temperatura de 120ºC. a) La masa de dióxido de carbono producida b) La presión total en el interior del recipiente. c) La presión parcial de cada gas producto de la reacción. 38. Las bebidas alcohólicas contienen etanol (CH 3 CH 2 OH). Una muestra que contiene 20 g de etanol se quema con suficiente oxígeno, obteniéndose como productos de reacción dióxido de carbono y agua. a) Escribe y ajusta la ecuación química del proceso. b) Calcula la masa de oxígeno que se necesita para dicha reacción. c) Calcula el volumen que ocupará, en condiciones normales, el dióxido de carbono obtenido. 39. Calcula la masa de carbonato de calcio que se necesita para que, al reaccionar con ácido clorhídrico en exceso, origine 20 litros de dióxido de carbono medidos a 20 ºC y 765 mm Hg (los otros productos de la reacción son cloruro de calcio y agua). 40. El permanganato de potasio reacciona con el ácido clorhídrico y produce cloruro de potasio, cloruro de manganeso (II), cloro gas y agua. a) La masa de KMnO 4 que reacciona con 20 cm 3 de disolución de HCl 2 M. b) El volumen de cloro que se obtiene si se recoge a una presión de 0,95 atm y 20 ºC. La ecuación química ajustada del proceso que tiene lugar es el siguiente: 2 KMnO HCl 2 KCl + 2 MnCl Cl H 2 O 41. Una muestra de galena, PbS, tiene una riqueza en mineral del 82%. a) La masa de óxido de plomo (II) que se obtendrá al calentar en presencia de oxígeno una tonelada de galena. b) El volumen de SO 2 que se desprenderá, medido en condiciones normales. 8

9 42. Calcula la masa de cal viva (óxido de calcio) que se puede obtener por descomposición de una tonelada de piedra caliza del 90% en carbonato de calcio, si el rendimiento del proceso es del 75%. 43. En la reacción de síntesis del amoníaco se hacen reaccionar 50 g de nitrógeno con 20 g de hidrógeno. Calcula el rendimiento de la reacción si se obtienen 32 g de amoníaco. 44. El clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Se desea obtener 5 l de oxígeno, medidos a 20 ºC y 0,98 atm, a partir de un clorato comercial cuya pureza es del 97 %. Calcula qué masa de este último habremos de utilizar. 45. Se dispone de una muestra de 12 g de un cinc comercial impuro, que se hace reaccionar con una disolución de ácido clorhídrico de 1,18 g/ml de densidad y 35% de riqueza. Como productos de la reacción se obtienen cloruro de cinc e hidrógeno gas: a) La concentración molar de la disolución de ácido clorhídrico. b) La pureza de la muestra de cinc sabiendo que, para reaccionar con ella, se necesitaron 30 cm 3 de la disolución del ácido. 9