Problemas del Tema 1. Estequiometria

Transcripción

1 Problemas del Tema 1. Estequiometria Esta guía práctica es un material didáctico en construcción, destinada para estudiantes de la asignatura de Química General de la Facultad de Farmacia y Bioanálisis. Su contenido ofrece diferentes tipos de ejercicios relacionados con la estequiometria química, que servirán finalmente como complemento para una mejor comprensión del tema. Se prohíbe la reproducción y modificación de este material con fines diferentes a los expresados. 1. El elemento oxígeno se compone de tres isótopos cuyas masas son de 15,994915; 16, y 17,99916 uma. Las abundancias relativas de estos tres isótopos son de 99,7587; 0,0374 y 0,2049 %, respectivamente. A partir de estos datos calcule la masa atómica promedio del oxígeno. 2. El elemento cinc se compone de cinco isótopos cuyas masas son de 63,929, 65,926, 66,927; 67,925 y 69,925 uma. Las abundancias relativas de estos cinco isótopos son de 48,89; 27,81; 4.11; 18,57 y 0,62 %, respectivamente. Con base en estos datos, calcule la masa atómica promedio para el zinc. 3. Cuantos moles y átomos de Helio hay en 6,46 gramos de Helio, sabiendo que su masa atómica es de 4,003 g/mol. 4. Para el Tiosulfato de Sodio, Calcular: a. Moles de Tiosulfato de Sodio contenidos en 150 g de la Sal b. Moléculas de la sal contenidas en 25 g de la Sal c. Átomos de Sodio contenidos en 2,25 moles de la Sal d. Átomos de Azufre contenidos en 1,25x10 25 moléculas de la Sal e. Composición porcentual de sodio, azufre y oxígeno en la Sal 5. Calcule los Átomos de Hidrogeno contenidos en: a. En 25 g de Bicarbonato de sodio b. En 8,54x10 23 moléculas de Sulfuro de Hidrogeno c. En un gas de H 2 contenido en un recipiente de 300 ml a 45 C y 850 mmhg. 6. Cuántos moles de sulfuro de sodio y átomos de azufre, corresponden a 2,709x10 24 moléculas de sulfuro de sodio. 7. Una muestra de glucosa C 6 H 12 O 6, contiene 4,0x10 22 átomos de carbono. Cuántos átomos de hidrógeno y cuántas moléculas de glucosa contiene la muestra?

2 8. Durante un análisis químico del K 2 Zn 3 [Fe(CN) 6 ] 2, se encontró que poseía 1,2x10 25 átomos de hierro. Determine los gramos iníciales del K 2 Zn 3 [Fe(CN) 6 ] 2 que se analizaron. 9. Con base en la siguiente fórmula estructural C 9 H 8 O 4, calcule el porcentaje de carbono, hidrógeno y oxígeno presente en 45 g de la sustancia. 10. El nitrato de amonio, se emplea como fertilizante nitrogenado. Calcule la composición porcentual de cada elemento en el nitrato de amonio. 11. Se requieren pesar 38 g puros de Hidróxido de Calcio, a partir de un reactivo del hidróxido que posee un 7,5 % de impurezas. Cuantos gramos de dicho reactivo se deben pesar. 12. Si se pesan 58 g de Hipoclorito de sodio de un reactivo que declara contener un 96,5 % de pureza, cuantos gramos puros de Sodio se pesaron. 13. Si se requieren obtener 32,5 g puros de Plomo, a partir de un reactivo de sulfato plumboso que declara contener un 7,4 % de impurezas. Cuantos gramos de la sal se deben pesar. 14. Una muestra de 360 g que contiene Dicromato de potasio más impurezas, se calcina para producir 90,55 g de un precipitado de Oxido de Cromo (III), Calcule el porcentaje de Cromo en la muestra inicial y el porcentaje de pureza de la Sal en la muestra. 15. Una muestra de 12,80 g de un mineral sulfurado contiene un 45,40 % de cinc. Calcular el porcentaje expresado como Sulfuro de cinc. 16. A fin de determinar el contenido de azufre en una muestra mineral que pesa 0,209 g, se trata con ácido nítrico concentrado para transformar todo el azufre presente en ácido sulfúrico que luego se precipita en forma de 0,375 g de sulfato de bario. Determine los gramos y el porcentaje de azufre presente en la muestra de mineral inicial. 17. Cuantos gramos de Sulfuro de Hidrogeno gaseoso, estarán contenidos en un recipiente de 5 litros, a una temperatura de 28 C y una presión de 800 mmhg. 18. En un depósito hay cuatro bombonas con diferentes tipos de gases (Cloro, Helio, Nitrógeno y Ozono), las mismas poseen tamaños diferentes, pero todas conservan una misma presión 780 Torr y una temperatura ambiente del depósito de 33 ºC. Si el volumen de la bombona de cloro es de 8 L, la de helio es de 6 L, la de nitrógeno es de 10 L y la de ozono es de 7 L. Cuál de las cuatro bombonas posee el número más grande de átomos del gas?

3 19. a. Calcule los moles y las moléculas de dióxido de nitrógeno gaseoso, que se encuentran contenidos en un recipiente de 4,8 litros, a una temperatura de 40 C y una presión de 880 mmhg. b. Si la presión del gas anterior se aumenta a 950 Torr por un aumento de la temperatura en 6 C, cuál será el nuevo volumen que ocupara dicho gas. 20. Si se introducen en un recipiente de 600 ml, 2,85 gramos de dióxido de azufre y 3,29 gramos de bromo gaseoso a 26 C. Para la siguiente mezcla de gases determine la presión parcial de cada gas y la presión total en el recipiente. 21. Una muestra de un compuesto que pesa 83,5 g y contiene 33,4 g de azufre, el resto del peso es de oxígeno. Cuál es la fórmula empírica del compuesto?. 22. El ácido benzoico es un polvo blanco, cristalino, que se emplea como preservativo de alimentos. El compuesto contiene 68,80 % de C, 5,00 % de H y 26,20 % de O. Cuál es la fórmula empírica de dicho ácido. 23. La composición del acetaldehído es 54,5 g de Carbono, 9,2 moles de Hidrógeno y 1,37x10 24 átomos de Oxigeno; su masa molecular es 44 g/mol. Determinar la fórmula molecular del acetaldehído. 24. El mentol es una sustancia orgánica que podemos oler en las pastillas mentoladas para la tos, se compone de carbono, hidrógeno y oxígeno. Una muestra de 100,1 mg de mentol se quema en presencia de oxígeno, produciendo 282,33 mg de dióxido de carbono y 115,50 mg de agua. Determinar: a. La fórmula empírica del mentol. b. La composición porcentual de cada elemento en la sustancia orgánica. c. Si su MMG es de 156 g/mol. Cuál es su fórmula molecular?. 25. La Codeína o metilmorfina es un alcaloide utilizado para aliviar dolores moderados debido a su efecto analgésico, además que es utilizado como calmante de la tos. Su fórmula química está compuesta por carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. Para realizar un análisis químico de su composición se tomó una muestra de 3,8801 g de codeína, se calcino produciendo 10,2777 g de dióxido de carbono y 2,4526 g de agua. Para analizar en contenido de nitrógeno presente en la codeína, se tomó una muestra de 4,0231 g y él nitrógeno se transformó en amoniaco gaseoso que fue atrapado en un recipiente de 319,4 ml a una temperatura de 28 ºC y 790 mmhg de presión. Si la masa molecular real de la codeína es de 299 g/mol cual es la fórmula molecular de la codeína. 26. Mediante un análisis elemental se encontró que un compuesto orgánico contiene C, H, N y O como únicos elementos. Una muestra de 1,279 g se quemó por completo y se obtuvieron 1,60 g de Dióxido de carbono y 0,77 g de Agua. En otra muestra del compuesto de 1,625 g, todo el Nitrógeno se convirtió en 0,216 g Amoniaco. Si la MMG del compuesto es de 514 g/mol cuál es su fórmula molecular.

4 27. Por calentamiento de 14,214 g de borax (Na 2 B 4 O 7 x nhidratado), se elimina el agua de cristalización, dejando un residuo de 7,501g de sal anhidra. Determinar: a. El número de moles de agua contenidos en la sal. b. Escribir la formula correcta de la sal hidratada. c. Calcular el %Humedad de la sal hidratada. d. Los gramos de la sal hidratada contenidos en 6,258 g de la Sal anhidra. 28. Se dispone de una sal de Nitrato de Bismuto que contiene un 18,57 % de agua de cristalización. Calcular el número de moles de agua y escribir su fórmula correcta. Determine los gramos de sal anhidra contenidos en 9,345 g de sal hidratada. 29. Determinar la pérdida en peso de agua y el porcentaje de agua, que ocurrirá cuando se calientan 220 g de sulfato de cúprico pentahidratado hasta sequedad. 30. Balancee por tanteo y clasifique cada una de las siguientes reacciones: CH 3 OH (l) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 0 (l) Na (s) + H 2 O (l) H 2(g) + NaOH (ac) CaCl 2(s) + AgNO 3 (ac) H 2 SO 4 (ac) + K (s) SiO 2 (s) + C (s) NH 3 (ac) + CO 2 (g) Ca 3 (AsO 4 ) 2(ac) + K 2 S (ac) AgCl (s) + Ca(NO 3 ) 2 (ac) K 2 SO 4(ac) + H 2 (g) SiC (s) + CO (g) (NH 2 ) 2CO (s) + H 2 O (l) K 3 AsO 4 (ac) + CaS (ac) KNO 3 (s) CaCO 3 (s) + HCl (ac) C 6 H 14 O (l) + O 2 (g) H 2 O 2 (ac) + SO 2(g) KNO 2(s) + O 2(g) CaCl 2 (ac) + CO 2 (g) + H 2 O (l) CO 2 (g) + H 2 O (l) H 2 SO 4 (ac) Al(NO 3 ) 3 (ac) + Na 2 S (ac) Al 2 S 3 (s) + NaNO 3 (ac) 31. El cloruro de aluminio, se utiliza como catalizador en diversas reacciones industriales y se prepara a partir del cloruro de hidrógeno gaseoso y virutas de aluminio metálico. Según la siguiente reacción: Aluminio (s) + Cloruro de Hidrógeno (g) Cloruro de Aluminio (s) + Hidrógeno (g) Siguiendo esta reacción determine: a. Cuantos moles de Cloruro de Hidrógeno se requieren para reaccionar con 3,8 moles de Aluminio. b. Los gramos de Cloruro de Aluminio que se forma si reaccionan 8,5 moles de Aluminio.

5 c. Las moléculas de Cloruro de hidrógeno que son necesarias para producir 2,3x10 24 moléculas de Cloruro de Aluminio d. El volumen de hidrógeno que se produce en la reacción a 28 ºC y 790 mmhg, si reaccionan 5,5 moles de Cloruro de Hidrogeno. 32. En la reacción de Fosfato de Sodio y Nitrato de Bario, se produce Fosfato de Bario y Nitrato de Sodio. Si reaccionan 3,85 g de Fosfato de Sodio (9,1 % de impureza), con 6,80 g de Nitrato de Bario (5,9 % de impureza). a. Determine el Reactivo Limitante y el Reactivo en Exceso. b. Calcule cuantos gramos de Reactivo en Exceso están en exceso. c. Calcule el % Rendimiento de la reacción, si en el laboratorio se producen 4,01 g de Fosfato de Bario. d. Calcule los gramos prácticos de nitrato de sodio que se producen en dicha reacción. 33. Para obtener la urea se hicieron reaccionar 637,2 g de amoníaco (99 % de Pureza) con 1142 g de dióxido de carbono (98,5 % de Pureza), según la siguiente ecuación: NH 3 + CO 2 (NH 2 ) 2 CO + H 2 O a. Cuál es el reactivo limitante y cuál el reactivo en exceso? b. Qué masa teórica de urea se formó? c. Qué masa de reactivo en exceso quedó sin reaccionar? d. Cuál fue el % de rendimiento si en el laboratorio se obtuvo 1 kg de urea? 34. En la reacción del Cloruro de Cadmio y Nitrato de Sodio, se produce Nitrato de Cadmio y Cloruro de sodio. Si se hacen reaccionar 80 kg de cloruro de cadmio que posee un 98,50 % de pureza con 55 Kg nitrato de sodio que posee un 5,88 % de impurezas. Determine: a. Cuál de los reactivos es el limitante y el reactivo en exceso? b. Qué masa de reactivo en exceso quedó sin reaccionar? c. Cuántos gramos teóricos de cloruro de cadmio se formaron en la reacción? d. Al enfriar la disolución cristalizan 70 kg de nitrato de cadmio puros. Cuál es el rendimiento o eficiencia de la reacción? e. Basados en el rendimiento de la reacción obtenido en la parte d, calcule los gramos puros de reactivo limitante que deben reaccionar para formar 20 Kg prácticos de cloruro de sodio.

6 Respuestas: 1. R= 15,9991 uma 2. R= 65,3868 uma 3. R= 1,6138 moles de He y 9,72x10 23 átomos de helio 4. R= a. 0,9487 moles b. 9,52x10 22 moléculas c. 2,71x10 24 átomos de sodio d. 2,50x10 25 átomos de azufre e. 29,08 % Na, 40,56 % S y 30,36 % O 5. R= a. 1,79x10 23 átomos b. 1,71x10 24 átomos c. 1,55x10 22 átomos 6. R= 4,4985 moles sulfuro de hidrogeno y 2,709x10 24 átomos de Azufre. 7. R= 8,0x10 22 átomos de Hidrogeno y 6,66x10 21 moléculas de glucosa. 8. R= 6956,64 gramos de K 2 Zn 3 [Fe(CN) 6 ] R= 60,00 % de C; 4,48 % de H y 35,52 % de O. 10. R= 34,99 % de N; 5,04 % de H y 59,96 % de O. 11. R= 41,08 gramos del reactivo de Hidróxido de Calcio. 12. R= 17,2854 gramos de sodio. 13. R= 51,3592 gramos del reactivo de sulfato plumboso. 14. R= 17,20 % de cromo y 48,68 % puros de dicromato de potasio. 15. R= 67,67 % de sulfuro de cinc. 16. R= 0,0515 g y 24,65 % de azufre. 17. R= 7,2658 g sulfuro de hidrogeno. 18. R= El mayor número átomos está presente en la bombona de ozono con 5,17x10 23 átomos de oxigeno 19. R= 4,5316 L 20. R= a. PSO 2=1,8196 atm y PBr 2=0,8414 atm b. P total =2,6610 atm 21. R= FE= SO R= FE= C 7 H 6 O R= FM C 2 H 4 O 24. R= FE=FM C 10 H 20 O y 76,92 %C, 12,82 %H, 10,26 %O 25. R= FE=FM C 18 H 21 NO R= FE= C 7 H 17 N 2 O 8 FM= C 14 H 34 N 4 O 16

7 27. R= a. 10 moles de agua b. Na 2 B 4 O 7 x 10H 2 O c. 47,23 % H 2 O d. 11,86 gramos de sal hidratada 28. R= a. 5 moles de agua. b. Bi(NO 3 ) 3 x 5H 2 O. c. 7,6096 gramos de sal anhidra. 29. R= 79,34 gramos y 36,06 % H 2 O 30. R= a. 2; 3 2; 4. b. 2; 2 1; 2. c. 1; 2 2; 1. d. 1; 2 1; 1. e. 1; 2 1; 2. f. 2; 1 1; 1. g. 1; 3 2; 3. h. 2 2; 1. i. 1; 2 1; 1; 1. j. 2; 19 12; 14. k. 1; 1 1. l. 2; 3 1; R= a. 11,4 moles de Cloruro de hidrogeno. b. 1133,32 gramos de Cloruro de Aluminio. c. 6,92x10 24 moléculas de Cloruro de hidrógeno. d. 65,30 L de Hidrógeno. 32. R= a. RL=Nitrato de Bario RE= Fosfato de sodio b. 0,8236 gramos c. 81,63 %R d. 3,3975 gramos de nitrato de sodio 33. R= a. RL= NH 3 RE= CO 2 b. 1112,24 gramos c. 309,82 gramos d. 89,91 %R 34. R= a. RL= Nitrato de sodio RE= Cloruro de cadmio b ,12 gramos c ,91 gramos d. 97,23 %R e ,45 gramos Elaborada: Prof. Juan Carlos Guillen Cañizares