EJERCICIOS DE DISOLUCIONES Y ESTEQUIOMETRÍA

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1 EJERCICIOS DE DISOLUCIONES Y ESTEQUIOMETRÍA REACCIONES: 1. La descomposición térmica del carbonato de calcio produce óxido de calcio y dióxido de carbono gas. Qué volumen de dióxido de carbono, medido a 300º C y 740 mm de Hg, se obtendrá al descomponer 1 kg de caliza del 90 % de riqueza en carbonato de calcio? Sol.: 434 L 2. Cuántos litros de oxígeno, medidos a 25º C y 740 mm de Hg se obtienen de la descomposición de 40 g de clorato de potasio del 95 % de pureza?. Qué masa de cloruro potásico se obtendrá? Sol.: 11,5 L; 23,1 g 3. Al descomponer térmicamente la calcita (un mineral que contiene carbonato de calcio) se obtiene cal viva (óxido de calcio) y se desprende dióxido de carbono. a) Escribe y ajusta la correspondiente reacción química b) Si a partir de 1000 kg de caliza se obtienen 485 kg de óxido de calcio, determina la pureza de la calcita Sol.: b) 86,6 % 4. El dióxido de titanio, tiene un color blanco brillante y es opaco, inerte y no tóxico. Debido a estas propiedades y a su bajo coste, es el pigmento blanco más utilizado para pinturas en la actualidad. También se utiliza en recubrimientos de suelos y en cosméticos. Se obtiene al reaccionar tetracloruro de titanio gaseoso con oxígeno desprendiéndose en el proceso cloro gas. a) Escribe y ajusta la reacción química anterior b) Qué cantidad de óxido de titanio se obtendrá a partir de 100 L de tetracloruro de titanio a 2 atm y 300 K, sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 80 %? c) Qué volumen de cloro se obtendrá en el proceso anterior si éste se recoge a 1200 mm de Hg y 60º C Sol.: b) 519,67 g; c) 224,8 L 5. El hidruro de calcio reacciona enérgicamente con agua desprendiendo hidrógeno, según la reacción CaH2 + H2O Ca(OH)2 + H2 Responde a las siguientes cuestiones: a) A partir de 100 g de hidruro de calcio se han obtenido 45 litros de hidrógeno en condiciones normales. Determina el rendimiento de la reacción b) Qué cantidad de hidruro de calcio se necesitará para obtener 20 L de hidrógeno a 1 atmósfera y 400 K c) Qué cantidad de residuo sólido se obtendrá en el proceso anterior? Sol.: a) 42 %; b) 30,7 g; c) 22,2 g 6. Hacemos reaccionar 10 g de sodio metálico con 9 g de agua. Determina cuál de ellos actúa como reactivo limitante y qué masa de hidróxido de sodio se formará. En la reacción también se desprende hidrógeno. Sol.: 17,4 g

2 7. El nitrato de sodio y el ácido sulfúrico reaccionan formando ácido nítrico e hidrógeno sulfato sódico. 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 8. 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 condiciones normales, qué masa de anhídrido sulfuroso se formará? Sol.: 34,5 g 9. Hacemos pasar 5 L de sulfuro de hidrógeno, medido en condiciones normales, por una disolución que contiene 25 g de cloruro de cobre (II). Determina la masa de sulfuro de cobre (II) que se formará Sol.: 17,8 g 10. Hacemos reaccionar 25 g de nitrato de plata con cierta cantidad de cloruro de sodio y obtenemos 14 g de precipitado de cloruro de plata. Averigua la masa de nitrato de plata que no ha reaccionado. Sol.: 8,4 g 11. La combustión de butano (C 4 H 10 ), en presencia de oxígeno produce CO 2 y agua. Calcula la masa de butano que debe quemarse para producir 145 L de CO 2, medidos a 75º C y 750 mm de Hg de presión. Sol: 72,7 g 12. Calcula cuántos litros de hidrógeno gas, medidos a 298 K y 725 mm de Hg de presión, habrá que combinar con N 2 para obtener 30 g de amoníaco. Sol: 67,8 L 13. Calcula la masa de ácido clorhídrico necesaria para reaccionar totalmente con 40 g de cinc, en la reacción se obtiene cloruro de cinc e hidrógeno. Determina el volumen de hidrógeno, medido a 20oC y 825 mm de Hg de presión, que se desprenderá. Sol 44,6 g ; 13,5 L 14. Una muestra de 4 g de Zn del 80 % de riqueza se trata con 100 ml de una disolución 0,5 M de HCl. Cuál es el reactivo limitante? Sol: HCl 15. Determina cuál es el reactivo limitante si hacemos reaccionar 25 ml de disolución 0,4 M de NaOH, con 40 ml de disolución 0,3 M de HCl, en la reacción se obtiene cloruro de sodio y agua. Sol: NaOH 16. Averigua el volumen de NH 3, medido en C.N., que podemos obtener a partir de 100 L de H 2,al reaccionar con nitrógeno, medido en condiciones industriales de producción de amoníaco (400oC y 900 atm), sabiendo que, el rendimiento de la reacción es del 70 %. Sol: L REACCIONES CON RENDIMIENTO:

3 17. La tostación del sulfuro de plomo (II) con oxígeno produce óxido de plomo(ii) y dióxido de azufre gaseoso. Calcula la cantidad de PbO que podemos obtener a partir de 500 g de PbS si la reacción tiene un rendimiento del 65 %. Sol: 303 g 18. Una mezcla de 100 kg de CS 2 y 200 kg de Cl 2 se pasa a través de un tubo de reacción y calentando se produce la reacción: CS Cl 2 CCl 4 + S 2 Cl 2 a. Calcula el reactivo que no reaccionará completamente. b. La cantidad de este reactivo que no reacciona. c. El peso de S 2 Cl 2 que se obtendrá. Sol: a) CS 2 b) 28,638 kg c) 126,761 kg 19. Cuántos litros de hidrógeno, medidos a 750 mmhg de presión y 30oC, se pueden obtener atacando 75 g de Zn del 90 % de riqueza con ácido sulfúrico si en la reacción se obtiene sulfato de cinc e hidrógeno? Sol: 26 L 20. En la reacción del carbonato de calcio con ácido clorhídrico se utiliza caliza (carbonato cálcico impuro) del 92 % de riqueza. a. Qué cantidad de caliza se necesitará para obtener 250 kg de cloruro de calcio, si en la reacción se forma también dióxido de carbono y agua? b. Si el ácido utilizado es del 70 % de riqueza y densidad 1,42 g/ml. Cuántos ml de este ácido serán necesarios? Sol:a) 244,8 kg b) 165,3 L 21. El aluminio reacciona con el ácido clorhídrico, dando cloruro de aluminio e hidrogeno. Se hacen reaccionar 90 g de una muestra de aluminio de 80 % de pureza con ácido clorhídrico. Calcular: a. El volumen de disolución de ácido 5 M necesario para la reacción. b. El volumen de H 2 obtenido a 20oC y 700 mmhg. Sol: a) 1,6 L b) 104,3 L de H El calentamiento del carbonato de bario produce óxido de bario y dióxido de carbono. Calcular el volumen de dióxido de carbono a 10 atm y 270º C obtenidos por la descomposición térmica de 10 kg de carbonato de bario del 70 % de riqueza. Sol: 158,1 L 23. Calcula la cantidad de caliza (carbonato cálcico impuro) del 85 % de riqueza que podrá reaccionar con 200 ml de ácido clorhídrico 1 M, si en la reacción se obtiene cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua. Sol: 11,76 g 24. El amoníaco se puede obtener calentando cloruro amónico con hidróxido sódico según la ecuación: NH 4 Cl + NaOH NH 3 + NaCl + H 2 O Cuántos gramos de una muestra de cloruro amónico que tiene el 12 % de impurezas se necesita para obtener 3 L de NH 3 gas, medidos a 25º C y 1 atm? Sol: 7,46 g 25. Por tostación, tratamiento con oxígeno, del sulfuro de cinc se obtiene el óxido del metal y se desprende dióxido de azufre. a. Escribe la reacción ajustada. b. Qué cantidad de óxido de azufre se producirá al reaccionar 50 g de sulfuro de cinc? c. Qué masa de oxígeno se consumirá en la reacción? Sol: b) 32,8 g c) 24,6 g

4 26. Se hacen reaccionar 100 g de Zn con ácido clorhídrico en exceso para obtener hidrógeno y cloruro de cinc. a. Escribe la reacción ajustada. b. Qué masa de HCl reaccionará? c. Qué volumen de hidrógeno medido en condiciones normales se obtiene? Sol: b) 111,6 g c) 34,25 L 27. Cincuenta gramos de cinc impuro se disuelven en 129 ml. de disolución acuosa de ácido clorhídrico de densidad 1,18 g/ml y concentración del 35% en peso. Calcular: a. La molaridad de la disolución usada de ácido clorhídrico b. El tanto por ciento de pureza. Sol: a) 11,3 M b) 95,3 % 28. El cinc reacciona con el ácido clorhídrico para dar cloruro de cinc e hidrógeno. a. Qué volumen, medido en C.N., de gas se obtendrá al reaccionar 2,23 g de cinc con 100 ml de una disolución de ácido 0,5 M?. b. Si se obtienen 0,25 L de hidrógeno, medido en C.N. cuál será el rendimiento de la reacción? Sol: a) 0,56 L b) 44,64 % 29. La reacción entre una disolución acuosa de ácido bromhídrico con cinc metal conduce a la formación de bromuro de cinc e hidrógeno gas. a. Escribe el proceso que tiene lugar. b. Qué volumen de ácido de concentración 0,2 M se requiere para reaccionar con 1,8 g de cinc. c. Qué volumen del ácido comercial del 45% en peso y 1,45 g/ml debe tomarse para preparar el volumen necesario de la disolución 0,2 M del apartado anterior?. d. Qué volumen de hidrógeno, medido a 30ºC y 800 mmhg de presión, se obtiene a partir de los gramos de cinc iniciales? Sol: b) 0,275 L c) 6,8 ml d) 0,65 L 30. En un generador portátil de hidrógeno se hacen reaccionar 30 g de hidruro de calcio con 30 g de agua, según la reacción: CaH 2 + H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 Después de ajustar la reacción, calcula: a. Qué reactivo sobra y en qué cantidad? b. El volumen de hidrógeno que se produce a 20º C y 745 mm de Hg. c. El rendimiento de la reacción si el volumen real producido fue 34 L. Sol: a) sobran 4,29 g de agua b) 35,01 L c) 97,1 NÚMERO DE MOLES 31. Calcular el número de moles de átomos de oxígeno que hay en: a) 2 moles de dióxido de carbono. b) 6, moléculas de oxígeno. c) 10 g de ácido sulfúrico. d) 1 mol de hidróxido de sodio. Sol: a) 4 mol O. b) mol O. c) 0,408 mol O. d) 1 mol O. 32. Calcular cuántos moles hay en 100 cm 3 de alcohol (CH 3 - CH 2 OH) sabiendo que la densidad del mismo, a temperatura ambiente, es de 0,8 g/cm 3. Sol: 1,739 mol

5 COMPOSICIÓN CENTESIMAL Y FÓRMULAS EMPÍRICA Y MOLECULAR: 33. Cuál es el porcentaje de carbono en un compuesto orgánico del que se sabe que 0,200 g dieron 0,2750 g de dióxido de carbono por combustión completa? Sol: 37,5% C. 34. Determinar la fórmula empírica de los siguientes compuestos que tienen la composición centesimal indicada: a) 72,4% de Fe y 27,6% de oxígeno. b) 75% de C y 25% de hidrógeno. c) 21,8% de Mg, 27,9% de P y 50,3% de oxígeno. Sol: a) Fe 3 O 4 b) CH 4 c) Mg 2 P 2 O Al calentar Lavoisier 288,8 g de óxido de mercurio obtuvo 267,5 g de mercurio y 21,3 g oxígeno. Calcula la fórmula empírica del óxido. Sol: (HgO)n 36. Al calentar 0,5 g de hierro pulverizado en corriente de cloro gaseoso, se obtuvieron 1,452 g de cloruro de hierro. Calcular la fórmula empírica de ese compuesto. Sol: FeCl Determinar la fórmula empírica y molecular de un compuesto que tiene la siguiente composición centesimal: 2,1% de hidrógeno; 12,8% de carbono y 85,1% de bromo. Se sabe que 1 g del vapor de ese compuesto, ocupa 179 cm3 a 140ºC y 765 mm de Hg. Sol: CH 2 Br; C 2 H 4 Br Un compuesto gaseoso de carbono e hidrógeno contiene 80% en peso de C; 560 ml de compuesto, a 0,1 atmósferas de presión y 0º C de temperatura, pesan 0,0750 g. Cuál es la fórmula molecular del compuesto? Sol: C 2 H Una sustancia muestra el siguiente análisis en peso: 57,1% de C; 7,79% de H y 38,1% de S. Si 5 g de este material tiene las mismas propiedades molares que 1, moléculas, cuál será la fórmula molecular de esta sustancia? Sol: C 8 H 13 S 2 REPASO DE REACCIONES: 40. El dióxido de azufre se prepara por calentamiento de la pirita de hierro FeS 2, en presencia de aire (tostación). La ecuación que presenta la reacción es: 4 FeS O 2 2 Fe 2 O SO 2 a) Qué peso de SO2 se obtiene a partir de 2 kg de pirita? b) Qué volumen de oxígeno, a 20ºC y 740 mm Hg se necesita? Sol: a) 2136 g SO 2 ; b) 1159,45 L O Qué volumen de oxígeno a 20ºC y 730 mm Hg se necesita para quemar 3 L de propano C 3 H 8, a 20º C y 730 mm Hg? Sol: 15 L

6 42. En la reacción del sulfuro ferroso con el ácido clorhídrico se produce sulfhídrico y cloruro ferroso. a) Qué peso de FeS se necesita para preparar 4,5 moles de H 2 S?. b) Y si el rendimiento de la reacción es del 75%? Sol: a) 395,3 g; b) 527 g 43. Cuántas toneladas de piedra caliza (CaCO 3 ) se necesitan para preparar 5 toneladas de hielo seco (CO 2 ) suponiendo que se desperdicie el 30% del CO 2 al obtener el sólido? Sol: 16,2 Tm 44. Qué volumen de HCl comercial (36% de HCl en peso, densidad = 1,18 g/ml) y qué peso de piedra caliza (90% de pureza de CaCO 3 ) son necesarios para producir 2 kg de CO 2? Sol: 7,81 L HCl; 5050,5 g CaCO Al calentar carbonato de magnesio, se descompone en óxido de magnesio y dióxido de carbono. Calcular cuantos litros de dióxido de carbono, medidos a 300K y 1,5 atm, se obtienen al calentar 200 g de un carbonato de magnesio del 90% de pureza. Sol: 35,02 L CO Qué volumen de NaOH 12,5 M se necesita para preparar 25 litros de H 2 a 735 mm Hg y 18ºC por medio de la siguiente reacción: 2 Al + 2 NaOH + 2 H 2 O 2 NaAlO H 2 Sol: 54 ml 47. El nitrato de cobre (II) se prepara disolviendo una cantidad pesada de cobre metálico en una disolución de ácido nítrico, según la ecuación: 3 Cu + 8 HNO 3 3 Cu(NO 3 ) NO + 4 H 2 O Qué volumen de HNO 3 6M se necesita para preparar 10 g de nitrato de cobre (II)? Sol: 23,7 cm Calcular el volumen de Ca(OH) 2 0,1M necesario para neutralizar una muestra de 25 ml de H 3 PO 4 0,25M según la reacción: 3 Ca(OH) H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) H 2 O Sol: 93,75 ml DISOLUCIONES: 49. Calcula la molaridad de una solución de ácido nítrico, si la riqueza es el 69% y la densidad 1,41 kg/l. Sol: 15,4 M 50. Cuál es la masa de soluto contenida en 62 ml de una solución 1,5 M de cloruro de litio? Sol: 3,95 g 51. Calcula la molaridad de una solución de bromuro de potasio al 14%, si su densidad es 1,1 kg/l. Sol: 1,3 M 52. Se disuelven 40 g de nitrato de potasio en 500 g de agua. Calcular la concentración de la disolución en tanto por ciento en peso. Sol: 7,4%

7 53. Se dispone de una disolución de ácido clorhídrico al 12,5%. La densidad de dicha disolución es de 1060 kg/m3. Calcular la concentración de la disolución: a) En moles por metro cúbico. b) En gramos por litro. c) En molalidad. Sol: a) 3630,13 mol/m 3. b) 132,5 g/l. c) 3,91 mol/kg 54. Se añaden 10 g de cloruro de sodio a 200 g de una disolución de cloruro de sodio al 5%. Calcular el tanto por ciento en peso, de cloruro de sodio, de la disolución obtenida. Sol: 9,52% 55. Qué volumen de ácido sulfúrico concentrado (densidad = 1,84 g/ml y 96% de ácido), será necesario para disolver una muestra de 10 g de cinc que contiene 80% de cinc puro? Cuántos gramos de sulfato de cinc se producirán? Cuántos litros de hidrógeno se desprenderán, medidos a 740 mm de Hg y 37º C? Sol: a) 6,79 ml. b) 19,75 g ZnSO 4. c) 3,19 litros de H 2