Resolución ejercicios pruebas 2ª y 3ª (Estequiometría y Termoquímica) de la 1ª evaluación. Curso

Transcripción

1 Reslución ejercicis pruebas ª y ª (Estequimetría y Termquímica) de la 1ª evaluación. Curs Septiembre 006 Las lámparas antiguas de ls miners funcinaban quemand gas acetilen (etin) que prprcina una luz blanca brillante. El acetilen se prducía al reaccinar el agua (se regulaba gta a gta) cn acetilur de calci, CaC, según la siguiente ecuación: CaC (s) + HO (l) CH (g) + Ca(OH) (s) Calcule: a) La cantidad de agua (en grams) que se necesita para reaccinar cn 0 g de acetilur de calci del 80% en masa de pureza. (1 punt) b) El vlumen de acetilen (en L) medid a 0 C y 740 mmhg prducid cm cnsecuencia de la anterir reacción. (0, punts) c) La cantidad en grams de hidróxid de calci prducida cm cnsecuencia de la anterir reacción. (0, punts) DATOS: Masas atómicas.- H: 1 ; C: 1 ; O: 16 ; Ca: 40; 1 atm = 760 mm Hg; R = 0,08 atm L K -1 ml -1 ; a) 80gCaC 1mlCaC mlh O 18g HO 0g muestra,g HO necesaris; 100g muestra 64g CaC 1ml CaC 1ml HO Se necesitan, g de HO(l) para reaccinar ttalmente cn el acetilur de calci cntenid en 0 g de una muestra del 8% en masa de pureza. 80gCaC 1mlCaC 1mlCH b) 0g muestra 0, 6ml CH prducids; 100g muestra 64g CaC 1ml CaC 740 atml PV n R T; atmv 0,6ml 0,08 0K; 760 K ml V 1,9LC H (g); A partir de la reacción anterir se prducen 1,9 L de acetilen, medids a 740 mmhg y 0 ºC. c) 80g CaC 1ml CaC 1ml Ca OH 74g Ca OH 0g muestra 46, g Ca OH prducids; 100g muestra 64g CaC 1ml CaC 1ml Ca OH A partir de la reacción anterir se prducen 46, g de Ca(OH).

2 Juni 009 La urea, CO(NH), es un cmpuest de gran imprtancia industrial en la fabricación de fertilizantes. Se btiene haciend reaccinar amníac, NH, cn dióxid de carbn, CO, de acuerd cn la reacción (n ajustada): NH + CO CO(NH) + HO Calcule: a) La cantidad de urea (en grams) que se btendría al hacer reaccinar 0,6 grams de amníac y 0,6 grams de dióxid de carbn. (1 punt) b) La cantidad (en grams) del reactiv inicialmente presente en exces que permanece sin reaccinar una vez se ha cmpletad la reacción anterir. (0, punts) c) La cantidad (en kg) de amníac necesaria para prducir 1000 kg de urea al reaccinar cn un exces de dióxid de carbn. (0, punts) DATOS: Masas atómicas.- H=1; C=1; N=14; O=16; Al n indicar que deba emplearse un prcedimient específic para realizar el ajuste estequimétric, una buena pción es el métd de tante: NH CO CO NH H O; Cm el enunciad ns infrma de la cantidad dispnible de ds reactivs, debems determinar el que es limitante y el que se encuentra en exces. De entre ls distints prcedimients que se pueden utilizar, emplearé el que determina la cantidad necesaria de un de ls reactivs para reaccinar ttalmente cn la cantidad dispnible del tr reactiv, pr tratarse de un prcedimient que permite btener la respuesta de manera sencilla e intuitiva: 1ml NH 1ml CO 44g CO 0, 6g NH dispnible 9, 6g CO necesaris; 17g NH ml NH 1mlCO Cm dispnems de 0,6 g de CO, y necesitaríams 9,6 g de CO para reaccinar cn td el amníac dispnible, el CO se agta antes que el amníac, pr l tant, el reactiv limitante es el CO y el amníac es el reactiv en exces. Pdems cmprbarl cn un cálcul adicinal: 1ml CO ml NH 17g NH 0, 6g CO dispnible, 6g NH necesaris; 44g CO 1ml CO 1ml NH Que cncuerda cn la cnclusión anterir, ya que dispnems de 0,6 g de amníac y se necesitan,6 g para reaccinar cn la ttalidad del CO dispnible. 1ml CO 1ml CO NH 60g CO NH a) 0,6g CO 41,7g urea sefrman; 44g CO 1ml CO 1ml CO NH Se btienen 41,7 g de urea a partir de la cantidad dispnible de amníac y dióxid de carbn; se agta el CO y sbra amníac. b) Pdems hacer us de ls resultads btenids en la deducción y cmprbación del reactiv limitante y en exces: 0,6g NH dispnible,6g NH reaccinan 7,0g NH exces; Quedan 7,0 g de amníac sin reaccinar, tras reaccinar la ttalidad del CO dispnible.

3 c) 10 g CO NH 1mlCO NH ml NH 17g NH, 6710 g NH necesaris; 6 60g CO NH 1ml CO NH 1ml NH Se necesitan 67 kg de amníac para prducir 1000 kg de urea, cn exces de dióxid de carbn. Juni 00 El carbur de silici, SiC, carbrund es un abrasiv de gran aplicación industrial. Se btiene a partir de SiO y carbn de acuerd a la reacción: SiO (s) + C (s) SiC (s) + CO (g) Calcule: a) La cantidad de SiC (en tneladas) que se btendría a partir de una tnelada de SiO cuya pureza es del 9 % en masa. (0,7 punts) b) La cantidad de hulla (en kg), cuy cntenid en carbn es del 8% en masa, necesaria para que se cmplete la reacción anterir. (0,7 punts) c) El vlumen de CO (en m ) medid a 0 C y 70 mm Hg prducid cm cnsecuencia de la reacción anterir. (0,6 punts) Dats: Masas atómicas: C = 1; O = 16; Si = 8. 1atm = 760 mm Hg. R = 0,08 atm L ml -1 K -1 a) 10 gsio cmercial 9gSiO 1mlSiO 1mlSiC 40gSiC 6, 10 gsic prducids; 6 100gSiO cmercial 60gSiO 1mlSiO 1mlSiC Se prducen 0,6 tneladas de SiC a partir de 1 tnelada de SiO cmercial del 9% en masa de pureza. b) 6 9gSiO 1mlSiO ml C 1g C 100g hulla 10 gsio cmercial 6,810 g hulla necesaris; 100gSiO cmercial 60gSiO 1mlSiO 1ml C 8g C Se necesitan 680 kg de hulla cn un cntenid en carbn de 8% en masa, para reaccinar cn el SiO cntenid en 1 tnelada de SiO cmercial del 9% en masa de pureza. c) 6 9g SiO 1mlSiO ml CO 4 10 g SiO cmercial,1 10 ml CO prducids; 100 g SiO cmercial 60 g SiO 1mlSiO 70 atml 760 K ml 4 4 P V nrt; atmv,110 mlco 0,08 9K; V 8,010 L; Se prducen 80 m de CO, medid a 70 mmhg y 0 ºC, a partir de 1 tnelada de SiO cmercial del 9% en masa de pureza.

4 Juni 008 En cndicines adecuadas el clrat de ptasi, KClO, reaccina cn el azufre según la siguiente reacción n ajustada: KClO (s) + S (s) KCl (s) + SO (g) Se hacen reaccinar 1 g de clrat de ptasi y 7, g de azufre en un recipiente de 0, L dnde previamente se ha hech el vací. a) Calcule la cantidad (en grams) de KCl btenid. (1 punt) b) Calcule la cantidad (en grams) del reactiv en exces que permanece sin reaccinar, una vez se ha cmpletad la reacción anterir. (0 punts) c) Calcule la presión en el interir de dich recipiente si la reacción anterir se realiza a 00 C. (0, punts) Dats: Masas atómicas: O: 16; Cl:,; K: 9,1; S:,1; R = 0,08 atm L K -1 ml -1 ; Al n indicar que deba emplearse un prcedimient específic para realizar el ajuste estequimétric, una buena pción es el métd de tante: KClO (s) S(s) KCl(s) SO (g); Cm el enunciad ns infrma de la cantidad dispnible de ds reactivs, debems determinar el que es limitante y el que se encuentra en exces. De entre ls distints prcedimients que se pueden utilizar, emplearé el que determina la cantidad necesaria de un de ls reactivs para reaccinar ttalmente cn la cantidad dispnible del tr reactiv, pr tratarse de un prcedimient que permite btener la respuesta de manera sencilla e intuitiva: 1ml KClO mls,1gs 1g KClO dispnible,89gsnecesaris; 1, 6g KClO ml KClO 1mlS Para que reaccine la ttalidad del clrat de ptasi se necesitan,89 g de azufre; cm dispnems de 7, g de S aún quedará azufre sin reaccinar, lueg el clrat de ptasi es el reactiv limitante y el azufre es el reactiv en exces. a) 1mlKClO mlkcl 74,6g KCl 1g KClO dispnible 9,17 g KCl prducids; 1,6g KClO mlkclo 1mlKCl Se frman 9,17 g de KCl a partir de 1 g de KClO y 7, g de S (que se encuentra en exces). b) A partir de ls resultads btenids en la deducción del reactiv limitante: 7,gSdispnibles,89gScnsumids 1,61gSexces; Quedan 1,61 g S sin reaccinar, tras reaccinar la ttalidad del KClO dispnible. c) Se debe calcular la cantidad ttal de gases que quedan en el recipiente una vez haya finalizad la reacción. En este cas slamente debems calcular la cantidad de SO(g) prducid. 1ml KClO mlso 1g KClO dispnible 0,18 mlso prducids; 1,6g KClO mlkclo atml P V nrt; P0,L 0,18mlSO0,08 7K; P 17,atm; K ml Tras la reacción cmpleta de 1 g de KClO cn exces de azufre en un recipiente de 0, L se alcanza una presión de 17, atm, a 00 ºC.

5 Septiembre 001 El metanl se btiene industrialmente a partir de mnóxid de carbn e hidrógen de acuerd cn la ecuación química: CO (g) + H(g) CHOH (g) Teniend en cuenta las siguientes ecuacines termquímicas: (1) CO (g) + 1/ O(g) CO (g) ; ΔH1 = - 8,0 kj; () CHOH (g) + / O(g) CO(g) + HO (l); ΔH = - 764,4 kj; () H(g) + 1/ O(g) HO (g); ΔH = - 8,8 kj; Calcule: a) El cambi de entalpía para la reacción de btención de metanl a partir de CO(g) y H(g), indicand si la reacción absrbe cede energía. (1,0 punts) b) Qué cantidad de energía mediante calr absrberá cederá la síntesis de 1 kg de metanl? (1,0 punts) Dats.- Masas atómicas: H = 1; C = 1; O = 16; a) Aplicand la ley de Hess pdems calcular la entalpía del prces a partir de ls dats del prblema: 1 CO(g) O (g) CO (g); H 8, 0 kj; CO (g) HO(l) CHOH(g) O (g); H ( 764,4) kj; H (g) O (g) HO(g); H ( 8,8) kj; CO(g) HO(g) CHOH(g); H ( 8, 0 764, 4 71, 6) kj 90, kj; Cm la variación de entalpía del prces es negativa, quiere decir que la energía del sistema al final del prces es menr que al principi del mism, pr l que el sistema debe ceder energía al entrn para que el prces se pueda llevar a cab. Se dice que el prces es extérmic. b) A partir del resultad del apartad a) pdems btener el resultad que se pide mediante un cálcul estequimétric: 1mlCHOH 90,kJ 1000g CHOH 818, 7kJ se liberan; gchoh 1mlCHOH La síntesis de 1 kg de metanl libera 818,7 kj de energía al entrn.

6 Juni007 El prpan, CH8 (g), es un hidrcarbur que se utiliza habitualmente cm cmbustible gases. En un reactr de L de vlumen mantenid a una temperatura cnstante de 10 ºC se intrducen 17,6 g de prpan, CH8 (g), y 7 g de xígen, O (g). La reacción de cmbustión se inicia mediante una chispa eléctrica. Calcule: a) La cantidad (en grams) de vapr de agua, HO (g), btenida tras finalizar la reacción de cmbustión del prpan. (0,7 punts) b) La cantidad de energía mediante calr que se libera cm cnsecuencia de la reacción de cmbustión anterir. (0,7 punts) c) La presión ttal en el interir del reactr una vez ha finalizad la reacción. (0,6 punts) DATOS: ΔHºf[CH8 (g)] = -10,8 kj ml -1 ; ΔHºf[CO (g)] = -9, kj ml -1 ; ΔHºf[HO (g)] = -41,8 kj ml -1 ; Masas atómicas: H: 1; C: 1; O: 16 R = 0,08 atm L K -1 ml-1 ; En primer lugar debems plantear la ecuación química del prces de cmbustión del prpan: C H (g) O (g) CO (g) 4H O(g); 8 Cm el enunciad ns infrma de la cantidad dispnible de ds reactivs, debems determinar el que es limitante y el que se encuentra en exces. De entre ls distints prcedimients que se pueden utilizar, emplearé el que determina la cantidad necesaria de un de ls reactivs para reaccinar ttalmente cn la cantidad dispnible del tr reactiv, pr tratarse de un prcedimient que permite btener la respuesta de manera sencilla e intuitiva: 1mlCH8 mlo go 17, 6g CH8 dispnible 64g O necesaris; 44gCH8 1mlCH8 1mlO Para que reaccine la ttalidad del prpan dispnible se necesitan 64 g de xígen, cm dispnems de 7 g de xígen, más de l necesari, se cnsume la ttalidad del prpan dispnible y queda xígen sin reaccinar, pr l que el prpan es el reactiv limitante de la reacción y el xígen es el reactiv en exces. a) Para realizar este cálcul partims del reactiv limitante, el prpan: 1mlCH8 4mlH O 18g HO 17,6gCH8 dispnible 8,8g HOseprducen; 44gCH8 1mlCH8 1mlH O Se prducen 8,8 g de HO(g) al reaccinar ttalmente 17,6 g de CH8(g) cn 7 g de O(g), que se encuentra en exces. b) Debems calcular la entalpía del prces, para l que el prblema frece las entalpías estándar de frmación de las sustancias que intervienen (la entalpía de frmación estándar de un element en su frma más estable es cer); aunque el prces n se lleve a cab en cndicines estándar tmarems cm válid el valr calculad a partir de ls dats.

7 8 17, 6g CH8 dispnible 817,6 kj se liberan; 44g CH8 1mlCH8 HR n H f (prducts) n H f (reactivs) 9, 4 41,8 1 10,8 0 04,9 kj; 1mlC H 04,9kJ La cmbustión de 17,6 g de prpan cn 7 g de xígen, que se encuentra en exces, libera al entrn 817,6 kj de energía mediante calr. c) Debems calcular la cantidad ttal de gases que quedan en el reactr después de que se haya cnsumid la ttalidad del prpan (reactiv limitante), que crrespnderá cn ls gases prducids, CO(g) y HO(g), y el xígen, O(g), que queda sin reaccinar. 1mlCH8 mlco 17, 6 g CH8 dispnible 1, ml CO prducids; 44g C H 1mlC H 8 8 1mlC H 4mlH O 17,6g C H dispnible 1,6mlH O prducids; g CH8 1mlCH8 7 g O dispnible 64 g O reaccinan 8g O exces; 1mlO 8g O go 0,mlO exces; Cantidad ttaldegas :1,mlCO (g) 1,6mlH O(g) 0,mlO (g),0mlgas; atm L P V n R T; P L,0ml0,08 4K; P 4,atm; K ml Una vez finalizada la reacción de 17,6 g de prpan cn 7 g de xígen (que se encuentra en exces) la presión en el reactr de L es de 4, atm, a 10 ºC, que se debe al CO(g) y HO(g) frmads y al O(g) que queda sin reaccinar.

8 Septiembre 00 Las entalpías de cmbustión en cndicines estándar, ΔHº, del eten, CH4 (g), y del etanl, CHOH (l) valen kj/ml y 764 kj/ml, respectivamente. Calcule: a) La entalpía en cndicines estándar de la reacción: (0,6 punts) CH4 (g) + HO (l) CHCHOH (l) b) Indique si la reacción es extérmica endtérmica. (0,7 punts) c) La cantidad de energía que es absrbida cedida al sintetizar 7 g de etanl a partir de eten y agua. (0,7 punts) Dats: Masas atómicas: H: 1; C: 1; O: 16; a) Para reslver este apartad debems frmular la ecuación de ls prcess de cmbustión que dan cm dat y aplicar la ley de Hess: C H (g) O (g) CO (g) H O(l); H 1411kJ; 4 CH OH(l) O (g) CO (g) HO(l); H 764 kj; CH 4(g) O (g) CO (g) HO(l); H 1411kJ; CO (g) HO(l) CHOH(l) O (g); H ( 764) kj; 4 C H (g) H O(l) C H OH(l); H ( ) kj 647 kj; La entalpía en cndicines estándar de la reacción de síntesis de CHCHOH(l) a partir de CH4(g) y HO(l) es -647 kj/ml. b) Cm la entalpía del prces es negativa significa que la energía del sistema ha disminuid (la energía al final es menr que la energía del sistema al inici del prces), pr l que es necesari que el sistema ceda energía al entrn para que el prces se pueda llevar a cab, l que se cnce cm prces extérmic. c) A partir del resultad del apartad a) pdems realizar el cálcul estequimétric crrespndiente a este apartad: 1mlC H OH 647kJ 7gCHOH 46gC H OH 1mlC H OH 104,89kJseliberan; La síntesis de 7 g de CHOH(l) a partir de CH4(g) y HO(l) liberan 104,89 kj al entrn.

9 Septiembre 008 En la cmbustión de 9, g de etanl, CH6O(l), a ºC se desprenden 74,1 kj, mientras que en la cmbustión de 8,8 g de etanal, CH4O(l), a ºC se desprenden 4, kj. En ests prcess de cmbustión se frman CO(g) y HO(l) cm prducts. a) Escriba las ecuacines ajustadas crrespndientes a la cmbustión del etanl y a la del etanal. (0,6 punts) b) Calcule la energía desprendida en la cmbustión de 1 ml de etanl así cm en la cmbustión de 1 ml de etanal. (0,6 punts) c) Mediante reacción cn xígen (g) el etanl (l) se transfrma en etanal(l) y HO(l). Escriba la ecuación química y calcule ΔHº para la transfrmación de 1 ml de etanl (l) en etanal (l). (0,8 punts) Dats: Masas atómicas.- H: 1; C: 1; O: 16; CH6 O(l) O (g) CO (g) HO(l); a) CH4 O(g) O (g) CO (g) HO(l); b) El cálcul necesari para respnder a este apartad es únicamente un cambi de unidades: 47,1kJ 46g CH6O(l) 170, kj ; 9,g C H O(l) 1mlC H O(l) 1mlC H O(l) , kj 44g CH4O(l) 117, kj ; 8,8g C H O(l) 1mlC H O(l) 1mlC H O(l) La energía prducida pr la cmbustión de un ml de etanl es 170, kj (ΔHc(CH6O(l)) =-170, kj/ml) y pr la de un ml de etanal es 117, kj (ΔHc(CH4O(l)) =-117, kj/ml). c) En primer lugar debems frmular la ecuación química del prces en que el etanl reaccina cn xígen y prduce etanal y agua: CH6 O(l) 1 O (g) CH4 O(l) HO(g); Aplicand la ley de Hess pdems deducir la entalpía de este prces a partir de las entalpías de cmbustión calculadas en el apartad b): C H O(l) O (g) CO (g) H O(l); H 170, kj; 6 CH4 OH(l) O (g) CO (g) HO(l); H 117,kJ; CH6 O(l) O (g) CO (g) HO(l); H 170, kj; CO (g) HO(l) CH4O(l) O (g); H ( 117,) kj; 1 CH6O(l) O (g) CH4O(l) HO(l); H ( 170, 117,) kj 198 kj; La ecuación termquímica del prces es: 1 CH6 O(l) O (g) CH4 O(l) HO(g); H 198kJ;