IES POLITÉCNICO - SORIA REACCIONES QUÍMICAS - (Estequiometría) - Ejercicios propuestos - 1Bach

Transcripción

1 REACCIONES QUÍMICAS - (Estequiometría) - Ejercicios propuestos 1. Cálculos masa masa.. Cálculos masa volume. 3. Cálculos volume volume.. Cálculos co reactivos impuros. 5. Cálculos de determiació de la pureza de u reactivo. 6. Cálculos co redimieto distito del 100 %. 7. Cálculos para determiar el redimieto. 8. Cálculos e procesos co reactivo limitate. 9. Cálculos co reactivos e disolució molaridad. 10. Cálculos co reactivos e disolució - % e masa * Otros: Disolucioes Reactivo limitate Ejemplo1 Reactivo limitate Ejemplo Cálculos básicos e disolucioes (Ejemplo) 1. Cálculos masa masa. 1. La combustió del etaol geera dióxido de carboo y agua. Calcule el úmero de moléculas de agua que se producirá si quemamos 1 kg de dicho alcohol. Cuátos moles de etaol reaccioará co 1 m 3 de oxígeo, medido e codicioes ormales? Sol: 3, moléculas agua; 1,9 mol etaol. La hidracia, N H y el peróxido de hidrógeo, H O, mezclados se ha empleado como combustible para cohetes. Los productos de reacció so itrógeo y agua. Cuátos gramos de peróxido de hidrógeo se ecesita por cada gramo de hidracia e el cohete? Sol:,108 g. Cálculos masa volume. 3. Se quema 3 g de metao. Calcula la presió del dióxido de carboo geerado si ocupa u volume de 5 L a la temperatura de 5 ºC. Qué masa de agua se produce? Sol: 0,916 atm; 6,75 g. El amoíaco arde co el oxígeo para dar moóxido de itrógeo y agua. Determie el peso de oxígeo, e gramos, que se ecesita para quemar 1 kg de amoiaco y el volume de moóxido de itrógeo obteido, medido e c.. sol: 353 g; 1317,6 L 3. Cálculos volume volume. 5. U recipiete cotiee 1 m 3 de metao medido e c... Calcula los litros aire, medidos e c.., que se precisa para quemarlo si el aire cotiee u 1 % de oxígeo e volume. Sol: 9,5 m 3 6. Se tiee 10, L (e C.N.) de acetileo (C H ). Qué volume de aire, (0%O y 80% de N e volume) que está a 17ºC y 735 mm Hg se cosumirá e su combustió? Sol:1,8L de aire 7. Por combustió de propao co suficiete catidad de oxígeo se obtiee 300 litros de CO medidos a 0,96 atm y 85K. Calcular: a) Número de moles de todas las sustacias que iterviee e la reacció. b) Volume de aire ecesario, e codicioes ormales, supoiedo que la composició volumétrica del aire es 0% de oxígeo y 80% de itrógeo. Sol: a),11 mol C 3 H 8 ; 0,53 mol O ; 1,3 mol CO ; 16,3 mol H O; b).99, L aire 1

2 . Cálculos co reactivos impuros. 8. U pedazo de mármol de 00 g tiee ua riqueza del 85 % de carboato de calcio. La piedra aterior se pulveriza y se ataca co ácido clorhídrico letamete. E la reacció se forma cloruro de calcio, dióxido de carboo y agua. Calcula la masa de ácido que se precisa para descompoer todo el carboato de calcio de la piedra. Qué volume de dióxido de carboo se obtiee e la reacció aterior medido a atmósferas de presió y a la temperatura de 7ºC? Sol: 8, g; 1,8 L 9. Qué volume de hidrógeo, medido a 7 ºC y presió de 70 mmhg es posible obteer al añadir ácido clorhídrico e exceso sobre 75 g de cic co u 7 % de impurezas iertes? Sol: 6,9 L 5. Cálculos de determiació de la pureza de u reactivo. 10. Para determiar la riqueza de ua partida de cic se tomaro 50,0 g de ua muestra homogéea y se trataro co ácido clorhídrico del 37% e peso y desidad 1,18 g/ml, cosumiédose 16 ml de ácido. Calcula el porcetaje de cic e la muestra. Sol: 98,6 % 11. Para determiar el porcetaje de ácido acético e u viagre, se diluye 10,03 g de viagre hasta 100 cm 3 y se valora ua muestra de 5 cm 3 de ua disolució de Ba(OH) 0,0176M, gastádose 3,30 cm 3. Cuál es el porcetaje de ácido acético e el viagre? Sol:,81% 6. Cálculos co redimieto distito del 100 %. 1. Cuátos kg de óxido de cic (II) se obtiee por la tostació (reacció co el oxígeo) de ua toelada de bleda, ZS, co ua riqueza del 60 % si el redimieto de la reacció es del 80 %? Sol: 01 kg 7. Cálculos para determiar el redimieto. 13. Al hacer reaccioar CaCO 3, e exceso, co 178 g de gas cloro segú la ecuació: CaCO 3(s) + Cl (g) Cl O (g) + CaCl (s) + CO (g) Se obtiee Cl O (g) que tiee ua presió de 1,16 atm e u recipiete de 0,0 L a 10,0 ºC. Calcula el redimieto de la reacció. Sol: 79,7 % 1. El carboato de magesio reaccioa co ácido clorhídrico para dar cloruro de magesio, dióxido de carboo y agua. Calcule el volume de ácido clorhídrico, de desidad 1,16 g/cm 3 y 3% e peso, que se ecesitará para que reaccioe co 30, g de carboato de magesio. Si e el proceso aterior se obtiee 7,6 litros de dióxido de carboo, medidos a 1 atm y 7 C, Cuál ha sido el redimieto de la reacció? Sol: 70,8 cm 3 ; 86,1 % 15. Se hace reaccioar 10g de Z metálico co ácido sulfúrico e exceso. Calcula: a. El redimieto de la reacció, si el volume de hidrógeo que se obtiee, medido a 7º y 70 mmhg es de 3,0L b. La masa de sulfato de cic e gramos formada de acuerdo co el redimieto obteido. Sol a. 78, %; b. 19,3 g de ZSO co 78, % de redimieto 8. Cálculos e procesos co reactivo limitate. 16. Cosidere la siguiete reacció: NH 3(g) + CO (g) (NH ) CO (ac) + H O (l). Si se mezcla 637, g de NH 3 co 11 g de CO. Cuátos gramos de urea [(NH ) CO] se obtedrá? Cuáto sobra de reactivo? Sol: 11, g; 317, g CO. 17. El atimoio se puede obteer del Sb O 6 haciédolo reaccioar co el carboo, segú la reacció: Sb O 6 + C Sb + CO; Si se utiliza 50 g de carboo y 300 g de Sb O 6, cuál es el reactivo límitate? Cuál es la masa de Sb que se obtiee? Sol: Sb O 6 ; 50,8 g

3 18. E u recipiete se itroduce 0 g de metao y 176 g de oxígeo y se hace saltar la chispa para quemar el metao. Idica cuál es el reactivo limitate y las catidades, e gramos, que hay de cada ua de las sustacias al fial de la reacció. Sol: 16 g O ; 110 g CO ; 90 g H O 19. El hidrógeo y el oxígeo reaccioa, e codicioes adecuadas, dado agua líquida. Si se hace reaccioar 10 litros de H co 3,5 litros de O medidos e codicioes ormales: determia la masa de gas que queda e exceso y calcula el volume de agua medido e ml se obtiee? Sol: 0,7 g H ; 5,6 ml de H O 0. El carburo cálcico, sólido, reaccioa co el agua para dar el gas iflamable, acetileo, e hidróxido cálcico. Calcule el volume de acetileo, medido e c.., que se obtedrá cuado 80 g de CaC reaccioa co 80 g de agua e idica la catidad de reactivo, e gramos, que queda si reaccioar. Sol: 8 L de acetileo; 35 g agua 1. Se disuelve cm 3 de cloruro de hidrogeo gas (e C.N.) e u litro de agua. Se añade a esta disolució 0,8 g de magesio y se observa que se geera u gas. a. Escribe la reacció química ajustada b. Idica justificadamete si todo el magesio se disolverá. c. Qué volume ocupará el gas obteido medido e C.N.? Sol: HCl + Mg H + MgCl ; No se disuelve todo el magesio; 11 cm 3 de H. 10 g de u mieral que cotiee 60% de Z se hace reaccioar co 0 ml de ua disolució de ácido sulfúrico de 98,6% y desidad 1,83 g/ml Calcula: a. Los gramos de sulfato de cic (II) producidos b. El volume de hidrógeo obteido si las codicioes del laboratorio so 5ºC y 70 mmhg Sol: 1,5 g de ZSO ;,6 L de hidrógeo 3. Para obteer óxido de estaño (IV) se ha hecho reaccioar 8,3 g de estaño co,51 g de oxígeo. Qué catidad de óxido se ha obteido? Sol 10,56 g 9. Cálculos co reactivos e disolució molaridad.. Ua masa de 15 g de Z reaccioa co ácido clorhídrico 5 M. Calcula el volume de hidrógeo, medido e c.., obteido y el volume de la disolució ácida empleado. Sol: 9,7 L de H; 890 ml de disolució de HCl 5. El cloro se obtiee e el laboratorio segú: MO + HCl MCl + H O + Cl. Calcule el volume de ácido clorhídrico 0,6 M que habrá que utilizar para obteer 100 litros de cloro medidos a 15 C y 70 mm Hg. Sol: 6,7 L 6. Se hace reaccioar 50 ml de ua disolució 0,5 M de hidróxido de sodio co 50 ml de ua disolució 1,5 M de ácido sulfúrico. Existe algú reactivo e exceso? Cuátos gramos de sulfato sódico se origia e esta reacció? Sol: Si, el NaOH; 8,875 g de sulfato sódico 10. Cálculos co reactivos e disolució - % e masa 7. A u vaso de precipitados que cotiee 7,6 g de alumiio se le añade 100 ml de u ácido clorhídrico comercial del 36 % (e masa) y desidad 1,180 g/cm 3, obteiédose tricloruro de alumiio e hidrógeo. Cuál es el reactivo limitate? Calcula el volume de hidrógeo que se obtiee medido a la temperatura de 5 ºC y a ua presió de 750 mmhg. Sol: Al; 10, L 8. Ua muestra de 1 g de cic comercial impuro se hace reaccioar co ua disolució de ácido clorhídrico del 35 % e masa y 1,18 g/cm3 de desidad. E la reacció se origia cloruro de cic (II) e hidrógeo molecular. Escribe la ecuació que describe el proceso. Calcula la molaridad del ácido. Si para la reacció del cic coteido e la muestra se ha ecesitado 30 cm3 del ácido, calcula la pureza de la muestra. 3

4 Sol: 9,6 % 9. Calcule los ml de ácido sulfúrico del 98 % y 1,8 gr/cm 3 que se ecesita para eutralizar 5 cm 3 de ua disolució de hidróxido potásico del 1,5 % e peso y 1,0 g/cm 3 de desidad. Sol,1 ml 30. Calcule cuátos ml de CO medidos a 190 C y 970 mmhg, ha de pasar a través de 6 ml de ua disolució acuosa de hidróxido de bario 0,1 M para que la reacció sea completa e la formació de carboato de bario. Sol: 16 ml 31. Calcular la catidad de caliza, cuya riqueza e carboato de calcio es del 83,6% que podrá ser atacada por 150 ml de disolució de HCl 1M Sol: 8,97 g de caliza * DISOLUCIONES 1. Calcular la molaridad de u viagre que cotiee 5% de ácido acético, siedo su desidad 1,005 g/cm 3 Sol: 0,8 M. El ácido ítrico comercial es ua disolució acuosa al 70% y desidad 1, g/cm 3. Calcular la molaridad. Sol: 15,78 M 3. Calcular los mililitros de HCl cocetrado del 36% y 1,19 g/cm 3 se ha de tomar para preparar: a. medio litro de disolució 0,1M b. 50 ml de disolució 0,5M c. L de disolució 0,M Sol: a.,5 ml; b. 11,3 ml ;c. 90 ml. Calcular la catidad de hidróxido sódico y agua que se ecesita para preparar L de ua disolució al 0% y desidad de 1, g/cm 3. Cual será su molaridad? Sol: 88g de NaOH; 195 g de H O; 6,1M 5. Determiar la molaridad, fracció molar y % e masa de ua disolució hecha disolviedo g de Ca(OH) y disolviédolos e 00 cm 3 de agua. La desidad de la disolució es de 1,05 g/cm 3 Sol: M = 0,1; Xs=0,00; % masa = 0,99%

5 REACTIVO LIMITANTE Ejemplo 1 Se quema 8 g de metao co 19, g de oxígeo. Calcula los moles de cada especie química cuado uo de los reactivos se ha cosumido por completo. Cuado las catidades de reactivos o está e proporcioes estequiométricas, y supoiedo la reacció total, uo de ellos se cosume y aú queda parte del otro reactivo si reaccioar. E primer lugar se calcula los moles de reactivos iiciales. Se escribe la ecuació química que describe el proceso, se ajusta y se costruye la siguiete tabla de acuerdo co la estequiometría (TODO EN MOLES) CH + O CO + H O estequiometría 1 1 iicialmete 0,5 0,6 (limitate) 0 0 reaccioa 0,3 0, fial 0,5 0,3 = 0, 0,6 0,6 = 0 0,3 0,6 CH, iiciales = 8 g = 0,5mol 16 g O, iiciales = 19, g = 0,6 mol 3 g Para saber cual es el reactivo limitate (a veces se ve observado si más la estequiometría) y justificarlo, se supoe que de uo de ellos se gasta todo, y se ve lo que pasa co el resto de los reactivos: * Supoemos que se cosume todo el CH : O O ecesarios = 0,5 CH = 1, 0 mol O 1CH, y hay iicialmete 0,6 mol de O, lo cual idica que NO hay oxígeo suficiete. La suposició de que se gasta todo el CH, NO es correcta. * Supoemos que se cosume todo el O : 1CH CH ecesarios = 0,6 O = 0, 3mol CH O, y hay iicialmete 0,5 mol de CH, lo cual idica que hay CH e exceso. La suposició de que se gasta todo el O es correcta. Este será el reactivo limitate, limita la catidad de CH que reaccioa a 0,3 mol. Este es uo de los casos dode a simple vista se ve quie es el limitate. Observado la estequiometría, 1 de CH, ecesita de O ; por tato 0,5 de CH, ecesitaría 1 de O, y solo hay iiciales 0,6 de O. Luego o hay O suficiete. El O es el limitate * Ua vez asegurado el limitate, los cálculos se hace co este, ya que de él se gastará todo (0,6 mol de O ): La catidad de CH gastada ya está calculada: 0,3 mol de CH reaccioa. 1CO CO geerados = 0,6 O = 0, 3mol CO geerados O H O H O geerados = 0,6O = 0, 6 mol H O geerados O Co estos datos se completa la tabla. 5

6 REACTIVO LIMITANTE Ejemplo Se quema 9 g de butao (C H 10 ) co 137,6 g de oxígeo. Calcula los moles de cada especie química cuado uo de los reactivos se ha cosumido por completo. Cuado las catidades de reactivos o está e proporcioes estequiométricas, y supoiedo la reacció total, uo de ellos se cosume y aú queda parte del otro reactivo si reaccioar. E primer lugar se calcula los moles de reactivos iiciales C H, iiciales = 9 g = 0,5 mol g O, iiciales = 137,6 g =,3 mol 3 g Se escribe la ecuació química que describe el proceso, se ajusta y se costruye la siguiete tabla de acuerdo co la estequiometría (TODO EN MOLES) C H O 8 CO + 10 H O estequiometría iicialmete 0,5 (limitate),3 0 0 reaccioa 0,5 3, fial 0,5 0,5 = 0,3 3,5 = 1,05,0,5 Para saber cual es el reactivo limitate y justificarlo, se supoe que de uo de ellos se gasta todo, y se ve lo que pasa co el resto de los reactivos: * Supoemos que se cosume todo el C H 10 : 13O O ecesarios = 0,5CH10 = 3, 5molO CH10, y hay iicialmete,3 mol de O, lo cual idica que hay O e exceso. La suposició de que se cosume todo el C H 10, es la correcta. El C H 10 es el limitate. * Ua vez asegurado el limitate, los cálculos se hace co este, ya que de él se gastará todo (0,5 mol de CH 10 ) : La catidad de O gastada ya está calculada: 3,5 mol de O reaccioa. 8CO CO geerados = 0,5C H10 =, 0 mol CO geerados C H 10 H O H O geerados = 0,5C H10 =, 5 mol H O geerados C H Co estos datos se completa la tabla. 6

7 CÁLCULOS BÁSICOS EN DISOLUCIONES (líquidas) Ua de las labores básicas y más comues e u laboratorio es la de preparar disolucioes más o meos diluidas a partir de frascos o botellas co disolucioes cocetradas. Además, lo más frecuete es que e las botellas comerciales aparezca el % e masa (riqueza) y la desidad de la disolució. Ejemplo: Hace falta e el laboratorio ua disolució M de HCl. Supogo que co 50 ml hay suficiete y tego ua botella de HCl cocetrado que poe e su etiqueta 37%, d=1,18 g/ml. Qué tego que hacer? * Cojo u matraz aforado de 50 ml ua pipeta ( de cuáto?) y ua perilla succioadora. Tedré que tomar u volume de la cocetrada, poerlo e el matraz aforado y añadir agua hasta los 50 ml. Por tato, la cuestió es: qué volume de la cocetrada tego que tomar? Para calcular esto hay varias formas: FORMA 1ª DE CALCULARLO: FORMA ª DE CALCULARLO: - Se calcula la masa de HCl puro e los 50 ml, M: - Se calcula la M (molaridad) del cocetrado: M= /V... =M V = 0,5 = 0,5 mol de HCl puro se ecesita g disolució 37 g HCl puro 1 mol HCl 1180 = 11,96 M ( mol HCl / Ldisolució) E gramos: 0,5 mol 36,5 g/mol = 18,3 g HCl puro se ecesita L disolució 100g disolució 36,5 g HCl puro - Estos vedrá de la disolució de HCl cocetrado del 37% de riqueza e masa: 100 g HCl impuro 18,3 g HCl puro = 9, 5g HCl impuro 37 g HCl puro - Por tato el volume que se debe de tomar es: d=masa/volume... V=m/d... V=9,5 g/ 1,18 g/ml = 1,9 ml del cocetrado La pipeta más adecuada es ua de 50 ml, o ua bureta de 50 ml graduada e 0,1 ml - Ahora se utiliza la expresió de las DILUCIONES (ojo, o disolucioes): Los moles de HCl puros ecesarios de la diluida ha de veir de la cocetrada. diluida = cocetrada, y como M=/V... =M V Md Vd = Mc Vc E este caso: 0,5 Vc = = 0,018 L = 1, 8 ml del cocetrado 0,5 = 11,96 Vc... 11,96 * La utilidad de esta ª FORMA está e que ua vez coocida la M de la cocetrada es muy secillo el cálculo para otras dilucioes. 0, 0,1 Vc = = 0,0033 L = 3, 3mL Ejem: a). Calcular Vc para preparar 100 ml, 0,M... 11,96 b). Diluir cualquier disolució: Calcular el V de la disolució M ecesario para preparar 500 ml, 0,M.... 0, 0,5 V M = = 0,05 L = 50mL CÁLCULO DE LA MOLALIDAD (m=moles soluto/kg disolvete) La molalidad (m) o es ua maera frecuete de expresar la cocetració de disolucioes. Es útil e el cálculo co propiedades coligativas (crioscopía y ebulloscopía, que o se icluye e el programa de º de bachillerato). De todas formas es ecesario saber calcularla. Ejem1: Calcular m de ua disolució de HCl 37%, d=1,18 g/ml La molalidad (m) se calcula: 1180 g disolució... 37%... 36,6 g HCl puro... 11,96 mol HCl ,6 = 73, g HO 11,96 mol HCl molalidad = = 16, 1 molal 0,73 kg disolvete Ates se calculó la molaridad (M), 11,96M I.E.S. POLITÉCNCIO SORIA (Dep. de Física y Química) Ejem: Calcular m de ua disolució de HCl 10%, d=1,05 g/ml La molalidad (m) se calcula: 1050 g disolució... 10% g HCl puro...,9 mol HCl ,0 = 95 g HO,9 mol HCl molalidad = = 3, 1 molal 0,95 kg disolvete La molaridad (M) de esta disolució es,9m 7