Resolución: Para determinar los moles de carbono que se tienen en la muestra, se realiza el cálculo siguiente: [ mg]

Transcripción

1 En un análisis por combustión, se obtuvo que una muestra de 7 [mg] de un antibiótico que contiene C, H,, O y S, produce.89 [mg] de CO, [mg] de H O,.0 [mg] de y.779 [mg] de SO. Si la masa molecular del antibiótico es de 7 [g mol - ], determine su fórmula molecular. Para determinar los moles de carbono que se tienen en la muestra, se realiza el cálculo siguiente:.89 CO 44 Para los moles de hidrógeno se tendría: H O 8 Para los moles de nitrógeno se tendría: Para los moles de azufre se tendría:.779 SO 3 4 C CO 000 H H O 000 S SO 000 C H 000 S = 3.40x0 C = 340.8x0 H =.0x0 = x0 S Para determinar los moles de oxígeno que tiene la muestra, se realiza el cálculo siguiente: 7.0x0 3 Ant ibiótico- 3.40x0 C x0 H-.0x x0 S =.585 x0 O C H S -3 Con los gramos de cada elemento, se puede establecer la tabla siguiente: Elemento: m[g]: n[mol]: n/n p Carbono 3.40x x Hidrógeno 340.8x x itrógeno.0x x Azufre x0 -.7x Oxígeno.585x x Con la relación molar, se obtiene la fórmula mínima del antibiótico. C H 3 O 3 3 S La cual coincide con la fórmula molecular porque tienen la misma masa molecular.

2 Se ponen a reaccionar 7.7x [iones] de XeO con.4 [mol] de Xe y oxígeno gaseoso en exceso. XeO 4- + Xe + O HXeO 4 - Si la reacción se lleva a cabo en medio básico con un 9 % de rendimiento. Determine: a) Los moles del producto que se obtienen. b) Los moles del reactivo limitante que quedan sin reaccionar. Primero se balancea la reacción por el método del ión electrón en medio básico, obteniéndose: 4- - H O + XeO + Xe + O HXeO 4 + OH - Como el O y el H O están en exceso, no pueden ser el reactivo limitante, así que éste debe ser el XeO 4- o el Xe, para saber cuál de los dos es, primero se convierten los iones de XeO 4- en moles: 7.7x0 3 [ iones] XeO.03x0 4 XeO 3[ iones] XeO =.784 XeO Con base en la relación estequiométrica se puede establecer que, para que reaccionen completamente.4 [mol] de Xe, se necesitan.4 [mol] de XeO 4-, debido a que solo se tienen.784 [mol] de XeO 4-, éste es el reactivo limitante; además, como la reacción procede con un 9 [%] de rendimiento, solo reacciona el 9 [%] del reactivo limitante. Así, el cálculo para determinar la cantidad del producto obtenida sería:.784 [%] [%] 9 HXeO4 XeO =.37 HXeO 00 XeO Para determinar los moles de XeO 4- que quedan sin reaccionar, se tiene el cálculo siguiente:.784 XeO 9 % 4 = 5.05 XeO 00 % 4

3 Se hicieron reaccionar 4 [g] de H 3 AsO 4 con 350 [ml] de una disolución 0.7 [M] de Be(OH) con base en la reacción siguiente: Be(OH) + H 3 AsO 4 Be 3 (AsO 4 ) + H O Si se obtuvieron 8.0x0-3 [mol] de Be 3 (AsO 4 ), determine: a) Cuál es el reactivo limitante. b) Cuál fue el rendimiento de la reacción. Se obtienen las cantidades de los reactivos en moles. H3 AsO4 4 [g] H 3 AsO H AsO = 0.45 [mol] H 3 AsO mol Be(OH) 350 [ml] disolución = x [mol] Be(OH) disolucion se balancea la reacción: 3 Be(OH) + H 3 AsO 4 Be 3 (AsO 4 ) + H O con base en los coeficientes estequiométricos, se puede determinar quién es el reactivo limitante x0-3 [mol] Be(OH) 3 3 Be(OH) 0.45 [mol] H 3 AsO 4 H AsO H3 AsO4 Be(OH) = 5.738x0-3 [mol] H 3 AsO 4 = 37.5x0-3 [mol] Be(OH) 3 4 a) El reactivo limitante es el Be(OH), ya que es quien se encuentra en menor cantidad estequiométrica. El reactivo limitante me indicaría cuál es la cantidad de Be 3 (AsO 4 ) que se obtendría para un 00% de rendimiento x0-3 [mol] Be(OH) Be3 (AsO4 ) 3 Be(OH) = 3.889x0-3 [mol] Be 3 (AsO 4 ) con la cantidad de Be 3 (AsO 4 ) para un 00%, se obtiene el rendimiento: 8.0x [% ] [mol] Be 3 (AsO 4 ) 3.889x0 mol Be3 (AsO4 ) =85.53 [%] b) El rendimiento de la reacción es de [%]

4 Una disolución se preparó disolviendo [g] de acl (d=.07 [g/ml]) en agua hasta completar un volumen de 40 [ml]. De esta disolución se tomo una muestra de 8 [ml] colocándola en un matraz y adicionándole agua hasta completar un volumen de 50 [ml]. Para la segunda disolución, determine: a) El % v/v. b) La fracción molar del acl. c) Su densidad. Empleando la densidad, se puede determinar que [ml] acl se tienen en [g] de acl; es decir, [ml] de acl están contenidos en 40.0 [ml] de la primera disolución. Por lo tanto, en 8.0 [ml] de esa disolución se tienen.9399 [ml] de acl. Con estos datos, se puede determinar el % v/v de acl de la segunda disolución:.9399 acl a) % v/v = x00 = % v/v 50 disolucion Para determinar la fracción molar del acl, se necesitan los moles de acl y de agua presentes en la segunda disolución, considerando que la densidad del agua es.0 [g/ml], entonces:.9399[ml] acl.5 (50 [ml] [ml]) H O acl acl b) La fracción molar se obtendría con: X HO = c).9399[ml] acl acl mol Totales.5 acl acl acl acl HO HO 8.0 HO H O 7.850x0-3 =.050x (50 [ml] [ml]) H O δ = totales totales = HO HO = [g] acl =.045 [g/ml] = [g] H O = 7.850x0-3 [mol] acl =.700 [mol] H O

5 Se hacen reaccionar 700 [ml] de una disolución 0.7 [M] de H 3 PO 4 con la cantidad estequiométrica exacta de una disolución. [M] de aoh, llevándose a cabo la siguiente reacción con un 00 [%] de rendimiento: H 3 PO 4 + aoh a 3 PO 4 + H O Determine la concentración del a 3 PO 4 en la disolución resultante. La reacción balanceada sería: H 3 PO 4 + 3aOH a 3 PO 4 + 3H O Por otro lado, de acuerdo a la relación molar, 700 [ml] de una disolución 0.7 [M] de H 3 PO 4 requiere de 00 [ml] de una disolución 0.7 [M] de aoh; sin embargo, como la disolución de aoh es tres veces más concentrada (. [M]), solo se requiere /3 de este volumen, es decir, 700 [ml]; por lo tanto, el volumen de la disolución resultante es 400 [ml]. Para determinar los moles de a 3 PO 4 que se producen, se parte de los 700 [ml] de la disolución de H 3 PO 4 y se realiza el cálculo siguiente: a3po4 H PO 0.7 H 3PO4 700[ ml ] disolución = x0-3 [mol] a 3 PO ml disolución Para determinar la molaridad del a 3 PO 4 en la disolución resultante, se tendría: [ M] a 3 PO x0 [mol] a3po4 = = 0. [M] a 3 PO 4.4 [L] disolución

6 El cinc metálico se obtiene industrialmente a partir de la reacciones siguientes: ZnS O ZnO + + ( 85 [%] ) SO ZnO C Zn + CO + ( 90 [%]) 70 [g] de un mineral con el 97 [%] en masa de ZnS, se ponen a reaccionar con 5 [L] de oxígeno gaseoso medido a 5 [ o C] y [atm]. Calcule la cantidad (en gramos) de cinc que se producirá. El rendimiento porcentual de cada reacción aparece al frente de la misma. Las reacciones balanceadas serían las siguientes: ZnS + 3 O ZnO + ( 85 [%] ) SO ZnO + C Zn + CO ( 90 [%]) Las operaciones necesarias para obtener los moles de cada reactivo son las siguientes: 97 ZnS ZnS 70 mineral = mineral ZnS P V ( [ atm] ) ( 5 [ L] ) n = = = R T L atm ( 98.5 [ K] ) mol K Para identificar al reactivo limitante, se tiene la operación siguiente: 3 O ZnS ZnS = O O ZnS Como se observa, para que reaccionen completamente los [mol] de ZnS, se requieren.04 [mol] de O ; sin embargo, como solo se tienen 0.3 [mol] de O, éste es el reactivo limitante. Así, los cálculos para determinar los gramos de cinc producido, serían los siguientes: 0.3 O ZnO 85 [%] Zn 90 [%] 5.37 Zn = 0.44 [g] Zn 3 O 00 [%] ZnO 00 [%] Zn

7 El carburo de tungsteno (W C) puede obtenerse de acuerdo a la reacción siguiente: WF (g) + C H (g) + H (g) W C (s) + HF (g) Cuando reaccionan C H (g) en exceso, 3.49x0 4 [moléculas] de WF (g) y 0 [mol] de H (g), se producen [g] de W C (s). Determine el rendimiento porcentual de la reacción. Primeramente, se balancea la reacción por tanteo, obteniéndose: WF (g) + C H (g) + 33H (g) W C (s) + 7HF (g) A continuación, se identifica cual de los reactivos es el limitante, el C H (g) esta en exceso, por lo tanto no es el limitante, quedan entonces el entonces el WF (g) y el H. Para identificar cuál de éstos es el limitante, primero se convierten las 3.49x0 4 [moléculas] de WF en moles. 3.49x0 4 [ moléculas ].0 WF WF =.0594 WF 3.0x0 [ moléculas ] WF Por inspección se identifica al reactivo limitante, ya que 0 [mol] de H requieren de 7.77 [mol] de WF, y como solo se tienen.0594 [mol] de WF, éste sería el reactivo limitante. a) Con el reactivo limitante se determina la cantidad de W C que se debió obtener para un 00 % de rendimiento mediante el cálculo siguiente: [ g ] W W C W C.0594 WF = WF C [ g ] W C Pero como solo se obtuvieron [g] de W C, el rendimiento de la reacción es de 8.0 %.