CÁ LCULOS ESTEQUIOME TRICOS

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1 CÁ LCULOS ESTEQUIOME TRICOS 1. Cuando el carbonato de calcio sólido reacciona con el ácido clorhídrico diluido, se obtienen cloruro de calcio soluble, agua líquida y dióxido de carbono, que se desprende en forma de gas. Calcula la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene cuando 50 g de carbonato de calcio reaccionan con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico. Ca CO ( s) + HCl ( aq) Ca Cl ( aq) + H O ( l) + CO ( g) 1mol mol 1mol 1mol 1mol 100 g 6,5g 111g 18g 44 g 7 g 50 g 55,5 g CÁLCULO EN MASA Los gramos de CaCl que podemos obtener a partir de 50 g de CaCO: 100 g CaCO 111g CaCl = ; x = = 55,5 g CaCl 50 g CaCO x g CaCl 100 El numero de mol de CaCl que podemos obtener a partir de 50 g de CaCO: m 50 g n = = 0,5 mol de CaCO M 100 g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1 mol CaCO = 1 mol CaCl. Luego los gramos de CaCl que se forman: 0,5 mol decaco = 0,5 mol de CaCl m = 0,5 mol de CaCl 111 g / mol = 55,5 g de CaCl. Cuando el carbonato de calcio sólido reacciona con el ácido clorhídrico diluido, se obtienen cloruro de calcio soluble, agua líquida y dióxido de carbono, que se desprende en forma de gas. Calcula la cantidad de cloruro de calcio que se obtiene cuando 70 g de carbonato de calcio reaccionan con la cantidad suficiente de ácido clorhídrico. Ca CO ( s) + HCl ( aq) Ca Cl ( aq) + H O ( l) + CO ( g) 1mol mol 1mol 1mol 1mol 100 g 6,5g 111g 18g 44 g 7 g 70 g 77,7 g CÁLCULO EN MASA Los gramos de CaCl que podemos obtener a partir de 70 g de CaCO: 100 g CaCO 111g CaCl = ; x = = 77,7 g CaCl 70 g CaCO x g CaCl 100 1

2 El número de mol de CaCl que podemos obtener a partir de 50 g de CaCO: m 70 g n = = 0,7 mol de CaCO M 100 g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1 mol CaCO = 1 mol CaCl. Luego los gramos de CaCl que se forman: 0,7 mol decaco = 0,7 mol de CaCl m = 0,7 mol de CaCl 111 g / mol = 77,7 g de CaCl. Qué cantidad de hidróxido de bario reacciona completamente con 71 g de ácido clorhídrico? La ecuación química de la reacción es: HCl ( aq) + Ba ( OH ) ( aq) BaCl ( aq) + H O ( l) 166,7g mol 1mol 1mol mol 6,5 g 171,8 g 08, 7 g 6 g 7 g 71g El número de mol de HCl que representan 71 g de HCl: m 71 g n = = 1,94 mol de HCl M 6,5 g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: mol de HCl reaccionan con 1 mol de Ba( OH ) mol HCl 1,94 mol mol Ba( OH ) = = = 0,97 Luego los gramos de Ba(OH) que se forman: m = 0,97 mol de Ba( OH ) 171,8 g / mol = 166,7 g de Ba( OH ) 4. El clorato de potasio, KClO, se obtiene por la acción del cloro sobre una disolución de hidróxido de potasio, KOH, en caliente, según la reacción: KOH ( aq) + Cl ( g) KClO ( aq) + KCl ( aq) + H O( l) a) Ajusta la ecuación química. b) Calcula la cantidad de KClO, en mol, que se obtiene al hacer reaccionar 6 mol de KOH con la cantidad suficiente de Cl c) Calcula la cantidad de cloro, en mol, que reacciona completamente con 6 mol de hidróxido de potasio.

3 a) La ecuación química ajustada en mol y gramos: 6 KOH ( aq) + Cl ( g) KClO ( aq) + 5 KCl ( aq) + H O( l) 6mol mol 1mol 5mol mol 6 56,11g 5, 46 g 1,56 g 5 74,56 g 18 g 6, 66 g 1, 76 g 7,8 g 54 g b) De la estequiometría de la reacción deducimos que: 6 mol de KOH producen 1mol de KClO. Luego obtendríamos un mol de KClO. c) De la estequiometría de la reacción deducimos que: 6 mol de KOH secombinan mol de Cl. Luego necesitaríamos mol de Cl. 5. Las reacciones de combinación y síntesis son aquellas en las que dos o más reactivos se combinan para dar lugar a un único producto. Este es el caso de dos elementos como el azufre y el cobre, que se combinan para sintetizar sulfuro de cobre (II). Qué masa de sulfuro de cobre se obtiene al hacer reaccionar 64 g de azufre con la cantidad adecuada de cobre? S ( s) + Cu ( s) CuS ( s) 1mol 1mol 1mol g 6,5 g 95,5 g 64 g 191g CÁLCULO EN MASA Los gramos de CuS que podemos obtener a partir de 64 g de S: g S 95,5 g CuS 64 95,5 = ; x = = 191g CuS 64 g S x g CuS El número de mol de S que podemos obtener a partir de 64 g de S: m 64 g n = = mol de S M g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1 mol S produce 1 mol CuS Luego los gramos de CuS que se forman: mol de S = mol de CuS m = mol de CuS 95,5 g / mol = 191g de CuS

4 6. La reacción de azufre y cobre da como resultado sulfuro de cobre (II). Qué masa de sulfuro de cobre (II) se obtiene al hacer reaccionar 16 g de azufre con la cantidad adecuada de cobre? S ( s) + Cu ( s) CuS ( s) 1mol 1mol 1mol g 6,5 g 95, 5 g 16 g 47,75 g CÁLCULO EN MASA Los gramos de CuS que podemos obtener a partir de 64 g de S: g S 95,5 g CuS 16 95,5 = ; x = = 47, 75 g CuS 16 g S x g CuS El número de mol de S que podemos obtener a partir de 64 g de S: m 16 g n = = 0,5 mol de S M g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1 mol S produce 1 mol CuS Luego los gramos de CuS que se forman: 0,5mol de S = 0,5 mol de CuS m = 0,5 mol de CuS 95,5 g / mol = 47,75 g de CuS 7. Cuando el flash de una cámara fotográfica emite el destello, se forma óxido de magnesio, MgO. Escribe la ecuación equilibrada de la síntesis de esta sustancia a partir del magnesio sólido y del oxígeno gaseoso. Qué cantidad de magnesio se precisa para obtener mol de óxido de magnesio? Mg ( s) + O ( g) MgO ( s) mol 1mol mol De la estequiometría de la reacción se deduce: mol de Mg dan lugar a requieren mol de Mg. mol de MgO Luego se 8. Cuando el calcio arde en la atmósfera de cloro, se forma cloruro de calcio sólido. Escribe la ecuación química equilibrada de esta reacción. Qué cantidad de cloro reaccionaría completamente con 80 g de calcio? Ca ( s) + Cl ( g) CaCl ( s) 1mol 1mol 1mol 40 g 5,5 g 111g 71g 80 g 14 g 4

5 CÁLCULO EN MASA Los gramos de Cl que podemos obtener a partir de 80 g de Ca: 40g Ca 71g Cl = ; x = = 14 g Cl 80 g Ca x g Cl 40 El número de mol de Ca que podemos obtener a partir de 80 g de Ca: m 80 g n = = mol de Ca M 40 g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1mol de Ca secombina con 1mol de Cl Luego los gramos de CuS que se forman: mol deca = mol de Cl m = mol de Cl 71 g / mol = 14 g de Cl 9. Al calentar el carbonato de cobre, CuCO, que es un sólido verde, se descompone en un sólido negro (óxido de cobre) y un gas muy denso (dióxido de carbono). Calcula la masa de carbonato de cobre que hay que descomponer para obtener 44 g de dióxido de carbono. CuCO ( s) CuO( s) + CO ( g) 1mol 1mol 1mol 1,5 g 79,5 g 44 g De la estequiometría de la reacción se deduce: 1mol de CuCO produce 1mol de CO Por tanto, para obtener 44 g de CO necesitaríamos partir de 1, 5 g de CuCO. 10. Una forma de obtener mercurio es calentando intensamente el óxido de mercurio (II). HgO ( s) Hg ( l) + O ( g) a) Qué tipo de reacción es? b) Cuántos gramos de mercurio se obtienen a partir de 150 g de óxido de mercurio (II)? a) Se trata de una reacción de descomposición. b) En primer lugar ajustamos la reacción: HgO ( s) Hg ( l) + O ( g) 16,59g 00,59g g mol mol 1 mol 150 g? 5

6 CÁLCULO EN MASA Los gramos de Hg que podemos obtener a partir de 150 g de HgO: 16,59g HgO 00,59 g Hg ,59 = ; x = = 18,9 g Hg 150g HgO x g Hg 16,59 Calculamos el número de mol que hay en 150 g de HgO: m 150 g n = = 0,69 mol de HgO M 16,59 g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1mol de HgO da 1 Luego los gramos de Hg que se forman: 0,69 mol de HgO = 0,69 mol de Hg m = 0,69 mol de Hg 00,59 g / mol mol de Hg = 18,9 g de Hg 11. El ácido clorhídrico ataca al cinc produciendo cloruro de cinc e hidrógeno según la ecuación: HCl ( aq) + Zn( s) ZnCl ( s) + H ( g) a) Qué tipo de reacción es? b) Qué volumen de hidrógeno, medido en condiciones normales, se obtiene a partir de 5 g de cinc? a) Se trata de una reacción de sustitución o desplazamiento. El cinc desplaza al hidrógeno del ácido formando la sal correspondiente. b) Ajustamos la reacción: HCl ( aq) + Zn ( s) ZnCl ( s) + H ( g) mol 1 mol 1 mol 1 mol V 1 V 1 V 1 V Calculamos el número de mol que hay en 5 g de Zn: 5 g V (L)? m 5 g n = = 0,8 mol de Zn M 65,8 g / mol = De la estequiometría de la reacción se deduce: 1mol de Zn produce 1mol de H Como el volumen de hidrógeno ha de estar en c.n. 0,8 mol dezn = 0,8 mol de H 1mol H 0,8 mol H = ; V = 0,8, 4 = 8,56 L H,4 L V ( L) H 6

7 1. Qué volumen de oxígeno se necesita para la combustión completa de 50 cm de propano, CH8? Todos los gases están medidos a la misma presión y temperatura. C H ( g) + 5 O ( g) CO ( g) + 4H O ( g) 8 1mol 5mol mol 4 mol 1V 5V V 4V 50cm 5 50cm 50cm 4 50cm La proporción molar es igual a la proporción volumétrica. Por tanto, se necesitarán 5 x 50 cm = 50 cm de oxígeno. 1. Qué volúmenes de nitrógeno y de hidrógeno se necesitan para obtener 10 L de amoniaco medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura? N ( g) + H ( g) NH ( g) 1mol mol mol 1V V V 5L 15L 10 L CÁLCULO EN VOLUMEN El volumen de N que necesitamos para obtener 10L de NH: : V de NH 1VN = ; x = 5L de N 10 L de NH x L N El volumen de H que necesitamos para obtener 10L de NH: : V de NH VH = ; y = 15 L de H 10 L de NH y L H De la estequiometría de la reacción, vemos que se necesitaría: mol NH 10L mol N = = = 5L mol H = mol N = 5 = 15L 14. Qué volumen de oxígeno se necesita para la combustión completa de 50 cm de butano, C4H10? Todos los gases están medidos a la misma presión y temperatura. 1 C4H10 ( g) + O ( g) 4 CO ( g) + 5 H O ( g) C H ( g) + 1 O ( g) 8 CO ( g) + 10 H O ( g) 4 10 mol 1mol 8mol 10mol V 1V 8V 10V 50cm 165cm 7

8 CÁLCULO EN VOLUMEN El volumen de O que necesitamos para la combustión completa de 50 cm de C4H10: : V dec4h10 1V deo 1 50 = ; x = = cm x cm deo 15. El monóxido de carbono, CO, reacciona con el oxígeno, O, para dar dióxido de carbono, CO. a) Qué volumen de oxígeno reacciona con 0 L de monóxido de carbono? b) Qué volumen de dióxido de carbono se obtiene? CO ( g) + O ( g) CO ( g) mol 1mol mol V 1V V 0 L 10 L 0 L CÁLCULO EN VOLUMEN El volumen de O que se combina con el CO: : V deco 1 VO 0 L = ; x= = 10 L 0 L deco x De la estequiometría de la reacción, vemos que el oxígeno que se necesitaría: mol CO V de CO 0L mol O = = = = 10 L CÁLCULO EN VOLUMEN El volumen de CO que se formaría a partir de los 0 L de CO: : De la estequiometría de la reacción, vemos: V deco VO 0 L = ; y= = 0 L 0 L deco y mol CO = mol CO = 0 L 8

9 16. Se neutraliza ácido sulfúrico con hidróxido de sodio, obteniéndose sulfato de sodio y agua según la ecuación: H SO ( dis) + NaOH ( dis) Na SO ( s) + H O 4 4 Si queremos neutralizar 10 cm de disolución 0,75 M de ácido sulfúrico, qué cantidad de hidróxido de sodio necesitamos? El nº de mol de ácido sulfúrico: H SO ( dis) + NaOH ( dis) Na SO ( s) + H O 4 4 1mol mol 1 mol mol mol HSO4 = 0,75 mol 0,10 L L = 0,09mol De la estequiometría de la reacción se deduce el nº de mol de hidróxido de sodio: 1mol de H SO necesita mol de NaOH 4 Luego, la masa de hidróxido de sodio: m = 0,18 mol de NaOH 40 g / mol = 7, g de NaOH 17. Cuando se quema carbón en lugares poco ventilados, se puede producir monóxido de carbono, un gas muy tóxico: C ( s) + O ( g) CO( g) Cuántos litros de oxígeno en condiciones normales son necesarios para obtener 100 L de monóxido de carbono en esas mismas condiciones? C ( s) + O ( g) CO ( g) mol 1mol mol V 1V V V(L)? 100L CÁLCULO EN VOLUMEN El volumen de O que necesitamos para obtener 100 L de CO: : El nº de mol de O en c.n. de esos 50L: El volumen de O que representa en c.n.: 1V deo V deco = ; V = = 50 L deo V ( L) deo 100 L deco 50 L mol O =, mol,4 L / mol = V( O ) =, mol, 4 L / mol = 49,95LdeO 9

10 OTRA FORMA: El nº de mol que hay en 100 L de CO: 100 L mol CO = 4,46 mol,4 L / mol = Para obtener los moles de oxígeno: 1mol deo mol deco 4, 46 = ; x = =, mol deo x mol deo 4,46 mol deco El volumen de O que representa en c.n.: V( O ) =, mol, 4 L / mol = 49,95LdeO 18. Algunos combustibles fósiles contienen azufre que al quemarse forma óxidos de azufre (SO, SO, SO). Estos gases en contacto con la atmósfera, donde hay oxígeno y vapor de agua, pueden producir ácido sulfúrico, HSO4 y provocar la denominada lluvia ácida : SO ( g) + H O( l) H SO ( l) 4 Qué cantidad de ácido sulfúrico se puede formar a partir de 00 L de trióxido de azufre en condiciones normales? SO ( g) + H O( l) H SO ( l) 4 1mol 1mol 1mol 00 L m (g)? El nº de mol en c.n. que hay en 00 L de SO: 00 L mol SO = 8,9 mol,4 L / mol = El nº de mol de ácido sulfúrico: 1mol de SO 1mol de HSO4 = 8,9 mol de SO x mol de H SO ; x = 8,9 mol de H SO La masa de ácido sulfúrico: 4 4 m( H SO ) = 8,9 mol 98 g / mol = 87, g HSO Al neutralizar un volumen de 50 cm de disolución de hidróxido de calcio de concentración desconocida, empleamos 15 cm de disolución de ácido clorhídrico 0,5 M: HCl ( dis) + Ca( OH ) ( dis) CaCl ( s) + H O Calcula la concentración de la disolución de hidróxido de calcio. 10

11 El nº de mol de ácido clorhídrico: HCl ( dis) + Ca( OH ) ( dis) CaCl ( s) + H O mol 1mol 1mol mol 15 cm 50 cm 0,5 M? mol HCl = 0,5 mol 0,15 L L = 0,065mol El nº de mol de hidróxido de calcio: mol de HCl 1 mol deca( OH ) 0, 065 = ; x = = 0,01 mol de Ca( OH ) 0,065 mol de HCl x mol deca( OH ) La concentración de la disolución de hidróxido de calcio: M = mol 0, 01mol 0,15 M de Ca( OH ) V = 0,50 L = 0. Con el fin de evitar la oxidación del hierro y otros metales que deben estar a la intemperie, se los recubre con pintura de minio, PbO4. Este producto se obtiene a partir del óxido de plomo (II) según la ecuación: PbO ( s) + O ( g) Pb O ( s) 4 Calcula la masa necesaria de óxido de plomo (II) para obtener 1 kg de minio. 6 PbO ( s) + O ( g) Pb O ( s) 4 6mol 1mol mol m (g) 1 kg Calculamos el número de mol que hay en 1 kg de minio: m 1000 g n = = 1,46 mol de PbO 4 M 685 g / mol = El nº de mol de óxido de plomo: 6mol de PbO mol de PbO 4 6 1, 46 = ; x = = 4,8 mol de PbO x mol de PbO 1,46 mol de Pb O 4 La masa de óxido de plomo: m( PbO) = 4,8 mol, g / mol = 977,6 g 11

12 1. El hierro y muchos otros metales, en contacto con la atmósfera, reaccionan con el oxígeno y el agua que contiene dando lugar a un fenómeno conocido como corrosión: Fe( s) + O ( g) + H O( l) Fe( OH ) ( s) Cuántos gramos de hidróxido de hierro (III) se producen a partir de 50 g de hierro? 4 Fe( s) + O ( g) + 6 H O( l) 4 Fe( OH ) ( s) 4mol mol 6mol 4mol 50 g m (g)? Calculamos el número de mol que hay en 50 g de hierro: m 50 g n = = 4,48 mol de Fe M 55,85 g / mol = El nº de mol de Fe(OH): 4mol de Fe 4 mol de Fe( OH ) 4, 48 4 = ; x = = 4,88 mol de Fe( OH ) 4,48 mol de Fe x mol de Fe( OH ) 4 La masa del hidróxido de hierro (III): m( Fe( OH ) ) = 4,48 mol 106,84 g / mol = 478,64 g. Uno de los componentes de la gasolina es el octano, C8H18, qué como el resto de combustibles orgánicos al quemarse produce dióxido de carbono, uno de los gases que favorece el efecto invernadero: C H ( g) + O ( g) CO ( g) + H O( g) 8 18 Qué volumen de dióxido de carbono, en condiciones normales, se emite a la atmósfera al quemar 1kg de octano? C H ( g) + 5 O ( g) 16 CO ( g) + 18 H O( g) 8 18 mol 5mol 16mol 18mol 1000 g V (L)? Calculamos el número de mol que hay en 1000 g de octano: m 1000 g n = = 8,8 mol de C8H18 M 114 g / mol = El nº de mol de CO: mol dec8h18 16mol deco 8,8 16 = ; x = = 70,4 mol de CO 8,8 mol dec H x mol deco

13 El volumen de dióxido de carbono que obtendremos en c.n.: V( CO ) = 70,4 mol, 4 L / mol = 1577L de CO. El butano, C4H10, es un combustible de uso doméstico muy utilizado en nuestro país. En presencia de oxígeno arde según la ecuación: C H ( g) + O ( g) CO ( g) + H O( g) 4 10 Qué volumen de dióxido de Ccarbono, en condiciones normales, se emite a la atmósfera al quemar 1kg de butano? C H ( g) + 1 O ( g) 8 CO ( g) + 10 H O( g) 4 10 mol 1mol 8mol 10mol 1000 g V (L)? Calculamos el número de mol que hay en 1000 g de butano: m 1000 g n = = 17.4 mol de C4H10 M 58 g / mol = El nº de mol de CO: mol dec4h10 8mol deco 8 17, 4 = ; x = = 69mol de CO 17.4 mol dec H x mol deco 4 10 El volumen de dióxido de carbono que obtendremos en c.n.: V( CO ) = 69 mol, 4 L / mol = 1545L de CO 1