Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 000-01. Soluciones enrique@fiquipedia.es Revisado 6 mayo 015 Comentario general: se resuelven los ejercicios siempre que es posible utilizando factores de conversión, lo que creo que supone más claridad y mayor precisión en el cálculo final siempre que no se obtengan resultados intermedios no solicitados en los que se realizan redondeos. Cualitativamente se intenta razonar como texto cada factor de conversión como una operación en la que se obtiene un posible resultado intermedio y así razonar la secuencia de pasos. 01-Septiembre Pregunta B.- a) CaC + H Ca + CO (g) + H O b) Usamos factores de conversión, pero como son muchos lo hacemos en varias fases. Además así obtenemos como resultado parcial el número de moles de CaC de partida, que nos será util en otros apartados. 15 g calcita 98 g CaC 100 g calcita 1 mol CaC 0,17 mol CaCO 100 g CaC Con el primer factor vemos cuantos g de CaC tenemos en 15 g de calcita con un 98 % en peso Con el segundo factor, usando M(CaC ) 0+1+ 16100 g/mol, tenemos los moles de CaC. 0,17mol CaCO 1mol H SO 98 g H SO 1,06 g H 1mol CaC 1mol H SO Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los de moles de H. Con el segundo factor, usando M(H )++ 1698 g/mol, tenemos los g de H (puro). 1,06 g H SO 100 g H S O comercial 1cm H S O comercial 96 g H 1,8 g H S O comercial 8,16cm H S O comercial Con el primer factor, usando la pureza del ácido comercial, obtenemos los g de ácido comercial. Con el segundo factor, usando la densidad del ácido comercial, obtenemos el volumen necesario. c) Partimos de los moles de CaC que hemos calculado en el apartado b. 1molCO 0,17mol CaCO 0,08 (7+5)/1LCO,59 LCO 1mol CaC 1mol CO Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de CO. Con el segundo factor, usando la ley de los gases ideales VnRT/P, obtenemos el volumen de CO. d) Partimos de los moles de CaC que hemos calculado en el apartado b. 0,17mol CaCO 1 molca 16 g Ca 0 g CaSO 1mol CaC 1molCa Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de Ca. Con el segundo factor, usando M(Ca )0++ 1616 g/mol, obtenemos los g de Ca. 009-Modelo Problema B. a) Fe + H O Fe O + H b) Usamos factores de conversión para calcular el número de moles de H obtenidos 1mol Fe 558 g Fe 55,8 g Fe mol H mol Fe 0 mol H Con el primer factor, usando la masa atómica del enunciado, obtenemos los moles de Fe. Con el segundo factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de H. luego V n H R T 0/ 0,08 (7+17) 87,6 L P 5 c) Usamos factores de conversión para calcular el número de gramos de Fe O obtenidos mol Fe 1mol Fe 1, g Fe 1, g mol Fe mol Fe 1mol Fe O Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de Fe O. Con el segundo factor, usando M(Fe O ) 55,8+ 161, g/mol, tenemos los g de Fe O. Página 1 de 6
Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 000-01. Soluciones enrique@fiquipedia.es Revisado 6 mayo 015 d) Usamos factores de conversión para calcular el número de moles de H O necesarios mol Fe mol H O mol Fe mol H O Usamos como único factor la estequiometría de la reacción V n R T H O 0,08 (7+17) 1,1 L P 10 008-Septiembre Problema B. a) NaCl + H HCl + Na b) Usamos factores de conversión, pero como son muchos lo hacemos en varias fases. 100 kg HCl 10 g HCl 5 g HCl puro 1 mol HCl puro 958,9 mol HCl puro 1kg HCl 100 g HCl 6,5 g HCl puro Con el primer factor convertimos de kg a g. Con el segundo factor, vemos cuantos g de HCl puro tenemos en los g de HCl de 5% en peso. Con el tercer factor, usando M(HCl)1+5,56,5 g/mol, tenemos los moles de HCl puro. 958,9 mol HCl 1 mol H S O 98 g H S O 100 g H S O al 90% 507 g H mol HCl 1 mol H S O 90 g H S O al 90% Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de H. Con el segundo factor, usando M(H )++ 1698 g/mol, tenemos los g de H puro. Con el tercer factor, vemos cuantos g de H al 90% contienen los g de H puro anteriores Como se pide el resultado en kg, necesitaremos 5, kg de H al 90%. c) Usamos factores de conversión 1Tm Na 106 g Na 1mol Na mol NaCl 58,5g NaCl 89 g NaCl 1Tm Na 1 g Na 1mol Na 1mol NaCl Con el primer factor convertimos de Tm a g. Con el segundo factor, usando M(Na ) ++ 161 g/mol, tenemos los moles Na Con el tercer factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de NaCl. Con el cuarto factor, usando M(NaCl)+5,5 58,5 g/mol, tenemos los g de NaCl. Como se pide el resultado en kg, necesitaremos 8,9 kg de NaCl. 008-Junio Problema 1B. a) CaC + H O C H + Ca(OH) Nota: CaC está bien formulado, aunque pensemos en Ca C porque Ca solamente actúa con + y puede actuar con - ó -, lo que ocurre es que, en este compuesto, C actúa con -1, ya que entre los dos carbonos hay un enlace triple. b) Usamos factores de conversión, calculando los moles de acetileno para usarlos luego 00 g CaC 85 gcac puro 1 mol CaC puro 1mol acetileno,66 mol acetileno 100 g CaC 6 g CaC puro 1CaC puro Con el primer factor, vemos cuantos g de CaC puro tenemos en los g de CaC de 85% en peso. Con el segundo factor, usando M(CaC )0+ 16 g/mol, tenemos los moles de CaC puro. Con el tercer factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los moles de acetileno. 6 g acetileno,66 mol acetileno 69, g acetileno 1mol acetileno Con el factor, usando M(C H ) 1 + 1 6 g/mol, tenemos los g de acetileno. c) VnRT/P,66 0,08 (7+5)/,5 L 007-Junio Problema B.- a) Fe + 6HCl FeCl + H O b) Usamos factores de conversión, calculando el número de moles de Fe para usarlo luego Página de 6
Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 000-01. Soluciones enrique@fiquipedia.es Revisado 6 mayo 015 100 cm 1,19 g HCl 5 g HCl puro 1 mol HCl HCl 1 cm HCl 100 g HCl 6,5 g HCl puro 1mol Fe 0,019 mol Fe 6mol HCl Con el primer factor, usando la densidad, calculamos la masa de 10 cm de HCl. Con el segundo factor vemos cuantos g de HCl puro tenemos en los g de HCl de 5% en peso. Con el tercer factor, usando M(HCl)5,5+1 6,5 g/mol, calculamos los moles de HCl. Con el cuarto factor, usando la estequiometría de la reacción, calculamos los moles de Fe. 0,019mol Fe 159,6 g Fe 1mol Fe,0 g Fe Con el factor, usando M(Fe ) 55,8 + 16 159,6 g/mol, calculamos los g de Fe. La pureza será,0/5 60,6 % c) 0,019mol Fe O mol Fe Cl 16, g Fe Cl 6,17 g Fe Cl 1 mol Fe 1 mol Fe Cl Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, calculamos los moles de FeCl. Con el segundo factor, usando M(FeCl ) 55,8 + 5,5 16, g/mol, calculamos los g de FeCl. 00-Septiembre Problema B.- a) CH CH CH + 5O CO + H O b) Se trata de una reacción totalmente desplazada hacia los productos, por lo que tras la combustión sólo tenemos productos en la proporción estequiométrica. Antes de la combustión: sólo tenemos en el aire O, N y el propano añadido. 5molO 0,1mol propano 1 mol propano 0,5mol O Con el factor, usando la estequiometría de la reacción, calculamos los moles de O. Nota: el enunciado indica porcentajes en la composición del aire: 80% N, 0% O ; se debe sobreentender que es porcentaje en volumen y en número de moles, no porcentaje en masa. 0,80 χ N n N 0,0 n O 0,5 n T n CH CH CH +n O +n N 0,1+0,5+ 0,5 0,77 Después de la combustión: sólo tenemos en el aire CO, H O y N, siendo el número de moles de N el mismo ya que no han reaccionado. mol CO 0,1mol propano 1mol propano 0,mol CO mol H O 0,1mol propano 1mol propano 0,mol H O χ N n N n T n CO +n +n H O N 0,+0,+ 0,7 c) Antes combustión Pn T RT V Después combustión Pn T RT V,6 0,08 (7+ 5) 6,5 atm 10,7 0,08 (7+ 500) 17,11 atm 10 00-Modelo Problema 1A.- (Cierta similitud a 000-Modelo-Problema B) a) FeS + 11/ O Fe + SO SO + ½ O S S + H O H Página de 6
Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 000-01. Soluciones enrique@fiquipedia.es Revisado 6 mayo 015 Masa molar pirita FeS 55,8+,110 g /mol Fe S b) % peso S en FeS,1 10 1005,5 % % peso S real5,5% 0,908,15% c) Usamos factores de conversión 100kg pirita 10 g pirita 1kg pirita 90 g FeS 100 g pirita 1mol FeS mol H S O 1500 mol H 10 g FeS mol FeS Con el primer factor pasamos de kg a g. Con el segundo factor vemos cuantos g de FeS tenemos en los g de pirita de 90% en peso. Con el tercer factor, usanso M(FeS )55,8+,110 g/mol, tenemos los moles de FeS. Con el cuarto factor, usando la estequiometría de las tres reacciones encadenadas, tenemos los moles de H. 98,1 g H 1500 mol H S O S O 85 g obtenidos 1mol mol H S O 100 g teóricos 15077,5 g H Con el primer factor, usando M(H ),1+ 16+98,1 g/mol calculamos g teóricos de H. Con el segundo factor, usando el 85% de rendimiento, calculamos los g obtenidos de H 00-Septiembre Problema A.- a) Al ( ) + BaCl Ba + AlCl b) Usamos factores de conversión, calculando los moles de BaCl para usarlos luego 1mol BaSO g Ba mol BaCl 0,00857 mol Ba Cl, g Ba mol BaSO Con primer factor, usando M(Ba )17,+,1+ 16, g/mol, tenemos los moles de Ba. Con el segundo factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los moles de BaCl. 0,00857mol Ba Cl 08, g BaCl 1mol BaCl 1,785 g BaCl Con el factor, usando M(BaCl )17,+ 5,508, g/mol, tenemos los g de BaCl. c) % pureza de Al ( ) (g de Al ( ) / g muestra) 100 0,00857mol Ba Cl 1mol Al ( ), g Al ( ) 0,978 g Al mol BaCl 1 mol Al ( ) ( ) Con primer factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los moles de Al ( ). Con segundo factor, usando M(Al ( ) ) 7+ (,1+ 16), g/mol, tenemos g Al ( ). % pureza de Al ( ) (0,978 g/ 1 g ) 100 97,8 % 00-Junio Problema B.- a) Fe + ½ O FeO Calculamos primero los moles de O para luego obtener a partir de ellos la cantidad de FeO. El número de moles de O lo obtenemos utilizando la ley de gases ideales, n O P O V RT P χ O V 0,1 0,1 5 RT (0,08 (7+9)) 0,005 mol O mol FeO 71,8 g FeO Usamos factores de conversión 0,005mol O 0,59 g FeO 1mol O 1mol FeO Con el primer factor, usando la estequiometría de la reacción, obtenemos los moles de FeO. Con el segundo factor, usando M(FeO)55,8 + 16 71,8 g/mol, tenemos los g de FeO. b) Como todo el oxígeno ha reaccionado, sólo queda N, luego la presión final será la que era presión parcial de N, P Final P N P χ N 0,1 0,790,079atm Una manera alternativa de plantearlo es calcular el número de moles totales tras la combustión, y luego la presión total con la ley de gases ideales Página de 6
Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 000-01. Soluciones enrique@fiquipedia.es Revisado 6 mayo 015 n T n(o )+n(n )0+(79/1) 0,0050,009 mol PnRT/V0,009 0,08 (7+9)/50,079 atm n N 0,79 c) n O 0,1 ; n N n O 0,79 0,1 0,005 0,79 0,1 001-Septiembre Problema B.- a) C 10 H 18 + 9/ O 10CO + 9H O ;T PV n N R 0,1 5 0,005 0,79 0,1 0,08 68,5 K b) Usamos factores de conversión 76 g C 10 H 18 1mol C H 10 18 9/mol O 9mol O 18 gc 10 H 18 1mol C 10 H 18 Con primer factor, usando M(C 10 H 18 )10 1+18 118 g/mol, tenemos moles de C 10 H 18. Con segundo factor, usando estequiometría de la reacción, tenemos moles de O. c) Según apartado b necesitamos 9 mol de O, y utilizando la ley de los gases ideales ocupan VnRT/P9 0,08 (7+5)/1708,6 L Como el 0% en volumen es solamente el de oxígeno, existe un 80% de volumen de aire adicional, luego el volumen de aire total será 708,6 L 100/05 L 001-Modelo Problema A.- a) Bi S + 9/ O (g) Bi + SO Bi + C (s) Bi + CO b) Usamos factores de conversión 1kg Bi 10 g Bi 1mol Bi 1kg Bi 09 g Bi 1mol Bi S 51, g Bi S 10 g Bi mol Bi 1mol Bi S S Con el primer factor pasamos de kg a g. Con el segundo factor, usando la masa atómica de Bi, tenemos los moles de Bi. Con el tercer factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los moles de Bi S puro. Con el cuarto factor, usanso M(Bi S )09 +,1 51, g/mol, tenemos los g de Bi S puro. Como el mineral de partida tiene un 0% de impurezas, tiene un 70% de pureza, luego la masa necesaria de mineral de partida, teniendo en cuenta que enunciado pide en kg, será 100 gmineral 10 g Bi S puro 70g Bi S puro 1kg 1,757 kgdemineral. 1000 g c) De los gases que se producen en las reacciones puede producir lluvia ácida el SO. 1kg Bi 10 g Bi 1mol Bi 1kg Bi 09 g Bi mol SO mol Bi 7,18mol SO Repetimos factores, usando en el último la estequiometría de la reacción. Utilizando la ecuación de los gases ideales VnRT/P7,18 0,08 7/1160,7 L 000-Modelo Problema B.- a) FeS + 11/ O Fe + SO b) Usamos factores de conversión 0,5t pirita 106 g pirita 1t pirita 80 g FeS 100 g pirita 1mol FeS 1mol Fe O 1667mol Fe 119,97 g FeS 1mol FeS Con el primer factor pasamos de toneladas a g. Con el segundo factor obtenemos la cantidad de FeS para una muestra de 80% de pureza. Con el tercer factor, usando M(FeS )55,85+,06119,97 g/mol, tenemos los moles de FeS. Con el cuarto factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los moles de Fe. 1667mol Fe 159,7 g Fe 1mol Fe 1kg Fe 10 g Fe 66,kg Fe Página 5 de 6
Ejercicios Química PAU Comunidad de Madrid 000-01. Soluciones enrique@fiquipedia.es Revisado 6 mayo 015 Con el primer factor, usando M(Fe ) 55,85+ 16159,7 g/mol, tenemos los g de Fe. Con el segundo factor pasamos de g a kg. c) 1667mol Fe 11/mol O 1mol Fe 9168,5mol O Con el factor, usando la estequiometría de la reacción, tenemos los moles de O. Utilizando la ley de los gases ideales esos moles de O ocuparán VnRT/P 9168,5 0,08 7/1056 L (No se da en el enunciado R, se podría haber considerado que cada mol en condiciones normales ocupa, L, y se obtendría un resultado similar 057 L) Como el 1% en volumen es solamente el de oxígeno, existe un 79% de volumen de aire adicional, luego el volumen de aire total será 0585 L 100/19780 L Página 6 de 6