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Guia de ejercicios. Tema: Estequimetria

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    Estequiometría


    Guía de problemas

    1.‑ Dada la siguiente ecuación:

    HCl + Ca(OH)2 ‑‑‑ CaCl2 + H2O

    Calcular los moles de:

    a) HCl que reaccionan con 6 moles de Ca(OH)2.

    b) Ca(OH)2 que se combinan con 0,7 moles de HCl.

    c) CaCl2 que se forman a partir de 0,3 moles de HCl.

    d) Ca(OH)2 necesarios para obtener 0,8 moles de H2O.

    e) Ca(OH)2 necesarios para obtener 0,6 moles de CaCl2.

    Rta.: a) 12; b) 0,35; c) 0,15; d) 0,4; e) 0,6 (en moles).

    2.‑ Se hacen reaccionar 0,9 moles de carburo de calcio de acuerdo a la siguiente ecuación:

    CaC2 + H2O ‑‑‑ Ca(OH)2 + C2H2

    Calcular:

    a) los moles de agua que reaccionaron.

    b) los gramos de Ca(OH)2 formados.

    c) las moléculas de C2H2 originadas.

    Rta.: a) 1,8 moles; b) 66,6 g; c) 5,418 x 1023 moléc.

    3.‑ El cobre puede obtenerse a partir de la cuprita (Cu2O) por tratamiento con sulfato (VI) de hidrógeno según la siguiente ecuación:

    Cu2O + H2SO4 ‑‑‑ CuSO4 + Cu + H2O

    ¿Cuántos gramos de cuprita y cuántos moles de H2SO4 reaccionaron si se obtuvieron 400 g de cobre metálico?

    Rta.: 900,72 g y 6,3 moles.

    4.‑ Se produce la reacción representada por:

    Na2S + HCl ‑‑‑ NaCl + H2S

    ¿Qué volumen de sulfuro de hidrógeno se obtiene en CNPT. Si se parte de 2,5 moles de sulfuro


    de sodio?

    Rta.: 56 dm3.

    5.‑ El proceso de metalurgia del hierro consiste en la reducción de minerales de hierro oxidados, como por ejemplo el hematite (Fe2O3)

    en presencia de carbón de acuerdo a la siguiente ecuación:

    Fe2O3 + C ‑‑‑ Fe + CO

    Calcular:

    a) la masa de óxido de hierro (III) necesaria por cada 100 t dehierro producido. b) el volumen de CO obtenido, medido a 0,8 atm. y 700NC.

    c) los moles de C que han reaccionado.

    Rta.: a) 142,86 t; b) 267.858,1 m3; c) 2,68 . 106 moles.

    6.‑ La reacción entre cobre y nitrato (V) de hidrógeno da como pro‑ ductos nitrato (V) de cobre (II), óxido de nitrógeno (II) y agua

    de acuerdo con la siguiente ecuación:

    Cu + HNO3 ‑‑‑ Cu(NO3)2 + NO + H2O

    ¿Qué cantidad de cobre se necesita para producir 30 L de NO a 4,1 atm y 300NK?

    Rta.: 7,5 moles.

    7.‑ Dada la ecuación:

    Zn + HNO3 ‑‑‑ Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

    Calcular la masa de:

    a) Cinc que reacciona con 6,3 g de HNO3.

    b) HNO3 que reacciona con 13 g de cinc.

    c) Agua que se forma a partir de 12,6 g de HNO3.

    d) Cinc necesaria para obtener 800 g de NH4NO3.

    e) Zn(NO3)2 obtenida si se forma 18 g de agua.

    Rta.: a) 2,62 g; b) 31,22 g; c) 1,08 g; d) 2615,2 g

    e) 252,51g.

    8.‑ El motor de un cohete funciona mediante la combustión de gas butano (C4H10) en presencia de oxígeno según:

    C4H10 + O2 ‑‑‑ CO2 + H2O

    ¿Cuántos m3 de oxígeno a 27NC y 1,013 . 105 Pa deben sumininstrarse al motor para producir la combustión de 1 kg de butano?

    Rta.: 2,76 m3.

    9.‑ Se desea llenar un gasómetro de 5 m3 de capacidad con fosfina: PH3 proveniente del siguiente proceso:

    Ca3P2 + H2O ‑‑‑ Ca(OH)2 + PH3

    Sabiendo que dicho gas fue recogido a 127NC y 1013 mbar, calcular:

    a) la masa en kg, de fosfina producida.

    b) la masa en kg, de fosfuro de calcio necesaria.

    c) las moléculas de agua que reaccionarán.

    Rta.: a) 5,18 kg; b) 13,87 kg; c) 2,75 x 1026 moléc.

    10.‑ Al hacer pasar 100 dm3 de aire a 20NC y 740 mm Hg a través de una solución de hidróxido de bario se precipitan 0,296 g de carbonato de bario. Calcular la concentración de dióxido de carbono en el aire expresada en % v/v.

    Ba(OH)2 + CO2 ‑‑‑ BaCO3 + H2O

    Rta.: 0,037% CO2.

    11.‑ Se hacen reaccionar 0,08 g de Mg con cantidad suficiente de una solución acuosa de ácido clorhídrico al 3% m/m de acuerdo con:

    Mg + HCl ‑‑‑ MgCl2 + H2

    El producto se recoge sobre agua a 20C y 1012 hPa calcular:

    a) el volumen de solución acuosa de HCl necesario (dens.= 1,01 g/cm3).

    b) el volumen de H2 obtenido en las condiciones dadas.

    (Dato: presión de vapor del agua a 20C = 23,8 mmHg)

    Rta.: a) 8,02 cm3; b) 0,084 dm3.

    12.‑ La concentración de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno (H2O2) se expresa frecuentemente como: "concentración en volumen", que se define como los cm3 de oxígeno (CNPT) formados en la descomposición de 1 cm3 de solución de acuerdo con la siguiente ecuación:

    H2O2 ‑‑‑ H2O + O2

    ¿Cuál es la "concentración en volúmenes" de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 6% m/m, densidad = 1,02 g/cm3?

    Rta.: 20 volúmenes.

    13.‑ Para efectuar la siguiente reacción:

    Ca(OH)2 + H2SO4 ‑‑‑ Ca(HSO4)2 + H2O

    se parte de 1,96 g de H2SO4 obteniéndose 18 mg de agua. ¿Es el ácido el reactivo limitante? Justificar.

    14.‑ Se introducen 56 g de carbonato (IV) de potasio en un recipiente que contiene 400 cm3 de solución acuosa de HCl al 20% m/v.

    Calcular:

    a) el volumen de CO2 desprendido, medido en CNPT.

    b) las moléculas de agua producidas.

    K2CO3 + HCl ‑‑‑ KCl + CO2 + H2O.

    Rta.: a) 9 dm3; b) 2,4 x 1023 moléculas.

    15.‑ Se hacen reaccionar 48 g de aluminio con 100 cm3 de solución acuosa de sulfato (VI) de hidrógeno 2 M, hasta que uno de los reactivos se agota. Calcular:

    a) la masa de sulfato (VI) de aluminio (III) obtenida.

    b) el volumen de hidrógeno desprendido medido a 20NC y 750 torr.

    Al + H2SO4 ‑‑‑ Al2(SO4)3 + H2

    Rta.: a) 22,8 g; b) 4,82 dm3.

    16.‑ Calcular la masa de caliza cuya pureza en carbonato de calcio es del 88%, necesaria para obtener por calcinación 30 L de dióxido de carbono en CNPT.

    CaCO3 ‑‑‑ CaO + CO2

    Rta.: 152,19 g.

    17.‑ Se tratan 150 g de un acero que posee un 86% de hierro con 250 cm3 de solución de sulfato (VI) de cobre (II) 0,5 M. Calcular:

    a) los moles de sulfato (VI) de cobre (II) que reaccionaron.

    b) la masa de hierro que reaccionó.

    c) los moles del reactivo en exceso que no han reaccionado.

    d) masa de cobre obtenida.

    Fe + CuSO4 ‑‑‑ FeSO4 + Cu

    Rta.: a) 0,125 moles; b) 6,98 g; c) 2,185 moles; d) 7,94 g.

    18.‑ Se calienta clorato (V) de potasio, obteniéndose oxígeno y cloruro de potasio con un rendimiento del 80%. Escribir y equilibrar la ecuación. Calcular:

    a) la masa de clorato (V) de potasio necesaria para obtener 400 cm3 de oxígeno medidos a 21C y 640 torr.

    b) los moles de cloruro de potasio que se forman simultáneamente.

    Rta.: a) 1,43 g; b) 9,3 x 10‑3 moles.

    19.‑ Se desea producir amoníaco en el laboratorio de acuerdo con la siguiente ecuación:

    NH4Cl + CaO ‑‑‑ NH3 + CaCl2 + H2O

    se parte de 321 g de cloruro de amonio y 112 g de óxido de calcio, sabiendo que el rendimiento del proceso es del 65%, calcular:

    a) ¿qué reactivo está en exceso, y cuántos moles de éste quedan sin reaccionar?

    b) el volumen de amoníaco desprendido en la reacción a 30C y 1013 hPa.

    c) la molaridad de la solución que resultará de disolver el amoníaco obtenido, siendo el volumen final de dicha solución de 250 cm3.

    Rta.: a) 2 moles; b) 64,59 dm3; c) 10,4 M.

    20.‑ Se hacen reaccionar 200 cm3 de solución acuosa de manganato (VII) de potasio 0,02 M con 30 g de cloruro de potasio y 50 cm3 de solución acuosa de sulfato (VI) de hidrógeno 6 N hasta que alguno de los reactivos se agote, de acuerdo con:

    KMnO4 + KCl + H2SO4 ‑‑‑ MnSO4 + Cl2 + K2SO4 + H2O

    Calcular el rendimiento de dicha reacción si se producen 0,09 dm3 de cloro medidos a 45NC y 2 atm.

    Rta.: 69,2%.

    21.‑ De un mineral argentífero que contiene 12,46% en masa de cloruro de plata se extrae este metal con un rendimiento en el proceso metalúrgico del 90,4%. La plata obtenida se transforma en una aleación de plata cuya ley es de 916 milésimas (916 g de plata/1000 g de aleación).

    Calcular la cantidad de aleación que podrá obtenerse a partir de 2750 kg de mineral.

    Rta.: 254,7 kg de aleación.

    22.‑ Se hacen reaccionar 5 cm3 de una solución acuosa que contiene 3 mg Ag+/cm3 con 5 cm3 de solución acuosa de HCl 0,3 M y el exceso de ácido se neutraliza con solución acuosa de NaOH 0,6 M. Calcular el volumen de solución básica necesario.

    Ag+ + Cl ‑‑‑ AgCl

    NaOH + HCl ‑‑‑ NaCl + H2O

    Rta.: 2,27 cm3.

    23.‑ En sendos ensayos se ataca 1 g de aleación de Al y Zn con HCl diluído. El H2 desprendido, medido en CNPT.,ocupa un volumen de 1,025 dm3 y 1,026 dm3 respectivamente. Calcular a partir de estos dos ensayos la composición ponderal porcentual de dicha aleación.

    Al + HCl ‑‑‑ AlCl3 + H2

    Zn + HCl ‑‑‑ ZnCl2 + H2

    Rta.: 75,56% Al ‑ 24,44% Zn.

    75,66% Al ‑ 24,34% Zn.

    24.‑ Por acción del agua sobre el carburo de aluminio se obtiene metano:

    Al4C3 + H2O ‑‑‑ CH4 + Al(OH)3

    Calcular el volumen de metano, medido sobre agua a 16C y 736 mmHg que se obtendrá, suponiendo una pérdida del 1,8%, a partir de 3,2 g de carburo de aluminio de 91,3% de pureza.

    (Dato: presión del vapor de agua a 16C = 13,6 mmHg).

    Rta.: 1,5 dm3.

    25.‑ El proceso industrial para la fabricación del ácido sulfúrico consta de una serie de etapas. En la primera el azufre funde y en estado líquido se envía a la cámara de combustión donde se oxida con un exceso del 120% de oxígeno, luego pasa a un reactor catalítico formando trióxido de azufre y finalmente se lo absorbe en solución acuosa de ácido sulfúrico para obtener el oleum (ácido sulfúrico concentrado con exceso de trióxido de azufre disuelto). Estas etapas se pueden simplificar por medio de las siguientes ecuaciones:

    S + O2 ‑‑‑ SO2

    SO2 + O2 ‑‑‑ SO3

    SO3 + H2O ‑‑‑ H2SO4

    Se desea preparar 40 t de solución acuosa de ácido sulfúrico al 98% m/m, calcular la masa de mineral de azufre y el volumen de aire a 1,12 atm y 25C que serán necesarios de acuerdo con los siguientes datos:

    Pureza del mineral de azufre 99,85%

    Composición del aire 21% v/v de O2.

    Rendimiento global del proceso 97%.

    Rta.: 13,22 t de azufre; 141.426,5 m3.

    Material redactado y recopilado por las Profesoras Andrea L. López y Edith Bamonte.


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