1 En la reacción de descomposición del clorato de cesio se obtienen cloruro de cesio y oxígeno. ¿Cuántos gramos de cloruro de cesio se obtienen a partir 1050 gramos de clorato de cesio?
Datos: masas atómicas: O = 16 u; Cl = 35,5 u; Cs = 133 u
Solución: La reacción es:
2 CsClO3 → 2 CsCl + 3 O2
Observando la reacción 1 mol de clorato de cesio reacciona con 1 mol de cloruro de cesio, luego:
. obtienen se
que CsCl g 817 x x
CsClO g 050 1 CsCl g 5 , 168
CsClO g 5 ,
216 3 3
2 Cuando se calienta el yeso (sulfato cálcico dihidratado) se transforma en la sal anhidra y agua. Calcula los gramos de sal hidratada que deberán calentarse para obtener 300 gramos de sal anhidra.
Solución:
Cuando se calienta la sal hidratada, queda:
O
H
2
CaSO
O
H
2
CaSO
4
2
4
2entonces:
O H 2 CaSO g 4 , 379 CaSO
g 136
O H 2 CaSO g 172 CaSO g
300 4 2
4 2 4
4
3 Teniendo la siguiente reacción:
KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2O
¿Qué volumen de oxígeno medido a 1520 mm de Hg y 125 ºC se obtiene a partir de 100 g del permanganato potásico?
Datos: masas atómicas: C = 12u; O = 16u; K = 39u; Mn = 55u.
Solución:
La reacción ajustada:
2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 → 5 O2 + 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O
Según la reacción por cada mol de permanganato se obtienen 2,5 moles de oxígeno, con los gramos que dan:
4 4
KMnO de moles 633 , 0 KMnO g 158
mol 1 g 100
Se desprende entonces 0,633 · 2,5 = 1,58 moles de O2 suponiendo un comportamiento ideal:
. O de L 8 , 25
atm 1 mmHg 760
mmHg 520 1
K 125 273 K mol
L atm 082 , 0 moles 58 , 1
P T R n V T R n V
P 2
4 La reacción del ácido sulfúrico con el carbonato de calcio se realiza de la siguiente manera:
Ácido sulfúrico + carbonato cálcico sulfato de calcio + dióxido de carbono + agua
Datos: masas atómicas: C = 12u; O = 16u; Ca = 40; Cl = 35,5; H = 1u; S = 32u
Solución:
La reacción ajustada es:
O H CO CaSO SO
H
CaCO3 2 4 4 2 2
Los moles de carbonato cálcico que reaccionan son:
3 4
3
CaCO de moles 10
9 , 3 mol 1 g 100
CaCO g 039 ,
0
La reacción indica que por cada mol que reacciona de carbonato se forma uno de dióxido, luego se desprenden 3,9 · 10-4 moles de CO2, el volumen que ocupan:
2 2
3 4
CO mL 8 , 9 CO L 10 8 , 9
atm 1 Hg mm 760
Hg mm 740
K 23 273 K mol
L atm 082 , 0 10 9 , 3
P T R n V T R n V
P
5 El cloro se obtiene por oxidación del ácido clorhídrico con dióxido de manganeso, según la ecuación: 4 HCl + MnO2 →MnCl2 + Cl2 + 2 H2O
¿Cuántos moles de dióxido de manganeso hay que utilizar para obtener tres litros de cloro gas, medidos a 23ºC y 2 atm?
Solución:
Con los gases podemos aplicar la ecuación:
0,25molesdeCl2K 23 273 K mol
L atm 082 , 0
L 3 atm 2 n
T R
V p n T R n V
p
Como la reacción se produce mol a mol, por cada mol de óxido de manganeso se produce un mol de cloro, luego se producirán 0,25 moles de cloro.
6 Se calientan 4,6 gramos de litio en presencia del oxígeno suficiente para que la reacción sea total, formándose 8,7 gramos de óxido de litio. ¿Cuál es el porcentaje de litio y de oxígeno en el compuesto formado?
Solución: La reacción:
LiO O
2 1 Li 2
O de % 1 , 47 9 , 52 100 Li
de % 9 , 52 x x
O Li g 100 Li
g 6 , 4
O Li g 7 ,
8 2 2
7 Por reacción del carbonato sódico con carbono y nitrógeno se obtiene cianuro sódico y monóxido de carbono:
a) Formula y ajusta la reacción.
b) ¿Cuánto cianuro sódico se obtendrá si partimos de 1 kg de carbonato sódico del 89% de pureza?
Datos: masas atómicas: C = 12 u; Na = 23 u; N = 14 u; O = 16 u
Solución:
b) Como el carbonato tiene un 89% de pureza:
. puros g 890 89 , 0 CO Na g 000
1 2 3
Y además, 1 mol de carbonato sódico reacciona con 2 moles de cianuro sódico, entonces: .
obtenidos NaCN
de g 823 x x
CO Na g 890 NaCN g 49 2
CO Na g
106 2 3 2 3
8 El dióxido de carbono se obtiene, según la ecuación: H2SO4 + CaCO3 → CaSO4 + CO2 + H2O
¿Cuántos moles de carbonato cálcico hay que utilizar para obtener dos litros de dióxido gas, medidos a 20 ºC y 1 atm?
Solución:
Con los gases podemos aplicar la ecuación:
0,08molesdeCO2K 20 273 K mol
L atm 082 , 0
L 2 atm 1 n
T R
V P n T R n V
p
Como la reacción se produce mol a mol, por cada mol de carbonato cálcico se produce un mol de dióxido de carbono, luego se producirán 0,08 moles de cloro.
9 Se hace reaccionar nitrato de plata con ácido clorhídrico, obteniéndose cloruro de plata y ácido nítrico: a) Formula y ajusta la reacción.
b) ¿Cuánto cloruro de plata se obtendrá si partimos de 890 g de nitrato de plata del 92% de pureza?
Datos: masas atómicas: C = 12 u; Ag = 108 u; N = 14 u; O = 16 u; H = 1 u
Solución:
a) AgNO3 + HCl → Agul + HNO3
b) Como el nitrato tiene un 92% de pureza:
. puros g 8 , 818 92 , 0 AgNO g
890 3
Y además, 1 mol de nitrato de plata reacciona con 1 mol de cloruro de plata, entonces: .
obtenidos AgCl
de g 2 , 691 x x
AgNO g 8 , 818 AgCl g 5 , 143
AgNO g
170 3 3
10 Cuando se calienta el cloruro de hierro (III) hexahidratado se transforma en la sal anhidra y agua. Calcula los gramos de sal hidratada que deberán calentarse para obtener 500 gramos de sal anhidra.
Solución:
Cuando se calienta la sal hidratada, queda:
O H 6 FeCl O
H 6
FeCl3 2 3 2
entonces:
O H 6 FeCl g 51 , 832 FeCl
g 4 , 162
O H 6 FeCl g 4 , 270 FeCl g
500 3 2
3 2 3
3
11 La reacción del ácido sulfúrico con el carbonato de calcio se realiza de la siguiente manera:
Calcula qué volumen de dióxido de carbono medido a 23ºC y 740 mm de Hg de presión se desprenderá en la reacción, si queremos hacer reaccionar 39 mg de carbonato cálcico.
Datos: masas atómicas: C = 12u; O = 16u; Ca = 40; Cl = 35,5; H = 1u; S = 32u
Solución:
La reacción ajustada es:
O H CO CaSO SO
H
CaCO3 2 4 4 2 2
Los moles de carbonato cálcico que reaccionan son:
3 4
3
CaCO de moles 10
9 , 3 mol 1 g 100
CaCO g 039 ,
0
La reacción indica que por cada mol que reacciona de carbonato se forma uno de dióxido, luego se desprenden 3,9 · 10-4 moles de CO2, el volumen que ocupan:
2 2
3 4
CO mL 8 , 9 CO L 10 8 , 9
atm 1 Hg mm 760
Hg mm 740
K 23 273 K mol
L atm 082 , 0 10 9 , 3
P T R n V T R n V
P
12 Una instalación está formada por dos depósitos A y B. En el depósito A de 3 litros, se introducen 6 g de dióxido de carbono; en el depósito B de 5 litros, se introducen 6 g de monóxido de carbono. Inicialmente ambos depósitos están unidos por una llave cerrada. Si la presión en la instalación no debe ser superior a 900 mm de Hg, calcular la máxima temperatura que puede alcanzar la instalación cuando se abre la llave.
Solución:
Cálculo del nº de moles:
CO moles 21 , 0 g 28
mol 1 g 6 molesCO º
n CO
moles 14 , 0 g 44
mol 1 g 6 molesCO º
n 2 2
330KK mol
L atm 082 , 0 moles 21 , 0 14 , 0
L 8 atm 1 mmHg 760
mmHg 900
R n
V p T T R n V
p
la temperatura máxima que se puede alcanzar es de 300K.
13 Se calientan 6,3 gramos de hierro en presencia del oxígeno suficiente para que la reacción sea total, formándose 10,7 gramos de óxido de hierro (II). ¿Cuál es el porcentaje de hierro y de oxígeno en el compuesto formado?
Solución: La reacción:
FeO O
2 1 Fe 2
O de % 1 , 41 9 , 58 100 Fe
de % 9 , 58 x x
FeO g 100 Fe
g 3 , 6
FeO g 7 , 10
a) ¿Qué volumen de oxígeno será necesario, medido en condiciones normales?
b) ¿Qué volumen de aire (cuya composición es 80% de nitrógeno y 20% de oxígeno, en volumen)se necesitará, medido a 20ºC y 740 mm de Hg.
Datos: masas atómicas: C = 12u; H = 1u.
Solución:
La reacción de combustión es:
g 5O
g 3CO
g 4H O
g HC3 8 2 2 2
a) como se está en condiciones normales: 2 8
3 2
8
3 x 48LO
x H C L 6 , 9 O L 5
H C L
1
b) tenemos nuevas condiciones, el volumen que ahora ocupan esos 48 litros de oxígeno:
' T
' V ' p T
V p
V' 53LK 20 273
' V atm 1 mmHg 760
Hg mm 740
K 273
L 48 atm 1
El volumen necesario de aire para tener 30 litros de oxígeno serán: V(aire) 0,20 = 53 L V (aire) = 265 L
15 Se dispone de 10,4 litros de acetileno (etino), medidos en condiciones normales. Si se realiza su combustión completa, calcula:
a ) ¿Qué volumen de oxígeno será necesario, medido en condiciones normales?
b) ¿Qué volumen de aire (cuya composición es 80% de nitrógeno y 20% de oxígeno, en volumen)se necesitará, medido a 17ºC y 700 mm de Hg.
Datos: masas atómicas: C = 12 u; H = 1 u.
Solución:
La reacción de combustión es:
2 C2H2 (g) + 5 O2 (g) → 4 CO2 (g) + 2 H2O (g)
a) como se está en condiciones normales: 2 2
2 2
2
2 x 26LdeO
x H C L 4 , 10 O L 5
H C L
2
b) tenemos nuevas condiciones, el volumen que ahora ocupan esos 26 litros de oxígeno:
' T
' V ' p T
V
p
V' 30LK 17 273
' V atm 1 mmHg 760
Hg mm 700
K 273
L 26 atm 1
El volumen necesario de aire para tener 30 litros de oxígeno serán: V(aire) 0,20 = 30 L V (aire) = 150 L
Si la presión en la instalación no debe ser superior a 850 mm de Hg, calcula la máxima temperatura que puede alcanzar la instalación cuando se abre la llave.
Solución:
Cálculo del nº de moles:
CO moles 27 , 0 g 30 mol 1 g 8 molesNO º n NO moles 09 , 0 g 46 mol 1 g 4 molesNO º
n 2 2
227KK mol L atm 082 , 0 mol 27 , 0 09 , 0 L 6 atm 1 mmHg 760 mmHg 850 R n V p T T R n V p
La temperatura máxima que se puede alcanzar es de 227 K.
17 Una mezcla de gases constituida por 0,30 g de etano, 2,9 g de butano y 16 g de oxígeno se halla en un recipiente cerrado de 2 L, a la temperatura de 300 K.
a) Calcula la presión total inicial .
b) Calcula la presión final en el interior del recipiente cuando los gases ya hayan reaccionado si la temperatura aumenta hasta 500ºC.
Datos: masas moleculares: C = 12u; O = 16u; H = 1u.
Solución:
a) moles iniciales:
mol 01 , 0 mol 1 g 30 g 3 , 0 H
C2 6
moles 05 , 0 mol 1 g 58 g 9 , 2 H
C4 10
moles 5 , 0 mol 1 g 32 g 16
O2
Moles totales iniciales = 0,01 + 0,05 + 0,5 = 0,56 moles
atm 88 , 6 L 2 K 300 K mol L atm 082 , 0 moles 56 , 0
pinicial
b) Las reacciones son:
O H mol 25 , 0 ' z ' z mol 05 , 0 O H moles 10 H C mol 2 O H mol 03 , 0 z z mol 01 , 0 O H mol 6 H C mol 2 O mol 325 , 0 ' y ' y mol 05 , 0 O moles 13 H C mol 2 O mol 035 , 0 y y mol 01 , 0 O mol 7 H C mol 2 CO mol 2 , 0 ' x ' x mol 05 , 0 CO moles 8 H C mol 2 CO mol 02 , 0 x x mol 01 , 0 CO mol 4 H C mol 2 O H 10 CO 8 O 13 H C 2 O H 6 CO 4 O 7 H C 2 2 2 10 4 2 2 6 2 2 2 10 4 2 2 6 2 2 2 10 4 2 2 6 2 2 2 2 10 4 2 2 2 6 2
Nº de moles producidos:
28 , 0 25 , 0 03 , 0 O H de ; 22 , 0 2 , 0 02 , 0
CO2 2
El número total de moles será: 0,22 + 0,28 + 0,14 = 0,64 moles totales
atm 28 , 20 L
2
K 273 500 K mol
L atm 082 , 0 mol 64 , 0 f inal
P
18 ¿Qué volumen de oxígeno medido a 25 ºC y 740 mm de Hg se necesita para quemar 7 litros de propano a la misma temperatura?
Solución:
La reacción de combustión del propano es: C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O el número de moles de propano:
273 25
K 0,28moldepropano. Kmol L atm 082 , 0
L 7 atm 1 Hg mm 760
Hg mm 740
T R
V P
n
por cada mol de propano reacciona 5 moles de oxígeno, por lo que 5 0,28 = 1,4 moles de oxígeno que se necesitan.
2
O L 35
atm 1 Hg mm 760
Hg mm 740
K 25 273 K mol
L atm 082 , 0 moles 4 , 1
P T R n
V
son necesarios.
19 El iodato de potasio se descompone a alta temperatura para dar ioduro de potasio y oxígeno molecular. a) Escribe y ajusta la reacción.
b) ¿Qué cantidad de iodato de potasio puro debe descomponerse para obtener 3 l de oxígeno medidos a 22ºC y 1 atm. de presión?
c) ¿Qué cantidad de ioduro de potasio se obtendrá al descomponer 35 g de iodato de potasio del 85% de pureza?
Datos: masas atómicas: I = 126,9;K = 39 y O = 16
Solución:
a) 2 KIO3 → 2 KI + 3 O2
b)
0,12molesdeO2K 22 273 K mol
L atm 082 , 0
L 3 atm 1 T
R V p
n
3 2
2 2 3
KIO moles 10
8 x O
moles 12 , 0
O moles 3 x
KIO moles
2
3 3
2
KIO g 12 , 17 mol 1
KIO g 214 moles 10
8
c) Los 35g del 85% de pureza son 350,85 = 29,8 g de iodato de potasio puros. Luego: .
obtenidos KCl
g 28 , 13 x x
KI g 166 KIO
g 12 , 17
KIO g 214
3
20 Una mezcla de clorato potásico y cloruro de potasio, ambos sólidos blancos, pesa 75 g. Por calefacción prolongada se liberan 10 g de oxígeno. Calcula el tanto por ciento de cloruro en la mezcla original.
Datos: masas atómicas: K = 39; Cl = 35,5; O = 16
Solución: La reacción:
2 KClO3 + 2 KCl → 4 KCl + 3 O2
moles 31 , 0 mol g 32
g 10 O
de moles º
n 2
3 2
2 3
KClO de moles 21 , 0 x O
moles 31 , 0
x O
moles 3
KClO moles 2
La masa en gramos será:
3 3
KClO g 5 , 25 mol 1 KClO g 5 , 122 moles 21 ,
0
KCl % 66 x x
mezcla g
100 KCl
g 5 , 49
mezcla g
75
KCl g 5 , 49 KClO g 5 , 25 mezcla g
75 3
21 Una mezcla de clorato potásico y cloruro de potasio, ambos sólidos blancos, pesa 57 g. Por calefacción prolongada se liberan 3,9 g de oxígeno. Calcula el tanto por ciento de cloruro en la mezcla original.
Datos: masas atómicas: K = 39; Cl = 35,5; O = 16
Solución: La reacción:
2 3 2KCl 4KCl 3O
KClO
2
moles 12 , 0 mol g 32
g 9 , 3 O de moles º
n 2
3 2
2 3
KClO de moles 08 , 0 x O
moles 12 , 0
x O
moles 3
KClO moles 2
La masa de KCLO3 será:
3 3
KClO g 10 mol 1 KClO g 5 , 122 moles 08 ,
0
KCl % 82 x x
mezcla g
100 KCl
g 47
mezcla g
57
KCl g 47 KClO g 10 mezcla g
57 3
22 a) ¿Qué volumen de oxígeno a 20ºC y 750 mm de Hg se necesita para quemar 3 litros de propano a la misma temperatura?
b) ¿Qué volumen de aire (21% de oxígeno en volumen) se necesitará en las mismas condiciones? Los productos de combustión son dióxido de carbono y agua líquida.
Solución:
O H 4 CO 3 O 5 H
C3 8 2 2 2
Suponemos que la reacción se produce en recipiente abierto por lo que la presión será de 1 atm, entonces: 8
3H
C mol 125 , 0 K ) 20 273 ( K mol
L atm 082 , 0
L 3 atm 1 n
T R
V p n T R n V
p
Según la reacción por cada mol de propano necesitamos 5 de oxígeno, asi que: 0,1255=0,625 mol de oxígeno. Como nos piden el volumen necesario será:
2
O L 2 , 15
atm 1 mmHg 760
mmHg 750
K 20 273 K mol
L atm 082 , 0 mol 625 , 0
p T R n V T R n V
p
23 Un fabricante vende bombonas con 250 g de amoníaco, cuya pureza es del 75%. Se desea conocer: a) ¿Cuántas bombonas habrían de adquirirse para obtener 540 L de gas nitrógeno medidos a presión normal y a temperatura de 30 ºC, sabiendo que el amoníaco se descompone en nitrógeno gas e hidrógeno?
b) El peso del hidrógeno que se forma.
Solución:
a) 2 NH3 → N2 + H2
los moles de N2 son:
273 30
K 21,73 moles Kmol L atm 082 , 0
L 540 atm 1 T
R V P
n
2 moles de NH3 reaccionan con 1 mol de N2, luego para obtener 21,73 moles de N2, se necesitan 2 · 21,73 = 43,5 moles de NH3
En la lata hay 250g al 75% de pureza, es decir 2500,75 = 187,5 g puros de amoníaco en cada lata, luego:
. bombonas 4
g 5 , 187
bombona 1
g 5 , 739 necesarios NH
de g 5 , 739 mol 1
NH g 17 NH moles 5 ,
43 3
3
3
b) como se utilizan 43,5 moles de amoníaco, se forman 21,73 moles de hidrógeno, luego los gramos que se han formado serán:
. H de g 5 , 43 mol 1
H g 2 moles 73 ,
21 2
2
24 Una mezcla de gases constituida por 0,50 g de metano, 1,9 g de propano y 12 g de oxígeno se halla en un recipiente cerrado de 3 l, a la temperatura de 300 K.
a) Calcula la presión total inicial .
b) Calcula la presión final en el interior del recipiente cuando los gases ya hayan reaccionado si la temperatura aumenta hasta 250 ºC.
Datos: masas moleculares: C = 12 u; O = 16 u; H = 1 u.
Solución:
a)
moles 10
4 mol 1 g 44
g 9 , 1 H
C iniciales moles
; mol 03 , 0 mol 1 g 16
g 5 , 0 CH
iniciales
moles 2
8 3 4
moles 47 , 0 4 , 0 10 4 03 , 0 iniciales totales moles moles 4 , 0 mol 1 g 32 g 12 O iniciales
moles 2 2
atm 8 , 3 L 3 K 300 K mol L atm 082 , 0 moles 47 , 0
pinicial
b) Las reacciones son:
O H mol 16 , 0 ' z ' z mol 10 4 O H moles 4 H C mol 1 O H mol 06 , 0 z z mol 03 , 0 O H mol 2 CH mol 1 O mol 2 , 0 ' y ' y mol 10 4 O moles 5 H C mol 1 O mol 06 , 0 y y mol 03 , 0 O mol 2 CH mol 1 CO mol 12 , 0 ' x ' x mol 10 4 CO moles 3 H C mol 1 CO mol 03 , 0 x x mol 03 , 0 CO mol 1 CH mol 1 O H 4 CO 3 O 5 H C O H 2 CO O 2 CH 2 2 2 8 3 2 2 4 2 2 2 8 3 2 2 4 2 2 2 8 3 2 2 4 2 2 2 8 3 2 2 2 4
Nº de moles producidos: de CO2 = 0,03 + 0,l12 = 0,15; de H2O = 0,06 + 0,16 = 0,22
Gastado de O2 = 0,06 + 0,2 = 0,26; como al principio había 0,4 moles quedan: 0,4 - 0,26 = 0,14 Entonces el nº total de moles será: 0,15 + 0,22 + 0,14 = 0,51 moles totales
atm 3 , 7 L 3 K 273 50 2 K mol L atm 082 , 0 moles 51 , 0pfinal
25 El clorato de potasio se descompone a alta temperatura para dar cloruro de potasio y oxígeno molecular. a) Escribe y ajusta la reacción.
b) ¿Qué cantidad de clorato de potasio puro debe descomponerse para obtener 5 L de oxígeno medidos a 20ºC y 2 atm. de presión?
c) ¿Qué cantidad de cloruro de potasio se obtendrá al descomponer 60 g de clorato de potasio del 83% de pureza?
Datos: masas atómicas: Cl = 35,5;K = 39 y O = 16
Solución:
a) 2 KClO3 → 2 KCl + 3 O2
b)
0,42molesdeO2K 20 273 K mol l atm 082 , 0 l 5 atm 2 T R V P n
3 2 2 3 KClO moles 28 , 0 x O moles 42 , 0 O moles 3 x KClO moles 2
3 3 KClO g 3 , 34 mol 1 KClO g 5 , 122 moles 28 ,
0
Luego:
. obtenidos KCl
g 3 , 30 x x
KCl g 5 , 74 KClO g 8 , 49
KClO g 5 , 122
3
3
26 Una mezcla de clorato potásico y cloruro de potasio, ambos sólidos blancos, pesa 75 g. Por calefacción prolongada se liberan 10 g de oxígeno. Calcula el tanto por ciento de cloruro en la mezcla original.
Datos: masas atómicas: K = 39; Cl = 35,5; O = 16
Solución: La reacción:
2 KClO3 + 2 KCl → 4 KCl + 3 O2
moles 31 , 0 mol g 32
g 10 O
de moles º
n 2
3 2
2 3
KClO de moles 21 , 0 x O
moles 31 , 0
x O
moles 3
KClO moles 2
La masa en gramos será:
3 3
KClO g 5 , 25 mol 1 KClO g 5 , 122 moles 21 ,
0
KCl % 66 x x
mezcla g
100 KCl
g 5 , 49
mezcla g
75
KCl g 5 , 49 KClO g 5 , 25 mezcla g
75 3
27 Un recipiente de 100 L contiene una mezcla de He y Nitrógeno, cuya densidad vienen expresada en los datos. El recipiente se encuentra en condiciones normales de presión y temperatura.
a) Determina el número de moles de cada gas en la mezcla.
b) Si el recipiente en el que se encuentran los gases tiene un pequeño agujero, justifica cualitativamente si variará la composición de la mezcla.
Datos: masas atómicas: He = 4; N = 14. d = 0,5 kg · m-3
Solución:
a) Suponemos un comportamiento ideal:
mol 47 , 4 K 273 K mol
L atm 082 , 0
L 100 atm 1 n T
R V p n T R n V
p
con la densidad:
g 50 kg 05 , 0 m 100 , 0 m kg 5 , 0 V · d m V m
d 3 3
si suponemos x moles de He, tendremos (4,47 - x) moles de nitrógeno, pasándolo a gramos:
2 50g x 3,13molHe 1,34molN2mol 1
g 28 N mol x 47 , 4 mol 1
g 4 He mol
x
b) Suponemos que el gas sale de forma lenta, de modo que el gas que está dentro está en equilibrio, por lo que se puede decir que la composición de la mezcla no varía.
a) Determina el número de moles de cada gas en la mezcla.
b) Si el recipiente en el que se encuentran los gases tiene un pequeño agujero, justifica cualitativamente si variará la composición de la mezcla.
Datos: masas atómicas: Cl = 35,5; O = 16. d = 1,18 kg/m3
Solución:
a) Suponemos un comportamiento ideal:
mol 3 K ) 60 273 ( K mol
L atm 082 , 0
L 82 atm 1 n
T R
V P n T R n V
p
con la densidad:
g 58 , 177 kg 177 , 0 m 150 , 0 · m kg 18 , 1 V · d m V m
d 3 3
si suponemos x moles de Cloro, tendremos (3 - x) moles de oxígeno, pasándolo a gramos:
2 22 177,58g x 2,1molHe 0,9molN
mol 1
g 32 O mol x 3 mol 1
g 71 Cl mol
x
b) Suponemos que el gas sale de forma lenta, de modo que el gas que está dentro está en equilibrio, por lo que se puede decir que la composición de la mezcla no varía.
29 El análisis de una piedra caliza refleja que está compuesta de un 92,5% de carbonato cálcico, un 3,16% de carbonato magnésico y 4,34% de materiales no deseados. La descomposición térmica de la piedra genera óxido de calcio, óxido de magnesio y dióxido de carbono con un rendimiento del 65%.
Calcula qué volumen de dióxido de carbono se recoge sobre agua por cada 100 g de piedra caliza medidos a 700 mm de Hg y 23ºC.
Datos: masas atómicas: Ca = 40,1; C = 12; O = 16; Mg = 24,3.
Solución:
La reacciones de descomposición son: CaCO3 → CaCO3 + CO2
MgCO3 → MgO + CO2
La descomposición del carbonato cálcico y del carbonato magnésico desprenden la misma cantidad de dióxido de carbono.
Los 100 g de piedra caliza tienen 92,5 g de carbonato cálcico y 3,16 g de carbonato magnésico, en moles: 3
2 3
3
3 3,7 10 molMgCO
mol 1 g 3 , 84
MgCO g 16 , 3 CaCO
mol 925 , 0 mol 1 g 1 , 100
CaCO g 5 ,
92
luego nº de moles de dióxido serán: 0,925 + 0,037 = 0,962 moles de dióxido de carbono.
Suponemos que se comporta como un gas ideal, entonces:
2
CO L 35 , 25
atm 1 mmHg 760
mmHg 700
K 23 273 K mol
L atm 082 , 0 moles 962 , 0
p T R n V T R n V
P
30 Un comerciante vende botes con 250 g de carbonato de calcio, cuya pureza es del 80%. Se desea conocer:
a) ¿Cuántos botes habrían de adquirirse para obtener 650 l de dióxido de carbono medidos a presión normal y a temperatura de 33ºC, sabiendo que el carbonato de calcio por reacción se obtiene dióxido de carbono y cal viva(óxido de calcio)?
b) El peso de cal viva que se forma.
Solución:
a) CaCO3 → CaO + CO2
Los moles de CO2 son:
273 33
K 25,9moles Kmol l atm 082 , 0
l 650 atm 1 T
R V P
n
un mol de CaCO3 reacciona con un mol de CO2, luego para obtener 25,9 moles de CO2, se necesitan 25,9 moles de CaCO3.
En el bote hay 250g al 80% de pureza, es decir 2500,80 = 200 g puros de carbonato de calcio en cada bote, luego:
botes 13 g
200 bote 1 g 590 2 necesarios CaCO
de g 590 2 mol 1 CaCO g 100 CaCO moles 9 ,
25 3
3
3
b) Como se utilizan 25,9 moles de carbonato de calcio, se forman 25,9 moles de óxido de calcio, luego los gramos que se han formado serán:
. CaO de g 4 , 450 1 mol 1
CaO g 56 moles 9 ,
25
31 El clorato de cesio se descompone a alta temperatura para dar cloruro de cesio y oxígeno molecular. a) Escribe y ajusta la reacción.
b) ¿Qué cantidad de clorato de cesio puro debe descomponerse para obtener 4,5 l de oxígeno medidos a 25ºC y 3 atm. de presión?
c) ¿Qué cantidad de cloruro de cesio se obtendrá al descomponer 53 g de clorato de cesio del 73% de pureza?
Datos: masas atómicas: Cl = 35,5;Cs = 133 y O = 16
Solución:
2 3 2CsCl 3O
CsClO 2 )
a
0,55molesdeO2K 25 273 K mol
L atm 082 , 0
L 5 , 4 atm 3 T
R V p n )
b
3 2
2 3
CsClO moles 37 , 0 x O
moles 55 , 0
O moles 3 x
CsClO moles 2
3 3
KClO g 1 , 80 mol 1 CsClO g 5 , 216 moles 37 ,
0
. obtenidos CsCl
g 1 , 30 x x
CsCl g 5 , 168 CsClO
g 7 , 38
CsClO g 5 , 216
3
3
32 Un recipiente de 82 l contiene una mezcla de cloro y oxígeno, cuya densidad viene expresada en los datos. El recipiente se encuentra en condiciones normales de presión y a la temperatura de 60 ºC.
a) Determina el número de moles de cada gas en la mezcla.
b) Si el recipiente en el que se encuentran los gases tiene un pequeño agujero, justifica cualitativamente si variará la composición de la mezcla.
Datos: masas atómicas: Cl = 35,5; O = 16. d = 1,18 kg/m3
Solución:
a) Suponemos un comportamiento ideal:
mol 3 K ) 60 273 ( K mol
L atm 082 , 0
L 82 atm 1 n
T R
V P n T R n V
p
con la densidad:
g 58 , 177 kg 177 , 0 m 150 , 0 · m kg 18 , 1 V · d m V m
d 3 3
si suponemos x moles de Cloro, tendremos (3 - x) moles de oxígeno, pasándolo a gramos:
2 22 177,58g x 2,1molHe 0,9molN
mol 1
g 32 O mol x 3 mol 1
g 71 Cl mol
x
b) Suponemos que el gas sale de forma lenta, de modo que el gas que está dentro está en equilibrio, por lo que se puede decir que la composición de la mezcla no varía.
33 Se hacen reaccionar 250 mL de una disolución 0,5 M de hidróxido sódico con 50 mL de una disolución 1,5 M de ácido sulfúrico.
¿Existe algún reactivo en exceso? En caso afirmativo, indíquelo y determine la cantidad del mismo que no ha reaccionado.
Solución: La reacción:
O H 2 SO Na NaOH 2 SO
H2 4 2 4 2
Los moles que intervienen:
4 2 3
4
2 ·50·10 L 0,075molHSO
L mol 5 , 1 V · M moles º n ) L ( V moles º n M SO H moles º
n
NaOH mol 125 , 0 L 10 · 250 · L mol 5 , 0 V · M moles º n ) L ( V
moles º n M NaOH moles º
n 3
Por cada mol de ácido reaccionan dos moles de base, es decir por cada 0,075 moles de ácido necesitamos 0,075 2 = 0,150 moles de base que no hay (reactivo limitante), quedará entonces ácido en exceso, reaccionarán 0,125/2 = 0,0625 moles, quedan 0,075 - 0,0625 = 0,0125 moles de ácido en exceso.
34 A partir de 140 g de carbonato cálcico se obtienen, a 23ºC y 760 mm de Hg de presión, 25 L de dióxido de carbono. ¿Cuál ha sido el rendimiento de la reacción?
Datos : masas atómicas: Ca = 40u; C = 12u; O = 16u; Cl = 35,5u; H = 1u
Solución:
La reacción ajustada es:
O H CO CaCl HCl 2
mol 4 , 1 mol g 99
KIO g 140 CaCO de mol º
n 3
3
La relación sería:
2 3
2
3 x 1,4moldeCO
x CaCO mol 4 , 1 CO mol 1
CaCO mol
1
El volumen que se obtendría teóricamente sería:
2
CO de L 3 , 34
atm 1 mmHg 760
mmHg 760
K 23 273 · K mol
L atm 082 , 0 · mol 4 , 1
p T · R · n V T · R · n V ·
p
El rendimiento será entonces:
% 73 100 L 3 , 34
L 25
R
35 A partir de 14 L de cloro que reacciona con hidrógeno se obtiene ácido clorhídrico. Si la reacción se da con un 58% de rendimiento, ¿cuánto ácido clorhídrico se obtendrá?
Solución: La reacción es:
HCl 2 H Cl2 2
1 mol de cloro reacciona para dar 2 moles de ácido clorhídrico, de forma que se producirán entonces 28 litros de ácido clorhídrico, como el rendimiento es del 58%, se producirán:
HCl de L 24 , 16 100
58 · L
28
36 A partir de 345 g de iodato potásico se obtienen, a 20 ºC y 740 mm de Hg de presión, 30 L de oxígeno. ¿Cuál ha sido el rendimiento de la reacción?
Datos : masas atómicas: I = 127 u, K = 39 u, O = 16 u
Solución:
La reacción ajustada es: 3 2
O 3 KI 2 KIO
2
mol 6 , 1 mol g 214
KIO g 345 KIO de mol º
n 3
3
La relación molar es:
2 3
2
3 x 2,4moldeO
x KIO mol 6 , 1 O mol 3
KIO mol
2
el volumen que se obtendría teóricamente sería:
2
O de L 1 , 64
atm 1 mmHg 760
mmHg 740
K 20 273 · K mol
L atm 082 , 0 · mol 4 , 2
p T · R · n V T · R · n V ·
p
El rendimiento será entonces:
% 47 100 L 1 , 64
L 30
37 Se hacen reaccionar 89 L de bromo con hidrógeno suficiente para que reaccione todo el bromo. ¿Qué volumen de ácido bromhídrico al 30% de 1,9 g/cm3 de densidad se obtendrá?
Solución: La reacción es:
HBr 2 H Br2 2
En condiciones normales 1 mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa 22,4 litros:
HBr de g 7 , 643 x x
Br L 89 HBr g 81 · 2
Br L 4 ,
22 2 2
HBr de L 1 , 1 cm 2 , 1129 V HBr g 7 , 643
cm g 9 , 1 · V HBr g 30
disolución g
100 3 3
38 Se hacen reaccionar 75 g de ácido sulfúrico con 75 g de carbonato cálcico. Formula y ajusta la reacción e indica cuál es el reactivo limitante.
carbonato cálcico + ácido sulfúrico sulfato cálcico + dióxido de carbono + agua
Datos: masas atómicas: Ca 0 40u; C = 12u; Cl = 35,5u; H = 1u; S = 32u
Solución: La reacción es:
O H CO CaSO SO
H
CaCO3 2 4 4 2 2
Los moles serán:
4 2 4
2
3 3
SO H de moles 76 , 0 mol 1 g 98
g 75 SO
H moles º n
CaCO de moles 75 , 0 mol 1 g 100
g 75 CaCO
moles º n
Por la reacción 1 mol de carbonato reacciona con 1 moles de ácido sulfúrico, entonces:
3 4
2 3
4 2
3 x 0,75molesdeHSO para0,75molesdeCaCO x
CaCO moles 75 , 0 SO H moles 1
CaCO moles
1
3 4
2 4
2
3 y 0,76molCaCO
SO H moles 76 , 0
y SO
H moles 1
CaCO moles
1
(que no hay) para 0,76 moles H2SO4.
El reactivo limitante será el CaCO3.
39 La reacción de solubilidad del carbonato cálcico mediante el ácido clorhídrico es la siguiente: Carbonato cálcico + ácido clorhídrico → cloruro cálcico + dióxido de carbono + agua
Calcule cuántos ml de ácido clorhídrico 0,1N son necesarios para disolver 10 mg de carbonato cálcico.
Solución: La reacción:
) aq ( O H ) g ( CO ) aq ( CaCl )
aq ( HCl 2 ) s (
CaCO3 2 2 2
3 4
3
CaCO de moles 10
· 1 mol 1 g 100
g 10 · 10 moles º
n
Según la estequiometría de la reacción:
HCl eq 10 · 2 HCl de mol 1
HCl de eq 1 · HCl moles 10 · 2 x HCl
moles x
CaCO moles 10 · 1 HCl moles 2
CaCO mol
1 3 4 4
4
3
el volumen necesario será:
mL 2 L 10 · 2 1 , 0
10 · 2 N
eq º n V V
eq º n
N 3
4
de HCl
40 Se hacen reaccionar 45 g de carbonato cálcico con 45 g de ácido clorhídrico. Formula y ajusta la reacción e indica cuál es el reactivo limitante.
carbonato cálcico + ácido clorhídrico cloruro cálcico + dióxido de carbono + agua
Datos: masas atómicas: Ca = 40u; C = 12u; Cl = 35,5u; H = 1u
Solución: La reacción es:
O H CO CaCl HCl
2
CaCO3 2 2 2
Los moles serán:
HCl de moles 23 , 1 mol 1 g 5 , 36
g 45 HCl
moles º n
CaCO de moles 45 , 0 mol 1 g 100
g 45 CaCO
moles º
n 3 3
Por la reacción 1 mol de carbonato reacciona con 2 moles de ácido clorhídrico, entonces:
3 3
3
CaCO de moles 45 , 0 para HCl de moles 90 , 0 x x
CaCO moles 45 , 0 HCl moles 2
CaCO moles 1
3 3 y 0,61molCaCO
HCl mol 23 , 1
y HCl
mol 2
CaCO mol 1
(que no hay) para 1,23 moles HCl. El reactivo limitante será al CaCO3.
41 ¿Cuál es la molaridad de una disolución de ácido nítrico del 42,6% de riqueza y de densidad 1,170 g/mL?
Solución:
La molaridad se define como:
) L ( V
moles º n M
g 1170 mL 1000 · mL / g 170 , 1 V · d m V m
d
Dado que la riqueza es del 42,6% se tienen: 1170 · 0,426 = 498,4 g de HNO3 puro.
El número de moles de HNO3 es:
mol 9 , 7 mol 1 g 63
g 4 ,
498
Como hemos supuesto que el volumen es de un litro la molaridad será 7,9 M.
42 Se hacen reaccionar 90 L de cloro con hidrógeno suficiente para que reaccione todo el cloro. ¿Qué volumen de ácido bromhídrico al 20% de 1,2 g/cm3 de densidad se obtendrá?
Solución: La reacción es:
HCl 2 H Cl2 2
En condiciones normales 1 mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa 22,4 litros:
HCl de g 3 , 293 x x
Cl L 90 HCl g 5 , 36 · 2
Cl L 4 ,
22 2 2
HCl de L 2 , 1 cm 1 , 1222 V HCl g 3 , 293
cm g 2 , 1 V HCl g 20
disolución g
100 3
3
43 La solubilidad del nitrato de plata es de 55 g en 100 g de agua, a 70 ºC, y de 46 g en 100 g de agua, a 20 ºC, calcule la molalidad de la disolución a 25 ºC.
Masas atómicas: Ag = 107,9; K = 39; O = 16
Solución:
La molalidad viene definida como:
disolv ente kg
moles º n m
A 20ºC:
m 28 , 0 kg 1 , 0
mol 1 g 1 , 160
g 46
m
44 Se hacen reaccionar 30 g de nitrato de plata con 14 g de ácido clorhídrico. ¿Existe algún reactivo limitante?
Datos: masas atómicas: Ag = 108; N = 14; O = 16; Cl = 35,5
Solución:
La reacción será:
3 3 HCl AgCl HNO
AgNO
Los moles:
3 3 0,18molAgNO
mol 1 g 170
g 30 AgNO
moles º
n
HCl mol 38 , 0 mol 1 g 5 , 36
g 14 HCl
moles º
n
que:
HCl mol 38 , 0 para ) hay no que ( AgNO mol 38 , 0 y HCl mol 38 , 0
y HCl
mol 1
AgNO mol 1
AgNO mol 18 , 0 para HCl de mol 18 , 0 x x
AgNO mol 18 , 0 HCl mol 1
AgNO mol 1
3 3
3 3
3
Luego se agotará todo el AgNO3 y quedará HCl en exceso: 0,38 - 0,18 = 0,3 mol de HCl El reactivo limitante será el nitrato de plata.
45 A partir de 7 L de bromo que reacciona con hidrógeno se obtiene ácido bromhídrico. Si la reacción se da con un 75% de rendimiento, ¿cuánto ácido bromhídrico se obtendrá?
Solución: La reacción es:
HBr 2 H Br2 2
Un mol de bromo reacciona para dar 2 moles de ácido bromhídrico, de forma que se producirán entonces 14 litros de ácido bromhídrico, como el rendimiento es del 75%, se producirán:
HBr de L 5 , 10 100
75 · L
14
46 Se hacen reaccionar 59 L de flúor con hidrógeno suficiente para que reaccione todo el flúor. ¿Qué volumen de ácido fluorídrico al 28% de 1,6 g/cm3 de densidad se obtendrá?
Solución: La reacción es:
HF 2 H F2 2
En condiciones normales 1 mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa 22,4 litros:
HF de g 4 , 105 x x
F L 59 HF g 20 · 2
F L 4 ,
22 2 2
HF de L 24 , 0 cm 3 , 235 V HF g 4 , 105
cm g 6 , 1 V HF g 28
disolución g
100 3 3
47 A partir de 11 L de flúor que reacciona con hidrógeno se obtiene ácido fluorhídrico. Si la reacción se da con un 79% de rendimiento, ¿cuánto ácido fluorhídrico se obtendrá?
Solución: La reacción es:
HBr 2 H Br2 2
1 mol de bromo reacciona para dar 2 moles de ácido bromhídrico, de forma que se producirán entonces 22 litros de ácido bromhídrico, como el rendimiento es del 79%, se producirán:
HBr de L 38 , 17 100
79 · L
22
Carbonato cálcico + ácido nítriconitrato de calcio + dióxido de carbono + agua
Si reaccionan 50 g de carbonato de calcio con 200 mL de ácido nítrico 0,1 M ¿qué reactivo quedará en exceso?
Solución:
La reacción será:
NO
CO HO CaHNO 2
CaCO3 3 32 2 2
Los moles:
3 3 0,5molCaCO
mol 1 g 100
g 50 CaCO
moles º
n
3 3
3 ·200·10 L 0,02molHNO
L mol 1 , 0 V · M moles º n ) L ( V
moles º n M HNO moles º
n
Por la estequiometría de la reacción: 1 mol del carbonato reacciona con 2 moles de ácido nítrico:
3 3
3 3
3
3 3
3 3
3
HNO mol 02 , 0 para CaCO mol 01 , 0 y HNO mol 02 , 0
y HNO
moles 2
CaCO mol 1
CaCO mol 5 , 0 para hay no que HNO mol 1 x x
CaCO mol 5 , 0 HNO moles 2
CaCO mol 1
Luego se agotará todo el HNO3 y qeudará CaCO3 en exceso: 0,5 - 0,01 = 0,49 mol de CaCO3.
49 ¿Cuál es la molaridad de una disolución de ácido sulfúrico del 26% de riqueza y de densidad 1,19 g/mL?
Solución:
La molaridad se define como:
) L ( V
moles º n M
Calculamos los gramos de ácido sulfúrico que hay en 1 litro de disolución:
g 1190 mL 1000 · mL / g 19 , 1 V · d m V m
d
Dado que la riqueza es del 26% se tienen:1170 · 0,26 = 309 g de H2SO4 puro
El número de moles será:
mol 15 , 3 mol 1 g 98
g
309
Como hemos supuesto que el volumen es de un litro la molaridad será 3,15 M.
50 La reacción de solubilidad del carbonato magnésico mediante el ácido clorhídrico es la siguiente: Carbonato magnésico + ácido clorhídrico → cloruro magnésico + dióxido de carbono + agua
Calcule cuántos mL de ácido clorhídrico 1 N son necesarios para disolver 18 mg de carbonato magnésico.
Solución: La reacción:
) aq ( O H ) g ( CO ) aq ( MgCl )
aq ( HCl 2 ) s (
MgCO3 2 2 2
moles 10
· 1 , 2 mol 1 g 3 , 84
g 10 · 18 moles º
n 4
3
de MgCO3 Según la estequiometría de la reacción:
HCl eq 10 · 1 HCl de mol 1
HCl de eq 1 · HCl moles 10 · 1 x HCl
moles x
MgCO moles 10
· 1 , 2 HCl moles 2
MgCO mol
1 3 4 4
4
3
El volumen necesario será:
mL 1 , 0 L 10 · 1 1 10 · 1 N
eq º n V V
eq º n
N 4
4
de HCl
51 La solubilidad del nitrato de potasio es de 155 g en 100 g de agua, a 75ºC, y de 38 g en 100 g de agua, a 25ºC, calcule la molalidad de la disolución a 25ºC.
Masas atómicas: N = 14; K = 39; O = 16
Solución:
La molalidad viene definida como:
disolv ente kg
moles º n m
A 25ºC:
m 76 , 3 kg 1 , 0
mol 1 g 101
g 38
m
52 Se mezclan 20 g de aluminio puro con 100 mL de HCl 4 M, cuando termine el desprendimiento de hidrógeno ¿Qué quedará en exceso, aluminio ó ácido?
Solución: La reacción es:
2 3 3H
AlCl 2 HCl 6 Al
2
Los moles que intervienen serán:
Al de moles 7 , 0 mol 1 g 27
g 20 Al
moles º
n
HCl mol 4 , 0 L 10 · 100 · L mol 4 V · M moles º n ) L ( V
moles º n M HCl moles º
n 3
En la reacción por cada mol de aluminio reacciona 3 moles de HCl, así que:
HCl mol 4 , 0 para Al mol 13 , 0 y HCl mol 4 , 0
y HCl
mol 3
Al mol 1
Al mol 7 , 0 para hay no que HCl mol 1 , 2 x x
Al mol 7 , 0 HCl mol 3
Al mol 1
Luego se agotará todo el HCl y el Al quedará en exceso: 0,7 - 0,13 = 0,57 mol de Al
¿Qué quedará en exceso, aluminio ó ácido?
Solución: La reacción es:
2 2 H
CdCl HCl
2
Cd
Los moles que intervienen serán:
Cd mol 36 , 0 mol 1 g 112
g 40 Cd
moles º
n
HCl mol 24 , 0 L 10 · 120 · L mol 2 V · M moles º n ) L ( V moles º n M HCl moles º
n 3
En la reacción por cada mol de cadmio reaccionan 2 moles de HCl, así que:
HCl de moles 72 , 0 x x
Cd moles 36 , 0 HCl moles 2
Cd mol 1
(que no hay) para 0,36 moles de Cd
HCl moles 24 , 0 para Cd de moles 12 , 0 y HCl moles 24 , 0
y HCl
moles 2
Cd moles
1
Luego se agotará todo el HCl y el Cd quedará en exceso: 0,36 - 0,12 = 0,24 mol de Cd.
54 Un trozo de una muestra que contiene plata reacciona exactamente con 150 mL de un ácido nítrico de densidad 1,6 g/mL y que contiene el 44 % en peso de ácido nítrico ¿Cuál es el porcentaje de plata en la muestra?
Masa atómicas: Ag = 108; N = 14; H = 1
Solución: La reacción es:
2 3 3 2NOAg H
HNO 2 Ag
2
g 2 , 115 mL 72 · mL / g 6 , 1 V · d m V m
d
Dado que la riqueza es del 44% se tiene que han reaccionado: 115,2 · 0,44 = 50,7 g de HNO3
Por la estequiometría de la reacción, 1 mol de plata reacciona con 1 mol de ácido nítrico, con las siguientes masas moleculares:
Ag de g 87 x HNO de g 7 , 50
x HNO
de g 63
Ag de g 108
3 3
El porcentaje de plata en la muestra es de 87%.
55 El ácido fluorhídrico concentrado, HF, tiene habitualmente una concentración del 49% en masa y su densidad relativa es de 1,17 g/mL.
a) ¿Cuál es la molaridad de la disolución?
b) ¿Cuál es la molaridad de la disolución que resulta de mezclar 500 mL de este ácido con 1 L de ácido fluorhídrico 2 M?
Solución:
) L ( V
moles º n M
Calculamos el nº de moles de HF que hay en 1 L de disolución:
g 1170 mL 1000 · mL / g 17 , 1 V · d m V m
d
Dado que la riqueza es del 49 % se tienen: 1170 · 0,49 = 573,3 g de HF puro.
HF de mol 7 , 28 mol 1 g 20
g 3 , 573 HCl mol º
n
Luego:
M 7 , 28 L 1
mol 7 , 28 ) L ( V moles º n
M
b) Al mezclar la disolución hay un volumen de 1000 mL + 500 mL =1500 mL = 1,5 L. El nº de moles:
El nº mol de HF 28,7 M es:
HF mol 35 , 14 L 5 , 0 · L mol 7 , 28 V · M mol º n ) L ( V
mol º n
M
El nº mol de HF 2 M es:
HF mol 2 L 1 · L mol 2 V · M mol º n ) L ( V
mol º n
M
nº de moles totales: 14,35 + 2 = 16,35 moles de HF puro en 1,5 L de disolución.
La molaridad de esta nueva disolución será:
M 9 , 10 L 5 , 1
mol 35 , 16 ) L ( V
mol º n
M
56 La combustión de 0,350 g de 2,2,3-trimetilpentano produjo 386 mL de dióxido de carbono en condiciones normales. ¿Cuál fue el rendimiento de la reacción?
Datos: Masas atómicas: C = 12 u; H = 1 u; O = 16 u
Solución:
La combustión completa del 2,2,3-trimetilpentano origina exclusivamente dióxido de carbono y agua.
O H 18 CO 16 O 25 H C
2 8 18 2 2 2
El nº de moles de C8H18 de partida es:
mol 10 · 63 , 2 mol g 114
g 300 , 0 molecular masa
masa 3
Según la reacción, 1 mol del hidrocarburo origina 8 moles de dióxido de carbono, entonces con los moles iniciales se generan:
2 3
3
CO de mol 10 · 1 , 2 10 · 63 , 2 ·
8
en condiciones normales un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L con lo que: 2
2 3
CO de mL 471 L 471 , 0 mol 1
L 4 , 22 · CO de mol 10 1 ,
2
Se obtienen 386 mL de dióxido, luego:
% 95 , 81 x x 386 %
100 CO mL
471 2
El rendimiento ha sido del 81,95 %.
57 El hidrogenocarbonato (bicarbonato) de sodio se obtienen mediante la reacción:
Calcule cuántos litros de amoníaco, medidos a 25 ºC y 2 atm, se necesitan para preparar 1 kg de hidrogenocarbonato sódico, suponiendo un rendimiento del 50%.
Datos: masas atómicas Na = 23 u; C = 12 u; O = 16 u; H =1 u
Solución:
La reacción ajustada es:
g CO
g HO
aq NaHCO
s NHCl
aqNH3 2 2 3 4
El número necesario para preparar 1 Kg de hidrogenocarbonato es: 3
3 11,9moldeNaHCO
mol 1 g 84
NaHCO g
1000
Según la reacción, 1 mol de amoníaco reacciona con 1 mol de hidrogenocarbonato, pero como la reacción es al 50%, podemos decir que por cada mol de amoníaco reacciona 0,5 moles del hidrogenocarbonato, entonces se necesitan:
amoníaco de
mol 8 , 23 x NaHCO mol
9 , 11
x NaHCO
mol 5 , 0
NH mol 1
3 3
3
El volumen que ocupan esos 23,8 moles de amoniaco es:
L 27 , 271 atm
2
K 25 273 · K mol
L atm 082 , 0 · mol 8 , 23
p T · R · n V T · R · n V ·
p
58 La combustión de 0,252g de 2,2,3-trimetilbutano produjo 338 mL de dióxido de carbono en condiciones normales. ¿Cuál fue el rendimiento de la reacción?
Datos: Masas atómicas: C = 12; H = 1; O = 16
Solución:
La combustión completa del 2,2,3-trimetilbutano origina exclusivamente dióxido de carbono y agua (como cualquier combustión completa de cualquier hidrocarburo)
O H 8 CO 7 O 11 H
C7 16 2 2 2
Nº mol iniciales de C7H16:
mol 10 · 52 , 2 mol g 100
g 2520 , 0 molecular masa
masa 3
Según la reacción, 1 mol del hidrocarburo origina 7 moles de dióxido de carbono, entonces con los moles iniciales se generan:
2 3
CO de mol 01764 , 0 10 · 52 , 2 ·
7
en condiciones normales un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L con lo que el volumen de CO2 generado ocupa el siguiente volumen:
2 2 0,395L 395mLdeCO
mol 1
L 4 , 22 · CO de mol 01764 ,
0
en el enunciado dicen que se han obtenido 338 mL de dióxido, así que:
x 338 %
100 CO mL
395 2
el rendimiento ha sido del 85,6%.
Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1
Solución:
La molaridad se define como:
) L ( V
moles º n M
Tenemos dos disoluciones que vamos a mezclar para formar una tercera, calcularemos el nº de moles de ácido que hay en cada uno de los volúmenes que vamos a utilizar de cada una de las disoluciones, y sabemos además que el volumen total será la suma de los dos.
nº mol de la disolución A:
g 1380 mL 1000 · mL / g 38 , 1 V · d m V m
d A A A
A A
A
Dado que la riqueza es del 62,7 % se tienen: 1380 · 0,627 = 865 g de HNO3 en la disolución A.
El número de moles de HNO3:
mol 7 , 13 mol 1 g 63
g 865
nº mol de la disolución B:
g 1130 mL 1000 · mL / g 13 , 1 V · d m V m
d B B B
B B
B
Dado que la riqueza es del 22,38 % se tienen: 1130 · 0,2238 = 252,9 g de HNO3 en la disolución B.
El número de moles de HNO3:
mol 0 , 4 mol 1 g 63
g 9 , 252
Al mezclar las dos disoluciones:
M 85 , 8 2
0 , 4 7 , 13 )
L ( V V
B mol º n A mol º n M
B A
60 En una disolución acuosa de hidróxido potásico, cuya densidad es 1,240 g/mL, la fracción molar de soluto es 0,1, calcular su molaridad y porcentaje en peso de soluto.
Masas atómicas: H = 1; O = 16; K = 39
Solución:
La fracción molar viene definido como:
T i i
n n x
dado que xi = 0,1 habrá 0,1 mol de KOH y 0,9 de disolvente, en este caso H2O. Calculamos los gramos que intervienen de cada uno:
g 8 , 21 mol 1
g 18 · mol 9 , 0 mol 1
g 56 · mol 1 , 0 g g M · mol º n g M
g mol º
n m KOH HO
m 2
y veremos el volumen que ocupan:
mL 6 , 17 mL / g 24 , 1
g 8 , 21 d m V V m
d
Luego la molaridad:
M 8 , 5
mL L 10 · mL 6 , 17
mol 1 , 0 )
L ( V
moles º n M
3
El porcentaje en peso será:
% 7 , 25 x x 100 soluto
6 , 5
disolución g
8 ,
61 Se mezcla 1,5 L de ácido sulfúrico de densidad 1,2 g/mL y 46% de riqueza en peso con 1 L de ácido sulfúrico de densidad 1,350 g/mL y 57,8 % en peso. Calcule la molaridad de la disolución resultante, admitiendo que los volúmenes son aditivos.
Masas atómicas: S = 32; O = 16; H = 1
Solución:
La molaridad se define como:
) L ( V
moles º n M
Tenemos dos disoluciones que vamos a mezclar para formar una tercera, calcularemos el nº de moles de ácido que hay en cada uno de los volúmenes que vamos a utilizar de cada una de las disoluciones, y sabemos además que el volumen total será la suma de los dos.
nº mol de la disolución A:
g 1800 mL 1500 · mL / g 2 , 1 V · d m V m
d A A A
A A
A
Dado que la riqueza es del 46 % se tienen: 1800 · 0,46 = 828 g de H2SO4 en la disolución A.
El número de moles de H2SO4 en A es:
mol 4 , 8 mol 1 g 98
g 828
nº mol de la disolución B:
g 1350 mL 1000 · mL / g 350 , 1 V · d m V m
d B B B
B B
B
Dado que la riqueza es del 57,8 % se tienen: 1350 · 0,578 = 780 g de H2SO4 en la disolución B.
El número de moles de H2SO4 en B es:
mol 9 , 7 mol 1 g 98
g 780
Al mezclar las dos disoluciones se tenía:
M 52 , 6 5 , 2
9 , 7 4 , 8 )
L ( V V
B moles º n A moles º n M
B A
62 A un vaso de precipitados que contiene 7,6 g de aluminio se le añaden 100 mL de un ácido clorhídrico comercial del 36% y de densidad en los datos del problema, obteniéndose tricloruro de aluminio e hidrógeno, indique después de realizar los cálculos necesarios cuál es el reactivo limitante y calcule qué volumen de hidrógeno se obtiene si las condiciones en las que se realiza el proceso son 25 ºC y 750 mm de Hg.
Datos del problema: masas atómicas: Cl = 35,5u; Al = 27u, H = 1u d = 1,180 g cm-3
Solución:
La reacción será:
2 3 3H
AlCl 2 HCl 6 Al
2
a) Los moles:
Al de moles 285 , 0 mol 1 g 27
g 6 , 7 Al moles º
n
nº moles de ácido clorhídrico:
g 118 cm
100 · cm g 180 , 1 V · d m V m
d 3 3
HCl de moles 16 , 1 mol 1 g 5 , 36
g 48 , 42 HCl
moles º
n
Por la estequiometría de la reacción:1 mol de aluminio reacciona con 3 moles de ácido clorhídrico: Al
moles 285 , 0 para HCl de moles 861 , 0 x x
Al mol 285 , 0 HCl moles 3
Al mol
1
Al de moles 39 , 0 y HCl moles 16 , 1
y HCl
moles 3
Al mol 1
(que no hay) para 1,16 moles de HCl Luego se agotará todo el Al y quedará HCl en exceso: 1,16 - 0,86 = 0,3 moles de HCl El reactivo limitante es el Aluminio.
b) Según la reacción 2 moles de aluminio reaccionan para dar 3 moles de hidrógeno, asi que como hay 0,285 moles de aluminio se producirán: 0,285 3/2 = 0,43 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de los gases ideales, entonces el volumen que ocupa será:
2
H L 6 , 10
atm 1 mmHg 760
mmHg 750
K 25 273 K mol
L atm 082 , 0 moles 43 , 0
p T R n V T R n V
p
63 A un vaso de precipitados que contiene 4,2 g de boro se le añaden 90 mL de un ácido clorhídrico comercial del 46% y de densidad en los datos del problema, obteniéndose tricloruro de boro e hidrógeno, indique después de realizar los cálculos necesarios cuál es el reactivo limitante y calcule qué volumen de hidrógeno se obtiene si las condiciones en las que se realiza el proceso son 20ºC y 700 mm de Hg.
Datos del problema: masas atómicas: Cl = 35,5u; B = 11u, H = 1u 3
cm g 1,1
d
Solución:
La reacción será:
2 3 3H
BCl 2 HCl 6 B
2
a) Los moles:
B de mol 38 , 0 mol 1 g 11
g 2 , 4 B mol º
n
nº moles de ácido clorhídrico:
g 99 cm 90 · cm g 1 , 1 V · d m V m
d 3 3
con una riqueza del 46 %: 99 · 0,46 = 45,5 g de HCl HCl
de moles 24 , 1 mol 1 g 5 , 36
g 5 , 45 HCl
moles º
n
Según la estequiometría de la reacción:1 mol de boro reacciona con 3 moles de ácido clorhídrico: B
moles 38 , 0 para HCl de moles 1 14 , 1 x x
B mol 38 , 0 HCl moles 3
B mol
1
B de moles 41 , 0 y HCl moles 24 , 1
y HCl
moles 3
B mol 1
(que no hay) para 1,24 moles HCl Luego se agotará todo el B y quedará HCl en exceso: 1,24 - 1,14 = 0,1 moles de HCl
b) Según la reacción 2 moles de boro reaccionan para dar 3 moles de hidrógeno, asi que como hay 0,38 moles de boro se producirán: 0,38 3/2 = 0,57 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de los gases ideales, entonces el volumen que ocupa será:
. H de L 15
atm 1 mmHg 760
mmHg 700
K 20 273 K mol
L atm 082 , 0 moles 57 , 0
p T R n V T R n V
p 2
64 Un trozo de una muestra que contiene aluminio reacciona exactamente con 100 mL de un ácido clorhídrico de densidad 1,170 g/mL y que contiene el 26% en peso de HCl ¿Cuál es el porcentaje de aluminio en la muestra?
Masa atómicas: Al = 23; Cl = 35,5; H = 1
Solución: La reacción es:
2 3 3H
AlCl 2 HCl 6 Al
2
g 117 mL 100 · mL / g 170 , 1 V · d m V m
d
Dado que la riqueza es del 26% habrán reaccionado: 117 · 0,26 = 30,42 g de HCl
Por la estequiometría de la reacción 1 mol de aluminio reacciona con 3 mol de ácido clorhídrico, con las masas moleculares:
Al de g 5 , 7 x HCl de g 42 , 30
x HCl
de g 5 , 36 · 3
Al de g
27
El porcentaje de aluminio en la muestra es de 7,5%.
65 A 50 mL de una disolución de ácido clorhídrico de concentración 0,02 M se le añaden 50 mL de otra disolución de hidróxido de sodio de concentración 0,02 M.
a) Escribe la reacción que hay entre estos dos compuestos.
b) Determina si la reacción será completa o, por el contrario, quedará algún reactivo en exceso.
Solución:
a) La reacción de un ácido y una base es una reacción de neutralización dando una sal y agua. Será por tanto:
O H NaCl NaOH
HCl 2
b) Los moles que intervienen en la reacción:
HCl mol 001 , 0 L 10 50 L mol 02 , 0 V · M mol º n ) L ( V
moles º n M HCl mol º
n 3
NaOH mol 001 , 0 L 10 · 50 · L mol 02 , 0 V · M mol º n ) L ( V
mol º n M NaOH moles º
n 3
Según la estequiometría de la reacción 1 mol de ácido clorhídrico reacciona con 1 mol de hidróxido, con lo que hay suficiente ácido para neutralizar todo el hidróxido, la reacción es completa y no hay reactivo en exceso, reacciona todo.
66 En una disolución acuosa de hidróxido sódico, cuya densidad es 1,170 g/mL, la fracción molar de soluto es 0,2, calcular su molaridad y porcentaje en peso de soluto.
Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23
Solución:
T i i
n n x
dado que xi = 0,2 habrá 0,2 mol de NaOH y 0,8 de disolvente, en este caso H2O. Calculamos los gramos que intervienen de cada uno:
g 4 , 22 mol 1
g 18 · mol 8 , 0 mol 1
g 40 · mol 2 , 0 g g M · mol º n g M
g mol º
n m NaOH HO
m 2
y veremos el volumen que ocupan:
mL 1 , 19 mL / g 170 , 1
g 4 , 22 d m V V m
d
Luego la molaridad:
M 7 , 10
mL L 10 · mL 1 , 19
mol 2 , 0 )
L ( V
mol º n M
3
El porcentaje en peso:
% 7 , 35 x x 100 soluto
g 8
disolución g
4 ,
22
67 El carbonato cálcico reacciona con el ácido sulfúrico para dar sulfato cálcico, dióxido de carbono y agua. Calcule cuántos litros de dióxido de carbono, medidos a 20 ºC y 1 atm, se necesitan para preparar 987 g de carbonato cálcico, suponiendo un rendimiento del 50%.
Datos: masas atómicas Ca = 40 u; C = 12 u; S = 32 u; O = 16 u; H = 1 u
Solución:
La reacción ajustada es:
O H CO CaSO CaCO
SO
H2 4 3 4 2 2
El número necesario para preparar 987 g de carbonato cálcico es: 3
3 9,8moldeCaCO
mol 1 g 100
CaCO g
987
Según la reacción 1 mol de carbonato cálcico reacciona con 1 mol de dióxido de carbono, pero como la reacción es al 50%, podemos decir que por cada mol de carbonato reaccionan 0,5 moles del dióxido, entonces se necesitan:
2 3
2
3 x 4,9moldeCO
x CaCO mol 8 , 9 CO mol 5 , 0
CaCO mol
1
El volumen que ocupan esos 4,9 moles es:
2
CO de L 7 , 117 atm
1
K 20 273 · K mol
L atm 082 , 0 · moles 9 , 4
p T · R · n V T · R · n V ·
p
68 A 100 mL de una disolución de ácido nítrico de concentración 0,01 M, se le añaden 100 mL de otra disolución de hidróxido de bario de concentración 0,01 M.
a) Escribe la reacción que hay entre estos dos compuestos.
b) Determina si la reacción será completa o, por el contrario, quedará algún reactivo en exceso.
Solución:
a) La reacción de un ácido y una base es una reacción de neutralización dando una sal y agua. Será por tanto:
OH Ba
NO
2H O BaHNO
b) Los moles que intervienen en la reacción:
3 3
3 ·100 10 L 0,001molHNO
L mol 01 , 0 V · M mol º n ) L ( V
moles º n M HNO moles º
n
23
2 ·10010 L 0,001molBaOH
L mol 01 , 0 V · M mol º n ) L ( V
mol º n M OH Ba moles º
n
Según la estequiometría de la reacción 2 moles de ácido nítrico reaccionan con 1 mol de hidróxido, con lo que no hay suficiente ácido para neutralizar todo el hidróxido, la reacción no es completa y como reactivo en exceso estará el hidróxido de bario.
69 El acetileno reacciona con oxígeno para dar, dióxido de carbono y agua. a) Escriba y ajuste la reacción.
b) Partimos de 24 g de acetileno, si se han obtenido 4,8 L de dióxido de carbono medidos a 1 atm y 23ºC, ¿cuál ha sido el rendimiento de la reacción?
Solución:
a) La reacción ajustada es:
O H 2 CO 4 O 5 H C
2 2 2 2 2 2
b) Los moles y la masa de CO2 obtenidos han sido:
273 23
K 0,20mol ·K mol
L atm 082 , 0
L 8 , 4 · atm 1 T
· R
V · p
n
2 2
2 8,8gCO
mol 1
CO g 44 CO mol 20 ,
0
2 moles de acetileno reaccionan con 4 moles de dióxido de carbono, (1:2), luego la cantidad esperada de CO2 era:
2 2
2 2
2
2 x 70,4gdeCO
x H C g 24 CO g 44 · 2
H C g
30
El rendimiento de la reacción es:
% 5 , 12 100 · g 4 , 70
g 8 , 8
R
70 A un vaso de precipitados que contiene 4,2 g de boro se le añaden 90 mL de un ácido clorhídrico comercial del 46% y de densidad en los datos del problema, obteniéndose tricloruro de boro e hidrógeno, indique después de realizar los cálculos necesarios cuál es el reactivo limitante y calcule qué volumen de hidrógeno se obtiene si las condiciones en las que se realiza el proceso son 20ºC y 700 mm de Hg.
Datos del problema: masas atómicas: Cl = 35,5u; B = 11u, H = 1u 3
cm g 1,1
d
Solución:
La reacción será:
2 3 3H
BCl 2 HCl 6 B
2
a) Los moles:
B de mol 38 , 0 mol 1 g 11
g 2 , 4 B mol º
n
nº moles de ácido clorhídrico:
g 99 cm 90 · cm g 1 , 1 V · d m V m
d 3 3