1 Se hacen reaccionar 100 mL de una disolución 2 M de cloruro sódico con 150 mL de una disolución 1 M de ácido sulfúrico.

(1)

COLEGIO ALTOARAGÓN. HUESCA.

QUÍMICA. 2º BACH.

EJERCICIOS DE REACTIVOS LIMITANTES Y RENDIMIENTO.

1 Se hacen reaccionar 100 mL de una disolución 2 M de cloruro sódico con 150 mL de una disolución 1 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:

HCl 2 SO Na NaCl 2 SO

H

₂ ₄

+ →

₂ ₄

+

Los moles que intervienen:

4 3 2

4

2

· 150 10 L 0 , 15 mol H SO

L 1 mol V

· M moles º ) n L ( V moles º M n SO H moles º

n ⇒ = ⇒ = = ⋅

⁻

=

NaCl mol 2 , 0 L 10

· 100 L · 2 mol V

· M moles º ) n L ( V moles º M n NaCl moles º

n ⇒ = ⇒ = =

⁻³

=

Por cada mol de ácido reaccionan dos moles de cloruro, es decir por cada 0,15 moles de ácido necesitamos 0,15⋅2

= 0,30 moles de cloruro que no hay (reactivo limitante), quedará entonces ácido en exceso, reaccionarán 0,2/2 = 0,1 mol, quedan 0,15 - 0,1 = 0,05 moles de ácido en exceso.

2 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: Br

₂

+ H

₂

→ 2 HBr

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 , 100 17

· 79 L

22 =

3 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

(2)

Solución:

La reacción es:

O H CO CaCl HCl

2 CaCO

₃

+ →

₂

+

₂

+

₂

Los moles serán:

HCl de moles 23 , mol 1 1 g 5 , 36

g HCl 45

moles º n

CaCO de moles 45 , mol 0 1 g 100

g CaCO 45

moles º

n

₃ ₃

=

Por la reacción 1 mol de carbonato reacciona con 2 moles de ácido clorhídrico, entonces:

3 3

3

x 0 , 90 moles de HCl para 0 , 45 moles de CaCO x

CaCO moles 45 , 0 HCl moles 2

CaCO moles

1 = ^⇒ =

3

y 0 , 61 mol CaCO

3

HCl mol 23 , 1

y HCl

mol 2

CaCO mol

1 = ⇒ = (que no hay) para 1,23 moles HCl.

El reactivo limitante será al CaCO

3

.

4 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

3 H

AlCl 2 HCl 6 Al

2 + → +

Los moles que intervienen serán:

Al de moles 7 , mol 0 1 g 27

g Al 20

moles º

n = =

HCl mol 4 , 0 L 10

· 100 L · 4 mol V

· M moles º ) n L ( V moles º M n 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 HCl y

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

5 Se mezclan 40 g de cadmio puro con 120 mL de HCl 2 M, cuando termine el desprendimiento de hidrógeno

¿Qué quedará en exceso, aluminio ó ácido?

(3)

Solución:

La reacción es:

2

H

CdCl HCl

2 Cd + → +

Los moles que intervienen serán:

Cd mol 36 , mol 0 1 g 112

g Cd 40

moles º

n = =

HCl mol 24 , 0 L 10

· 120 L · 2 mol V

· M moles º ) n L ( V moles º M n 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 HCl y

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.

6 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:

disolvente kg

moles º m = n

A 25ºC:

m 76 , kg 3 1 , 0

mol 1 g 101

g 38

m = =

7 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

H

₂ ₄

+ →

₂ ₄

+

₂

Los moles que intervienen:

4 2 3

4

2

SO M n º moles n º moles M · V 1 , 5 mol · 50 · 10 L 0 , 075 mol H SO H

moles º

n ⇒ = ⇒ = =

⁻

=

(4)

8 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

CaCO

₃

+

₂ ₄

→

₄

+

₂

+

₂

Los moles serán:

4 2 4

2

3 3

SO H de moles 76 , mol 0 1 g 98

g SO 75

H moles º n

CaCO de moles 75 , mol 0 1 g 100

g CaCO 75

moles º n

=

Por la reacción 1 mol de carbonato reacciona con 1 moles de ácido sulfúrico, entonces:

3 4

3 2 4

2

3

x 0 , 75 moles de H SO para 0 , 75 moles de CaCO x

CaCO moles 75 , 0 SO H moles 1

CaCO moles

1 = ^⇒ =

3 4

2 4

2

3

y 0 , 76 mol CaCO

SO H moles 76 , 0

y SO

H moles 1

CaCO moles

1 = ⇒ = (que no hay) para 0,76 moles H

2

SO

4

.

El reactivo limitante será el CaCO

3

.

9 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: Cl

₂

+ H

₂

→ 2 HCl

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 , 100 16

· 58 L

28 =

10 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/cm

³

de densidad se obtendrá?

Solución:

La reacción es: Br

₂

+ H

₂

→ 2 HBr

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 HBr V

g 7 , 643

cm g 9 , 1

· V HBr g 30

disolución g

100

3 3

=

= ⇒

(5)

11 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: CaCO

3

+ 2 HCl → CaCl

2

+ CO

2

+ H

2

O

mol 4 , mol 1 g 99

KIO g CaCO 140

de mol º

n

₃

=

³

=

La relación sería:

³ ₂

2

3

x 1 , 4 mol de CO

x CaCO mol 4 , 1 CO mol 1

CaCO mol

1 = ⇒ =

El volumen que se obtendría teóricamente sería:

( )

CO

2

de L 3 , 34 atm

1 mmHg 760

mmHg 760

K 23 273 K · mol

L 082 atm , 0

· mol 4 , 1 p

T

· R

· V n T

· R

· n V

· p =

+

=

= ⇒

El rendimiento será entonces:

% 73 L 100 3 , 34

L R = 25 ⋅ =

12 ¿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 M = n

Calculamos los gramos de ácido sulfúrico que hay en 1 litro de disolución:

g 1190 mL 1000

· mL / g 19 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 26% se tienen:1170 · 0,26 = 309 g de H

2

SO

4

puro El número de moles será: 3 , 15 mol

mol 1 g 98

g 309 =

Como hemos supuesto que el volumen es de un litro la molaridad será 3,15 M.

13 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/cm

³

de densidad se obtendrá?

Solución:

La reacción es: Cl

₂

+ H

₂

→ 2 HCl

(6)

14 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: 2 KIO

₃

→ 2 KI + 3 O

₂

mol

6 , mol 1 g 214

KIO g KIO 345

de mol º

n

3

=

³

=

La relación molar es:

³ ₂

2

3

x 2 , 4 mol deO

x KIO mol 6 , 1 O mol 3

KIO mol

2 = ⇒ =

el volumen que se obtendría teóricamente sería:

( )

O

2

de L 1 , 64 atm

1 mmHg 760

mmHg 740

K 20 273 K · mol

L 082 atm , 0

· mol 4 , 2 p

T

· R

· V n T

· R

· n V

· p =

+

=

= ⇒

El rendimiento será entonces:

% 47 L 100 1 , 64

L R = 30 ⋅ =

15 La reacción de solubilidad del carbonato mediante ácido nítrico es la siguiente:

Carbonato cálcico + ácido nítrico → → → → nitrato 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 H O

Ca HNO 2

CaCO

₃

+

₃

→

₃ ₂

+

₂

+

₂

Los moles:

3

0 , 5 mol CaCO

mol 1 g 100

g CaCO 50

moles º

n = =

3 3

3

· 200 · 10 L 0 , 02 mol HNO

L 1 mol , 0 V

· M moles º ) n L ( V

moles º M n 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

HNO mol 02 , 0 para CaCO mol 01 , 0 HNO y

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 HNO

3

y qeudará CaCO

3

en exceso: 0,5 - 0,01 = 0,49 mol de CaCO

3

.

16 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

(7)

Solución:

La molalidad viene definida como:

disolvente kg

moles º m = n

A 20ºC:

m 28 , kg 0

1 , 0

mol 1 g 1 , 160

g 46

m = =

17 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 (

MgCO

₃

+ →

₂

+

₂

+

₂

La normalidad se define como :N = nº eq / V El número de moles del carbonato:

moles 10

· 1 , mol 2 1 g 3 , 84

g 10

· moles 18 º

n

⁴

3

−

=

= de MgCO

3

Según la estequiometría de la reacción:

HCl eq 10

· HCl 1 de mol 1

HCl de eq

· 1 HCl moles 10

· 1 HCl x

moles x

MgCO moles 10

· 1 , 2 HCl moles 2

MgCO mol

1

4 3 4 4

3 − −

−

=

= ⇒

El volumen necesario será:

mL 1 , 0 L 10

· 1 1 10

· 1 N

eq º V n V

eq º

N = n ⇒ = =

⁴

=

⁻⁴

=

−

de HCl

18 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

(8)

Solución:

La reacción será:

3

HCl AgCl HNO

AgNO + → +

Los moles:

3

0 , 18 mol AgNO

mol 1 g 170

g AgNO 30

moles º

n = =

HCl mol 38 , mol 0 1 g 5 , 36

g HCl 14

moles º

n = =

Por la estequiometría de la reacción: 1 mol de nitrato de plata reacciona con 1 mol de ácido clorhídrico, por lo que:

HCl mol 38 , 0 para ) hay no que ( AgNO mol 38 , 0 HCl y

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 AgNO

3

y quedará HCl en exceso: 0,38 - 0,18 = 0,3 mol de HCl El reactivo limitante será el nitrato de plata.

19 ¿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 M = n

Calculamos los gramos de ácido nítrico que hay en 1 litro de disolución:

g 1170 mL 1000

· mL / g 170 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 42,6% se tienen: 1170 · 0,426 = 498,4 g de HNO

3

puro.

El número de moles de HNO

3

es: 7 , 9 mol mol

1 g 63

g 4 ,

498 =

Como hemos supuesto que el volumen es de un litro la molaridad será 7,9 M.

20 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/cm

³

de densidad se obtendrá?

Solución:

La reacción es: F

2

+ H

2

→ 2 HF

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 HF V

g 4 , 105

cm g 6 , 1 V HF

g 28

disolución g

100

3 3

=

⋅ ⇒

=

(9)

21 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

C

7 16

+

2

→

2

+

2

Nº mol iniciales de C

7

H

16

: 2 , 52 · 10 mol 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:

3

0 , 01764 mol de CO

2

10 · 52 , 2

·

7

⁻

=

en condiciones normales un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L con lo que el volumen de CO

2

generado ocupa el siguiente volumen:

2

0 , 395 L 395 mL de CO

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%.

22 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

3 H AlCl 2 HCl 6 Al

2 + → +

g 117 mL 100

· mL / g 170 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

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 HCl x

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%.

(10)

23 El hidrogenocarbonato (bicarbonato) de sodio se obtienen mediante la reacción:

Amoníaco (g) + dióxido de carbono (g) + agua (l) + cloruro sódico (aq) → → → → hidorgenocarbonato sódico (s) + cloruro amónica (aq).

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 H O ( ) aq NaHCO ( ) s NH Cl ( ) aq

NH

3

+

2

+

2

→

3

+

4

El número necesario para preparar 1 Kg de hidrogenocarbonato es:

3

11 , 9 mol de NaHCO

3

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 NaHCO x

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 , atm 271

2 K 25 273 K · mol

L 082 atm , 0

· mol 8 , 23 p

T

· R

· V n T

· R

· n V

· p =

+

=

= ⇒

24 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

x = n dado que x

i

= 0,1 habrá 0,1 mol de KOH y 0,9 de disolvente, en este caso H

2

O. Calculamos los gramos que intervienen de cada uno:

g 8 , mol 21 1 18 g

· mol 9 , mol 0 1 56 g

· mol 1 , 0 g g M

· mol º n M g

mol g º

n

_m _KOH _H_O

m ²

= +

= ⇒

y veremos el volumen que ocupan: 17 , 6 mL mL

/ g 24 , 1

g 8 , 21 d V m V

d = m ⇒ = = =

Luego la molaridad: 5 , 8 M

mL 10 L

· mL 6 , 17

mol 1 , 0 )

L ( V

moles º M n

3

=

−

El porcentaje en peso será: x 25 , 7 % x

100 soluto

6 , 5

disolución g

8 ,

21 = ⇒ =

25 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

(11)

Solución:

La molaridad se define como:

) L ( V moles º M = n

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: m d · V 1 , 2 g / mL · 1500 mL 1800 g V

d m

_A _A _A

A

=

A

⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 46 % se tienen: 1800 · 0,46 = 828 g de H

2

SO

4

en la disolución A.

El número de moles de H

2

SO

4

en A es: 8 , 4 mol mol

1 g 98

g 828 =

nº mol de la disolución B: m d · V 1 , 350 g / mL · 1000 mL 1350 g V

d m

_B _B _B

B

=

B

⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 57,8 % se tienen: 1350 · 0,578 = 780 g de H

2

SO

4

en la disolución B.

El número de moles de H

2

SO

4

en B es: 7 , 9 mol mol

1 g 98

g 780 =

Al mezclar las dos disoluciones se tenía:

M 52 , 5 6 , 2

9 , 7 4 , 8 )

L ( V V

B moles º n A moles º M n

B A

+ = + =

= +

26 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 C

8

H

18

de partida es: 2 , 63 · 10 mol 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:

3 2

3

2 , 1 · 10 mol de CO 10

· 63 , 2

·

8

⁻

=

⁻

en condiciones normales un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L con lo que:

2

3 2

0 , 471 L 471 mL de CO

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 %.

(12)

27 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

3 H

AlCl 2 HCl 6 Al

2 + → +

a) Los moles:

Al de moles 285 , mol 0 1 g 27

g 6 , Al 7 moles º

n = =

nº moles de ácido clorhídrico:

g 118 cm

100 · cm g 180 , 1 V

· d V m

d = m ^⇒ = =

⁻³ ³

= con una riqueza del 36 %: 118 · 0,36 = 42,48 g de HCl

HCl de moles 16 , mol 1 1 g 5 , 36

g 48 , HCl 42

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 HCl y

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:

( )

H

2

L 6 , 10 atm

1 mmHg 760

mmHg 750

K 25 K 273 mol

L 082 atm , 0 moles 43 , 0 p

T R V n T R n V

p =

+

⋅

⋅ =

= ⋅

⋅ ⇒

⋅

=

⋅

28 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

(13)

Solución:

La reacción es:

2 3

3

2 NO Ag H

HNO 2 Ag

2 + → +

g 2 , 115 mL 72

· mL / g 6 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 44% se tiene que han reaccionado: 115,2 · 0,44 = 50,7 g de HNO

3

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 HNO x

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%.

29 Se mezcla 1 l de ácido nítrico de densidad 1,380 g/mL y 62,7% de riqueza en peso con 1 L de ácido nítrico de densidad 1,130 g/mL y 22,38 % en peso. Calcule la molaridad de la disolución resultante, admitiendo que los volúmenes son aditivos.

Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1 Solución:

La molaridad se define como:

) L ( V moles º M = n

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: m d · V 1 , 38 g / mL · 1000 mL 1380 g V

d m

A A A

A

=

A

⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 62,7 % se tienen: 1380 · 0,627 = 865 g de HNO

3

en la disolución A.

El número de moles de HNO

3

: 13 , 7 mol mol

1 g 63

g 865 =

nº mol de la disolución B: m d · V 1 , 13 g / mL · 1000 mL 1130 g V

d m

_B _B _B

B

=

B

⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 22,38 % se tienen: 1130 · 0,2238 = 252,9 g de HNO

3

en la disolución B.

El número de moles de HNO

3

: 4 , 0 mol mol

1 g 63

g 9 ,

252 =

Al mezclar las dos disoluciones: 8 , 85 M

2 0 , 4 7 , 13 )

L ( V V

B mol º n A mol º M n

B A

+ = + =

= +

(14)

Solución:

La reacción será:

2

3

3 H

BCl 2 HCl 6 B

2 + → +

a) Los moles:

B de mol 38 , mol 0 1 g 11

g 2 , B 4 mol º

n = =

nº moles de ácido clorhídrico:

g 99 cm 90

· cm g 1 , 1 V

· d V m

d = m ^⇒ = =

⁻³ ³

= con una riqueza del 46 %: 99 · 0,46 = 45,5 g de HCl

HCl de moles 24 , mol 1 1 g 5 , 36

g 5 , HCl 45

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 HCl y

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 El reactivo limitante es el Boro.

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 K 273 mol

L 082 atm , 0 moles 57 , 0 p

T R V n T R n V

p =

₂

+

⋅

⋅ =

= ⋅

⋅ ⇒

⋅

=

⋅

31 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 ) 2 H O

Ba HNO

2

₃

+

₂

→

₃ ₂

+

₂

b) Los moles que intervienen en la reacción:

3 3

3

· 100 10 L 0 , 001 mol HNO

L 01 mol , 0 V

· M mol º ) n L ( V

moles º M n HNO moles º

n ⇒ = ⇒ = = ⋅

⁻

=

( )

₂

· 100 10

³

L 0 , 001 mol Ba ( OH )

₂

L 01 mol , 0 V

· M mol º ) n L ( V

mol º M n 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.

32 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?

(15)

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 CO

2

obtenidos han sido:

( )

mol 20 , 0 K 23 273 K · mol

L 082 atm , 0

L 8 , 4

· atm 1 T

· R

V

· n p =

+

=

2 2

2

8 , 8 g CO

mol 1

CO g CO 44 mol 20 ,

0 ⋅ =

2 moles de acetileno reaccionan con 4 moles de dióxido de carbono, (1:2), luego la cantidad esperada de CO

2

era:

2 2 2 2

2

x 70 , 4 g de CO

x H C g 24 CO g 44

· 2

H C g

30 = ⇒ =

El rendimiento de la reacción es: · 100 12 , 5 % g

4 , 70

g 8 ,

R = 8 =

33 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:

La fracción molar viene definido como:

T i i

n

x = n dado que x

i

= 0,2 habrá 0,2 mol de NaOH y 0,8 de disolvente, en este caso H

2

O. Calculamos los gramos que intervienen de cada uno:

g 4 , mol 22 1 18 g

· mol 8 , mol 0 1 40 g

· mol 2 , 0 g g M

· mol º n M g

mol g º

n

m NaOH HO

m ²

= +

= ⇒

y veremos el volumen que ocupan:

mL 1 , mL 19 / g 170 , 1

g 4 , 22 d V m V

d = m ⇒ = = =

Luego la molaridad:

M 7 , 10 mL 10 L

· mL 1 , 19

mol 2 , 0 )

L ( V

mol º M n

3

=

−

El porcentaje en peso:

% 7 , 35 x x

100 soluto

g 8

disolución g

4 ,

22 = ⇒ =

34 El ácido clorhídrico concentrado, HCl, tiene habitualmente una concentración del 56 % en masa y su

densidad relativa es de 1,07 g/mL.

(16)

Solución:

a) La molaridad se define como:

) L ( V moles º M = n

Calculamos el nº de moles de HCl que hay en 1 L de disolución:

g 1070 mL 1000

· mL / g 07 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 56 % se tienen: 1070 · 0,56 = 599,2 g de HCl puro.

HCl de mol 4 , mol 16 1 g 5 , 36

g 2 , HCl 599

mol º

n = =

Luego: 16 , 4 M

L 1

mol 4 , 16 ) L ( V

moles º

M = n = =

b) Al mezclar la disolución hay un volumen de 1000 mL + 250 mL =1025 mL = 1,25 L.

El nº de mol será

HCl mol 1 , 4 L 25 , 0 L · 4 mol , 16 V

· M mol º ) n L ( V

mol º M n M 4 , 16 HCl mol º

n ⇒ = ⇒ = = =

HF mol 1 L 1 L · 1 mol V

· M mol º ) n L ( V

mol º M n M 1 HCl mol º

n ⇒ = ⇒ = = =

nº de moles totales:4,1 + 1 = 5,1 mol de HCl puro en 1,25 L de disolución. La molaridad de esta nueva disolución será:

M 1 , L 4 25 , 1

mol 1 , 5 ) L ( V

mol º

M = n = =

35 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

H

₂ ₄

+

₃

→

₄

+

₂

+

₂

El número necesario para preparar 987 g de carbonato cálcico es:

3

9 , 8 mol de CaCO

3

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:

3 2 2

3

x 4 , 9 mol de CO

x CaCO mol 8 , 9 CO mol 5 , 0

CaCO mol

1 = ⇒ =

El volumen que ocupan esos 4,9 moles es:

( )

CO

2

de L 7 , atm 117

1 K 20 273 K · mol

L 082 atm , 0

· moles 9 , 4 p

T

· R

· V n T

· R

· n V

· p =

+

=

= ⇒

36 El carbonato de calcio reacciona con ácido clorhídrico para dar cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua.

a) Escriba y ajuste la reacción.

b) Partimos de 35 g de carbonato de calcio si se han obtenido 6,95 L de dióxido de carbono medidos a 1

(17)

Solución:

a) La reacción ajustada es:

O H CO CaCl HCl 2

CaCO

₃

+ →

₂

+

₂

+

₂

b) Los moles y la masa de CO

2

obtenidos es:

( )

mol 29 , 0 K 20 273 K · mol

L 082 atm , 0

L 95 , 6

· atm 1 T

· R

V

· n p =

+

=

2 2

2

12 , 76 g CO

mol 1

CO g

· 44 CO mol 29 ,

0 =

La masa de CO

2

esperada era:

g 4 , 15 x x

CaCO g 35 CO g 44

CaCO g

100

₃

2

3

= ⇒ =

El rendimiento de la reacción es: 100 82 , 85 % g

4 , 15

g 76 ,

R = 12 ⋅ =

37 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:

a) La molaridad se define como:

) L ( V moles º M = n

Calculamos el nº de moles de HF que hay en 1 L de disolución:

g 1170 mL 1000

· mL / g 17 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Dado que la riqueza es del 49 % se tienen: 1170 · 0,49 = 573,3 g de HF puro.

HF de mol 7 , mol 28 1 g 20

g 3 , HCl 573 mol º

n = =

Luego: 28 , 7 M

L 1

mol 7 , 28 ) L ( V moles º

M = n = =

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: · 0 , 5 L 14 , 35 mol HF L

7 mol , 28 V

· M mol º ) n L ( V

mol º

M = n ⇒ = = =

El nº mol de HF 2 M es: · 1 L 2 mol HF

L 2 mol V

· M mol º ) n L ( V

mol º

M = n ⇒ = = =

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: 10 , 9 M L

5 , 1

mol 35 , 16 ) L ( V

mol º

M = n = =

(18)

Solución:

La reacción ajustada es:

2

3

3 H

AlCl 2 HCl 6 Al

2 + → +

Los nº de moles serán:

Al de moles 06 , mol 1 1 g 27

95 , 0

· g Al 30 moles º

n = = con una riqueza del 35 %: 117 · 0,35 = 40,95 g de HCl

HCl de moles 12 , mol 1 1 g 5 , 36

g 95 , HCl 40

moles º

n = =

g 117 mL 100

· mL / g 170 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Según la estequiometría de la reacción:1 mol de aluminio reacciona con 3 moles de ácido clorhídrico:

HCl mol 181 , 3 x x

Al mol 06 , 1 HCl moles 3

Al mol

1 = ⇒ = (que no hay) para 1,06 moles de Al

HCl mol 12 , 1 para Al mol 37 , 0 HCl y

mol 12 , 1

y HCl

mol 3

Al mol

1 = ⇒ =

Luego se agotará todo el HCl y el Al quedará en exceso: 1,06 - 0,37 = 0,69 moles de Al El reactivo limitante es el HCl.

b) Según la reacción 2 moles de ácido reaccionan para dar 1 mol de hidrógeno, así que como hay 1,12 moles de ácido se producirán: 1,12/2= 0,56 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de los gases ideales, entonces el volumen que ocupa será:

( )

. H L 14 atm

1 mmHg 760

mmHg 740

K 25 K 273 mol

L 082 atm , 0 moles 56 , 0 p

T R V n T R n V

p =

₂

+

⋅

⋅ =

= ⋅

⋅ ⇒

⋅

=

⋅

39 Se tiene un litro de una disolución de ácido sulfúrico (tetraoxosulfato (VI) de dihidrógeno) del 98 % de riqueza y de densidad 1,84 g/mL. Calcular:

a) La molaridad.

b) La molalidad.

c) El volumen de esa disolución de ácido sulfúrico necesario para preparar 100ml de otra disolución del 20

% y densidad 1,14g/mL.

(19)

Solución:

a) Teniendo 1 litro de disolución, los gramos que se tendrán serán:

g 1840 mL 1000

· ml g 84 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = =

⁻¹

=

Con una riqueza del 98 % se tendrán: 1840 · 0,98 = 1803 g de H

2

SO

4

. El número de moles será: 18 , 4 mol

mol 1 g 98

g 1803 =

La molaridad será: 18 , 4 M L

1 mol 4 , 18 ) L ( V

moles º

n = =

b) De los 1840 g, 1803 g son de soluto, el resto (37 g) son de disolvente, es decir, agua en este caso. La

molalidad será: 497 m

10 · 37

4 , 18 disolvente kg

mol º

m = n =

₋₃

=

c) En los 100 mL de la nueva disolución hay:

g 114 mL 100

· mL / g 14 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = =

Con una riqueza del 20 % se tienen: 114 · 0,20 = 22,8 g de H

2

SO

4

El número de moles será: 0 , 23 mol mol

1 g 98

g 8 ,

22 =

Esos 0,23 mol de ácido sulfúrico se toman de la primera disolución, de la que tendremos que tomar para la nueva disolución un volumen de:

mL 5 , 12 V V

23 , 0 mL 1000

moles 4 ,

18 = ⇒ =

40 Se tiene un litro de una disolución de ácido clorhídrico del 86 % de riqueza y de densidad 1,24 g/mL.

Calcular:

a) La molaridad.

b) La molalidad.

c) El volumen de esa disolución de ácido clorhídrico necesario para preparar 150ml de otra disolución del

30 % y densidad 1g/mL.

(20)

Solución:

a) Teniendo 1 litro de disolución, los gramos que hay:

g 1240 mL 1000

· mL g 24 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = =

⁻¹

=

Con una riqueza del 86 % se tendrán: 120 · 0,86 = 1066,4 g de HCl Habrán reaccionado: 29 , 2 moles

mol 1 g 5 , 36

g 4 , 1066 =

La molaridad será: 29 , 2 M

L 1

moles 2 , 29 ) L ( V moles º

M = n = =

b) De los 1240 g, 1066,4 g son de soluto, el resto (173,6 g) son de disolvente, es decir, agua en este caso. La molalidad:

m 10 169

· 173

2 , 29 disolvente kg

moles º

m = n =

₋₃

=

c) En los 150 mL de la nueva disolución hay:

g 150 mL 150

· mL / g 1 V d V m

d = m ⇒ = × = =

Con una riqueza del 30 % sen tendrán: 150 · 0,3 = 45 g de HCl Habrán reaccionado: 1 , 23 moles

mol 1 g 5 , 36

g

45 =

Esos 1,23 moles de ácido clorhídrico se toman de la primera disolución, de la que tendremos que tomar para la nueva disolución un volumen de:

mL 2 , 42 V V

23 , 1 mL 1000

moles 2 ,

29 = ⇒ =

41 En el proceso de formación del agua a partir de sus elementos:

a) Calcula la masa de agua, en gramos, que se forma a partir de 30 g de hidrógeno y 70 de oxígeno.

b) ¿Qué reactivo se encuentra en exceso y en qué cantidad?

c) Si el agua formada se encuentra a 20ºC y 1 atm de presión, calcula el volumen que ocupa.

(21)

Solución:

La reacción es:

O H 2 O H

2

₂

+

₂

→

₂

Los nº de moles serán:

2 2

O de moles 2 , mol 2 1 g 32

g O 70

moles º n

H de moles mol 15

1 g 2

g H 30

moles º n

=

Por la estequiometría de la reacción 2 moles de hidrógeno reacciona con 1 mol de oxígeno

( )

2 2

2

2 2

2

O moles 2 , 2 para H de moles 4 , 4 O y

moles 2 , 2

y O

moles 1

H moles 2

H de moles 15 para hay no que O de moles 5 , 7 x x

H moles 15 O moles 1

H moles 2

=

= ⇒

=

= ⇒

Luego se agotará todo el oxígeno y quedara exceso de hidrógeno: 15 - 4,4 = 10,6 moles de H

2

. Luego el oxígeno será el reactivo limitante.

Por cada mol de oxígeno se forman 2 moles de agua, luego con los 2,2 moles se formarán 4,4 moles de agua que expresado en gramos:

O H de g 2 , mol 79 1

O H g

· 18 moles 4 ,

4

2

=

2

se forman.

c) El volumen que ocupan esos moles será:

( )

. O H de L atm 105

1 K 20 K 273

mol L 082 atm , 0 moles 4 , 4 P

T R V n T R n V

P =

₂

+

⋅

⋅ =

= ⋅

⋅ ⇒

⋅

=

⋅

42 El butano se quema de la forma que indica la siguiente reacción:

O H 10 CO 8 O 13 H C

2

₄ ₁₀

+

₂

→

₂

+

₂

a) ¿Cuántos gramos de dióxido de carbono por gramo de butano quemado se obtienen?

b) ¿Cuántos moles de oxígeno reaccionan con 1 mol de butano?

c) ¿Cuántos litros de dióxido de carbono a la presión de 1 atm se obtienen? ¿Y a la temperatura de 25 ºC a partir de 1 mol de butano si el rendimiento es del 98%?

Datos: masas atómicas: C = 12 u; O = 16 u; H = 1 u

(22)

Solución:

La reacción es:

O H 10 CO 8 O 13 H C

2

₄ ₁₀

+

₂

→

₂

+

₂

a) Por cada mol de butano se obtienen 4 moles de dióxido de carbono, por tanto por cada gramo de C

4

H

10

se generarán:

2 2 2 2

10

4

x 3 g CO

x H C g 1 CO g 44

· 4

H C g

58 = ⇒ =

b) Los moles de oxígeno que reacciona con 1 mol de butano serán:

2 2

10 4 2

10

4

x ' 6 , 5 mol O

O mol ' x

H C mol 1 O mol 13

H C mol

2 = ⇒ =

c) En condiciones normales:

10 2 4 2

10

4

x '' 89 , 6 L CO

'' x

H C mol 1 CO L 4 , 22

· 8

H C mol

2 = ⇒ =

A la temperatura de 25ºC:

CO

2

L 8 , 98 K V

) 25 273 (

V K

273 L 6 ,

89 ⇒ =

= +

como el rendimiento es del 98%:

2

97 L de CO

100 CO 98 L 8 ,

98 ⋅ =

43 El acetileno se quema de la forma que indica la siguiente reacción:

O H 2 CO 4 O 5 H C

2

₂ ₂

+

₂

→

₂

+

₂

a) ¿Cuántos gramos de dióxido de carbono por gramo de acetileno quemado se obtienen?

b) ¿Cuántos moles de oxígeno reaccionan con 1 mol del acetileno?

c) ¿Cuántos litros de dióxido de carbono a la presión de 1 atm se obtienen? ¿Y a la temperatura de 20 ºC a partir de 1 mol de acetileno si el rendimiento es del 89%?

Datos: masas atómicas: C = 12 u; O = 16 u; H = 1 u

(23)

Solución:

La reacción es:

O H 2 CO 4 O 5 H C

2

₂ ₂

+

₂

→

₂

+

₂

a) Por cada mol de acetileno se obtienen 2 moles de dióxido de carbono, por tanto por cada gramo de C

2

H

2

se generan:

2 2 2 2

2

x 3 , 4 g CO

x H C g 1 CO g 44

· 2

H C g

26 = ⇒ =

b) Los moles de oxígeno que reacciona con 1 mol del acetileno:

2 2

2 2 2

2

x ' 2 , 5 mol O

O mol ' x

H C mol 1 O mol 5

H C mol

2 = ⇒ =

c) En condiciones normales:

2 2 2 2

2

x '' 44 , 8 L CO

'' x

H C mol 1 CO L 4 , 22

· 4

H C mol

2 = ⇒ =

A la temperatura de 20ºC:

CO

2

L 1 , 48 K V

) 20 273 (

V K

273 L 8 ,

44 ⇒ =

= +

como el rendimiento es del 89%:

2

42 , 8 L de CO

2

100 · 89 CO L 1 ,

48 =

44 En la reacción de aluminio con ácido clorhídrico se desprende hidrógeno. Se ponen en un matraz 30 g de aluminio del 95% de pureza y se añaden 100ml de un ácido clorhídrico comercial de densidad 1,170 g/ml y del 35% de pureza en peso. Con estos datos calcula:

a) Cuál es el reactivo limitante.

b) El volumen de hidrógeno que se obtendrá a 25ºC y 740mm de Hg.

Datos: masas atómicas: Ga = 70; Cl = 35,5; H = 1

(24)

Solución:

La reacción ajustada es:

2

3

3 H

GaCl 2 HCl 6 Ga

2 + → +

Los nº de moles serán:

Ga mol 6 , mol 0 1 g 70

83 , 0

· g Al 50 mol º

n = =

g 165 mL 150

· mL / g 1 , 1 V

· d V m

d = m ⇒ = = = con una riqueza del 52 %: 165 · 0,52 = 85,8 g de HCl

HCl de moles 3 , mol 2 1 g 5 , 36

g 8 , HCl 85

moles º

n = =

Según la estequiometría de la reacción:1 mol de Galio reacciona con 3 moles de ácido clorhídrico:

Ga mol 6 , 0 para HCl mol 9 , 0 x x

Ga mol 6 , 0 HCl mol 3

Ga mol

1 = ⇒ =

Ga mol 77 , 0 HCl y

mol 3 , 2

y HCl

mol 3

Ga mol

1 = ⇒ = (que no hay) para 2,3 moles de HCl Luego se agotará todo el Ga y el HCl quedará en exceso: 2,3 - 0,91 = 1,4 moles de HCl

El reactivo limitante es el Ga.

b) Según la reacción 2 moles de galio reaccionan para dar 3 moles de hidrógeno, así que como hay 0,6 moles de galio se producirán: 0,6 · 3/2 = 0,9 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de los gases ideales, entonces el volumen que ocupa será:

( )

. H L 48 , 23 atm

1 mmHg 760

mmHg 700

K 20 K 273 mol

L 082 atm , 0 moles 9 , 0 p

T R V n T R n V

p =

₂

+

⋅

⋅ =

= ⋅

⋅ ⇒

⋅

=

⋅

45 En el proceso de formación del dióxido de carbono a partir de sus elementos:

a) Calcula la masa de dióxido de carbono, en gramos, que se forma a partir de 20 g de carbono y 60 de oxígeno.

b) ¿Qué reactivo se encuentra en exceso y en qué cantidad?

c) Si el dióxido de carbono formado se encuentra a 25ºC y 1 atm de presión, calcula el volumen que ocupa.

(25)

Solución:

La reacción es:

2

CO

O

C + →

Los nº de moles serán:

2

1 , 8 moles de O

mol 1 g 32

g O 60

moles º n

C de moles 7 , mol 1 1 g 12

g C 20

moles º n

=

Por la estequiometría de la reacción 1 mol de carbono reacciona con 1 mol de oxígeno, luego el que está en defecto será el reactivo limitante y es el carbono y por consiguiente el oxígeno es el que está en exceso.

Como 1 mol de carbono reacciona para formar 1 mol de dióxido de carbono, se formarán 1,7 moles de dióxido, que expresado en masa: