SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE ESTEQUIOMETRÍA

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I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y QuímicaSOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DEESTEQUIOMETRÍA1. La reacción del aluminio con el cloro produce cloruro de aluminio.a. ¿Qué masa de tricloruro de aluminio se obtiene al hacer reaccionar 23 g de aluminiocon un exceso de dicloro?b. ¿Qué masas de aluminio y cloro se necesitan para obtener 145 g de cloruro dealuminio?Lo primero que se debe hacer es escribir la ecuación química que corresponde a esta reacciónquímica y ajustarla.2 Al 3 Cl22 AlCl3Mm(Al) 26,98 g/molMm(Cl2) 2 . 35,45 70,90 g/molMm (AlCl3) 26,98 3 . 35,45 133,33 g/mola.2 Al 3 Cl223 g2 AlCl3m?Se calcula el número de moles de Al que representan los 23g.Se relaciona el número de moles de Al con el número de moles de tricloruro de aluminio, taly como nos indica el ajuste de la reacción química. . 0,85 moles de Al 0,85 molesUna vez obtenido el número de moles de producto, se calcula la masa de AlCl3 que seobtiene. n. Mm 0,85 . 133,33 113,33 gb.2 Al 3 Cl2m?m?2 AlCl3145 gPrimero se calcula el número de moles que corresponde a 145 g de tricloruro de aluminio.Página 1

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y QuímicaSe relaciona el número de moles de la sal con el número de moles de aluminio según nos indica el ajuste dela ecuación química, y después se calcula la masa correspondiente.mAl 1,09 . 26,98 29,41 gPara calcular la masa que se necesita de cloro relacionamos los moles de sal con los molesde cloro según la ecuación química ajustada: 1,64 . 70,90 115.92 gIMPORTANTE: Observa que se cumple la Ley de Lavoisier (la masa de los reactivos es igual a lamasa de los productos). 29,41 115,92 145,33 g (la diferencia con 145 g se debe a los decimalesque se redondean).2. Al mezclar una disolución de hidróxido de sodio con una disolución de nitrato de cobre (II),Cu(NO3)2, se forma un precipitado de hidróxido cúprico y nitrato de sodio (NaNO3).a. Escribe y ajusta la ecuación química que corresponde a la ecuación químicaanterior.b. Calcula la masa de hidróxido de cobre (II) que se formará al mezclar 20 cm3 deNaOH 0,5 M con una disolución de nitrato cúprico en exceso.2 NaOH Cu(NO3)220 cm30,5 MCu(OH)2 2 NaNO3m?Mm (Cu(OH)2) 63,55 2. (15,99 1,01) 97,55 g/molSe calcula el número de moles de hidróxido sódico que hay en 20 cm3 (es necesario pasar estevolumen a litros) de una disolución 0,5 M.nNaOH M. V 0,5 . 0,02 0,01 molesSe relaciona el número de moles de hidróxido de sodio con el número de moles del hidróxidocúprico según la reacción ajustada:Se calcula la masa de hidróxido de cobre (II) multiplicando por su masa molar. n . Mm 5.10-3 . 97,55 0,49 gPágina 2

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química3. El clorato de potasio se descompone por calentamiento formando cloruro de potasio y oxígeno.¿Qué masa de trioxoclorato(V) de potasio se deberá descomponer para obtener 20 L de O2,medidos a 10ºC y 0,8 atm?DATO: R 0,082 atm.L/mol.KKClO3KCl m?O220 L (0,8 atm, 10ºC)Mm(KClO3) 39,10 35,45 3 . 15,99 122,52 g/molPrimeramente se calcula el número de moles de O2 que hay en 20 L de este gas medido a 0,8atm de presión y 10ºC ( 283 K), mediante la ecuación de estado de los gases ideales:0,8 . 20 n . 0,082 . 283 0,69 molesSe relaciona el número de moles del oxígeno con el número de moles de la sal ternaria cuyamasa queremos obtener.Se calcula la masa de clorato de potasio multiplicando el número de moles por su masa molar: 0,46 . 122,52 56,32 g4. Determina la masa de oxígeno que se necesita para quemar 0,53 m3 de metano medido a 5 atmy 25ºC.Cuando se quema o se produce la combustión de un compuesto que presenta carbono en sumolécula, en presencia de oxígeno, se obtienen SIEMPRE como productos dióxido de carbonoy agua. A este tipo de reacciones se les denomina REACCIÓN DE COMBUSTIÓN.Se escribe y se ajusta la ecuación que corresponde a la reacción de combustión del metano:CH4 2 O20,53 m3 m?5 atm, 25ºCCO2 2 H2O*Se realiza igual que el ejercicio anteriorRecuerda: el volumen deberá estar en litrosMm(O2) 2 . 15,99 31,98 g/molPágina 3

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química5. 530 . 0,082 . 298 108,44 moles 216,89 . 31,98 6936,24 g5. La combustión de cierta masa de butanol (C4H9OH) produce 52,4 g de agua.a. Calcula la masa de butanol quemada.b. Determina los moles de dióxido de carbono que se han producido.c. Calcula el volumen de oxígeno, medido en c.n. que se ha necesitado.Se trata de una reacción de combustión, por lo que el butanol reaccionará con oxígeno molecularobteniéndose como productos dióxido de carbono y agua.C4H9OH m?O24 CO2 5 H2OV(c.n.)?n?52,4 gMm(C4H9OH) 4 .12,01 10 . 1,01 15,99 74,13 g/molMm (H2O) 2 . 1,01 15,99 18,01 g/mol0,58 moles 0,58 . 74,13 43,14 gb.2,33 molesc.3,78 moles*RECUERDA: Un gas en c.n. está a 1 atm de presión y 0ºC1 . V 3,78 . 0,082. 273V 84,62 LPágina 4

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química6. Al reaccionar el ácido clorhídrico con el óxido de calcio se produce la siguiente reacción:CaO (s) HCl (ac)CaCl2 (ac) H2O (l)¿Se podrían obtener 111 g de cloruro de calcio si se parte de 73 g de ácido clorhídrico? Calculala masa de óxido de calcio que se necesita para obtenerlos.CaO (s) 2 HCl (ac)m?73 gm?CaCl2 (ac) H2O (l)111 g?111 gMm(HCl) 1,01 35,45 36,46 g/molMm(CaCl2) 40,08 2 . 35,45 110,98 g/molMm(CaO) 40,08 15,99 56,07 g/mol 1 . 110,98 g 110,98 gobtener 111 g de cloruro de calcio.Sí, con 73 g de ácido clorhídrico se podríanmCaO 1 . 56,07 56,07 g7. La reacción entre el cinc y el ácido clorhídrico produce cloruro de cinc e hidrógeno. Paradeterminar la riqueza de un cinc muy impuro se tomaron 5 g de muestra y se hicieronreaccionar con ácido clorhídrico en exceso. El volumen de hidrógeno producido fue de 824cm3, medido a 25ºC y 1,2 atm. ¿Qué porcentaje de cinc hay en la muestra?Zn 2 HCl5g%?ZnCl2 H2824 cm3 (1,2 atm, 25ºC)La muestra de la que se parte tiene un % de Zn, por lo que de los 5g de muestra no se sabe quécantidad corresponde al Zn. Sin embargo se puede calcular el número de moles de hidrógeno que seforman, y después se relaciona estos moles con los de cinc. Se calcula la masa de cinc puro que hayen la muestra y a partir de ahí se calcula el porcentaje de cinc existente en la muestra.Mm(Zn) 65,41 g/molPágina 5

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química1,2 . 0,824 . 0,082 . 298 0,04 molesmZn 0,04 . 65,41 2,65 g% riqueza % Zn . 100. 100 52,94 %8. Al calentar fuertemente fosfato de calcio, dióxido de silicio y carbono, se obtiene fósforo que,dada la alta temperatura, se separa en forma de gas. La ecuación química es:Ca3(PO4)2 SiO2 CP4 CaSiO3 CO2Si se parte de 250 g de Ca3(PO4)2, de 100 g de SiO2 y de 50 g de C, ¿qué masa de fósforo seobtiene?2 Ca3(PO4)2 6 SiO2 5 CP4 6 CaSiO3 5 CO2Primero es necesario conocer cuál es el reactivo limitante. Se denomina reactivo limitante a aquelreactivo que se consume todo en la reacción química. Para conocer cuál es el reactivo limitante esnecesario pasar la masa en gramos de un reactivo a moles y después calcular la cantidad que senecesita de los otros reactivos y observar si en el problema nos dan mayor o menor cantidad.Mm(Ca3(PO4)2) 3 . 40,08 2 . 30,97 8 . 15,99 310,1 g/molMm(SiO2) 28,09 2 . 15,99 60,07 g/molMm(C) 12,01 g/molMm(P4) 4 . 30,97 123,88 g/mol 0,81 moles 2,42 . 60,07 145,28 gSe observa que para que reaccione todo elfosfato de calcio se necesitan 145,28 g de sílice, y no hay más que 100 g, por lo que se ve que elfosfato de calcio está en exceso. El dióxido de silicio podría ser el reactivo limitante, se puedededucir calculando la relación que existe con el carbono.Página 6

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química 1, 66 moles 1,39 . 12,01 16,66 gSe observa que se para que reaccione todoel dióxido de silicio se necesitan 16,66 g de carbono, sin embargo hay 50 g de carbono. Elreactivo limitante es el dióxido de silicio. Su masa es la que se tomará como punto de partiday se realizará todo el problema en función de este compuesto.Para calcular la cantidad de fósforo que se formará se parte de 100 g de sílice (1,66 moles): 0,28 . 123,88 34,27 g9. Tenemos 150 ml de disolución de HCl 0,50 M y echamos en ella un trozo de hierro de 2,0 g, elcual reacciona con el HCl para dar cloruro de hierro(III) y gas hidrógeno que se desprende.a. Escribe y ajusta el proceso que tiene lugar.b. Deduce cuál es el reactivo limitante y si quedará algo de hierro sin reaccionar.c. ¿Qué volumen de H2 se desprende medio en c.n.?6 HCl 2 Fe150 ml 2,0 g0,5 M2 FeCl3 3 H2Mm(Fe) 55,85 g/molb.nHCl M . V 0,5 . 0,15 0,075 molesmFe 0,025 . 55,85 1,40 gSe observa que se consume menos cantidadde hierro que de ácido clorhídrico, por lo que el reactivo limitante es el HCl ya que seconsume todo.2,0 – 1,40 0,60 g de Fe quedan sin reaccionar.c.1. V 0,038 . 0,082 . 273Página 7 0,85 L

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química10. El hierro puede obtenerse según la reacción:Fe2O3(s) CO(g)Fe(s) CO2(g)El análisis de una muestra de 978 g de un mineral que contiene óxido férrico ha dado 354 g dehierro. ¿Cuál es la riqueza en óxido de hierro (III) del mineral?Fe2O3(s) 3 CO(g)978 g mineral2 Fe(s) 3 CO2(g)354 gMm(Fe) 55,85 g/molMm(Fe2O3) 2 . 55,85 3 . 15,99 159,67 g/molnFe 6,34 moles 3,17 . 159,67 506,03 g% Fe2O3 100 51,74%11. Calcula el rendimiento de la reacción de combustión del octano, C8H18, sabiendo que al quemar83 g de octano se obtienen 232 g de CO2.C8H18 O283 g8 CO2 9 H2Orto(232 g)?Mm(C8H18) 8 . 12,01 18 . 1,01 114,26 g/molMm(CO2) 12,01 2 . 15,99 43,99 g/mol 5,81 . 43,99 255,64 gproblema dice que sólo se obtienen 232 g.Rendimiento de una reacción Rto Página 8Se deberían obtener 255,64 g pero el

I.E.S de Pastoriza4º ESODpto. Física y Química12. La descomposición térmica del clorato de sodio (NaClO3) produce cloruro de sodio y oxígeno.Calcula el rendimiento de la reacción si a partir de 100 g de clorato sódico se han obtenido 43,2g de oxígeno.NaClO3100 gNaCl O2rto(43,2 g)?Mm(NaClO3) 22,99 35,45 3 . 15,99 106,41 g/molMm(NaCl) 22,99 35,45 58,44 g/molmNaCl 0,94 . 58,44 54,92 gla reacción transcurriera al 100%.Rto Sería la masa que se obtendría de cloruro de sodio si. 100 78,66%Página 9

Para calcular la cantidad de fósforo que se formará se parte de 100 g de sílice (1,66 moles): 0,28 . 123,88 34,27 g 9. Tenemos 150 ml de disolución de HCl 0,50 M y echamos en ella un trozo de hierro de 2,0 g, el cual reacciona con el HCl para dar cloruro de hierro(III) y gas hidrógeno que se desprende. a.

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