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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 Mde ácido sulfúrico.¿Existe algún reactivo en exceso? En caso afirmativo, indíquelo y determine la cantidad del mismo que noha reaccionado.

Solución:La reacción:

HCl2SONaNaCl2SOH 4242 +→+

Los moles que intervienen:

423

42 SOHmol15,0L10150·L

mol1V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MSOHmolesºn =⋅==⇒=⇒−

NaClmol2,0L10·100·L

mol2V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MNaClmolesºn 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 = 0,1mol, 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 conun 79% de rendimiento, ¿cuánto ácido fluorhídrico se obtendrá?

Solución:La reacción es: HBr2HBr 22 →+

1 mol de bromo reacciona para dar 2 moles de ácido bromhídrico, de forma que se producirán entonces 22 litrosde ácido bromhídrico, como el rendimiento es del 79%, se producirán:

HBrdeL38,1710079

·L22 =

3 Se hacen reaccionar 45 g de carbonato cálcico con 45 g de ácido clorhídrico. Formula y ajusta la reaccióne 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

1

Solución:La reacción es:

OHCOCaClHCl2CaCO 2223 ++→+

Los moles serán:

HCldemoles23,1mol1g5,36

g45HClmolesºn

CaCOdemoles45,0mol1g100

g45CaCOmolesºn 33

==

==

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

333 CaCOdemoles45,0paraHCldemoles90,0x

x

CaCOmoles45,0

HClmoles2

CaCOmoles1=⇒=

33 CaCOmol61,0y

HClmol23,1y

HClmol2CaCOmol1

=⇒= (que no hay) para 1,23 moles HCl.

El reactivo limitante será al CaCO3.

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?


23 H3AlCl2HCl6Al2 +→+

Los moles que intervienen serán:

Aldemoles7,0mol1g27

g20Almolesºn ==

HClmol4,0L10·100·L

mol4V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MHClmolesºn 3===⇒=⇒

−

En la reacción por cada mol de aluminio reacciona 3 moles de HCl, así que:

( )

HClmol4,0paraAlmol13,0yHClmol4,0

yHClmol3Almol1

Almol7,0parahaynoqueHClmol1,2xx

Almol7,0HClmol3Almol1

=⇒=

=⇒=

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?

2


22 HCdClHCl2Cd +→+

Los moles que intervienen serán:

Cdmol36,0mol1g112

g40Cdmolesºn ==

HClmol24,0L10·120·L

mol2V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MHClmolesºn 3===⇒=⇒

−

En la reacción por cada mol de cadmio reaccionan 2 moles de HCl, así que:

HCldemoles72,0xx

Cdmoles36,0HClmoles2

Cdmol1=⇒= (que no hay) para 0,36 moles de Cd

HClmoles24,0paraCddemoles12,0yHClmoles24,0

yHClmoles2Cdmoles1

=⇒=

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, a25ºC, calcule la molalidad de la disolución a 25ºC.

Masas atómicas: N = 14; K = 39; O = 16

Solución:La molalidad viene definida como:

disolventekgmolesºn

m =

A 25ºC:

m76,3kg1,0

mol1g101g38

m ==

7 Se hacen reaccionar 250 mL de una disolución 0,5 M de hidróxido sódico con 50 mL de una disolución 1,5M de ácido sulfúrico.¿Existe algún reactivo en exceso? En caso afirmativo, indíquelo y determine la cantidad del mismo que noha reaccionado.


OH2SONaNaOH2SOH 24242 +→+

Los moles que intervienen:

423

42 SOHmol075,0L10·50·L

mol5,1V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MSOHmolesºn ===⇒=⇒−

NaOHmol125,0L10·250·L

mol5,0V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MNaOHmolesºn 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.

3

8 Se hacen reaccionar 75 g de ácido sulfúrico con 75 g de carbonato cálcico. Formula y ajusta la reacción eindica 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


OHCOCaSOSOHCaCO 224423 ++→+

Los moles serán:

4242

33

SOHdemoles76,0mol1g98g75

SOHmolesºn

CaCOdemoles75,0mol1g100

g75CaCOmolesºn

==

==

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

3423

42

3 CaCOdemoles75,0paraSOHdemoles75,0xx

CaCOmoles75,0SOHmoles1

CaCOmoles1=⇒=

34242

3 CaCOmol76,0ySOHmoles76,0

ySOHmoles1

CaCOmoles1=⇒= (que no hay) para 0,76 moles H2SO4.

El reactivo limitante será el CaCO3.

9 A partir de 14 L de cloro que reacciona con hidrógeno se obtiene ácido clorhídrico. Si la reacción se da conun 58% de rendimiento, ¿cuánto ácido clorhídrico se obtendrá?

Solución:La reacción es: HCl2HCl 22 →+

1 mol de cloro reacciona para dar 2 moles de ácido clorhídrico, de forma que se producirán entonces 28 litros deácido clorhídrico, como el rendimiento es del 58%, se producirán:

HCldeL24,1610058

·L28 =

10 Se hacen reaccionar 89 L de bromo con hidrógeno suficiente para que reaccione todo el bromo. ¿Quévolumen de ácido bromhídrico al 30% de 1,9 g/cm3 de densidad se obtendrá?

Solución:La reacción es: HBr2HBr 22 →+

En condiciones normales 1 mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa 22,4 litros:

HBrdeg7,643xx

BrL89HBrg81·2BrL4,22 22 =⇒=

HBrdeL1,1cm2,1129VHBrg7,643cmg9,1·V

HBrg30disolucióng100 3

3

==⇒=

4

11 A partir de 140 g de carbonato cálcico se obtienen, a 23ºC y 760 mm de Hg de presión, 25 L de dióxido decarbono. ¿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: OHCOCaClHCl2CaCO 2223 ++→+

mol4,1molg99KIOg140

CaCOdemolºn 33 ==

La relación sería: 23

2

3 COdemol4,1xxCaCOmol4,1

COmol1CaCOmol1

=⇒=

El volumen que se obtendría teóricamente sería:

( )

2COdeL3,34

atm1mmHg760mmHg760

K23273·KmolLatm

082,0·mol4,1

pT·R·n

VT·R·nV·p =

+

==⇒=

El rendimiento será entonces:

%73100L3,34

L25R =⋅=

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(Vmolesºn

M =

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

g1190mL1000·mL/g19,1V·dmVm

d ===⇒=

Dado que la riqueza es del 26% se tienen:1170 · 0,26 = 309 g de H2SO4 puro

El número de moles será: mol15,3mol1g98g309

=

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. ¿Quévolumen de ácido bromhídrico al 20% de 1,2 g/cm3 de densidad se obtendrá?

Solución:La reacción es: HCl2HCl 22 →+


HCldeg3,293xx

ClL90HClg5,36·2

ClL4,22 22 =⇒=

HCldeL2,1cm1,1222VHClg3,293cmg2,1V

HClg20disolucióng100 3

3

==⇒⋅

=

5

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: 23 O3KI2KIO2 +→

mol6,1molg214

KIOg345KIOdemolºn 3

3 ==

La relación molar es: 23

2

3 deOmol4,2xx

KIOmol6,1Omol3

KIOmol2=⇒=

el volumen que se obtendría teóricamente sería:

( )

2OdeL1,64

atm1mmHg760mmHg740

K20273·KmolLatm

082,0·mol4,2

pT·R·n

VT·R·nV·p =

+

==⇒=

El rendimiento será entonces:

%47100L1,64L30

R =⋅=

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 enexceso?

Solución:La reacción será:

( ) OHCONOCaHNO2CaCO 222333 ++→+

Los moles:

33 CaCOmol5,0mol1g100

g50CaCOmolesºn ==

33

3 HNOmol02,0L10·200·L

mol1,0V·Mmolesºn

)L(Vmolesºn

MHNOmolesºn ===⇒=⇒−

Por la estequiometría de la reacción: 1 mol del carbonato reacciona con 2 moles de ácido nítrico:

( )

3333

3

333

3

3

HNOmol02,0paraCaCOmol01,0yHNOmol02,0

yHNOmoles2

CaCOmol1

CaCOmol5,0parahaynoqueHNOmol1xxCaCOmol5,0

HNOmoles2CaCOmol1

=⇒=

=⇒=

Luego se agotará todo el HNO3 y qeudará CaCO3 en exceso: 0,5 - 0,01 = 0,49 mol de CaCO3.

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

6

Solución:La molalidad viene definida como:

disolventekgmolesºn

m =

A 20ºC:

m28,0kg1,0

mol1g1,160g46

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.


)aq(OH)g(CO)aq(MgCl)aq(HCl2)s(MgCO 2223 ++→+

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

moles10·1,2mol1g3,84g10·18

molesºn 43

−−

== de MgCO3

Según la estequiometría de la reacción:

HCleq10·1HCldemol1HCldeeq1

·HClmoles10·1xHClmolesx

MgCOmoles10·1,2HClmoles2

MgCOmol1 4434

3 −−−

==⇒=

El volumen necesario será:

mL1,0L10·1110·1

Neqºn

VVeqºn

N 44

====⇒=−

−

de HCl

18 Se hacen reaccionar 30 g de nitrato de plata con 14 g de ácido clorhídrico. ¿Existe algún reactivolimitante?

Datos: masas atómicas: Ag = 108; N = 14; O = 16; Cl = 35,5

7


33 HNOAgClHClAgNO +→+

Los moles:

33 AgNOmol18,0mol1g170

g30AgNOmolesºn ==

HClmol38,0mol1g5,36

g14HClmolesºn ==

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

HClmol38,0para)haynoque(AgNOmol38,0yHClmol38,0

yHClmol1

AgNOmol1

AgNOmol18,0paraHCldemol18,0xx

AgNOmol18,0HClmol1

AgNOmol1

33

333

=⇒=

=⇒=

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.

19 ¿Cuál es la molaridad de una disolución de ácido nítrico del 42,6% de riqueza y de densidad 1,170 g/mL?


)L(Vmolesºn

M =

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


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: mol9,7mol1g63g4,498

=

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/cm3 de densidad se obtendrá?

Solución:La reacción es: HF2HF 22 →+


HFdeg4,105xx

FL59HFg20·2FL4,22 22 =⇒=

HFdeL24,0cm3,235VHFg4,105cmg6,1V

HFg28disolucióng100 3

3

==⇒⋅

=

8

21 La combustión de 0,252g de 2,2,3-trimetilbutano produjo 338 mL de dióxido de carbono en condicionesnormales. ¿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 (comocualquier combustión completa de cualquier hidrocarburo)

OH8CO7O11HC 222167 +→+

Nº mol iniciales de C7H16: mol10·52,2molg100

g2520,0molecularmasa

masa 3−==

Según la reacción, 1 mol del hidrocarburo origina 7 moles de dióxido de carbono, entonces con los moles inicialesse generan:

23 COdemol01764,010·52,2·7 =

−

en condiciones normales un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L con lo que el volumen de CO2 generado ocupa elsiguiente volumen:

22 COdemL395L395,0mol1

L4,22·COdemol01764,0 ==

en el enunciado dicen que se han obtenido 338 mL de dióxido, así que:

x338

%100COmL395 2 =

el rendimiento ha sido del 85,6%.

22 Un trozo de una muestra que contiene aluminio reacciona exactamente con 100 mL de un ácidoclorhídrico de densidad 1,170 g/mL y que contiene el 26% en peso de HCl ¿Cuál es el porcentaje dealuminio en la muestra?

Masa atómicas: Al = 23; Cl = 35,5; H = 1




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 masasmoleculares:

Aldeg5,7xHCldeg42,30

xHCldeg5,36·3

Aldeg27=⇒=

El porcentaje de aluminio en la muestra es de 7,5%.

9

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 dehidrogenocarbonato 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:

( ) ( ) ( ) ( ) ( )aqClNHsNaHCOaqOHgCOgNH 43223 +→++

El número necesario para preparar 1 Kg de hidrogenocarbonato es:

33 NaHCOdemol9,11

mol1g84NaHCOg1000

=

Según la reacción, 1 mol de amoníaco reacciona con 1 mol de hidrogenocarbonato, pero como la reacción es al50%, podemos decir que por cada mol de amoníaco reacciona 0,5 moles del hidrogenocarbonato, entonces senecesitan:

amoníacodemol8,23xNaHCOmol9,11x

NaHCOmol5,0NHmol1

33

3 =⇒=

El volumen que ocupan esos 23,8 moles de amoniaco es:

( )L27,271

atm2

K25273·KmolLatm

082,0·mol8,23

pT·R·n

VT·R·nV·p =

+

==⇒=

24 En una disolución acuosa de hidróxido potásico, cuya densidad es 1,240 g/mL, la fracción molar desoluto 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

ii n

nx = 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:

g8,21mol1g

18·mol9,0mol1g

56·mol1,0ggM·molºngMg

molºn OHKOHmm

2=+=+⇒=⇒=

y veremos el volumen que ocupan: mL6,17mL/g24,1g8,21

dm

VVm

d ===⇒=

Luego la molaridad: M8,5

mLL

10·mL6,17

mol1,0)L(V

molesºnM

3===

−

El porcentaje en peso será: %7,25xx

100soluto6,5

disolucióng8,21=⇒=

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 ácidosulfúrico 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

10


)L(Vmolesºn

M =

Tenemos dos disoluciones que vamos a mezclar para formar una tercera, calcularemos el nº de moles de ácidoque hay en cada uno de los volúmenes que vamos a utilizar de cada una de las disoluciones, y sabemos ademásque el volumen total será la suma de los dos.

nº mol de la disolución A: g1800mL1500·mL/g2,1V·dmVm

d AAAA

AA ===⇒=

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: mol4,8mol1g98g828

=

nº mol de la disolución B: g1350mL1000·mL/g350,1V·dmVm

d BBBB

BB ===⇒=

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: mol9,7mol1g98g780

=

Al mezclar las dos disoluciones se tenía:

M52,65,2

9,74,8)L(VV

BmolesºnAmolesºnM

BA

=+

=+

+=

26 La combustión de 0,350 g de 2,2,3-trimetilpentano produjo 386 mL de dióxido de carbono en condicionesnormales. ¿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.

OH18CO16O25HC2 222188 +→+

El nº de moles de C8H18 de partida es: mol10·63,2molg114g300,0

molecularmasamasa 3−

==

Según la reacción, 1 mol del hidrocarburo origina 8 moles de dióxido de carbono, entonces con los moles inicialesse generan:

233 COdemol10·1,210·63,2·8 −−

=

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

223 COdemL471L471,0

mol1L4,22

·COdemol101,2 ==⋅−

Se obtienen 386 mL de dióxido, luego:

%95,81xx

386%100COmL471 2 =⇒=

El rendimiento ha sido del 81,95 %.

11

27 A un vaso de precipitados que contiene 7,6 g de aluminio se le añaden 100 mL de un ácido clorhídricocomercial del 36% y de densidad en los datos del problema, obteniéndose tricloruro de aluminio ehidrógeno, indique después de realizar los cálculos necesarios cuál es el reactivo limitante y calcule quévolumen de hidrógeno se obtiene si las condiciones en las que se realiza el proceso son 25 ºC y 750 mmde Hg.

Datos del problema: masas atómicas: Cl = 35,5u; Al = 27u, H = 1ud = 1,180 g cm-3



a) Los moles:

Aldemoles285,0mol1g27g6,7

Almolesºn ==

nº moles de ácido clorhídrico:

g118cm100·cmg180,1V·dmVm

d 33===⇒=

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

HCldemoles16,1mol1g5,36g48,42

HClmolesºn ==

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

Almoles285,0paraHCldemoles861,0xx

Almol285,0HClmoles3Almol1

=⇒=

Aldemoles39,0yHClmoles16,1

yHClmoles3Almol1

=⇒= (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 HClEl reactivo limitante es el Aluminio.

b) Según la reacción 2 moles de aluminio reaccionan para dar 3 moles de hidrógeno, asi que como hay 0,285moles de aluminio se producirán: 0,285 ⋅ 3/2 = 0,43 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar laecuación de los gases ideales, entonces el volumen que ocupa será:

( )

2HL6,10

atm1mmHg760mmHg750

K25273KmolLatm

082,0moles43,0

pTRn

VTRnVp =

+⋅⋅

=⋅⋅

=⇒⋅⋅=⋅

28 Un trozo de una muestra que contiene plata reacciona exactamente con 150 mL de un ácido nítrico dedensidad 1,6 g/mL y que contiene el 44 % en peso de ácido nítrico ¿Cuál es el porcentaje de plata en lamuestra?

Masa atómicas: Ag = 108; N = 14; H = 1

12


233 HAgNO2HNO2Ag2 +→+

g2,115mL72·mL/g6,1V·dmVm

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 siguientesmasas moleculares:

Agdeg87xHNOdeg7,50

xHNOdeg63

Agdeg108

33

=⇒=

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 nítricode densidad 1,130 g/mL y 22,38 % en peso. Calcule la molaridad de la disolución resultante, admitiendoque los volúmenes son aditivos.

Masas atómicas: N = 14; O = 16; H = 1


)L(Vmolesºn

M =

Tenemos dos disoluciones que vamos a mezclar para formar una tercera, calcularemos el nº de moles de ácidoque hay en cada uno de los volúmenes que vamos a utilizar de cada una de las disoluciones, y sabemos ademásque el volumen total será la suma de los dos.

nº mol de la disolución A: g1380mL1000·mL/g38,1V·dmVm

d AAAA

AA ===⇒=

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: mol7,13mol1g63g865

=

nº mol de la disolución B: g1130mL1000·mL/g13,1V·dmVm

d BBBB

BB ===⇒=

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: mol0,4mol1g63g9,252

=

Al mezclar las dos disoluciones: M85,82

0,47,13)L(VV

BmolºnAmolºnM

BA

=+

=+

+=

30 A un vaso de precipitados que contiene 4,2 g de boro se le añaden 90 mL de un ácido clorhídricocomercial 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 dehidrógeno 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 = 1u3cmg1,1d −

=

13


23 H3BCl2HCl6B2 +→+

a) Los moles:

Bdemol38,0mol1g11g2,4

Bmolºn ==

nº moles de ácido clorhídrico:

g99cm90·cmg1,1V·dmVm

d 33===⇒=

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


HClmolesºn ==

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

Bmoles38,0paraHCldemoles114,1xx

Bmol38,0HClmoles3Bmol1

=⇒=

Bdemoles41,0yHClmoles24,1

yHClmoles3Bmol1

=⇒= (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 molesde boro se producirán: 0,38 ⋅ 3/2 = 0,57 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de losgases ideales, entonces el volumen que ocupa será:

( ).HdeL15

atm1mmHg760mmHg700

K20273KmolLatm

082,0moles57,0

pTRn

VTRnVp 2=

+⋅⋅

=⋅⋅

=⇒⋅⋅=⋅

31 A 100 mL de una disolución de ácido nítrico de concentración 0,01 M, se le añaden 100 mL de otradisolución 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:

( ) ( ) OH2NOBaOHBaHNO2 22323 +→+

b) Los moles que intervienen en la reacción:

33

3 HNOmol001,0L10100·L

mol01,0V·Mmolºn

)L(Vmolesºn

MHNOmolesºn =⋅==⇒=⇒−

( ) ( )23

2 OHBamol001,0L10100·L

mol01,0V·Mmolºn

)L(Vmolºn

MOHBamolesºn =⋅==⇒=⇒−

Según la estequiometría de la reacción 2 moles de ácido nítrico reaccionan con 1 mol de hidróxido, con lo que nohay suficiente ácido para neutralizar todo el hidróxido, la reacción no es completa y como reactivo en exceso estaráel 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?

14

Solución:a) La reacción ajustada es:

OH2CO4O5HC2 22222 +→+

b) Los moles y la masa de CO2 obtenidos han sido:

( )mol20,0

K23273·KmolLatm

082,0

L8,4·atm1T·RV·p

n =

+

==

22

2 COg8,8mol1

COg44COmol20,0 =⋅

2 moles de acetileno reaccionan con 4 moles de dióxido de carbono, (1:2), luego la cantidad esperada de CO2

era:

222

2

22 COdeg4,70xx

HCg24COg44·2HCg30

=⇒=

El rendimiento de la reacción es: %5,12100·g4,70

g8,8R ==

33 En una disolución acuosa de hidróxido sódico, cuya densidad es 1,170 g/mL, la fracción molar de solutoes 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

ii n

nx = 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:

g4,22mol1g

18·mol8,0mol1g

40·mol2,0ggM·molºngMg

molºn OHNaOHmm

2=+=+⇒=⇒=

y veremos el volumen que ocupan:

mL1,19mL/g170,1

g4,22dm

VVm

d ===⇒=

Luego la molaridad:

M7,10

mLL

10·mL1,19

mol2,0)L(V

molºnM

3===

−

El porcentaje en peso:

%7,35xx

100solutog8disolucióng4,22

=⇒=

34 El ácido clorhídrico concentrado, HCl, tiene habitualmente una concentración del 56 % en masa y sudensidad relativa es de 1,07 g/mL.a) ¿Cuál es la molaridad de la disolución?b) ¿Cuál es la molaridad de la disolución que resulta de mezclar 250 mL de este ácido con 1000 mL de ácidoclorhídrico 1 M?

15

Solución:a) La molaridad se define como:

)L(Vmolesºn

M =

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


d ===⇒=

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

HCldemol4,16mol1g5,36g2,599

HClmolºn ==

Luego: M4,16L1mol4,16

)L(Vmolesºn

M ===

b) Al mezclar la disolución hay un volumen de 1000 mL + 250 mL =1025 mL = 1,25 L.El nº de mol será

HClmol1,4L25,0·L

mol4,16V·Mmolºn

)L(Vmolºn

MM4,16HClmolºn ===⇒=⇒

HFmol1L1·L

mol1V·Mmolºn

)L(Vmolºn

MM1HClmolºn ===⇒=⇒

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

M1,4L25,1

mol1,5)L(V

molºnM ===

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 gde 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


OHCOCaSOCaCOSOH 224342 ++→+

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

33 CaCOdemol8,9

mol1g100CaCOg987

=

Según la reacción 1 mol de carbonato cálcico reacciona con 1 mol de dióxido de carbono, pero como la reacciónes al 50%, podemos decir que por cada mol de carbonato reaccionan 0,5 moles del dióxido, entonces senecesitan:

23

2

3 COdemol9,4xxCaCOmol8,9

COmol5,0CaCOmol1

=⇒=

El volumen que ocupan esos 4,9 moles es:

( )

2COdeL7,117atm1

K20273·Kmol

Latm082,0·moles9,4

pT·R·n

VT·R·nV·p =

+

==⇒=

36 El carbonato de calcio reacciona con ácido clorhídrico para dar cloruro de calcio, dióxido de carbono yagua.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 1atm y 20 ºC, ¿cuál ha sido el rendimiento de la reacción?

16

Solución:a) La reacción ajustada es:

OHCOCaClHCl2CaCO 2223 ++→+

b) Los moles y la masa de CO2 obtenidos es:

( )mol29,0

K20273·KmolLatm

082,0

L95,6·atm1T·RV·p

n =

+

==

22

2 COg76,12mol1

COg44·COmol29,0 =

La masa de CO2 esperada era:

g4,15xx

CaCOg35COg44

CaCOg100 3

2

3 =⇒=

El rendimiento de la reacción es: %85,82100g4,15g76,12

R =⋅=

37 El ácido fluorhídrico concentrado, HF, tiene habitualmente una concentración del 49% en masa y sudensidad 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 ácidofluorhídrico 2 M?

Solución:a) La molaridad se define como:

)L(Vmolesºn

M =

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


d ===⇒=

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

HFdemol7,28mol1g20g3,573

HClmolºn ==

Luego: M7,28L1mol7,28

)L(Vmolesºn

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: HFmol35,14L5,0·L

mol7,28V·Mmolºn

)L(Vmolºn

M ===⇒=

El nº mol de HF 2 M es: HFmol2L1·L

mol2V·Mmolºn

)L(Vmolºn

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: M9,10L5,1mol35,16

)L(Vmolºn

M ===

38 En la reacción de aluminio con ácido clorhídrico se desprende hidrógeno. Se ponen en un matraz 30 g dealuminio del 95% de pureza y se añaden 100ml de un ácido clorhídrico comercial de densidad 1,170 g/ml ydel 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: Al = 27; Cl = 35,5; H = 1

17



Los nº de moles serán:

Aldemoles06,1mol1g2795,0·g30

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


HClmolesºn ==


d ===⇒=

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

HClmol181,3xx

Almol06,1HClmoles3Almol1

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

HClmol12,1paraAlmol37,0yHClmol12,1

yHClmol3Almol1

=⇒=

Luego se agotará todo el HCl y el Al quedará en exceso: 1,06 - 0,37 = 0,69 moles de AlEl 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 deácido se producirán: 1,12/2= 0,56 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de los gasesideales, entonces el volumen que ocupa será:

( ).HL14

atm1mmHg760mmHg740

K25273KmolLatm

082,0moles56,0

pTRn

VTRnVp 2=

+⋅⋅

=⋅⋅

=⇒⋅⋅=⋅

39 Se tiene un litro de una disolución de ácido sulfúrico (tetraoxosulfato (VI) de dihidrógeno) del 98 % deriqueza 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.

18

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

g1840mL1000·mlg84,1V·dmVm

d 1===⇒=

−

Con una riqueza del 98 % se tendrán: 1840 · 0,98 = 1803 g de H2SO4.

El número de moles será: mol4,18mol1g98g1803

=

La molaridad será: M4,18L1mol4,18

)L(Vmolesºn

==

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: m49710·37

4,18disolventekg

molºnm

3===

−

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


d ===⇒=

Con una riqueza del 20 % se tienen: 114 · 0,20 = 22,8 g de H2SO4

El número de moles será: mol23,0mol1g98g8,22

=

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

mL5,12VV23,0

mL1000moles4,18

=⇒=

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 del30 % y densidad 1g/mL.

19

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

g1240mL1000·mLg24,1V·dmVm

d 1===⇒=

−

Con una riqueza del 86 % se tendrán: 120 · 0,86 = 1066,4 g de HCl

Habrán reaccionado: moles2,29mol1g5,36g4,1066

=

La molaridad será: M2,29L1

moles2,29)L(V

molesºnM ===

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. Lamolalidad:

m16910·173

2,29disolventekg

molesºnm

3===

−

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

g150mL150·mL/g1VdmVm

d ==×=⇒=

Con una riqueza del 30 % sen tendrán: 150 · 0,3 = 45 g de HCl

Habrán reaccionado: moles23,1mol1g5,36

g45=

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

mL2,42VV23,1

mL1000moles2,29

=⇒=

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.

20


OH2OH2 222 →+


22

22

Odemoles2,2mol1g32g70

Omolesºn

Hdemoles15mol1g2g30

Hmolesºn

==

==

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

( )

2222

2

222

2

2

Omoles2,2paraHdemoles4,4yOmoles2,2

yOmoles1

Hmoles2

Hdemoles15parahaynoqueOdemoles5,7xx

Hmoles15

Omoles1

Hmoles2

=⇒=

=⇒=

Luego se agotará todo el oxígeno y quedara exceso de hidrógeno: 15 - 4,4 = 10,6 moles de H2. Luegoel 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 aguaque expresado en gramos:

OHdeg2,79mol1

OHg18·moles4,4 2

2 = se forman.

c) El volumen que ocupan esos moles será:

( ).OHdeL105

atm1

K20273Kmol

Latm082,0moles4,4

PTRn

VTRnVP 2=

+⋅⋅

=⋅⋅

=⇒⋅⋅=⋅

42 El butano se quema de la forma que indica la siguiente reacción:OH10CO8O13HC2 222104 +→+

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 ºCa partir de 1 mol de butano si el rendimiento es del 98%?

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

21


OH10CO8O13HC2 222104 +→+

a) Por cada mol de butano se obtienen 4 moles de dióxido de carbono, por tanto por cada gramo de C4H10 segenerarán:

222

2

104 COg3xx

HCg1COg44·4HCg58

=⇒=

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

22

104

2

104 Omol5,6'xOmol'xHCmol1

Omol13HCmol2

=⇒=

c) En condiciones normales:

2104

2

104 COL6,89''x''x

HCmol1COL4,22·8HCmol2

=⇒=

A la temperatura de 25ºC:

2COL8,98VK)25273(

VK273L6,89

=⇒+

=

como el rendimiento es del 98%:

22 COdeL9710098

COL8,98 =⋅

43 El acetileno se quema de la forma que indica la siguiente reacción:OH2CO4O5HC2 22222 +→+

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 ºCa partir de 1 mol de acetileno si el rendimiento es del 89%?

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

22


OH2CO4O5HC2 22222 +→+

a) Por cada mol de acetileno se obtienen 2 moles de dióxido de carbono, por tanto por cada gramo de C2H2 segeneran:

222

2

22 COg4,3xx

HCg1COg44·2HCg26

=⇒=

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

22

22

2

22 Omol5,2'xOmol'xHCmol1

Omol5HCmol2

=⇒=

c) En condiciones normales:

222

2

22 COL8,44''x''x

HCmol1COL4,22·4HCmol2

=⇒=

A la temperatura de 20ºC:

2COL1,48VK)20273(

VK273L8,44

=⇒+

=

como el rendimiento es del 89%:

22 COdeL8,4210089

·COL1,48 =

44 En la reacción de aluminio con ácido clorhídrico se desprende hidrógeno. Se ponen en un matraz 30 g dealuminio del 95% de pureza y se añaden 100ml de un ácido clorhídrico comercial de densidad 1,170 g/ml ydel 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

23


23 H3GaCl2HCl6Ga2 +→+


Gamol6,0mol1g7083,0·g50

Almolºn ==


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


HClmolesºn ==

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

Gamol6,0paraHClmol9,0xx

Gamol6,0HClmol3Gamol1

=⇒=

Gamol77,0yHClmol3,2

yHClmol3Gamol1

=⇒= (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 HClEl 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 degalio se producirán: 0,6 · 3/2 = 0,9 moles de hidrógeno, como es un gas podemos aplicar la ecuación de losgases ideales, entonces el volumen que ocupa será:

( ).HL48,23

atm1mmHg760mmHg700

K20273KmolLatm

082,0moles9,0

pTRn

VTRnVp 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 deoxígeno.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.

24


22 COOC →+


22 Odemoles8,1mol1g32g60

Omolesºn

Cdemoles7,1mol1g12g20

Cmolesºn

==

==

Por la estequiometría de la reacción 1 mol de carbono reacciona con 1 mol de oxígeno, luego el que está endefecto 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:

22 COdeg8,74

mol1COg44

·moles7,1 = se forman

c) El volumen que ocupan esos moles será:

( )

2COdeL54,41atm1

K25273Kmol

Latm082,0moles7,1

PTRn

VTRnVP =

+⋅⋅

=⋅⋅

=⇒⋅⋅=⋅

25

COLEGIO ALTOARAGÓN. HUESCA. EJERCICIOS DE · PDF file8 Se hacen reaccionar 75 g de...

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