EJERCICIOS ESTEQUIOMETRÍA

1.- Se derrama un poco de ácido sulfúrico sobre una mesa de laboratorio. El ácido se puede neutralizar espolvoreando bicarbonato de sodio sobre él para después recoger con un trapo la solución resultante. El bicarbonato de sodio reacciona con el ácido sulfúrico de la forma siguiente: 2 NaHCO3 (s) + H2SO4 (ac) → Na2SO4 (ac) + 2 CO2 (g) + 2 H2O (l) Se agrega bicarbonato de sodio hasta que cesa el burbujeo debido a la formación de CO2 (g). Si se derramaron 35 mL de H2SO4 6.0 M, ¿cuál es la masa mínima de NaHCO3 que es necesario agregar para neutralizar el ácido derramado? Sol: 35 g

2.- El carburo de silicio, SiC, se conoce por el nombre común de carborundum. Esta sustancia dura, que se utiliza comercialmente como abrasivo, se prepara calentando SiO2 y C a temperaturas elevadas: SiO2 (s) + 3C (s) → SiC (s) + 2 CO (g)¿Cuántos gramos de SiC se pueden formar cuando se permite que reaccionen 3.00 g de SiO2 y 4.50 g de C? Sol: 2 g

3.- Un producto secundario de la reacción que infla las bolsas de aire para automóvil es sodio, que es muy reactivo y puede encenderse en el aire. El sodio que se produce durante el proceso de inflado reacciona con otro compuesto que se agrega al contenido de la bolsa, KNO3, según la reacción 10 Na + 2KNO3 →K2O + 5 Na2O + N2 ¿Cuántos gramos de KNO3 se necesitan para eliminar 5.00 g de Na? Sol: 4,40 g

4.- La sosa cáustica, NaOH, se prepara comercialmente mediante la reacción de carbonato de sodio con cal apagada, Ca(OH)2. Determine la masa de soda cáustica que se puede obtener al hacer reaccionar 50.0 kg de carbonato de sodio de 95.8% de pureza con exceso de cal apagada. Sol: 36.2 kg

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + NaOH,

5.- Al calentar sulfuro de hierro (II) en oxigeno gaseoso se produce oxido de hierro (III) y dióxido de azufre. Determine la masa de oxido de hierro (III) producido al hacer reaccionar 240 g de sulfuro de hierro (II) de 87.2 % de pureza en exceso de oxigeno. Sol: 190 g

FeS + O2 → Fe2O3 + SO2

6.- El tetracloruro de titanio se oxida en presencia de oxigeno dando como producto dióxido de titanio y cloro: TiCl4 + O2 → TiO2 + 2 Cl2 Determine la pureza del tretracloruro de titanio empleado si al hacer reaccionar 4 toneladas de TiCl4 en exceso de oxigeno se obtuvo 1.4 tn de dióxido de titanio. (Suponga 100% de rendimiento). Sol: 83.3 %

7.- Al hacer reaccionar 11 mol de sulfuro de hidrógeno gaseoso con 2.10 kg de una muestra que contiene plomo se obtiene 20 L de hidrógeno a 25 °C y 1 atm de presión, de acuerdo a la siguiente ecuación: H2S + Pb → PbS + H2

Calcule el porcentaje de plomo en la muestra. Sol: 8.05 %

8.- Al calentar el clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxigeno. Si al calentar 234 tn de clorato de potasio se obtuvo 120 tn de cloruro de potasio, determine el rendimiento de la reacción.: Sol: 84.5 %

KClO3 → KCl + O2

9.-Al hacer reaccionar oxido nítrico con oxigeno se obtiene dióxido de nitrógeno, de acuerdo a la siguiente ecuación no igualada: NO + O2 → NO2

Determine el volumen de dióxido de nitrógeno obtenido al hacer reaccionar 20 L deNO con 15 L de O2, si el rendimiento de la reacción es de 75 %. Considere que todos los gases están medidos en cn. Sol: 15 L

10- El hidróxido de calcio es neutralizado por ácido nítrico para formar nitrato de calcio y agua: Ca(OH)2 + HNO3 → Ca(NO3)2 + H2OSi el rendimiento de la reacción es de 75 %. ¿Qué masa de hidróxido debe tratarse en exceso de ácido nítrico para obtener 1.5 tn de nitrato de calcio? Sol: 900 kg.

11 ¿Cuantos superfosfato fertilizante, de formula CaH4(PO4)2 puede fabricarse partiendo e una tonelada de fosfato cálcico de 93.5 % de pureza?, la ecuación de reacción es:

Ca3(PO4)2 (s) + 2H2SO4 (ac) → CaH4(PO4)2 (s) + 2CaSO4 (s)Sol: 2.82 toneladas de fertilizante

12.- El bromo se puede obtener en el laboratorio por reacción del bromuro de potasio, el ácido sulfúrico y oxido de manganeso (IV), de acuerdo con la ecuación:

2KBr + MnO2 + 3H2SO4 → 2HKSO4 + MnSO4 + Br2 + 2H2OCalcular las cantidades de KBr, MnO2 con un 92,5 % de pureza, y H2SO4 al 60 % que se necesitan para obtener 60.0 g de Br2. Sol: 134.5 g KBr, 35.6 g de MnO2 y 184.2 gramos de H2SO4.

13.- La tostación es una reacción utilizada en metalurgia para el tratamiento de los minerales, calentando éstos en presencia de oxígeno. Calcula en la siguiente reacción de tostación: 2 ZnS + 3 O2 à 2 ZnO + 2 SO2 La cantidad de ZnO que se obtiene cuando se tuestan 1500 kg de mineral de ZnS de una riqueza en sulfuro (ZnS) del 65%. Datos: MZn = 65,4 u. ; MS = 32,1 u. ; MO = 16 u. Sol: 814,8 kg de ZnO

14.- Las caretas de oxígeno para producir oxígeno en una emergencia contienen superóxido de potasio, KO2; este compuesto reacciona con el O2 y el agua del aire exhalado para dar oxígeno según la reacción:

4 KO2 (s) + 2 H2O (g) + 4 CO2 (g) → 4 HKCO3(s) + 3 O2 (g)Si una persona con una de estas caretas exhala 12L de aire por minuto y cuyo contenido enCO2 es del 2.78% ¿Cuántos gramos de KO2 se consumen en 5 minutos, si la temperatura y la presión del ambiente son 20ºC y 750 mmHg? Sol: 0.486 g

15.-.El hidruro de calcio, CaH2, reacciona con agua para formar hidrógeno gaseoso:CaH2 (s) + 2 H2O → Ca(OH)2 (ac) + 2 H2 (g)

Esta reacción se utiliza a veces para inflar balsas salvavidas, globos meteorológicos y cosas semejantes cuando se requiere un mecanismo sencillo y compacto para generar hidrógeno. ¿Cuántos gramos de CaH2(s) son necesarios para producir suficiente H2 gaseoso para llenar un globo de observación meteorológica de 235 L a 722 mmHg y 19.7º C? Sol: 196 g

16.- Cada año se producen millones de toneladas de urea, CO(NH2)2, utilizadas como fertilizante. La reacción que se emplea es NH3 + CO2 → CO(NH2)2 + H2O La mezcla habitualmente empleada para iniciar la reacción tiene una proporción molar de NH3 y CO2 de 3:1. Si se forman 23.85 g de urea por mol de NH3 que reacciona, determinar el rendimiento de esta reacción. Sol: 79.4%17.- Un nuevo método que está siendo desarrollado para el tratamiento de aguas utiliza dióxido de cloro, ClO2, en lugar de cloro. Un procedimiento para obtener dióxido de cloro consiste en hacer pasar Cl2 (g) a través de una disolución concentrada de clorito de sodio, NaClO2. El otro producto que se obtiene es NaCl (ac). Si la reacción tiene un rendimiento del 97% ¿Qué masa de ClO2 se produce por litro de NaClO2 (ac) 2,0M tratado por este procedimiento. Sol: 130,95 g

Cl2 (g) + NaClO2 → NaCl (ac) + ClO2 (g)

18.- El ácido bromhídrico y el ácido sulfúrico reaccionan según la ecuación:H2SO4 + 2HBr → SO2 + Br2 + 2H2O

Si reaccionan 3 moles de H2SO4, calcular:a) Masa de HBr necesaria.

b) Número de moles de Br2 formados, sabiendo que la reacción tiene un rendimiento del 90 %.c) Volumen de SO2 que se desprende simultáneamente (medidos en CN).Sol: 486 g de HBr; 2,7 mol de Br2 67,2; litros de SO2

19.- Cierta empresa industrial compró 5000 kg de zinc con el fin de usarlo para galvanizar una partida de hierro y evitar así su corrosión. Para determinar la pureza del cinc se tomó una muestra de 50 g del mismo y se la hizo reaccionar con ácido clorhídrico 37% de riqueza y densidad 1,180 g/mL. Se necesitaron 126,0 mL de ácido para completar la reacción que se representa con la ecuación química siguiente: Zn (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl2 (ac) + H2 (g). Calcule el porcentaje de pureza de la muestra de cinc. Sol: 98,8 %

20.- A temperatura elevada se produce la siguiente reacción: N2 (g) + Na2CO3 + 4 C → 2 NaCN + 3 CO (g)

Se hacen reaccionar 68,24 g de un mineral que contiene 85% de Na2CO3, con exceso de N2 y 40 g de C. Se forman 40,21 g de NaCN. a) Calcule el rendimiento de la reacción. (75%) b) Si el CO formado se recoge en un recipiente de 50 La la temperatura de 273 K ¿cuál será la presión de este gas? (0,55 atm)

21.- Cuando se agregó una gran cantidad de agua sobre 100 g de carburo de calcio se produjeron 28,3 g de acetileno, según la reacción:

CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 (g)a) Calcule el rendimiento de la reacción. (69,7 %)b) ¿Cuál sería el reactivo limitante si 100 g de carburo de calcio reaccionaran con 100 g de agua? (el CaC2)

22.- Dispone de una muestra de 12 g de un cinc comercial e impuro que se hace reaccionar con una disolución de ácido clorhídrico del 35% en peso y 1’18 g/cm3 de densidad. Como productos de la reacción se originan cloruro de cinc (II) e hidrógeno molecular. a) Escriba la ecuación química del proceso.b) Calcule la molaridad del ácido.c) Si para la reacción del cinc contenido en la muestra se han necesitado 30 cm3 del

ácido, calcule el porcentaje de pureza, en tanto por ciento, del cinc en la muestra inicial.

Sol: 11'3 mol dm-3; 92'5%

23.- Una muestra comercial de 0'712 g de carburo de calcio (CaC2) ha sido utilizada en la producción de acetileno, mediante su reacción con exceso de agua, según: CaC2 + 2 H2O Ca(OH)2 + C2H2 Si el volumen de gas C2H2 recogido, medido a 25º C y 745 mm de Hg ha sido 0'25 L, determine:d) Gramos de acetileno producidos.e) Gramos de carburo de calcio que han reaccionado.f) Porcentaje de carburo de calcio puro en la muestra original.Sol: 0'26 g; 0'64 g; 90%

24.- 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 densidad 1,180 g/cm3, obteniéndose tricloruro de aluminio e hidrógeno. Al (s) + HCl (ac) AlCl3 (ac) + H2 (g)a) Indique, después de realizar los cálculos necesarios, cuál es el reactivo limitante.b) Calcule qué volumen de hidrógeno se obtiene si las condiciones en las que se realiza el proceso son de 25º C y 750 mmHg. Datos: 1 atm = 760 mmHg.Sol: b) 10,4 L de H2

25.- Se hacen reaccionar 6 gramos de aluminio en polvo con 50 mL, de una disolución acuosa de ácido tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno (ácido sulfúrico) 0,15 M.

Al (s) + H2SO4 (ac) Al2(SO4)3 (ac) + H2 (g)Determinar:a) El volumen de H2 que se recoge medido a 20º C y 760 mmHg.b) Gramos de tris-tetraoxosulfato (VI) de aluminio (sulfato de aluminio) que se formarán.c) ¿Cuál de los dos reaccionantes quedará en exceso y en qué cantidad?Datos: R= 0,082 L atm K-1 mol-1 Sol: a) 0,18 l de H2; b) 0,85 g de Al2(SO4)3; c) 5,86 g de Al

26.- Para obtener bromobenceno, C6H5Br, se hacen reaccionar 28,5 cm3 de benceno C6H6 (densidad = 0,88 g/cm3), con un exceso de bromo0. La reacción es:C6H6 +Br2 → C6H5Br + HBrSi se obtuvieron 25 g de bromobenceno ¿Cuál es rendimiento de la reacción? (49,6%)

27- Halla la pureza de una muestra de sulfato amónico, de la que tomados 13,162 g y tratados con exceso de sosa caústica hacen desprender 3,77 l de amoniaco medidos a 18ºC y 742 mmHg. (77,3%)

(NH4)2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 NH3 + 2 H2O

28.- Se han tostado en atmósfera de aire 40 kg de pirita que contiene un 60% de FeS2. Calcula:a) La cantidad de óxido de hierro (III) obtenido. (15,987 g)b) Si del dióxido de azufre desprendido se aprovecha el 90% para hacer ácido sulfúrico del 96% de pureza, ¿Cuántos kilogramos de éste pueden obtenerse? (36,81kg)

4 FeS2 +11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2

29.- En un vaso que contiene 500 mL de agua se echan 1,15 g de sodio. Calcula:a) El volumen de hidrógeno que se obtendrá medido a 17ºC y 0,84 atm de presión. (0,708 L)b) La cantidad de NaOH que queda en la disolución y la molaridad de la misma. (2 g, 0,10 M)

2 Na + 2 H2O → H2 + 2 NaOH30.- Halla la masa de hierro, que se obtendrá a partir de 50 kg de un mineral que contiene un 70% de óxido de hierro (III), si el rendimiento de la siguiente reacción es del 82%

Fe2O3 (s) + CO (g) → CO2 (g) + Fe (s)Sol: (20,1 kg)