Problemas Propuestos Estequiometria 1 74807

Guia de Estequiometra Prof: Gladys Ribot S _______________________________________________________________________________________

PROBLEMAS PROPUESTOS: ESTEQUIOMETRIA

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En la reaccin qumica: 3 A + 2B 5C + 7D Completar: A. ....... mol de A reaccionan con ....... mol de B. B. ....... mol de B producen 5 mol de C C. ....... mol de C son producidos por 4 mol de B D. la formacin de 3,5 mol de D est acompaada por la formacin de ..... mol de C. Al calentar fuertemente blenda de zinc (ZnS) en presencia de aire, se produce la siguiente reaccin: 2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2 A. Qu masa de ZnO, en g, se obtiene a partir de 1,0 g de blenda? B. Qu masa de ZnO, en ton, se obtiene a partir de 1,0 ton de blenda? C. Qu masa de ZnO, en lb, se obtiene a partir de 1,0 lb de blenda? El gas oxgeno se produce por la descomposicin del clorato de potasio, segn la reaccin: 2 KClO3 (s) 2 KCl (s) + 3 O2 (g) Si 5,00 g de KClO3 se descomponen totalmente por esta reaccin, complete el siguiente cuadro: Compuesto M (g/mol) m /g n/mol V en CNTP /L N/ molculas N/ tomos totales KClO3 KCl O2

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De acuerdo a la reaccin: Cu + O2 CuO Determine la masa de xido cprico que se forma por oxidacin de: A. 4,00 g de cobre metlico B. 8,00 mol de cobre metlico C. 3,00 1022 tomos de cobre metlico

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Segn la reaccin: CS2 + 3 O2 CO2 + 2 SO2

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Qu volumen de SO2, medido en CNPT y expresado en mL, se producir al quemar 3,00 g de CS2? 6. En un motor a reaccin alimentado con butano, C 4H10. Qu masa de oxgeno lquido, en kg, deber utilizarse por kg de butano para conseguir la combustin completa? C4H10 + O2 CO2 + H2O Determine la masa de cloruro de hierro (III) (FeCl3), que se obtiene a partir de 50,0 g de una muestra de hierro cuya pureza es de un 74,0%. 2 Fe + 6 HCl 2 FeCl3 + 3 H2 Calcular el % de rendimiento de la reaccin siguiente: 1,0 kg de CaC2 produce 250 L de C2H2 (g), medido en CNPT, de acuerdo a la reaccin: CaC2 (s) + 2 H2O (l) Ca(OH)2 (s) + C2H2 (g) A. 71,5 B. 81,4 C. 90,5 D. 75,5 E. 74,1 Se quemaron 5,00 g de grafito, contaminado con arcilla. El CO2 producido ocup 7,05 L a 20C y 74 cm de Hg. Calcule la pureza del grafito (en % de C). Determine en cul de las siguientes situaciones se puede obtener mayor cantidad de sulfato de sodio segn la reaccin: 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H20 Cuando se mezclan: A. 30 mol de NaOH con 70 mol de H2SO4 B. 40 mol de NaOH con 16 mol de H2SO4 C. 35 mol de NaOH con 15 mol de H2SO4 El aluminio, en contacto con cido clorhdrico, produce la sal correspondiente y desprende hidrgeno gaseoso. A. Escriba la ecuacin igualada. B. Determine la masa, en g, de cloruro de aluminio formado por cada mol aluminio que reacciona. C. Calcule la masa, en g, de cloruro de aluminio que se forma por cada mol hidrgeno que se desprende. D. Calcule la cantidad de cido clorhdrico requerida por cada mol de cloruro aluminio formado. E. Calcule la masa, en g, de aluminio necesaria para obtener 1 L de hidrgeno CNPT. se

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de de de en

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Determine la masa, en g, de nitrato cprico que se puede obtener al tratar 25,00 g de cobre, de un 80,00 % de pureza, con suficiente cido ntrico concentrado. El rendimiento de la reaccin es de un 90,00%. Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO2 + H2O 16,0 g de metano, CH4, requieren 64,0 g de oxgeno para quemarse totalmente. Qu volumen de aire, en L, en CNPT se precisa para quemar 2,2 L de metano tambin en CNPT? El aire contiene aproximadamente un 20% en volumen de oxgeno. Qu masa, en g, de Na2SO4, puede obtenerse a partir de 250 g de NaCl de 94,5 % de pureza, con un 83,4% de rendimiento en la siguiente reaccin: 2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl La industria de los plsticos utiliza grandes cantidades de anhdrido ftlico (C 8H4O3), fabricado a partir de la oxidacin controlada del naftaleno (C10H8) 2 C10H8 + 9 O2 2 C8H4O3 + 4 CO2 + 4 H2O Como parte del naftaleno se oxida formando otros productos, nicamente se obtiene el 70 % de la cantidad mxima predicha por la ecuacin anterior. Qu masa de anhdrido ftlico, en g, se producir en la prctica mediante la oxidacin de 100,0 g de naftaleno? La reaccin de carburo de calcio y agua produce un gas combustible, el acetileno: CaC2 + H2O C2H2 + Ca(OH)2 A. Complete e iguale la ecuacin B. Determine el volumen, en L, de acetileno, en CNPT, que se obtienen al tratar 112,0 g de carburo de calcio con 250,0 g de agua. C. Cul es el reactivo en exceso, y qu masa, en g, queda sin reaccionar? D. Qu agregara, y qu masa, en g, para que reaccione todo el reactivo en exceso? El cido oxlico (H2C2O4) es fuertemente txico para el organismo humano. De ser ingerido, puede neutralizarse su accin por medio de permanganato de potasio (KMnO4), en medio cido (considere que en el medio estomacal hay HCl), segn la reaccin: 2 KMnO4 + 5 H2C2O4 + 6 HCl 10 CO2 + 2 MnCl2 + 2 KCl + 8 H2O Si una persona ha ingerido 6,30 g de cido oxlico y se la trata con 4,00 g de KMnO 4 como antdoto Se salva o se muere la persona? Justifique. La produccin de aspirina en Estados Unidos alcanz la cifra de 1,410 7 kg en el ao 1963. Si la aspirina se obtuvo mediante una reaccin estequiomtrica entre el cido

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saliclico y el cido actico y cada tableta contena 0,5 g del principio activo Cuntas tabletas se obtuvieron a partir de 150 g de cido saliclico y 100 g de cido actico? La reaccin es: C6H4(OH)COOH + CH3COOH C6H4(OCOCH3)COOH + H2O cido saliclico cido actico aspirina 19. A. Calcular la masa, en g, de xido cprico que podra transformarse en cobre metlico, al usar el hidrgeno desprendido al atacar 100 g de aluminio, con exceso de cido sulfrico, segn las siguientes reacciones: Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2 CuO + H2 Cu + H2O B. Si el aluminio usado en la reaccin anterior es slo de un 78,0 % de pureza, y la reaccin para producir hidrgeno alcanza un 60,0 % de rendimiento Qu masa, en g, de cobre metlico se podr obtener? La combustin del isooctano, (C8H18) un componente de la bencina, con un exceso de oxgeno, est representada por la siguiente ecuacin: C8H18(l) + 25 O2(g) 8 CO2(g) + 9 H2O(l) + 5,48103 kJ/mol2

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Qu cantidad de calor, en kJ, es liberado al exterior por cada galn de isooctano que se quema a presin constante?. (1 galn = 3,78 L dC H = 0,703 g/mL)8 18

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La combustin del metano en aire se representa por la siguiente ecuacin: CH4(g) + O2(g) CO2(g) + H2O(l) + 890,0 KJ/mol Qu volumen de gas metano a 22,5C y 748 mm de Hg debe ser quemado para liberar 1,00 106 kJ de calor? Nombre los principales contaminantes del aire. Una muestra de CaCl2 y NaCl, de masa 4,22 g fue tratada para precipitar todo el calcio como CaCO3, el cual fue luego calentado y convertido en CaO puro. La masa final del CaO fue 0,959 g. Cul fue el porcentaje de CaCl2 en la muestra original? Una aleacin de aluminio y cobre fue tratada con HCl acuoso. El aluminio se disolvi de acuerdo con la siguiente reaccin: Al + 3 H+ Al+3 + 3 H22

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pero el cobre qued como metal puro. Una muestra de 0,350 g de aleacin produjo 415 mL de H2 medidos a 273 K y 1 atm de presin.__________________________________________________________________________________________ USACh - 4


Cul es el porcentaje en masa del aluminio en la aleacin? 25. La cal es una importante materia prima en la industria de la construccin, formando parte, tanto directa como indirectamente, de la formacin de los clinkers o cementos. En la construccin se conocen dos tipos de cal, la cal viva (CaO), que es la que se extrae de las calizas y es muy irritante para la piel, y la cal apagada (Ca(OH) 2), que es aquella con la que se trabaja. Esta ltima se obtiene de la primera agregndole agua, reaccin que se hace en la misma construccin. A. Qu masa de cal apagada (Ca(OH)2) se obtiene de 1,00 ton de cal viva (CaO)? B. Que volumen de agua, en L, (d = 1 kg/L) se debe agregar a 1,00 ton de cal viva? Que masa de carbonato de Calcio (CaCO 3) y que masa de arena (SiO2) son necesarios para preparar 5000 kg de silicato triclcico (Ca 3SiO5)? La ecuacin qumica que representa el proceso es: 3 CaCO3 + SiO2 Ca3SiO5 + 3 CO2 La celulosa (C12H22O11 ), componente de los tejidos vegetales, es atacada y destruida por el cido sulfrico (H2SO4 ), que la convierte en dixido de carbono (CO 2 ), dixido de azufre (SO2) y agua (H2O). Qu masa de cido sulfrico es necesario para descomponer 1 g de celulosa? Qu volumen, en litros, de CO2 en CNPT se libera en la formacin de 50 g de aluminato clcico (CaOAl2O3 ) a partir de carbonato clcico (CaCO 3) y xido de aluminio (Al2O3)? La siguiente reaccin representa el proceso de formacin del aluminato clcico: CaCO3 + Al2O3 CaOAl2O3 + CO2 En el proceso Fischer-Tropsch, la hulla se hace reaccionar con agua en presencia de un catalizador para producir hidrocarburos. En este paso el 34% de la hulla se convierte en hidrocarburos. Del total de hidrocarburos producidos 6% del carbono que contiene est en las formas de hexano, C6H14. Qu masa, en kg, de hexano pueden producirse a partir de una tonelada de hulla (considere a la hulla como carbono: C). Un proceso metalrgico para la extraccin de Uranio empieza con el mineral carnotita que tiene 3,5% de U3O8. Este se trata en diferentes pasos y finalmente se convierte en sulfato de uranilo hidratado (UO2)SO43H2O. Cul es la masa mxima, en kg de hidrato, que puede obtenerse a partir de 1 ton del mineral carnotita?

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Cuando el nitrobenceno (C6H5NO2) acta sobre el hierro (Fe) en medio cido se forma xido ferroso-frrico (Fe3O4 ) y anilina (C6H5NH2 ). Un trozo de hierro que pesa 6,02 g, de los cuales 1,10 g son Fe 3O4 y el resto hierro puro, cae en un recipiente que contiene 8,45 g de nitrobenceno impurificado (las impurezas no reaccionan con el hierro). Despus de cierto tiempo se obtienen 3,62 g de anilina. A. Qu porcentaje de pureza tena el nitrobenceno? B. Qu masa de xido de hierro habr en el recipiente al final del proceso? Qu masa, en kg, de cal viva (CaO) se puede obtener a partir de 500 kg de piedra caliza (se trata de CaCO3 del 100%)? La cal viva (CaO) se forma a partir de la piedra caliza segn: CaCO3 CaO + CO2 Un importante proceso que se lleva a cabo en las refineras petroleras es el craking, que consiste en romper molculas grandes de hidrocarburos para convertirlas en 2 molculas menores. Dicho proceso puede ser trmico, si depende slo de la accin del calor, o cataltico, si se usan catalizadores adems. Por medio de este proceso se convierten combustibles pesados en gasolinas. Un simple ejemplo de esta operacin es el siguiente: C14H30 C7H16 + C7H14 o sea: el "cracking trmico" (a 400C) del tetradecano para dar heptano (C 7H16 ) y hepteno (C7H14). Las densidades del heptano y del hepteno son 0,684 y 0,689 g/cm 3, respectivamente, a 20C. Qu volumen, en litros, de estos compuestos se obtiene al procesar una tonelada de tetradecano? La nicotina constituye por lo menos el 75% de los alcaloides presentes en el tabaco. La sntesis de este alcaloide incluye en sus ltimas etapas la alquilacin de la nornicotina mediante yoduro de metilo y soda, segn: C9N2H12 + ICH3 + NaOH C10N2H14 + NaI + H2O Si el proceso fuese estequiomtrico, Qu masa de nicotina, en g, se podra obtener a partir de 50,0 g de nornicotina, 50,0 g de yoduro de metilo y 20,0 g de soda? La produccin electroltica de cloro (Cl2 ) y soda (NaOH) puede tener lugar en celdas de ctodo de mercurio o en celdas de diafragma. El diafragma de las ltimas separa el cloro de la soda para que no reaccionen formando hipoclorito de sodio (NaClO). Suponga que nos interesa obtener el blanqueador hipoclorito de sodio y que para tal fin electrolizamos una solucin de 0,500 ton de cloruro de sodio (NaCl) en 2400 litros de agua (densidad 1,0 kg/L). 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2 con una eficiencia del 80%. Permitimos entonces, que los productos reaccionen entre

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si: 2 NaOH + Cl2 NaClO + NaCl + H2O y, adems, aadimos 300 kg de soda y 3000 mol de molculas de cloro. Qu masa de hipoclorito se formar si la ltima reaccin tiene un rendimiento del 68%? 36. Qu volumen de solucin 0,120 M de HClO4 se necesita para neutralizar 30,00 mL de NaOH 0,0850 M? HClO4(ac) + NaOH (ac) Na ClO4(ac) + H2O(l) Qu masa de NaHCO3 es necesario agregar para neutralizar 25,0 mL de H2SO4 5,40 M? 2NaHCO3 (s) + H2SO4 (ac) Na2SO4 (ac) + 2CO2 (g) + 2 H2O (l) Qu volumen de H2SO4 0,250 M se necesita para neutralizar 50,6 mL de NaOH 0,350 M? 2NaOH (ac) + H2SO4 (ac) Na2SO4 (ac) + 2 H2O (l) Cul es la masa del precipitado que se forma cuando se agregan 16,0 mL de NaCl 0,100 M a 20,00 mL de una solucin de AgNO3 0,100 M? NaCl (ac) + AgNO3(ac) AgCl (s) + NaNO3(ac) Calcular la molaridad de una disolucin de agua oxigenada, H 2O2, si se requieren 36,44 mL de una disolucin de permanganato de potasio, KMnO 4 0,01652 M para oxidar completamente 25,00 mL de esta solucin. 6 H+(ac) + 2 MnO4 (ac) + 5 H2O2 2 Mn2+ + 4 O2 + 8 H2O Un qumico titul 25,0 mL de NaOH 0,200 M con una disolucin 0,500 M de H2SO4. Qu volumen de la disolucin de cido sulfrico habr que medir para obtener cuantitativamente la reaccin? 2 NaOH(ac) + H2SO4 (ac) Na2SO4(ac) + H2O(l ) En un anlisis cuantitativo se utilizan 17,1 mL de Na 2S2O3 0,100 M para que reaccione todo el yodo que se encuentra en una muestra que tiene una masa de 0,376 g. Si la reaccin que se lleva a cabo es: I2 + 2 Na2S2O3 2 NaI + Na2S4O6 Cul es la pureza del yodo en la muestra? Si se tienen 2,00 mL de disolucin de tiosulfato de sodio 1,00M y se gastaron para titularlo, el mismo nmero de mL de solucin de yodo Qu molaridad tiene la solucin

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de yodo? 2Na2S2O3 + I2 44. Na2S4O6 + 2NaI

El cido sulfrico se utiliza para producir industrialmente sulfato de amonio. La ecuacin que representa este proceso es: 2 NH3(g) + H2SO4 (NH4)2SO4(s) Si se utilizan 500 L de amoniaco en condiciones normales y 5,00 litros de cido sulfrico (densidad = 1,3028 g/mL y 40,0 % en masa); A. Cul de los reactivos es el limitante? B. Qu masa, en kg, de sulfato de amonio se obtiene? La ecuacin que representa el proceso comercial para obtener soda, cloro e hidrgeno es; 2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2 Si se utilizan 40,0 kg de NaCl al 93,0 % en masa y 11,5 litros de agua pura (d =1 g )mL

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A. B. C. D.

Cul de los reactivos acta como limitante? Qu masa de NaOH se produce si el rendimiento del proceso es del 80,0 %? Qu cantidad queda del reactivo que est en exceso? Qu volumen de cloro se obtiene en condiciones normales de T y P?

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Una planta industrial necesita producir 7800 kg de sulfato de calcio. Para ello dispone de suficiente cantidad de las dos materias primas necesarias, carbonato de calcio y cido sulfrico. El carbonato de calcio se encuentra en estado puro y el cido sulfrico en disolucin de densidad 1,20 g/mL y 90,0 % de pureza. Si se sabe que el rendimiento de la reaccin es del 84,0 % Qu volumen de la disolucin de cido sulfrico debe emplearse? La ecuacin que representa al proceso es: CaCO3 + H2SO4 CaSO4 + H2CO3 El sulfato de nquel, NiSO4, reacciona con fosfato de sodio Na 3PO4, para dar un precipitado amarillo-verde de fosfato de nquel Ni3(PO4)2, y una disolucin de sulfato de sodio Na2SO4. 3 NiSO4 (ac) + 2 Na3PO4(ac) Ni3(PO4)2 (s) + 3Na2SO4 (ac) Qu volumen, en mL, de NiSO4 0,375 M reacciona con 45,7 mL de Na3PO4 0,265 M? Al tratar el dixido de manganeso (MnO2) con cido clorhdrico, se obtiene cloruro de manganeso (II), cloro gas y agua. A) Escriba e iguale la reaccin molecular del proceso. B) Determine el volumen de cido clorhdrico comercial de densidad 1,18 g/mL y

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riqueza del 36,0 % necesario para obtener 500 mL de cloro gas a 5,00 atm de presin y 25,0 C 49. Qu volumen de HCl al 28,0 % en peso (d = 1,14 g/mL) se necesita para reaccionar completamente con 1,87 g de Al segn la reaccin: 2 Al(s) + 6 HCl(ac) 2 AlCl3(ac) + 3 H2(g) ?

RESPUESTAS A LOS PROBLEMAS PROPUESTOS 1. 2. 3. A. A. 3 mol de A y 2 mol de B. 0,84 g. Compuesto M /g/mol m /g n/mol V en CNTP / L N/ molculas N/ tomos totales 4. 5. 8. 11. 12. 15. 16. 17. 19. 20. 22. 23. 25. 26. 27. 30. 32. 34. 37. B. 2 B. 0,84 ton. KClO3 122,5 5,00 0,041 2,5 1022 1,2 1023 C. 10 D. 2,5 C. 0,84 lb O2 32 1,96 0,062 1,39 3,7 1022 7,5 1022

KCl 74,6 3,04 0,041 2,5 1022 4,9 1022

A. 5,01 g. B. 636 g. C. 3,98 g. 1768 mL 6. 3,59 kg 7. 107 g A 9. 68,1 % 10. B B. 133,5 g C. 89,0 g D. 3 mol E. 0,80 g. 53,15 g 13. 22 L 14. 239 g 80,94 g b. 39,13 L c. H2O, exceso = 187 g d. Agregara 333 g de CaC2 La persona muere 18. 391 tabletas. A) 442 g B) 165 g 5 1,28 10 kJ. 21. 2,78 104 L CO, NO, NO2, SO2, hidrocarburos y materia particulada. 45 %. 24. 95,1 % A. 1,32 ton B. 321 L 3 6,6 10 kg de CaCO3 1,3 103 kg de SiO2. 6,9 g 28. 7,1 L 29. 24,4 kg de C6H14. 17,5 kg Hidrato 31. A. 57% B. 8,0 g 2 2,8 10 kg 33. 738 L de heptano y 718 L de hepteno 55 g 35. 363 kg 36. 21,3 mL 22,7 g 38. 35,4 mL 39. 0,23 g

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40. 43. 45. 46. 48. 49.

6,0 102 M 41. 5,00 mL 42. 57,7 % 0,500 M 44. a) NH3 b) 1,47 kg a) NaCl b) 20,3 kg c) 3,0 mol d) 7,12 103 L 6,19 103 L 47. 48,4 mL A) MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O B) 35,1 mL 23,7 mL

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