ESTEQUIOMETRIA RESUELTOS

QUÍMICA GENERALPROBLEMAS RESUELTOS Dr. D. Pedro A. Cordero Guerrero ESTEQUIOMETRÍA 2014 ESTEQUIOMETRÍA CONCEPTOS TEÓRICOS BÁSICOS ESTEQUIOM ETRIA es la parte de la quím ica que estudia las relaciones entre las cantidades (m asas volúm enes) de las diferentes sustancias (reactivos o productos) que intervienen en una reacción quím ica. Los cálculos estequiométricos son, por tanto, todas aquellas operaciones encam inadas a determ inar las m asas o volúm enes con los que participan las sustancias en una determ inada reacción quím ica. PUREZA DE UN REACTIVO es la proporción del reactivo puro que tiene la sustancia utilizada. Solam ente intervienen en las reacciones los reactivos puros. El resto recibe el nom bre de IMPUREZAS, y son sustancias que acom pañan al reactivo puro, pero que no intervienen en la reacción RENDIM IENTO DE UNA REACCIÓN es el cociente entre la cantidad real obtenida en ese proceso y la cantidad teórica que debería obtenerse si se cum plieran exactam ente las relaciones entre las cantidades que aparecen en la ecuación balanceada. Este rendim iento suele expresarse en %: AJUSTE DE LAS REACCIONES Se trata de colocar un coeficiente delante de la fórm ula o sím bolo de cada reactivo y producto de m anera que exista el m ism o núm ero de átom os de cada elem ento a cada lado. AGRUPACIÓN DE LOS PROBLEM AS RESUELTOS: (Algunos de ellos se podrían incluir en varios grupos) Los no señalados con asteriscos, son de baja dificultad: aplicación directa de las fórm ulas y/o conceptos. Aquellos señalados con un asterisco, son de dificultad m edia, ya sea por los conceptos necesarios para resolverlos o por tener que relacionar varios de ellos. Los señalados con dos asteriscos, se consideran ya de una cierta dificultad ya sea conceptual o de cálculo Grupo A: AJUSTE DE REACCIONES Grupo B: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS DIRECTOS Grupo C: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS QUE INCLUYEN OTROS CÁLCULOS PREVIOS O POSTERIORES Grupo D: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN PROCESOS INDUSTRIALES ENUNCIADOS DE LOS PROBLEMAS RESUELTOS SOBRE ESTEQUIOMETRÍA Grupo A: AJUSTE DE REACCIONES A-01 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ÁCIDO CLORHÍDRICO + PERMANGANATO DE POTASIO —> —> CLORURO DE MANGANESO(II) + CLORURO DE POTASIO + CLORO (Cl 2 ) + AGUA A-02 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ÁCIDO NÍTRICO + COBRE —> NITRATO DE COBRE(II) + ÓXIDO DE NITRÓGENO(II) + AGUA A-03 (*) - Ajuste la siguiente reacción: COBRE + ÁCIDO SULFÚRICO —> SULFATO DE COBRE(II) + DIÓXIDO DE AZUFRE + AGUA A-04 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el m étodo de los coeficientes: CLORO(Cl 2 ) + HIDRÓXIDO DE SODIO -> CLORURO DE SODIO + HIPOCLORITO DE SODIO + AGUA A-05 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: KNO 3 + Al + KOH + H 2 O —> NH 3 + K AlO 2 A-06 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: HIPOCLORITO DE CALCIO (Monoxoclorato(I) de calcio) + ÁCIDO CLORHÍDRICO ----> ----> CLORURO DE CALCIO + CLORO (Cl 2 ) + AGUA A-07 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: MnO2 + Na2CO3 + NaNO3 6 Na2MnO4 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL + NaNO2 + CO2 PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 2 de 83 A-08 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: PERMANGANATO DE POTASIO + OXALATO DE SODIO (C 2 O 4 Na 2 ) + ÁC. SULFÚRICO —> —> SULFATO DE MANGANESO(II) + SULFATO DE POTASIO + SULFATO DE SODIO + DIÓXIDO DE CARBONO + AGUA A-09 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: CLORURO DE POTASIO + ÁCIDO NÍTRICO + OXÍGENO (O 2 ) —> —> NITRATO DE POTASIO + CLORO (Cl 2 ) + AGUA A-10 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: SULFATO DE HIERRO(II) + ÁCIDO SULFÚRICO + OXÍGENO (O 2 ) —> —> SULFATO DE HIERRO(III) + AGUA A-11 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ACIDO NÍTRICO + ÁCIDO CLORHÍDRICO —> CLORO (Cl 2 ) + NOCl + A-12 (*) - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ÁCIDO NÍTRICO + COBRE —> NITRATO DE COBRE(II) + DIÓXIDO DE NITRÓGENO + AGUA Grupo B: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS DIRECTOS B-01 (*) - Se necesitan preparar 9 litros de nitrógeno, medidos e 20ºC y a una presión de 710 mm. La reacción que se va a utilizar es: NH 4 Cl + NaNO 2 ----> 4 NaCI + 2 H 2 0 + N 2 ¿Cuantos gramos de cloruro amónico deberemos emplear? B-02 (*) -¿Qué volumen de disolución 5,00 N de ácido sulfúrico se necesitará para neutralizar otra que contenga 2,5 g de hidróxido sódico? ¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico puro serán necesarios? B-03 (*) - El carburo de aluminio se descompone con el agua a ebullición para dar hidróxido de aluminio y gas metano. ¿Que cantidad de carburo de aluminio necesitaremos para obtener, mediante éste procedimiento, 20 litros de metano medidos a 10ºC y a una presión de 770 mm de mercurio? B-04 (**) - Calcúlese el contenido, en tanto por ciento de carburo cálcico puro, de un producto comercial que, tratado con agua, desprende 300 L. de acetileno por kilogramo, medidos en condiciones normales. B-05 (**) - Calcule la pureza de una muestra de sodio metálico, sabiendo que cuando 4,98 g de esa muestra reaccionan con agua se forma hidróxido de sodio y se desprenden 1,4 litros de hidrógeno, medidos a 25ºC y 720 mm Hg. Calcule la molaridad de la disolución de hidróxido de sodio resultante si el volumen total de la misma es 199 mL. B-06 (*) - Se calientan en un recipiente cerrado, 6 g de m agnesio con 2 litros de Nitrógeno, m edidos en condiciones norm ales, para dar nitruro de m agnesio sólido. ¿Cual será la presión final, m edida en Atm y a volum en constante suponiendo com pleta la reacción si la tem peratura final es de 27ºC? B-07 (**) - Una roca caliza contiene carbonato de calcio. Hallar la riqueza que tiene en CaCO 3 sabiendo que 0,35 g de esta roca reaccionan con 60 ml de una disolución 0,1 M de ácido nítrico B-08 (*) - Si 350 g de brom o reaccionan con 40 g de fósforo, ¿qué cantidad en gram os de brom uro de fósforo (III) se form ará?. Datos: Masas atóm icas Br = 80,0 ; P = 31,0 B-09 (*) - ¿Cuántos gramos de alcohol etílico puede obtenerse por fermentación de 1000 g de glucosa, C6H12O6? (Datos: P.A.: C = 12, H = 1, O = 16). B-10 (*) - Se tratan 250 g de CaCO 3 con ácido clorhídrico y se desea saber: a) Cantidad de HCl en peso necesaria, b) ¿Qué cantidad de CO 2 en peso se obtendrá?, c) ¿Qué volumen de CO 2 se obtendrá en condiciones normales? (DATOS: Pesos atómicos: C = 12, O = 16, H = 1, Cl = 35,4, Ca = 40) B-11 (*) - ¿Se neutralizan 25 m l de una disolución de NaOH con 15,7 m l de H Cl 0,2 M.Calcular la concentración del hidróxido de sodio y los gram os de NaOH existentes en ese volum en PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 3 de 83 B-12 (*) - Una forma de eliminar NO de las emisiones gaseosas es hacerlo reaccionar con amoníaco, de acuerdo con la siguiente reacción: NH3 + NO ---> N2 + H20 a) Ajustar la reacción. b) Calcular los gramos de amoníaco que se necesitarán para que reaccionen 16,5 moles de monóxido de nitrógeno. B-13 (*) - Se hacen reaccionar 1,6 gramos de hidróxido de sodio con una disolución 0,5 molar de ácido clorhídrico a) Escribir la reacción que tiene lugar, ajustada. b) ¿Qué cantidad de ácido reaccionará? c) ¿Qué volumen de la disolución del ácido se necesita? B-14 (*) - Calcular el volumen de una disolución de ácido clorhídrico 2 Molar que reaccionará con 10 gramos de carbonato de calcio. ¿Qué volumen de dióxido de carbono se desprenderá, medido en Condiciones Normales? (Se obtienen también cloruro de calcio y agua) B-15 (*) -¿Qué volumen de disolución 2 Molar de ácido clorhídrico se necesitará para neutralizar otra que contenga 2,5 g de hidróxido sódico? ¿Cuántos gramos de ácido clorhídrico puro serán necesarios? B-16 (*) - El metano (CH4) puede obtenerse descomponiendo el carburo de aluminio (Al4C3) con agua, formándose también hidróxido de aluminio. ¿Qué cantidad de carburo se necesita para obtener 600 ml de metano en C.N. si el rendimiento de la reacción es del 92%? B-17 (*) - Se tratan 49 g de zinc con una disolución 2 Molar de ácido clorhídrico. Calcular el volumen de hidrógeno desprendido, medido a 27°C y 690 mm Hg, así como el volumen de disolución que se necesitará. B-18 - (*) Se hace reaccionar un trozo de 6 g de Zn con una disolución de ácido clorhídrico 2 Molar, obteniéndose cloruro de Zinc(II) e hidrógeno gaseoso (H 2 ). Escriba y ajuste la reacción que tiene lugar. ¿Cuantos gramos de H Cl se necesitan? ¿Qué volumen de la disolución 2 Molar será necesaria? ¿Cuantos gramos de Hidrógeno se obtendrán? ¿Qué volumen ocuparán, medidos a 3 atm y 37ºC? B-19 (*) -Para valorar una disolución de ácido clorhídrico, se pesan exactamente 0,215 g de carbonato de sodio y se ponen en un erlenmeyer junto con 50 ml de agua y unas gotas de indicador Naranja de metilo, con lo que toma una coloración amarilla. Se deja gotear desde la bureta la disolución de ácido clorhídrico hasta que la disolución del erlenmeyer toma un color anaranjado, que no desaparece ni cambia al calentar a ebullición. Habiéndose gastado 14,3 ml de dicha disolución. A) Escribir y ajustar la reacción que tiene lugar. B) ¿Cuantos gramos de ácido clorhídrico han reaccionado? C) Calcular la concentración de la disolución de ácido clorhídrico, expresándola en g/litro y Molaridad B-20 (*) - Para valorar una disolución de ácido clorhídrico, se pesan exactamente 0,205 g de carbonato de sodio y se ponen en un erlenmeyer junto con 25 ml de agua y unas gotas de indicador Naranja de metilo. Se deja gotear desde la bureta la disolución de ácido clorhídrico hasta el viraje permanente del indicador , momento en el cual se han gastado 15,4 ml de dicha disolución. Calcular la concentración de la disolución de ácido clorhídrico si en la reacción se obtienen como productos dióxido de carbono, cloruro de sodio y agua B-21 (**) - ¿Qué cantidad de aire (21% de oxígeno y 79% de nitrógeno en volumen) medido en C.N. se necesita para quemar completamente 1 Kg de antracita, si ésta contiene un 95% de carbono?¿Qué volumen de dióxido de carbono se desprende, medido también en C.N.? B-22 (*) - El superóxido de potasio (KO2) se utiliza para purificar el aire en espacios cerrados. El superóxido se combina con el dióxido de carbono y libera oxígeno según la reacción: 4 KO 2 (s) + 2 CO 2 (g) —> 2 K 2 CO 3 (s) + 3 O 2 (g) a) Calcular la masa de KO 2(s) que reacciona con 50 L de dióxido de carbono en condiciones normales. b) Calcular el número de moléculas de oxígeno que se producen. B-23 (**) - El carburo cálcico CaC 2 es un compuesto sólido que reacciona con el agua líquida para dar el gas inflamable (acetileno) y el sólido hidróxido cálcico. Calcule: a) El volumen de gas medido en condiciones normales que se obtendrá cuando 80 g de CaC 2 reaccionan con 80 g de agua. b) La cantidad de reactivo que queda sin reaccionar. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 4 de 83 4 g de carbonato de magnesio. medidos a 1 atm y 27ºC. medido a 15ºC y 750 mm Hg de presión.La combustión completa del etanol genera dióxido de carbono y agua.¿Cuántos gr de MnO2 puro. de acetileno por kilogramo. medido a 27 /C y presión de 740 mmHg es posible obtener al añadir ácido clorhídrico en exceso sobre 75 g de cinc con un 7 % de impurezas inertes? b) ¿Qué cantidad de cloruro de cinc se obtendrá? (Selectividad junio 2008) B-26 (**) -.El amoniaco arde con el oxígeno del aire en condiciones adecuadas y en presencia de catalizadores para dar monóxido de nitrógeno y agua.6 litros de dióxido de carbono. tratado con agua. b) La masa de dióxido de carbono que se desprende por Kg de piedra caliza.El carbonato de magnesio reacciona con ácido clorhídrico para dar cloruro de magnesio.Dada la reacción: 4 HCl + MnO2 ---------> Cl2 + MnCl2 + 2 H2O. ésta se descompone para dar óxido de calcio y dióxido de carbono. calcule la masa de dióxido de manganeso que se necesita para obtener 2. El proceso que tiene lugar es: Zn(s) + HCl(ac) —> ZnCl 2 (ac) + H 2 (g) Calcule: a) El volumen de hidrógeno medido en condiciones normales que se ha obtenido. medido en condiciones normales? B-25 (**) . medido en condiciones normales. se desea saber: a) La composición. C-04 (**) . que se necesita para quemar 1 kg de amoniaco.?.6 M que habrá que utilizar.Se tratan 200 g de carbonato de calcio del 80% de pureza con una disolución 4 Molar de ácido clorhídrico.5 litros de cloro medidos a 0. a) Ajuste la reacción de combustión.16 g/cm 3 y 32 % en peso.ESTEQUIOMETRÍA . en tanto por ciento de carburo cálcico puro. b) El volumen de la disolución ácida que se empleó. que se necesitará para que reaccione con 30. de densidad 1. b) Determine el peso de oxígeno. La reacción química (SIN AJUSTAR) que tiene lugar es: MnO2 + HCl -----® MnCl2 + H2O + Cl2 . B) Volumen de dióxido de carbono desprendido. b.758 atm y 17 ºC.B-24 (*) .N. b) El volum en de ácido clorhídrico 0. a) Calcule el número de moléculas de agua que se producirán si quemamos 1 kg de dicho alcohol. a.Página 5 de 83 . dióxido de carbono y agua. sabiendo que se obtienen. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . c) Calcule el volumen de monóxido de nitrógeno obtenido a partir de las cantidades de reactivo del apartado b.El cloro se obtiene en el laboratorio según la reacción MnO 2 + 4 HCl ==> MnCl 2 + 2 H 2O + Cl2 Calcule: a) La cantidad de reactivos necesarios para obtener 100 litros de cloro m edidos a 15ºC y 720 m m Hg. de un producto comercial que. Calcular: a) El volumen de esta disolución de H Cl que se necesita para completar la reacción. b) ¿Cuántos moles de etanol reaccionarán con 1 m 3 de oxígeno (gas ideal). en porcentaje en masa. si el rendimiento del proceso es del 80%. C-07 (*) -Después de poner 180 g de Zn en un vaso de precipitados con ácido clorhídrico 5 M y de que haya cesado la reacción. medidos en condiciones normales ¿Qué cantidad de hidróxido de calcio se obtendrá? C-05 (**) . Si la conversión es del 75%. desprende 300 L.Cuando se calienta en un horno de piedra caliza (básicamente carbonato de calcio). en gramos. B-27 (**) .Resuelva: a) ¿Qué volumen de hidrógeno (gas ideal). quedaron 35 g de Zn sin reaccionar. ¿Cuál ha sido el rendimiento de la reacción? Grupo C: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS QUE INCLUYEN OTROS CÁLCULOS PREVIOS O POSTERIORES C-01 (**) . del sólido que se extrae del horno.Calcúlese el contenido. C-02 (*) . C-03 (*) . y cuántos ml de ácido clorhídrico de 36 % de riqueza en HCl y densidad 1'19 gr/cm3 serán necesarios para preparar 1 litro de cloro gaseoso medido en C. además. cloruro de calcio y agua C-06 (**) . Si en el proceso anterior se obtienen 7. Calcule el volumen de ácido clorhídrico. se estima que se pierde un 20% de este compuesto. calcule el volumen de aire. de un gramo de peso.Se mezclan 2 litros de acetileno y 9 de oxígeno que están en iguales condiciones.364 g de dicha mezcla con exceso de oxígeno y se obtienen 1. Purificando el compuesto Z por recristalización en agua caliente. Después de la combustión completa del acetileno. Ca = 40 C-13 (**) .0 mm de Hg de presión.de un ácido sulfúrico del 98% en peso y densidad 1. N = 14. fue disuelta en un ácido. Para conocer su composición se queman 0.N. 3Y ----> 2Z Se espera un rendimiento del 70% en la primera etapa y del 65% en la segunda. Supuesto que 3. e) los litros de dióxido de carbono que se form an. ¿Cuales serían la presión parcial de cada gas en ese recipiente y cual sería la presión total? C-09 (**) . B) Calcule el volumen de O 2 a 50ºC y 750 mm Hg necesario para quemar 1. se necesitarán si el aire tiene un 80% en volumen de Nitrógeno y un 20% de Oxígeno? C-17 (**) . ¿Qué volumen de cada uno puede obtenerse a partir de 1.Página 6 de 83 . b) La composición de esa mezcla gaseosa expresándola como % en volumen y en peso C-18 (**) . B) Si el hidrógeno y el cloro se recogen separados al 8 atm y 20ºC. Calcular la cantidad que se forma de cada reactivo. obteniéndose hidróxido de sodio. necesario para quemar 100 ml de octano. ¿Cual será el tanto por ciento de cobre en esa aleación C-11 (*) .Se quieren preparar 0.01) C-16 (**) .Una muestra de una aleación de aluminio y cobre. Se pide calcular: a) el volum en -en litros.00 litros de amoniaco a 802ºC y 1. b) los gram os de sulfato cálcico producidos en esa reacción.El primer paso en la preparación del ácido nítrico es la producción de óxido nítrico a partir del amoniaco y oxígeno. A) Escriba la ecuación ajustada para la combustión del octano. quedando el agua en estado gaseoso.00 g de octano. 66 g/mL.Calcinamos 25. hidrógeno gaseoso y cloro gaseoso.ESTEQUIOMETRÍA . 00 mL de tetraetil -plomo Pb(C2 H5 ) 4 por litro. según la reacción: 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) ))))< 4 NO (g) + 6 H 2 O (g) . el volumen que ocuparán los gases y las presiones parciales de cada gas al final de la reacción.09 g de dióxido PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . produciéndose en la reacción correspondiente sulfato cálcico.C-08 (**) ..Se tiene una corriente de gas formada por una mezcla de metano y propano. Teniendo en cuenta que com o productos de reacción se obtienen tam bién cloruro sódico y agua.50 g de cloruro amónico a la temperatura de 400. H = 1..0. C) Sabiendo que el porcentaje molar de Oxígeno en el aire es igual a 21. m edidos a 30ºC y 720 m m de m ercurio de presión. que se le obtiene por reacción entre el cloruro de etilo (C2H5Cl) y una aleación sodio-plomo (PbNa 4 )¿Cuantos gramos de cloruro de etilo se necesitarán para obtener suficiente tetraetil~plomo para un litro de gasolina C-10 (**) . ¿Qué cantidad en gram os de hidrazina se recuperará? C-12 (*) .5 mg. A) Escribir y ajustar la reacción que tiene lugar.Se tiene una m uestra de 200 g de calcita que contiene un 80% de carbonato cálcico puro y se trata con ácido sulfúrico.La gasolina es una mezcla de hidrocarburos entre los que se encuentra el octano. Datos: Masas atóm icas: S = 32 . O = 16 . posteriormente filtrada y el precipitado negro de sulfuro de cobre(II) una vez seco pesó 95. Sabiendo que la densidad relativa de éste antidetonante vale 1. C = 12 .El cloro se prepara por electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio. dióxido de carbono y agua.0ºC y 700.5.30 atm reaccionan completamente con oxígeno. cuya densidad es 0. la disolución resultante fue saturada de ácido sulfhídrico. condiciones en las que el cloruro amónico cristalizado se disocia totalmente en cloruro de hidrógeno y amoniaco gaseosos.Una gasolina de 100 octanos contiene 1.50 moles de un compuesto Z puro mediante la siguiente secuencia de reacciones: X ----> 2Y .5 Kg de cloruro de sodio del 90% de riqueza? C) Si se recogieran ambos gases en un recipiente de 15 litros a 25ºC. Calcule: a) El volumen final de la mezcla. ¿Con cuántos moles de X debemos comenzar? C-14 (*) . C=12 y 0=16. se vuelve a las condiciones iniciales de los gases.836 g/m L que es necesario para que reaccione todo el carbonato cálcico presente en esa m uestra de m ineral. A) ¿Cuantos litros de vapor de agua medidos a 125ºC y 1. medido en C.00 atm se forman? B) ¿Cuantos litros de aire.N. b) Si se hacen burbujear 200 g de NH 3 gas y 175 g de Cl 2 en una solución que contiene exceso de hidróxido de sodio y se obtiene hidrazina con un rendim iento del 90%. (DATOS: Tómense los siguientes valores para las masas atómicas: CI = 35. Se pide: a) Escribir la reacción ajustada. medido en C. Conocidas las masas atómicas de: H=1. (Considérese que el aire se comporta como un gas ideal) C-15 (*) .730 g/ml.La hidrazina líquida (N 2 H 2 ) se obtiene a escala industrial haciendo reaccionar am oniaco con cloro y solución de hidróxido sódico. A 10 g de zinc se le añade una disolución de ácido sulfúrico del 98% y d= 1. podemos obtener si se hacen reaccionar. Si posteriormente se enfría hasta 0ºC ¿Cual será la nueva presión total en dicho recipiente C-27 (*) . y se desprende hidrógeno. en condiciones adecuadas. Si se hacen reaccionar 10 litros de H2 con 3.Página 7 de 83 . MgCO 3 DATOS: Pesos atómicos: C = 12. C-21 (**) . O = 16. ¿Qué volumen ocupará esa cantidad de CO 2 m edida a 190ºC y 970 m m de Hg? C-25 (**) . H = 1. (Ca(OH) 2 ). Se toman 50 cm 3 de este líquido. El precipitado obtenido se filtra. expresada en gramos. necesaria para la combustión total de la mezcla. Se obtienen 0.0 .83 g/ml. se añade amoníaco en exceso y se precipita con fosfato de sodio. Determine la composición de la mezcla C-19 (**) . medidos en las citadas condiciones. dado en gramos. Se produce la combustión de la mezcla a una temperatura de 227ºC. han de pasar a través de 26 m l de una disolución acuosa de hidróxido de bario 0.18 g/mL.Determ inar la cantidad una disolución 0.0 P = 31. C-20 (**) . y agua. a) Ajustar la reacción. se introducen 3.a) Calcule los moles de cloruro de sodio y de ácido sulfúrico que hay en 500 g de cloruro de sodio del 71 % de riqueza y en 100 mL de ácido sulfúrico del 98 % de riqueza y densidad 1.0 g de una muestra homogénea y se trataron con ácido clorhídrico del 37 % en peso y densidad 1.de carbono y 0. cerrado y vacío.El hidrógeno y el oxígeno gaseosos reaccionan. Na = 23. con cantidad suficiente de oxígeno.606 g de agua. ca = 40.00 .9 g de butano y 26 g de oxígeno. O = 16.00 . La reacción de zinc con ácido clorhídrico produce cloruro de zinc e hidrógeno (H 2 ). consumiéndose 126 mL de ácido.3 . (CaH 2 ). lava. b) ¿Qué cantidad de cloruro de hidrógeno. b) El volumen de oxígeno necesario para efectuar la combustión.21 M para que la reacción sea com pleta en la form ación de carbonato de bario.5 litros de 02 medidos en condiciones normales: a) Escriba la reacción ajustada y determine qué gas y en qué cantidad.0. con agua se forma hidróxido cálcico. (Se obtiene tam bién agua com o subproducto) C-28 (*) . obteniéndose 380 cm 3 de dióxido de carbono. queda en exceso después de la reacción.8 g/mL hasta reacción total. Calcular la composición de la mezcla así como la presión total una vez finalizada la combustión a esa temperatura. Calcular: a) Gramos de sulfato de zinc que se forman PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . S = 32.En el análisis de una muestra de giobertita se pesan 2. se producen 80 cm 3 de dióxido de carbono.ESTEQUIOMETRÍA . Calcúle: a) La molaridad de la disolución de ácido clorhídrico. que se disuelven en ácido clorhídrico diluido.5 Molar de ácido nítrico que será necesaria para reaccionar com pletam ente con 13. b) ¿Qué cantidad de hidruro cálcico de un 87% de pureza se necesitará para obtener 2 m 3 de hidrógeno medidos a 25 /C y 720 mm de Hg si el rendimiento de la reacción es del 90%? (Datos: h = 1.Una mezcla de propano y butano de 100 cm 3 se quema en presencia de suficiente cantidad de oxígeno.Al tratar hidruro cálcico. dando agua líquida. Mg = 24.En un recipiente de 20 litros. expresada en volumen? B) Cantidad de oxígeno. Calcule: a) El tanto por ciento en volumen de propano y butano en la mezcla inicial. seca y calcina en cuyo proceso el fosfato de magnesio formado se transforma en pirofosfato de magnesio.622 g de Mg 2 P 2 O 7 Calcular el contenido en magnesio de aquel mineral y su riqueza en carbonato de magnesio. los compuestos antes mencionados y en las cantidades indicadas? DATOS: Pesos atómicos: Cl = 35.Calcule cuántos gram os m l de CO 2. el líquido se lleva a un volumen de 250 cm 3 .0 g de etano. C-22 (**) . C-26 (**) .23 gram os de cobre del 96% de pureza.08).45 .00 . A) ¿Cual es la composición porcentual de la mezcla. 2. ¿Qué cantidades de nitrato de cobre(II) y de óxido de nitrógeno(IV) se obtendrán en el proceso?. Nota: Considere que todos los gases están medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura.06 C-23 (*) .816 gramos de mineral. medidos a 0ºC y 1 atm de presión. B) El porcentaje de zinc en la muestra.Al quemar 60 cm 3 de una mezcla de metano y etano. b) ¿Qué volumen de agua medido en mL se obtiene? C-29 (**) .Para determinar la riqueza de una partida de zinc se tomaron 50. en caliente. C-24 (*) . expresada en moles. 0 g/m ol. C. d) Volum en del gas seco a la salida del horno en condiciones norm ales DATOS: Masas atóm icas del H. se prepara mezclando cloruro potásico y ácido nítrico en presencia de oxígeno. Calcule la cantidad de mármol necesario para producir 10 L de CO2 medidos a 10 /C y 700 mmHg de presión. b.5 M de hidróxido de sodio con 50 ml de una disolución 1. Ca = 40.El análisis de una piedra caliza refleja que está com puesta de un 94.0. 12.0 .El nitrato potásico.5.0 C-31 (*) . CO 2.ESTEQUIOMETRÍA . con un rendim iento de un 56%. de acuerdo con la siguiente ecuación: 4 KCl ( aq ) + 4 HNO 3 ( aq ) + O 2 ( g ) ÷ 4 KNO 3 ( aq ) + 2 Cl 2 ( g ) + 2 H 2 O (l) Calcular: a) Los kilogramos de nitrato potásico producido a partir de 50 kg de cloruro potásico de un 80 % de riqueza y de 30 kg de ácido nítrico.0 . a una temperatura de 30ºC b) La cantidad de ese mineral que se hubiera necesitado para obtener 1 litro de amoniaco (medido a 25ºC y 700 mm Hg). se introducen en un horno a 1000ºC 1 t/h de caliza im pura con un 90% de carbonato cálcico (CaCO 3 ).39 % en masa que se necesitaría para que reaccione el carbonato cálcico calculado en el apartado anterior.54 m m Hg D-02 (**) . Si el rendimiento de esa reacción es del 80%. H = 1.En un proceso continuo de fabricación de cal viva (Ca0). O = 16. medido a 700 mm Hg y 127ºC se obtiene? d) Si se dispusiera de una muestra de zinc del 90% de riqueza. A) ¿Existe algún reactivo en exceso?.1 g/cm3 y 20. En caso afirmativo.0 Presión de vapor del agua a 20ºC = 17.0 . 0 y Ca: 1. b) ¿Qué volum en de CO 2 recogido sobre agua a 760 m m Hg y 20ºC se obtiene con 100 g de caliza? DATOS: Pesos atóm icos: C = 12. se produce cloruro cálcico. indíquelo y determine la cantidad del mismo que no ha reaccionado.El carbonato amónico se descompone con el calor en agua y en los productos gaseosos dióxido de carbono y amoniaco. 6% de hidrógeno y 4% de dióxido de carbono si consideramos que 1/5 del volumen de aire es Oxígeno? PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . calcular: a) La presión total (en mm Hg) en ese recipiente al final de la reacción.0 y 40. N = 14. Calcular: a) ¿Cuantas Tm de CaO se obtendrán a partir de 4 Tm de dicha caliza?. B) ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio se originan en esta reacción? C-32 (**) . DATOS: Pesos atómicos: C = 12. La descom posición térm ica de la piedra genera CaO. y agua. dióxido de carbono. un 5% de m ateria inerte y un 5% de hum edad. ¿Cuantos gramos de dicha muestra serían necesarios para obtener la misma cantidad de sulfato de zinc que en el apartado a)? C-30 (**) . HCI. C-33 (**) .El mármol esta constituido por CaCO 3 y cuando reacciona con ácido clorhídrico.Página 8 de 83 . O = 16. Grupo D: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN PROCESOS INDUSTRIALES D-01 (**) .. H = 1. un 4. si la pureza del mismo es del 80 % en CaCO 3 . D-03 (**) . b) Los gramos de cloro producidos si el rendimiento de la reacción es de un 70 %. V m olar = 22. calcule el volumen de ácido de densidad 1. usado como fertilizante.32% de inertes. H 2 O. 62% de Nitrógeno.52% de CaCO 3 . Datos: Masas atómicas: K = 39.b) Volumen de ácido sulfúrico necesario c) ¿Qué volumen de gas. a. N = 14. MgO y CO 2 .4 m 3 /km ol. Se pide: a) Escriba la reacción que tiene lugar en el horno b) Los flujos m ásicos de salida de sólidos y de gases del horno e) Pureza de la cal viva considerando que la m ateria inerte de la caliza está incluida en el sólido.¿Cuantos litros de aire serán necesarios para quemar 1 m 3 de una mezcla gaseosa cuya composición volumétrica es: 28% de monóxido de carbono.16% de MgCO 3 y un 1. Suponiendo que las impurezas del mármol son inertes al ácido clorhídrico. 16. y los gases originados se recogen en un recipiente cerrado de 15 L. CaCl2. Cl = 35.3 .5 M de ácido sulfúrico. Se parte de 200 g de un mineral del 60% de riqueza en carbonato amónico. O = 16. Mg = 24.0 .0 .0.Se hacen reaccionar 250 ml de una disolución 0. c) Las Tm/día de ácido sulfúrico consumidas. 40% en Fe.Se disuelve 1 g de una aleación de duraluminio (Al-Cu) en 20 mL de solución acuosa de HNO 3 . ¿Cual es la composición en % de la aleación inicial? DATOS: Masas atómicas : S = 32.2% en SiO 2 En su tostación.0 . D-07 (**) . O = 16.0 g/mol PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .00 . por el resto de silicio en forma de SiO 2 . Como combustible y agente reductor se alimenta también con carbón de coque en una proporción 1:2.00 .1 D-09 (**) . se pide: a) Escribir la reacción ajustada que se produce b) La composición en volumen de los gases a la salida del reactor DATO: La composición en volumen del aire: 78.Página 9 de 83 . b) Las Tm/día de superfosfato que se obtienen . medido en C.El SO 2 procedente de las emisiones de una central térmica de carbón.712 g de carburo de calcio (CaC 2 ) impuro el cual al reaccionar con el agua origina hidróxido de calcio y libera 195 ml de acetileno (C 2 H 2) que se recogen sobre agua a 15ºC y a una presión de 748 mm Hg. C = 12. calcular la Normalidad y la Molaridad de la disolución resultante. haciendola reaccionar con ácido sulfúrico concentrado del 98%.8% en Cu y 6. DATOS: Pesos atómicos: Ca = 40.10 . P = 31. se necesita diariamente?. B) El porcentaje en peso del carburo de calcio en la muestra inicial c) Si el hidróxido de calcio que se forma se recoge sobre 30 ml de agua.5.N.0 % N2. sin variación apreciable de volumen. d) El contenido en fósforo del superfosfato.ESTEQUIOMETRÍA . S = 32. para obtener un superfosfato en el cual el fosfato de la fosforita se ha transformado en monohidrógeno fosfato de calcio. 2% de Si y 6% de C. C = 12. Se pide: a) Las reacciones que tienen lugar en el horno de combustión b) Las Tm/día de caliza necesarias para retener el 95% del SO 2 generado por el azufre del carbón.9 . éste una vez separado y seco arroja un peso de 95. y por la totalidad de las cenizas del coque. La solución resultante se satura con una corriente de H 2 S.Un reactor de fabricación de abonos procesa 50 Tm/día de fosforita (Ortofosfato tricalcico) con una riqueza del 70%.0 D-08 (**) . b) ¿Qué volumen de aire. Se pide: 1) Los Kg de mineral necesarios para obtener 1 Tm/h de fundición 2) Los Kmoles/h de carbono y de silicio que se han incorporado a la fundición 3) Los Kg/h de escoria formados y su composición porcentual DATOS: Masas atómicas del Al = 27. medido en C.0 .0 .0 . y una escoria formada por un 2% del Fe contenido en el mineral de partrida. Fe = 55. O = 16. cuya composición es la siguiente: 90% de C.Un proceso siderúrgico se alimenta en continuo con un mineral de hierro de la siguiente composición: Fe 2 O 3 = 80%. Fe = 56 y Cu = 63. DATOS: Masas atómicas: H = 1. se hace pasar rápidamente una corriente de aire purificado sobre un reactor térmico a una temperatura de 2500ºC. Como consecuencia del proceso siderúrgico.La síntesis del monóxido de nitrógeno (NO).0 . Al 2 O 3 = 5% y el 5% de humedad.0 . con lo que precipita cuantitativamente todo el Cu 2 + como CuS. se pueden eliminar mezclando el carbón con caliza (CARBONATO DE CALCIO) y quemándolo con exceso de aire en un horno con lecho fluidizado.00 Presión de vapor del agua a 15ºC : 13 mm Hg D-06 (**) .0 . H = 1. Considerando que el grado de conversión del N2 es del 10%. 1.5 g/mol) D-10 (**) . c) ¿Cuantas Tm de cenizas se obtienen diariamente en esa fábrica? DATOS: masas atómicas: S = 32.0 .0 . considerando que la eficiencia de retención es del 80% c) Las Tm/día de SO 2 que se escapan a la atmósfera por la chimenea y las Tm/día de sulfito/sulfato de calcio obtenidas como residuo (expresadas como sulfato de calcio anhidro DATOS: Masas atómicas del C = 12.Se tiene una muestra de 0.0 . O = 16.5 mg.N. se obtiene una fundición de hierro con una composición de 92% de Fe.0 % O2 y 1. Si = 28. el hierro y el cobre pasan respectivamente a Fe 2 O 3 y CuO Calcular las toneladas de pirita que se consumen diariamente. es decir 1 de coque por cada 2 de mineral. que no se ha incorporado a la fundición. O = 16. expresado como P 2 O 5 . SiO 2 = 10%. Si consideramos que el contenido medio de azufre en el carbón es del 3% en peso y que el consumo de carbón de la central es de 200 Tm/día . Ca = 40. S = 32. Calcular: a) La reacción ajustada que tiene lugar . O = 16.D-04 (**) . Considerando que las impurezas de la muestra no reaccionan con el agua.0 y Ca = 40. 21. 4% de cenizas y 6% de humedad. Cu = 63.0 % de Gases Nobles. por la totalidad del Al 2 O 3 del mismo mineral. es el primer paso para la fabricación del ácido nítrico.Se quieren obtener 110 toneladas/día de SO 3 a partir de una pirita impura (FeS 2) que tiene una composición centesimal del: 52% en S. D-05 (**) . Para obtenerlo. se desea saber: a) El volumen de acetileno formado. 3CaO] 5%. Si y Ca: 1. Se pide: 1º) La reacción ajustada que se produce en el crisol: ¿ De que tipo es. se mezclan uniformemente en un crisol 150g del mineral cromita (FeOACr2O3). Alúmina hidratada: 90% Al2O3. 28.0 y 40. que arroja un peso de 18. grafito y ferrocromo para obtener 10 t del acero inoxidable de la composición indicada.0 g/mol.2. 52. D-12 (**) . Las /\ H0 de los compuestos FeO.0 y 35. 2) Los kg de residuo de la retorta (R. S y Cl: 1.0. O. 2H20 y 10% SiO2 Se pide: 1) Las t/h de cada uno de los componentes de la materia prima necesarias para obtener 1 t/h del cemento. este residuo tiene la siguiente composición: 6% de NaHSO 4. se mezclan 30 kg del mineral magnetita (Mn 3 O 4 ) con 9 kg de carbón de coque y se introducen en un horno eléctrico. Una vez enfriado el crisol. Al. DATOS: Masas atómicas del H. la energía de la combustión de la cinta inicia el proceso de reducción que continua hasta que se agota el reactivo limitante. 16. Como consecuencia de la reacción se desprende el HCl junto con el agua del H 2 SO 4 en forma de una corriente de gaseosa (G). cómo se denomina y cual es el papel del Mg?. Al finalizar el proceso de reducción del mineral. 2) Las t/h de CO 2 emitidas a la atmósfera. D-16 (**) .D-11 (**) . 5% SiO2 y 5% de humedad. 4º) El calor producido en el proceso en condiciones estándar.0 g/mol.0. 16. DATOS: Masas atómicas del H.85 g/mol. Cr 2 O 3 y Al 2 O 3 .7 y . Se parte de un arrabio purificado conteniendo únicamente un 0.23. Na. 2) El caudal en t/h de la corriente de gases (CO2 y vapor de agua) que salen del horno y su composición en volumen.0. de grafito y de ferrocromo con una composición de 55% de Cr y 45% de Fe. 28 y 40. Datos: Masas atómicas del H. se recupera el ferrocromo. 2º) ¿Cual es el reactivo limitante y cual es el porcentaje del reactivo en exceso? 3º) El peso de ferrocromo obtenido y su composición en centesimal considerando que el rendimiento del proceso es del 95%.0.7 kJ/mol. Se pide: 1) Las cantidades necesarias de níquel.3CaO] 65%.98.Para la obtención de manganeso metal.) 3) Los kg (X) de H 2 SO 4 necesarios 4) Los kg de HCl gaseoso producidos 5) La concentración en % en peso de la disolución acuosa de HCl. S2C [SiO 2 2CaO] 30% y A3C [Al 2 O 3 . Como materias prima se parte de caliza (CaCO 3 ) con un 5% de humedad. 27.0. 12. 26. sílice y alúmina hidratada.5 g/mol D-14 (**) . 2) Describa brevemente el proceso para obtener el acero por el método de Siemens-Martin.0. de sílice libre ( SiO 2 ) con un 3% de alúmina Al 2 O 3 y un 2% de humedad.Se quiere fabricar un cemento con la siguiente composición final: 70% de S3C (silicato tricálcico).Para obtener ferrocromo (aleación de Fe-2Cr) a escala de laboratorio.0 . D-13 (**) Para la obtención industrial del ácido clorhídrico se introducen en una retorta: 100 kg de NaCl y X kg de una disolución acuosa de H 2 SO 4 del 60% en peso y se calienta a unos 300/C.00.1675.Para fabricar un acero inoxidable al Cr/Ni (18/8) conteniendo un 1% de C en un horno Siemens-Martín. se separa el manganeso metal obtenido. 27.1139.00 y 55. Si y Ca: 1. Sílice: %100 SiO2. cuyas composiciones respectivas son las siguientes: Caliza: 90% de CaCO3.Se quiere fabricar un cemento cuya composición final sea: S3C [SiO 2 . 92% Na 2 SO 4 y 2% de NaCl que no ha reaccionado. 16. Al. Se pide: 1/) Escriba ajustada la reacción de reducción de la magnetita por el carbón PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . son respectivamente: -266. DATOS: Masas atómicas del O. O. Se parte como materia prima de caliza. obtenida por condensación de la fase gaseosa.1% de carbón al que se añaden las cantidades necesarias de Ni en forma de metal.ESTEQUIOMETRÍA . y queda un residuo sólido (S). 20% de S2C (silicato dicálcico) y 10% de Al3C (aluminato tricálcico). Se introduce una cinta de magnesio metal en la mezcla y se prende. C. 32. y de alúmina con un 20% de agua y un 5% de SiO 2 . Se pide: 1) Reacciones que se producen en la retorta.Página 10 de 83 . D-15 (**) . . del 95% de riqueza y 52g de aluminio en polvo. Cr y Fe: 16. Al. Considere despreciable el calor desprendido en la combustión de la cinta de magnesio. Se pide: 1) Calcular las t/h de las materias prima que deben introducirse en el horno para obtener un producción de 10 t/h del cemento con la composición indicada.5 kg y queda un residuo formado por carbón y por magnetita que no han reaccionado. O.0. 0.En una planta de biodiesel se utiliza hulla como materia prima. CH 3 CH 3 | | H 2 C = C + CH 3 OH —> H 3 C . 16. proceso que se realiza con un rendimiento del 80%. para. con rendimiento en este último proceso de un 100%.CH 3 (MTBE) | | CH 3 CH 3 ¿Cuantos litros de MTBE se obtendrán a partir del metanol obtenido en la gasificación de 1 Tm de carbón si el rendimiento de cada proceso es del 80%? Datos: Masas atómicas (g/mol) del C = 12. mediante un “proceso Mobil”.2/) El porcentaje de conversión del mineral a manganeso 3/) El peso del residuo que no ha reaccionado y su composición en % en peso 4/) El volumen de monóxido de carbono desprendido en condiciones normales DATOS: Masas atómicas del C.ESTEQUIOMETRÍA . O y Mn: 12. combinar este metanol con una grasa animal y obtener biodiesel.980 g/l D-18 (**) . la cual primero se gasifica. H = 1. Se obtiene a partir de una reacción de adición entre el isobuteno y el metanol. ¿Qué cantidad de biodiesel se podrá obtener por cada Tm de hulla? DATOS: Pm de la grasa animal utilizada: 743.C . densidad MTBE = 0.O . posteriormente obtener metanol con un rendimiento del 75% y finalmente.94 g/mol Volumen Molar: 22.0 y 54. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . 0 = 16. para obtener “gas de síntesis”.4 L/mol D-17 -(**) El metil-tercbutil-éter (MTBE) de fórmula molecular C 5 H 12 O es un compuesto orgánico que adicionado a las gasolinas hace aumentar su índice de octano.Página 11 de 83 . Grupo A: AJUSTE DE REACCIONES A-01 . b = c ===> c = 1 .Página 12 de 83 . d.Cu —> c.Cu(NO 3 ) 2 + d. De esta form a deducim os directam ente los valores de los siguientes coeficientes: b = d ===> d = 1 .e . resultándonos:: Con lo que la reacción a ajustar nos queda: 16 H Cl + 2 KMnO 4 —> 2 MnCl 2 + 2 K Cl + 5 Cl 2 + 8 H 2 O A-02 . e = 1 y sustituim os ahora estos dos valores en las ecuaciones restantes.e N: a = 2.c + d O: 3. a cada uno de los com puestos a H Cl + b KMnO 4 ----> c MnCl 2 + d K Cl + e Cl 2 + f H 2 O 2) se escribe una ecuación para cada elem ento. le vam os a asignar a ésta el valor: b = 1. hem os de asignar valore a una de las incognitas. 4b = f ===> f = 4 Así. ya que hay una incognita m ás que ecuaciones.HNO 3 + b. para que nos quede e com o entero. en las que se encuentran los coeficientes a y e: Y dado que deben establecerse coeficientes enteros. b. con lo que: 2 = 2. m ultiplicam os todos por 2.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ÁCIDO CLORHÍDRICO + PERM ANGANATO DE POTASIO —> — > CLORURO DE M ANGANESO(II) + CLORURO DE POTASIO + CLORO (Cl 2 ) + AGUA RESOLUCIÓN 1) Se escribe la reacción poniendo los coeficientes: a.NO + e.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ÁCIDO NÍTRICO + COBRE — > NITRATO DE COBRE(II) + ÓXIDO DE NITRÓGENO(II) + AGUA RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar es: HNO 3 + Cu —> Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a.ESTEQUIOMETRÍA .. c.. teniendoi en cuenta que el núm ero de átom os de cada uno en am bos m iem bros de la reacción debe ser el m ism o: A la vista del sistem a.c + d + e Cu: b = c Le asignam os el valor 2 a la incógnita a.H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: H: a = 2. con lo que nos queda: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL a b c d e =2 = = = =1 PROB RESUELTOS . por ello.a = 6. y dado que b es la que m ás veces aparece. solam ente nos quedan ya las ecuaciones correspondientes al H yal Cl. H 2 O PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .2. los m ultiplicam os todos por 4.2.e S: b=c+d O: 4.(d+1)=4+2.Cu + b.c .b = 4 + 2.4 = 2 e=1.4=8 .d + e Le asignam os el valor 1 a la incógnita a.d = 4 + 1 + 4 ==> d = 1 4.d + d + 1 a b c d e =1 = =1 = = a=1 b=2 c=1 d=1 e=2 y de ahí: b = d+1 = 1+1 .4=4 A-03 . c = 1 y sustituim os ahora estos dos valores en las ecuaciones restantes.d+d+1 Sustituyendo ahora b por d+1 4.c + d + 1 a=2 b=c 3 = 4.2.2 = 2.c + d Despejando d en la primera: d = 2 .4 = 3 8.c + 1 de donde: 6 .d + 4 = 4+ 2. b = 2 e = b ==> e = 2 Y sustituimos estos coeficientes en la reacción dada. así: a=2.4=3 Y sustituimos estos coeficientes en la reacción dada. la cual nos quedará: Cu + 2.2.H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: Cu: a=c H: 2. con lo que: 1 = c . nos queda: 6 = 6.Página 13 de 83 .b = 2.c y sustituyendo en segunda.c + 2 .c.CuSO 4 + d.2 . la cual nos quedará: .b = 4 + 2.ESTEQUIOMETRÍA .H 2 SO 4 —> CuSO 4 + SO 2 + 2. y por tanto = e=1 Y para que todos estos coeficientes sean núm eros enteros.2 = 6.c + 2.1 = 6.SO 2 + e. con lo que nos queda: Sustituyendo e por b: b=d+1 4.d + b 4. c = y d = 2 .d + e b=e b=d+1 4.3.c 3.HNO 3 + 3Cu —> 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O .Ajuste la siguiente reacción: COBRE + ÁCIDO SULFÚRICO — > SULFATO DE COBRE(II) + DIÓXIDO DE AZUFRE + AGUA RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar es: Cu + H 2 SO 4 —> CuSO 4 + SO 2 + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a.b = 4.d .H 2 SO 4 —> c. ...1 = 1 2=c+d y sustituyendo esta valor en la segunda.Página 14 de 83 . en la prim era quedará: 2....a = c + d Despejando d en la últim a ecuación: d = 2 ........A-04 ..a + c + d = 2..de donde e = 1 3....d = 3. 1 + c = f a = e... con lo que: 2 = 2........e..a = c + d Na: b=c+d O: b= d+e H: b = 2.f . 3 + c + d = 2. NaCl + d......Al + c. c = 1 Y así.KOH + d. e = 1 y sustituim os ahora estos dos valores en las ecuaciones restantes... H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: Cl: 2.....d = 3...e ..f b=f c + 2..... nos queda: 2=c+1 de donde: 2 .Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: CLORO (Cl 2 ) + HIDRÓXIDO DE SODIO — > CLORURO DE SODIO + HIPOCLORITO DE SODIO + AGUA RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar es: Cl 2 + NaOH —> NaCl + NaClO + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a...KNO 3 + b..a + c + d = 2.K AlO 2 Planteam os una ecuación para cada uno de los elem entos que intervienen en la reacción: K: a + c = f N: a = e O: 3...ESTEQUIOMETRÍA ...a = 1 + 1 . la cual nos quedará: Cl 2 + 2. NaOH —> NaCl + NaClO + H 2 O A-05 - Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: KNO 3 + Al + KOH + H 2 O —> NH 3 + K AlO 2 RESOLUCIÓN Colocam os un coeficiente delante de cada uno de los com puestos que intervienen: a. Cl 2 + b.d = 3 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL a=1 b c d e=1 f PROB RESUELTOS .f Al: b = f H: c + 2. a = 1 2= d+1 a= b=2 c= d= e=1 Le asignam os el valor 2 a la incógnita b.... NaClO + e..c + 2. con lo que nos queda: a b c d e = = = = = 1 2 1 1 1 Y sustituim os estos coeficientes en la reacción dada.NH 3 + f.H 2 O —> e.e Le dam os a a el valor 1y así: a + c = f........... NaOH —> c...1 = c ....e 2......... d .d 2 + 4 .a + b = 2. H Cl —> c.1 = e .d ==> 4 = 2.e 2.H 2 O —> 3.d 2. Cl 2 + e. d = 2 b c d e =4 =1 = =2 a=1 b c d e = = = = 4 1 2 2 Y sustituim os estos coeficientes en la reacción dada. con lo que: 1 = c .3= 3 (Multiplicam os todos los coeficientes por 3 para que sean núm eros enteros) f= .3= 3 b= . c = 1 2.KNO 3 + 8.d = 3 a=1 b c Sustituyendo f por 1+c 3 + c + d = 2.d = 3 ==> 3. e = 2 y con este valor de e: b = 2.NH 3 + 8.3= 2 f= e=1 .K AlO 2 A-06 . Cl 2 + 2.Página 15 de 83 .a + b = 2.f f 2.3= 5 d= . nos queda: 3. CaCl 2 + d.(1 + c)==> 3 + c + d = 2 + 2c ==> 1 + d = c b=1+c c + 2d = 3 d= donde al sustituir c por 1 + d en esta últim a: 1 + d + 2.1 3 b c + + = + c=f c + d = 2.c + 2.Al + 5.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: HIPOCLORITO DE CALCIO (M onoxoclorato(I) de calcio) + ÁCIDO CLORHÍDRICO ----> ----> CLORURO DE CALCIO + CLORO (Cl 2 ) + AGUA RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: Ca(ClO) 2 + H Cl —> CaCl 2 + Cl 2 + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a.ESTEQUIOMETRÍA . la cual nos quedará: Ca(ClO) 2 + 4.a = e b = 2.1 + 2. b = 4 Sustituyendo em la ecuación que nos queda: 2. Ca(ClO) 2 + b.2 = 2.3=8 c=1+ = b=1+c b=1+ b=f e=1 f d= = Al sustituir en la reacción dada. H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: Ca: Cl: O: H: a=c 2.c + 2. H Cl —> CaCl 2 + 2.d = 2 1+d=c Y de ahí: a=1 . H 2 O PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .KOH + 2.d a=1 Le asignam os el valor 1 a la incógnita a.1 + 4 = 2.3= 8 c= .2 . c = 4 + 2. CO 2 Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: Mn: a = d O: 2. MnO 2 + b.e + 2.A-07 .d + e C: b = f N: c = e a=1 Le asignam os el valor 1 a la incógnita a.b + c = 2. d = 1 b= c= d=1 e= f= Sustituyendo en las dem ás ecuaciones estos valores de a y d 2 + 3. por ello.b + c = 2 + e b=f c=e Sustituyendo f por b (3ª ecuación) y e por c (4ª ecuación) a=1 2 + 3. NaNO 2 + f.c = 4 + 2.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: MnO 2 + Na 2CO 3 + NaNO 3 6 Na 2MnO 4 + NaNO 2 + CO 2 RESOLUCIÓN Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a. NaNO 3 —> d.b 2. d. Na 2 CO 3 + c. c. SULFÚRICO —> —> SULFATO DE MANGANESO(II) + SULFATO DE POTASIO + SULFATO DE SODIO + DIÓXIDO DE CARBONO + AGUA RESOLUCIÓN 1) Se escribe la reacción poniendo los coeficientes: a. ya que hay una incógnita m ás que ecuaciones.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: PERMANGANATO DE POTASIO + OXALATO DE SODIO (C 2 O 4 Na 2 ) + ÁC.d + 2.c = 4 + 2.ESTEQUIOMETRÍA . PROB RESUELTOS . la cual nos quedará: MnO 2 + Na 2 CO 3 + NaNO 3 —> Na 2 MnO 4 + NaNO 2 + CO 2 A-08 . le vam os a asignar a ésta el valor: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL a = 2.b + 3.b = 2 ==> b = 1 y al sustituir b por su valor en la prim era: 2 + 3 + 3. teniendoi en cuenta que el núm ero de átom os de cada uno en am bos m iem bros de la reacción debe ser el m ism o: A la vista del sistem a. b. hem os de asignar valore a una de las incógnitas. a cada uno de los com puestos a KMnO 4 + b C 2 O 4 Na 2 + c H 2 SO 4 > d MnSO 4 + e K 2 SO 4 + f Na 2 SO 4 + g CO 2 + h H 2 O 2) se escribe una ecuación para cada elem ento.c + 2 ==> c = 1 y por tanto com o tam bién: b = f ==> f = 1 c = e ==> e = 1 a=1 b= c= d=1 e= f= b=1 c=1 d=1 e=1 f=1 Y sustituimos estos coeficientes en la reacción dada.b + c = 2 + c De la segunda ecuación sacam os que: 2.e + 2.Página 16 de 83 .c = 4.f 2...c + 2.b + 3.f Na: 2.a + 3. Na 2 MnO 4 + e. y dado que a es la que m ás veces aparece. con lo que: 1 = d .b + 3. con lo que las dem ás ecuaciones.O 2 —> d.2 = 1 d = 2.2 = 4 e = 1. 4.KNO 3 + 2. al sustituir en ellas estos tres valores nos quedan : Sustituim os b por f c por h y sim plificam os y de ahí de donde: 3(3+f) = 4 + 4f .K Cl + 4.HNO 3 + c.KNO 3 + e. e = 1 y a = d ==> d = 2 y com o: b = d ==> b = 2 y tam bién: b = 2. y así: 4 b = 2.2 + 1 ==> c = ½ a=2 b=2 c=½ d=2 e=1 f=1 Pero dado que todos los coeficientes han de ser núm eros enteros.e H: b = 2.HNO 3 + O 2 —> 4.Cl 2 + f. f = 5 b=f=5 h=3+5=8 c=h=8 g = 2.c = 3.b + 2.f ==> f = 1 finalm ente sustituim os todos estos tres valores en la ecuación restante.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: CLORURO DE POTASIO + ÁCIDO NÍTRICO + OXÍGENO (O 2 ) —> —> NITRATO DE POTASIO + CLORO (Cl 2 ) + AGUA RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar es: K Cl + HNO 3 + O 2 —> KNO 3 + Cl 2 + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a.f = 2.2 = 2 a = 2.Página 17 de 83 .2 = Y al llevar estos coeficientes a la ecuación dada.f por lo que: 2 = 2.c = 3.2 = 2 f = 1. 9 + 3f = 4 + 4f . ésta nos quedará ya ajustada.H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: K: a=d Cl: a = 2. 2 = 2. a = d ==> d = 2 .5 = 10 2 KMnO 4 + 5 C 2 O 4 Na 2 + 8 H 2 SO 4 > 2 MnSO 4 + K 2 SO 4 + 5 Na 2 SO 4 + 10 CO 2 + 8 H 2 O A-09 .De esta form a deducim os directam ente los valores de los siguientes coeficientes: a = 2e . con lo que: 2 = 2.f N: b=d O: 3.d + f Le asignam os el valor 2 a la incógnita a. los m ultiplicam os todos por 2.Cl 2 + 2.e ==> e = 1 .2 = 4 c = ½ .e .ESTEQUIOMETRÍA . con lo que nos queda: 3.K Cl + b.2 + 2.H 2 O PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . la cual nos quedará: .1 + 2. los multiplicamos todos por 2.NOCl + e.d S: a + b = 3.O 2 —> d. y por tanto 2.1 = 2.H 2SO 4 + c.Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: SULFATO DE HIERRO(II) + ÁCIDO SULFÚRICO + OXÍGENO (O 2 ) —> —> SULFATO DE HIERRO(III) + AGUA La reacción que tiene lugar es: FeSO 4 + H 2SO 4 + O 2 —> Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a.HCl —> c.d + e H: 2.2=2 e=1.c = 1 Por lo que b = 1 .Fe 2 (SO 4 ) 3 + 2.2=2 4. 2.1 + 1 d=1 e=1 Y para que todos estos coeficientes sean números enteros.2=2 Y sustituimos estos coeficientes en la reacción dada.Página 18 de 83 .ESTEQUIOMETRÍA .c = 13.2 = 1 d=1.d .b = 2e Le asignam os el valor 2 a la incógnita a.2=4 b=1. así: a=2.FeSO 4 + 2.H 2SO 4 + O 2 —> 2. tenem os: 2+b = 3 Y sustituyendo ahora en la ecuación que nos queda: de donde 12 + 2. d = 1 y sustituim os en la segunda ecuación.2 + 4.H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: Fe: a = 2.FeSO 4 + b.A-10 .Cl 2 + d.Fe 2 (SO 4 ) 3 + e.H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .a + 4b + 2c = 12.H 2 O A-11 -Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ACIDO NÍTRICO + ÁCIDO CLORHÍDRICO —> CLORO (Cl 2 ) + NOCl + AGUA RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar es: HNO 3 + HCl —> Cl 2 + NOCl + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a. con lo que: 2 = 2.HNO 3 + b.e ==> e = 1 a=2 b=1 c= d=1 e=1 a=2 b=1 4.c = 12.d O: 4. Cu —> c. la cual nos quedará: HNO 3 + 3. e = 1 y sustituim os ahora estos dos valores en las ecuaciones restantes. O = 16 .Ajuste la siguiente reacción por el método de los coeficientes: ÁCIDO NÍTRICO + COBRE —> NITRATO DE COBRE(II) + DIÓXIDO DE NITRÓGENO + AGUA DATOS.4.4. y por tanto d=1 e=1 =1 Y para que todos estos coeficientes sean núm eros enteros.c + d 1 + b = 2. así: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .e N: a = 2.a = d + e b = 2. Na = 23 .HCl —> Cl 2 + NOCl + 2. b = 3 3.c + d 3.c.a = 6.NO 2 + e.Cu(NO 3 ) 2 + d.c + 4 . los m ultiplicam os todos por 4.c + d O: 3.e a=d 3. con lo que nos queda: Despejando d en la primera: d = 2 .2 = 6.c + 1 de donde: 6 . RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar es: HNO 3 + Cu —> Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O Colocam os un coeficiente delante de cada una de las sustancias que aparecen en la reacción: a. c = y d = 2 .c + 1 .1 = 1 + e y así: 3 = 2.c y sustituyendo en segunda.2 .2.c .H 2 O A-12 . Pesos atómicos: Al = 27 .HNO 3 + b.H 2 O Planteam os ahora una ecuación para cada uno de los elem entos que nos aparecen: H: a = 2.d + 1 Le asignam os el valor 2 a la incógnita a.H: N: O: Cl: a + b = 2.2.4 .1 = 6.d + e Cu: b = c 2 = 2.c + 1 a b c d e Le asignam os el valor 1 a la incógnita a.c + 2.c a b c d e =2 = = = =1 a=2 b=c 1 = 2. nos queda: 6 = 6. con lo que: 1 = d .ESTEQUIOMETRÍA .e de donde e = 2 y así: 1 + b = 2. d = 1 y sustituim os ahora estos dos valores en las ecuaciones restantes. c = 1 b = 2.c + 2. con lo que nos queda: a b c d e = = = = = =1 = = =1 = 1 3 1 1 2 Y sustituim os estos coeficientes en la reacción dada. con lo que: 2 = 2. H = 1 .e .Página 19 de 83 . 2=4 Y sustituimos estos coeficientes en la reacción dada.Página 20 de 83 . la cual nos quedará: .2=2 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .2=1 .2 = 1 4.ESTEQUIOMETRÍA .a=2.HNO 3 + Cu —> Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO 2 + 2H 2 O d=1.2=2 e=1. 35.35 moles de NH 4 Cl serán necesarias.5 ). Y dado que su masa molecular es: (1.00 + 1.Grupo B: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS DIRECTOS B-01 . de los gases ideales (consideraremos el comportamiento del Nitrógeno como ideal): Y teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción que nos dan. lo cual podemos calcular partiendo de la fórmula que nos da la Normalidad. de ahí. sabiendo que la “valencia” del ácido sulfúrico es 2 (nº de H que contiene) y así: También se pueden realizar todos estos cálculos sin necesidad de escribir la reacción.00 N de ácido sulfúrico se necesitará para neutralizar otra que contenga 2. simplemente teniendo en cuenta que en cualquier reacción química el número de equivalentes de cada reactivo ha de ser el mismo. La reacción que se va a utilizar es: NH 4 Cl + NaNO 2 ----> NaCI + 2 H 2 0 + N 2 ¿Cuantos gramos de cloruro amónico deberemos emplear? RESOLUCIÓN Para poder realizar los cálculos estequiométricos en la reacción. medidos e 20ºC y a una presión de 710 mm. tendremos: NH 4 Cl + NaNO 2 1 mol 1 mol ---–> 4 NaCI + 4 moles 2 H 20 + 2 moles x N2 1 mol 35 por lo que.00 Normal.14. tendremos: Nº de gramos de NH 4 Cl = 0.Página 21 de 83 .1.5 g de hidróxido sódico? ¿Cuántos gramos de ácido sulfúrico puro serán necesarios? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: Cantidades estequiométricas Cantidades reaccionantes donde X = (2.5 . 53.Se necesitan preparar 9 litros de nitrógeno. hemos de utilizar la cantidad de esa disolución que contenga 3.725 gramos de NH 4 Cl se necesitan B-02 .00 + 4. 98 ) H 2 SO 4 + 2 NaOH 1 mol = 98 g 2 moles = 2. deducimos: Nº moles de NH 4 Cl = Nº moles de N 2 = 0. Sulfúrico. lo cual en este caso nos llevaría a que el número de equivalentes de hidróxido de sodio.¿Qué volumen de disolución 5.ESTEQUIOMETRÍA .50 g/mol = 18.40 g x 25 —> Na 2 SO 4 + 2 H2O 1 mol 2 moles / 2. que calcularíamos devidiendo el número de gramos de que se dispone entre el peso equivalente y que éste coincide con su peso molecular ya que la valencia del NaOH es 1 (Nº de OH que contiene) ha de ser el mismo que el nº de PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .40 = 3.06 g de ácido sulfúrico Si se parte de una disolución 5.06 g de ác. para lo cual le aplicamos la ecuación general. hemos de determinar el número de moles (o gramos) de Nitrógeno que hemos de obtener.50 = 53.35 moles . El núm ero de m oles de m etano se calcula por m edio de la ecuación general de los gases ideales: La cantidad de carburo de alum inio. nos quedará: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .El carburo de aluminio se descompone con el agua a ebullición para dar hidróxido de aluminio y gas metano.92 = 41. RESOLUCIÓN Una de las formas de obtener acetileno es haciendo reaccionar carburo de calcio (CaC 2 ) con agua.) Por lo que podemos realizar la proporción correspondiente ya que nos indicas que se obtienen 300 litros de acetileno medidos en Condiciones Normales: y dado que nos dicen que partíamos de un kilogramo de muestra del carburo de calcio comercial.291 . y así: B-03 . que podemos determinar a partir de la definición de Normalidad (Nº de equivalentes de soluto que hay por cada litro de disolución): . 143. mediante éste procedimiento. tratado con agua.Página 22 de 83 . será la tercera parte de 0. de acetileno por kilogramo. y es gramos de Al 4 C 3 = 0.Calcúlese el contenido. expresada en m oles. de un producto comercial que.ESTEQUIOMETRÍA .89 gramos de Al 4 C 3 B-04 . proceso que transcurre según la reacción: CaC 2 + 2 H 2 O —> C 2 H 2 + Ca(OH) 2 En esta reacción podemos ver que por cada mol de carburo de calcio (64 g.N. medidos en condiciones normales.92).equivalentes de ácido sulfúrico. en tanto por ciento de carburo cálcico puro. ¿Que cantidad de carburo de aluminio necesitarem os para obtener.4 litros medidos en C.873: Para expresar esta cantidad en gram os. es: Al 4 Cl 3 + 12 H 2 O -------> 4 Al(OH) 3 + 3 CH 4 en la cual vem os que para obtener TRES m oles de gas m etano se necesita UN m ol de carburo de alum inio. hem os de m ultiplicar por su m asa m olecular (143. una vez ajustada. desprende 300 L. que necesitamos 0. 20 litros de metano medidos a 10ºC y a una presión de 770 mm de mercurio? RESOLUCIÓN La reacción quím ica que tiene lugar. que es su masa molar) se obtiene un mol de acetileno (22. es decir.0625 equivalentes de ácido sulfúrico. 18 = 36 g X ----> 2 NaOH + 2 moles = 2. ya ajustada.0.B-05 . RESOLUCIÓN La masa de hidrógeno desprendido se calcula utilizando la ecuación general de los gases ideales: de donde g ==> = 0.0893 m oles de N 2 3 Mg + N2 3 m oles 1 m ol 0.273 . La Molaridad de la disolución de hidróxido de sodio resultante de la reacción será: = 0.23 = 46 g Cantidades del problema + 2 H2O 2 moles = 2. sabiendo que cuando 4.Calcule la pureza de una muestra de sodio metálico.40 = 80 g Y H2 1 mol = 2g Z 0.247 m oles de Mg La reacción que tiene lugar es: Cantidades iniciales(m oles) Moles de N 2 : 1.55 Molar en Hidróxido de sodio B-06 . y las cantidades que intervienen en ella son: 2 Na + cantidades estequiométricas 2 moles = 2. medida en Atm y a volumen constante suponiendo completa la reacción si la temperatura final es de 27ºC? RESOLUCIÓN El núm ero de m oles que tenem os inicialm ente de am bos reactivos: Mg y N es: Mg: Nº m oles = =0.36 g de hidróxido de sodio que se obtienen en la reacción.ESTEQUIOMETRÍA . n = 0. 6 g de magnesio con 2 litros de Nitrógeno.082.14% SODIO = DE SODIO La cantidad de hidróxido de sodio que se obtiene. ¿Cual será la presión final.98 g de esa muestra reaccionan con agua se forma hidróxido de sodio y se desprenden 1.247 0. de acuerdo con la estequiometría de la reacción es: = 4.497 g de sodio que hay en la muestra inicial Dado que la muestra inicial tenía una masa de 4. medidos a 25ºC y 720 mm Hg. medidos en condiciones normales.98 g. la riqueza en sodio de la misma será: RIQUEZA EN .007 Cantidades finales (m oles PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL —> Mg 3 N 2 1 m ol 0.4 litros de hidrógeno.0893 0 0.Página 23 de 83 . determinamos la cantidad inicial de sodio: X = 2.109 g Y de estas relaciones estequiométricas.109 g de H 2 La reacción que tiene lugar.Se calientan en un recipiente cerrado. Calcule la molaridad de la disolución de hidróxido de sodio resultante si el volumen total de la misma es 199 Ml.2 = n.0823 PROB RESUELTOS .= 50. para dar nitruro de m agnesio sólido. 35 g de m uestra. P = 31.los gases. pues al producirse la reacción se gasta todo. 300 . por lo que si se m antiene el volum en inicial (2 litros.Una roca caliza contiene carbonato de calcio. El único com puesto gaseoso que hay al final de la reacción es el N 2 .T ==> P. y nos quedará: P. la riqueza de la m ism a es: % de CaCO 3 = = 85. P = 0.V = n.0823 = 0.0893 m oles. ¿qué cantidad en gramos de bromuro de fósforo (III) se form ará?. La cantidad de ácido que interviene en la reacción se determ ina a partir de la definición de Molaridad de una disolución: M= . HNO 3 —> 1 m ol = 100 g 2 m oles = 2.007 .0 RESOLUCIÓN Dado que nos dan las cantidades de los dos reactivos que intervienen en la reacción. y así: Nº m oles de N 2 que reaccionan: 0. por lo que partiendo de la cantidad de ácido que reacciona. cada 3 m oles de Mg reaccionan con 1 m ol de N 2 .0 . Datos: M asas atómicas Br = 80.823 m oles de N 2 que reaccionan Com o teníam os 0. Será reactivo limitante el que tenga un cociente menor La reacción que tiene lugar es: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . . determ inam os la presión final por m edio de la ecuación general de.007 m oles de N 2 que sobran. tenem os CaCO 3 + 2 . ya que de acuerdo con la reacción estequiom étrica.71% de riqueza en CaCO 3 B-08 . y la tem peratura es de 27ºC = 300ºK.R.006 moles y de ahí: g de CaCO 3 = Ca(NO 3 ) 2 + CO 2 + H 2O = 0. pero no con el resto de las im purezas.0893 .30 gram os de CaCO 3 que había en la m uestra inicial Com o teníam os 0.006 m oles de HNO 3 que intervienen en la reacción De acuerdo con la estequiom etría de la reacción.082 . tenemos que comprobar si alguno de ellos es “reactivo limitante” . 0.ESTEQUIOMETRÍA .Página 24 de 83 .0861 atm B-07 . Hallar la riqueza que tiene en CaCO 3 sabiendo que 0.35 g de esta roca reaccionan con 60 ml de una disolución 0. vam os a calcular la cantidad de carbonato de calcio que teníam os en la m uestra dada. Para elo dividimos la cantidad de que se dispone entre la cantidad estequiométrica correspondiente. nos quedarán: 0.2 = 0.0.El reactivo lim itante es el Mg.Si 350 g de bromo reaccionan con 40 g de fósforo.1 M de ácido nítrico RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: CaCO 3 + HNO 3 — > Ca(NO 3 ) 2 + CO 2 + H 2 O en la cual la cantidad de ácido nítrico que tenem os en la cantidad dada reaccionará con el carbonato de calcio de la m uestra. n SOLUTO = 0.63 = 126 g x 0. 4. Sobrarán: La cantidad de bromo consumida es: 350 .: C = 12. O = 16).97 Litros de CO 2 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .Página 25 de 83 . El Fósforo será el reactivo limitante 309.ESTEQUIOMETRÍA . Ca = 40) RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: CaCO 3 + 2 H Cl —> CaCl 2 + CO 2 + H 2 O estequiometría de esta reacción. c) ¿Qué volumen de CO 2 se obtendrá en condiciones normales? (DATOS: Pesos atómicos: C = 12.309.5 = 110.A. Por tanto. H = 1. según la estequiom etría de la reacción tendrem os: C 6H 12O 6 —> 2 C 2H 6O + 2 CO 2 .P + 3 Br 2 2 mol = 62 g —> 2. P Br 3 3 mol = 480 g X 40 Y . Cl = 35.11 g de etanol se obtendrán B-10 .Se tratan 250 g de CaCO 3 con ácido clorhídrico y se desea saber: a) Cantidad de HCl en peso necesaria.44 = 88 g 1000 g x y Donde = 511. 1 m ol = 180 g 2 m oles = 2.0 De cuerdo con la H2O 1 mol = 18 g Y g de H Cl se necesitan g de CO 2 se obtendrán Para calcular el volumen que ocupan.46 = 92 g 2 m oles = 2.68 = 40.68 g de Br 2 que reaccionan. en Condiciones Normales ( P = 1 atm y T = 0ºC ó 273ºK).32 . H = 1.68 g de P Br 3 se formarán Y la cantidad de P Br 3 que se formará será: B-09 . 2 mol = 542 g g de Br 2 sobran 349. le podemos aplicar la ecuación de Clapeyron de los gases: ==> . RESOLUCIÓN La reacción de ferm entación de la glucosa que tiene lugar es: C 6H 12O 6 — > 2 C 2 H 6 O + 2 CO 2 . tendremos: CaCO 3 + 1 mol = 100 g 2 H Cl 2 mol = 73 g CaCl 2 + CO 2 + 1 mol = 111 g 1 mol = 44 g X 250 g De donde: —> = 182.-¿Cuántos gramos de alcohol etílico puede obtenerse por fermentación de 1000 g de glucosa. C 6H 12O 6? (Datos: P. O = 16.2. b) ¿Qué cantidad de CO 2 en peso se obtendrá?. V = 55. vamos a calcular los gramos de este ( H Cl) que habrá. partiendo de la fórmula que nos da la Molaridad de esa disolución: g SOLUTO = 0.0157 = 0. 36. 0.2 .c H : 3.H 2 0 6 m oles 16.126 Molar en NaOH B-12 .Una forma de eliminar NO de las emisiones gaseosas es hacerlo reaccionar con amoníaco.Página 26 de 83 .NO ---> c.B-11 .17 = 68 g X PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL 6.NH 3 + 6.1.6 ==> b=6 ==> y al ==> c=5 d = 1 ==> 1.2 Molar.NO ---> 5.a = 2.5 .5 g 1 moles = 40 g 0.N 2 + 6.H 2 0 Planteam os una ecuación para cada uno de los tres elem entos: N : a + b = 2.5 m oles PROB RESUELTOS .N 2 + 5 m oles 6. calculamos los gramos que teníamos de NaOH: = 0. de donde sustituir en la prim era: ==> a=4 b = 1 ==> 1.c de donde y al sustituir en la reacción ésta quedará ajustada: 4.¿Se neutralizan 25 ml de una disolución de NaOH con 15.5 moles de monóxido de nitrógeno.H20 La cantidad de am oniaco necesaria para reaccionar con las 16.126 g de NaOH hay en la cantidad que ha reaccionado Y como sabemos que esa cantidad de NaOH se encuentra en los 25 mL que habíamos cogido.115 x Cantidades reaccionantes —> Na Cl + H2O 1 mol 2 moles Sabiendo que se gastan 15. RESOLUCIÓN Le ponem os los coeficientes a cada com puesto y queda: a.6 ==> d=6 ==> + 1 = 2.7 ml de H Cl 0. b) Calcular los gramos de amoníaco que se necesitarán para que reaccionen 16. Calcular la concentración del hidróxido de sodio y los gramos de NaOH existentes en ese volumen RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: Cantidades estequiométricas H Cl + NaOH 1 mol = 36.a = 2.N 2 + d.7 ml de H Cl 0.NH 3 + b. podemos calcular so molaridad partiendo de la fórmula que nos la da: M = 0.ESTEQUIOMETRÍA .2 M.115 g de H Cl y a partir de ese dato.NH 3 + 4 m oles = 4.NO ---> 6 m oles 5. de acuerdo con la siguiente reacción: NH 3 + NO ---> N 2 + H 20 a) Ajustar la reacción.d O:b=d Le dam os a b el valor 1: por lo que tam bién es: d = 1 Sustituyendo en la segunda: 3.5 m oles de NO la calculam os partiendo de la estequiom etría de la reacción: 4. ajustada. b) ¿Qué cantidad de ácido reaccionará? c) ¿Qué volum en de la disolución del ácido se necesita? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: Cantidades estequiométricas H Cl + NaOH 1 mol = 36.5 molar de ácido clorhídrico a) Escribir la reacción que tiene lugar.6 g).ESTEQUIOMETRÍA . podemos determinar el volumen de la misma que contiene esos 1.= 187 gramos de amoniaco se necesitan B-13 . ya ajustada.6 gramos de hidróxido de sodio con una disolución 0.3 CO 2 + 1 mol = 44 g Z H2O 1 mol = 18 g V g de H Cl se necesitan Para determinar el volumen de disolución.Calcular el volum en de una disolución de ácido clorhídrico 2 M olar que reaccionará con 10 gramos de carbonato de calcio.46 g de H Cl hay en la disolución de H Cl Partiendo de la expresión de la Molaridad. medido en Condiciones Normales? (Se obtienen también cloruro de calcio y agua) RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar.46 g de H Cl: L DISOLUCIÓN = 0.5 g 1 moles = 40 g X 1.5 = 73 g 10 g X La cantidad de H Cl que se necesita es: X = + 1 mol = 111 g Y = 7. ¿Qué volum en de dióxido de carbono se desprenderá. hemos de tener en cuenta la expresión que nos da la Molaridad de una disolución: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL expresión en la que conocemos todo excepto el volumen de la PROB RESUELTOS . que es: CaCO 3 + 2 H Cl —> Ca Cl 2 1 mol = 100 g 2 moles = 2.36.6 Cantidades reaccionantes —> Na Cl + H2O 1 mol 2 moles :y a partir del dato de NaOH que reacciona (1.Página 27 de 83 .Se hacen reaccionar 1. calculamos los gramos de H Cl que había en la disolución que reacciona: = 1.08 Litros = 8 mL de disolución de H Cl B-14 . es: CaCO 3 + 2 H Cl —> Ca Cl 2 + CO 2 + H 2 O Para calcular las cantidades de los diferentes reactivos y/o productos que intervienen hemos de tener en cuenta la estequiometría de la reacción. disolución, y así: de donde : LDISOLUCIÓN = = 0,10 Litros. Volumen de disolución = 0,10 L = 100 ml Para determinar la cantidad de dióxido de carbono, volvemos a tener en cuenta la estequiometría de la reacción, y así: = 4,4 Z= g de CO 2 se deprenden El volumen que ocupa esta cantidad de Hidrógeno gaseoso lo calculamos partiendo de la ecuación general de los gases ideales, teniendo en cuenta que P = 1 atm y T = 273ºK y así: P.V = .R.T ; .0,082.273; de donde V 1.V = = 2,24 litros de CO 2 B-15 - ¿Qué volumen de disolución 2 Molar de ácido clorhídrico se necesitará para neutralizar otra que contenga 2,5 g de hidróxido sódico? ¿Cuántos gramos de ácido clorhídrico puro serán necesarios? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: Cantidades estequiométricas H Cl + NaOH 1 mol = 36,5 g 1 mol = 40 g x 2,5 Cantidades reaccionantes donde X = (2,5 . 36,5 ) / 40 = 0,975 —> Na Cl + H2O 1 mol 1 mol g de ácido clorhídrico Si se parte de una disolución 2 Molar, hemos de utilizar la cantidad de esa disolución que contenga 0975 g de ác. Clorhídrico, lo cual podemos calcular partiendo de la fórmula que nos da la Molaridad : = 0,0133 litros de H Cl 2 M B-16 - El metano (CH 4) puede obtenerse descomponiendo el carburo de alum inio (Al4C 3) con agua, formándose tam bién hidróxido de alum inio. ¿Qué cantidad de carburo se necesita para obtener 600 ml de metano en C.N. si el rendimiento de la reacción es del 92%? RESOLUCIÓN La reacción química que tiene lugar, una vez ajustada, es: Al 4 Cl 3 + 12 H 2 O -----> 4 Al(OH) 3 + 3 CH 4 en la cual vemos que para obtener TRES moles de gas metano se necesita UN mol de carburo de aluminio. El número de moles de metano se calcula por medio de la ecuación general de los gases ideales: ; n = 0,027 moles de metano Si el rendimiento de la reacción fuera del 100%, la cantidad de carburo de aluminio, expresada en moles, será la tercera parte de 0,027: ; n = 0,009 moles de Al 4 C 3 se necesitarían con un rendimiento del 100% pero como el rendimiento es del 92%, quiere decir que necesitamos poner algo más del reactivo Carburo de PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 28 de 83 aluminio, ya que esas 0,009 moles son las que efectivamente reaccionan (el 97% del total, así: 100 moles de reactivo --------------- 97 moles reaccionan X --------------- 0,009 ,x = 0,0093 moles de Al 4 C 3 se necesitan, si queremos expresar esta cantidad en gramos, hemos de tener en cuenta el peso molecular de este compuesto, que es: Al 4 C 3 : 4.27 + 3.12 = 144 Gramos que se necesitan: 0,0093 . 144 = 1,34 g de Al 4 C 3 se necesitan B-17 - Se tratan 49 g de zinc con una disolución 2 Molar de ácido clorhídrico. Calcular el volumen de hidrógeno desprendido, medido a 27°C y 690 mm Hg, así como el volumen de disolución que se necesitará. RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar, ya ajustada, es: Zn + 2 H Cl —> Zn Cl 2 + H 2 Para calcular las cantidades de los diferentes reactivos y/o productos que intervienen hemos de tener en cuenta la estequiometría de la reacción, que es: Zn + 1 mol = 65,3 g 2 H Cl —> Zn Cl 2 2 moles = 2.36,5 = 73 g 1 mol = 136,4 g X 49 g + 1 mol = 2g Y Z = 54,78 La cantidad de H Cl que se necesita es: X = H2 g de H Cl se necesitan Para determinar el volumen de disolución, hemos de tener en cuenta la expresión que nos da la Molaridad de una disolución: expresión en la que conocemos todo excepto el volumen de la disolución, y así: de donde : LDISOLUCIÓN = = 0,75 Litros de HCl. Para determinar la cantidad de Hidrógeno, volvemos a tener en cuenta la estequiometría de la reacción, y así: = 1,50 Z= g de H 2 se deprenden El volumen que ocupa esta cantidad de Hidrógeno gaseoso lo calculamos partiendo de la ecuación general de los gases ideales, y así: P.V = .R.T ; V= = 20,32 litros de H 2 B-18 - Se hace reaccionar un trozo de 6 g de Zn con una disolución de ácido clorhídrico 2 M olar, obteniéndose cloruro de Zinc(II) e hidrógeno gaseoso (H 2 ). Escriba y ajuste la reacción que tiene lugar. ¿Cuantos gramos de H Cl se necesitan? ¿Qué volum en de la disolución 2 M olar será necesaria? ¿Cuantos gramos de Hidrógeno se obtendrán? ¿Qué volumen ocuparán, medidos a 3 atm y 37ºC? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar, ya ajustada, es: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL Zn + 2 H Cl —> Zn Cl 2 + H 2 PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 29 de 83 Para calcular las cantidades de los diferentes reactivos y/o productos que intervienen hem os de tener en cuenta la estequiom etría de la reacción, que es: Zn + 1 m ol = 65,4 g 2 H Cl —> 2 m oles = 2.36,5 = 73 g Zn Cl 2 1 m ol = 136,4 g X 6g Y La cantidad de H Cl que se necesita es: X = = + H2 1 m ol = 2g Z 6,70 g de H Cl se necesitan Para determ inar el volum en de disolución, hem os de tener en cuenta la expresión que nos da la Molaridad de una disolución: expresión en la que conocem os todo excepto el volum en de la disolución, y así: de donde : L DISOLUCIÓN = = 0,092 Litros. Volumen de disolución = 0,092 L = 92 ml Para determ inar la cantidad de Hidrógeno, volvem os a tener en cuenta la estequiom etría de la reacción, y así: Z= = 0,18 g de H 2 se deprenden El volum en que ocupa esta cantidad de Hidrógeno gaseoso lo calculam os partiendo de la ecuación general de los gases ideales, y así: P.V = .R.T ; 3.V = .0,082.310; de donde V = 0,76 litros de H 2 B-19 - Para valorar una disolución de ácido clorhídrico, se pesan exactamente 0,215 g de carbonato de sodio y se ponen en un erlenmeyer junto con 50 ml de agua y unas gotas de indicador Naranja de metilo, con lo que toma una coloración amarilla. Se deja gotear desde la bureta la disolución de ácido clorhídrico hasta que la disolución del erlenmeyer toma un color anaranjado, que no desaparece ni cambia al calentar a ebullición. Habiéndose gastado 14,3 ml de dicha disolución. A) Escribir y ajustar la reacción que tiene lugar. B) Cuantos gramos de ácido clorhídrico han reaccionado? C) Calcular la concentración de la disolución de ácido clorhídrico, expresándola en g/litro y Molaridad RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar, ya ajustada, es: Na 2 CO 3 + 2 H Cl <===> 2 Na Cl + CO 2 + H 2 O De acuerdo con la estequiometría de la misma, vamos a determinar los gramos de H Cl que reaccionan con los 0,215 g de Na 2 CO 3 106 g de Na 2 CO 3 ----- 2.36,5 g de H Cl 0,215 ------- X X= = 0,148 g de H Cl que reaccionan Como nos dicen que se gastan 14,3 ml de la disolución de H Cl, resultará que en esos 14,3 ml de disolución hay 0,148 g del H Cl, por lo que la concentración de esa disolución la calculamos aplicando la expresión de la Molaridad: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL ; M = 0,284 Molar; PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 30 de 83 ; g/L y, expresada en g/litro es: = 10,35 g/litro B-20 - Para valorar una disolución de ácido clorhídrico, se pesan exactamente 0,205 g de carbonato de sodio y se ponen en un erlenmeyer junto con 25 ml de agua y unas gotas de indicador Naranja de metilo. Se deja gotear desde la bureta la disolución de ácido clorhídrico hasta el viraje permanente del indicador , momento en el cual se han gastado 15,4 ml de dicha disolución. Calcular la concentración de la disolución de ácido clorhídrico si en la reacción se obtienen como productos dióxido de carbono, cloruro de sodio y agua RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar, ya ajustada, es: Na 2 CO 3 + 2 H Cl <===> 2 Na Cl + CO 2 + H 2 O De acuerdo con la estequiometría de la misma, vamos a determinar los gramos de H Cl que reaccionan con los 0,205 g de Na 2 CO 3 106 g de Na 2 CO 3 ----- 2.36,5 g de H Cl 0,205 ------- X X= = 0,141 g de H Cl que reaccionan Como nosa dicen que se gastan 15,4 ml de la dicolución de H Cl, resultará que en esos 15,4 ml de disolución hay 0,141 g del H Cl, por lo que la concentración de esa disolución la calculamos aplicando la expresión de la Molaridad: ; M = 0,25 Molar B-21 - ¿Qué cantidad de aire (21% de oxígeno y 79% de nitrógeno en volumen) medido en C.N. se necesita para quemar completamente 1 Kg de antracita, si ésta contiene un 95% de carbono?¿Qué volumen de dióxido de carbono se desprende, medido también en C.N.? RESOLUCIÓN Si quemamos 1 Kg de antracita que contiene un 95% de carbono, estamos quemando solamente el carbono, que es: = 950 g de carbono que se quemarán. La reacción de combustión es: C nos piden: de donde + O 2 —> CO 2 , de cuya estequiometría podemos calcular todo lo que C+ O2 —> CO 2 1 mol = 12 g 1 mol = 32 g 1 mol = 44 g 950 g X Y = 2533,3 g de oxígeno se necesitan, los cuales en C.N. ocuparán: ;V = 1773,3 litros de Oxígeno en C.N, y como este oxígeno supone el 21% del aire en volumen, la cantidad de aire necesaria es: X = 8444,4 litros de aire se necesitan. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS - ESTEQUIOMETRÍA - Página 31 de 83 que es su masa molar) que reacciona. en C.16) = 316. n = 2.El carburo cálcico CaC 2 es un compuesto sólido que reacciona con el agua líquida para dar el gas inflamable (acetileno) y el sólido hidróxido cálcico.N.18.Para el CO 2 se procede de igual forma: = 3483.T.(39 + 2.016 g PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL —> C2H2 + Ca(OH) 2 1 mol = 22.4 litros medidos en C.4 l en CN PROB RESUELTOS . b) La cantidad de reactivo que queda sin reaccionar.10 24 moléculas de O 2 B-23 .V = 1773. proceso que transcurre según la reacción: CaC 2 + 2 H 2 O —> C 2 H 2 + Ca(OH) 2 En esta reacción podemos ver que por cada mol de carburo de calcio (64.23 moles de CO 2 . El superóxido se combina con el dióxido de carbono y libera oxígeno según la reacción: 4 KO 2 (s) + 2 CO 2 (g) — > 2 K 2 CO 3 (s) + 3 O 2 (g) a) Calcular la masa de KO 2(s) que reacciona con 50 L de dióxido de carbono en condiciones normales.032 g) y se obtiene un mol de acetileno (22. los cuales.46.ESTEQUIOMETRÍA .10 23 = 2. las cantidades de agua que reacciona y de acetileno que se obtiene serán: CaC 2 + 2 H2O 1 mol = 64. por lo que de acuerdo con la estequiometría de la reacción. sobrando agua.3 litros de CO 2 en C. b) Calcular el número de moléculas de oxígeno que se producen. 273 .34 .N.23 moles Y Z = 4. Para determ inar ahora tanto la cantidad de KO 2 necesaria com o el O 2 que se obtiene. RESOLUCIÓN: El nº de m oles de dióxido de carbono de que se dispone lo calculam os por m edio de la ecuación general de los gases: P.10 g 2 molo = 2.01. se gastará todo el carburo de calcio. se necesitan 2 moles de agua (2.El superóxido de potasio (KO 2) se utiliza para purificar el aire en espacios cerrados.3 g de CO 2 se desprenden.V = n.023. acudim os a la estequiom etría de esta reacción: 4 KO 2 (s) + de donde: 2 CO 2 (g) —> 2 K 2 CO 3 (s) + 3 O2 (g) 4 m oles 2 m oles 2 m oles 3 m oles X 2.18. Calcule: a) El volumen de gas medido en condiciones normales que se obtendrá cuando 80 g de CaC 2 reaccionan con 80 g de agua.34 m oles de O 2 y el nº de m oléculas del m ism o se determ ina a partir del Nº de Avogadro: Nº m oléculas de O 2 = 3.Página 32 de 83 . 1 .R.10 g. 6. B-22 . 0.46 m oles de KO 2 = 4.) Dado que partimos de 80 g de cada reactivo. 50 = n .016 g = 36. ocuparán .082 .N. RESOLUCIÓN Una de las formas de obtener acetileno es haciendo reaccionar carburo de calcio (CaC 2 ) con agua.66 g de KO 2 = 3. 10 25 moléculas de agua b) Por tanto teniendo en cuenta la estequiometría de esta reacción.4 L. tendremos tendremos que: CH 3 -CH 2 OH + 3.CO 2 + 2 mol = 88 g 3. Para calcular el nº de moléculas multiplicamos por en Nº de Avogadro = 65.80 g X Y Dado que teníamos 80 g de agua.6.8 puntos) RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: CH 3 -CH 2 OH + 3.217 moles de agua .97 = 35. B-24 . para el primer caso. (hasta 1.22. para el segundo caso.023.O 2 Cantidades estequiométricas 1 mol = 46 g 3 mol = 96 g Cantidades reaccionantes 1000 g De donde: —> 2.44.O 2 Cantidades estequiométricas 1 mol = 46 g 3 mol = 96 g = 3. y así nos queda: CH 3 -CH 2 OH + 3. a) Calcule el número de moléculas de agua que se producirán si quemamos 1 kg de dicho alcohol.N. De donde: = 14.CO 2 + 2 mol = 88 g 3. medido en condiciones normales? (hasta 0. la obtenemos de la misma forma: = 27. hemos de tener en cuanta que cada mol de gas en Condiciones Normales ocupa 22.217.ESTEQUIOMETRÍA . por lo que en las cantidades estequiométricas podemos incluir esta cantidad en el xaso del oxígeno.H 2 O a) Por tanto teniendo en cuenta la estequiometría de esta reacción.96 L de C 2 H 2 en C. medido a 27 /C y presión de 740 mmHg es posible obtener PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .H 2 O 3 mol = 54 g moles de etanol B-25 .La combustión completa del etanol genera dióxido de carbono y agua.10 23 = 3.Página 33 de 83 .Resuelva: a) ¿Qué volumen de hidrógeno (gas ideal).H 2 O 3 mol = 54 g X = 65. sobrarán: 80 .03 g de H 2 O sobran Y la cantidad de acetileno obtenido.4 = 67.92.O 2 —> 2.2 L Cantidades reaccionantes X 1000 L en C.88 —> 2.CO 2 + 3.N.2 puntos) b) ¿Cuántos moles de etanol reaccionarán con 1 m 3 de oxígeno (gas ideal). (hasta 0. Donde V = 26.7 puntos) b) Determine el peso de oxígeno.32 g 4 mol=4. 6 mol x y = 2353 g de O 2 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .R. que es: Zn + 1 m ol = 65.5 puntos) b) ¿Qué cantidad de cloruro de cinc se obtendrá? (hasta 0. y así: = 145. tenemos: de donde: 4 NH 3 + 5 O2 4 mol = 4. ya que el 7% restante nos indican que se trata de im purezas.4 L en C. a) Ajuste la reacción de combustión. (hasta 0.22.5 puntos) RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar.45 = 72.13 g de H 2 se deprenden El volum en que ocupa esta cantidad de Hidrógeno gaseoso lo calculam os partiendo de la ecuación general de los gases ideales.T .7 puntos) c) Calcule el volumen de monóxido de nitrógeno obtenido a partir de las cantidades de reactivo del apartado b.38 Z= g de ZnCl 2 se obtienen B-26 .17 g 1000 g —> 4 NO + 6 H2O 5 mol = 5.N. en gramos. medido en condiciones normales. ya ajustada. y así: Z= = 2. así: = 69.75 g de Zinc puro Para calcular las cantidades de los diferentes reactivos y/o productos que intervienen hem os de tener en cuenta la estequiom etría de la reacción.75 g + H2 1 m ol = 2 g Y Z Para determ inar la cantidad de Hidrógeno.ESTEQUIOMETRÍA .91 litros de H 2 Para determinar la cantidad de cloruro de Zinc.V = .6 puntos) SOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: 4 NH 3 + 5 O 2 —> 4 NO + 6 H 2 O De cuerdo con la estequiometría de esta reacción.90 g 1 m ol = 136. y así: P.El amoniaco arde con el oxígeno del aire en condiciones adecuadas y en presencia de catalizadores para dar monóxido de nitrógeno y agua. es: Zn + 2 H Cl —> Zn Cl 2 + H 2 La cantidad de Zinc puro que tenem os es el 93% del Zinc que tenem os.al añadir ácido clorhídrico en exceso sobre 75 g de cinc con un 7 % de impurezas inertes? (hasta 1. tenem os en cuenta la estequiom etría de la reacción.29 g X 69. que se necesita para quemar 1 kg de amoniaco.39 g 2 H Cl —> Zn Cl 2 2 m oles = 2.Página 34 de 83 . (hasta 0. volvemos a tener en cuenta la estequiometría de la reacción.36. que se necesitará para que reaccione con 30.36. Calcule el volumen de ácido clorhídrico.70% PROB RESUELTOS .28 g de h Cl es: Soluto Disolv.Página 35 de 83 . ¿Cuál ha sido el rendimiento de la reacción? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: MgCO 3 + 2 H Cl —> MgCl 2 + CO 2 + H 2 O De acuerdo con la estequiometría de esta reacción. Por tanto el rendimiento de este proceso es: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL .845 g 82.125 g de disolución 26.= 1317.El carbonato de magnesio reacciona con ácido clorhídrico para dar cloruro de magnesio.28 g + 55.45= 72.N.65 Litros de NO. el volumen de la misma en el cual se tienen esos 26.4 g de carbonato de magnesio. g= 13. de CO 2 realmente obtenidos La cantidad teórica que se habría obtenidos con un rendimiento del 100% se determina a partir de la estequiometría de la reacción: = 15. dióxido de carbono y agua. B-27 . medidos en C.125 g 70. tendremos: MgCO 3 + 2 H Cl 1 mol = 84.16 g/cm 3 y 32 % en peso. V= 70.32 g 2 mol=2.ESTEQUIOMETRÍA .9 g 30. de densidad 1. .4 g X De donde: –> MgCl 2 + CO 2 + 1 mol H2O 1 mol = 44. Disolución x = 82.6 litros de dióxido de carbono. b.8 mL de HCl La masa de CO 2 obtenida se determina aplicando la ecuación de Clapeyron de los gases: ==> .16 g/mL.28 g de H Cl se necesitan Puesto que se tiene una disolución del 32% y d = 1.R = 85.80 mL .60 g.87 g de CO 2 si R=100%. Si en el proceso anterior se obtienen 7.01 g 1 mol Y = 26. medidos a 1 atm y 27ºC. a. pero como el rendimiento de la reacción es solamente del 80%.. que son 4. lo cual conseguimos aplicándole la ecuación general de los gases ideales: lo cual nos indica que hemos de obtener 4.758 atm y 17 ºC. por lo que los cálculos a realizar son: C-02 .080 moles 2 H 2O 1 mol 2 moles Y esta es la cantidad de MnO 2 Que se necesitaría para obtener esa cantidad de cloro si el proceso transcurriera con un 100% de rendimiento. RESOLUCIÓN La cantidad de cloro que se obtiene hemos de expresarla en moles.Grupo C: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS QUE INCLUYEN OTROS CÁLCULOS PREVIOS O POSTERIORES C-01 .82 gramos de Cl 2 Teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción: 4 HCl + MnO 2 4 moles X Cl 2 + MnCl2 + 2 H 2O 1 mol = 87 g 1 mol 1 mol 2 moles Y 4. gramos o litros en CN para poder aplicarle la estequiometría de la reacción.6 M que habrá que utilizar.1. 71 = 284.080 moles de Cl 2 . lo cual conseguimos aplicándole la ecuación general de los gases ideales: lo cual nos indica que hemos de obtener 0.5 litros de cloro m edidos a 0.01 . necesitaremos una cantidad mayor de reactivo para compensar las pérdidas.68 gramos de Cl 2 Teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción: 4 HCl + 4 moles MnO 2 ---------> Cl 2 + MnCl2 + 1 mol = 87 g 1 mol X 0.01 moles PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL ---------> PROB RESUELTOS . 71 = 5.01 moles de Cl 2 . RESOLUCIÓN La cantidad de cloro que se obtiene hemos de expresarla en moles. que son 0.Página 36 de 83 . gramos o litros en CN para poder aplicarle la estequiometría de la reacción.ESTEQUIOMETRÍA . si el rendimiento del proceso es del 80%. calcule la masa de dióxido de manganeso que se necesita para obtener 2.080 .Dada la reacción: 4 HCl + M nO 2 ---------> Cl2 + M nCl2 + 2 H 2O.El cloro se obtiene en el laboratorio según la reacción M nO 2 + 4 HCl ==> M nCl 2 + 2 H 2O + Cl2 Calcule: a) La cantidad de reactivos necesarios para obtener 100 litros de cloro m edidos a 15ºC y 720 mmHg. b) El volumen de ácido clorhídrico 0. 18 g 1 mol = 71 g z x y v Teniendo en cuenta la estequiometría de esta reacción.N. para lo cual. la cantidad de MnO 2 será: 3. aplicando la ecuación general de los gases: MnO2 + 4 HCl 1 mol = 87 g 4 moles = 4. ajustada por el método del cambio de valencia. podemos determinar el volumen de la misma que será necesario: C-03 .Y esta es la cantidad de MnO 2 Con este dato y la expresión de la molaridad.. ajustando después los elementos que no intervienen en ella nos queda: MnO2 + 4 HCl -----® MnCl2 + 2 H2O + Cl2 .ESTEQUIOMETRÍA .hasta Cl2 0. cambian sus números de oxidación tanto el Mn. las semirreacciones de ambos son: y al sustituir estos valores en la reacción dada.5 g --® MnCl2 + 1 mol = 128 g 2 H 2O + Cl2 . RESOLUCIÓN La reacción dada. por lo que la masa de disolución será: los cuales debemos expresar en forma de PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . y cuántos ml de ácido clorhídrico de 36 % de riqueza en HCl y densidad 1'19 gr/cm3 serán necesarios para preparar 1 litro de cloro gaseoso medido en C.¿Cuántos gr de MnO2 puro.N. y que debe ocupar 1 litro en C.?. previam ente vam os a calcular la m asa de Cloro que hem os de obtener. hacemos cálculos análogos: y esta cantidad debe tomarse de la disolución del 36%. Y es en esta reacción en la que tenem os que aplicarle las relaciones estequiom étricas.Página 37 de 83 . que gana 2 electrones al pasar de Mn 4 + a Mn 2 + mientras que el Cloro pierde 2 electrones al pasar desde Cl 1 . con los números de oxidación de todos los elementos es: En la que como podemos ver. 2 moles = 2.36. y así. La reacción química (SIN AJUSTAR) que tiene lugar es: MnO2 + HCl -----® MnCl2 + H2O + Cl2 .17 g Para el H Cl. al resolver las reglas de tres. Y serán estos 160 g los que intervienen y hemos de tener en cuenta para la estequiometría de la reacción.Se tratan 200 g de carbonato de calcio del 80% de pureza con una disolución 4 Molar de ácido clorhídrico.ESTEQUIOMETRÍA . que será el 80% de los 200 g de producto de que se dispone: . Calcular: a) El volumen de esta disolución de H Cl que se necesita para compretar la reacción. tratado con agua.volumen. para lo cual utilizamos la densidad. que es su masa molar) se obtiene un mol de acetileno (22.4 litros medidos en C.Calcúlese el contenido. cloruro de calcio y agua RESOLUCIÓN La reacción tiene lugar entre los productos puros. nos quedará: Para calcular la cantidad de hidróxido de calcio hemos de tener en cuenta que en esa reacción por cada mol de C 2 H 2 que se obtenga (22. hemos de tener en cuenta la definición de Molaridad: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . nos queda: Para determinar el volumen de esta disolución. sabiendo 1ue se obtienen. también se obtiene un mol de hidróxido de calcio (Pm = 74 gramos). que es: CaCO 3 + 2 HCl ----> CaCl 2 + CO 2 + H2O 1 mol = 100 g 2 moles = 73 g 1 mol = 111 g 1 mol = 44 g 1 mol = 18 g 160 g X Y Z V Donde.Página 38 de 83 . proceso que transcurre según la reacción: CaC 2 + 2 H 2 O —> C 2 H 2 + Ca(OH) 2 En esta reacción podemos ver que por cada mol de carburo de calcio (64 g. medido a 15ºC y 750 mm Hg de presión. RESOLUCIÓN Una de las formas de obtener acetileno es haciendo reaccionar carburo de calcio (CaC 2 ) con agua. desprende 300 L. medidos en condiciones normales ¿Qué cantidad de hidróxido de calcio se obtendrá?.N.4 l en C. en tanto por ciento de carburo cálcico puro.). que es: C-04 . por lo que previamente a cualquier cálculo hemos de determinar la cantidad de carbonato de calcio puro de que se dispone. de acetileno por kilogramo. además.N. B) Volumen de dióxido de carbono desprendido.) Por lo que podemos realizar la proporción correspondiente ya que nos indicas que se obtienen 300 litros de acetileno medidos en Condiciones Normales: y dado que nos dicen que partíamos de un kilogramo de muestra del carburo de calcio comercial. y así: C-05 . de un producto comercial que. El proceso que tiene lugar es: Zn(s) + HCl(ac) —> ZnCl 2 (ac) + H 2 (g) Calcule: a) El volumen de hidrógeno medido en condiciones normales que se ha obtenido. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .ESTEQUIOMETRÍA . Si la conversión es del 75% . en porcentaje en masa. y en otro referido a una muestra de 1 Kg. le aplicamos la ecuación general de los gases ideales: C-06 . quiere decir que el 25% restante (250 gramos) son impurezas que van a quedar en el horno mezcladas con el CaO que se forme en el transcurso de la reacción. en un caso. ya que el dióxido de carbono es un gas que desprenderá.Después de poner 180 g de Zn en un vaso de precipitados con ácido clorhídrico 5 M y de que haya cesado la reacción. vamos a partir de una muestra de 1 Kg y dado que nos indica el enunciado que se convierte solamente el 75% (750 gramos).Para determinar la cantidad de CO 2 desprendido. del sólido que se extrae del horno. volvemos a tener en cuenta la estequiometría de la reacción: Y para determinar el volumen que ocupa esta cantidad de gas. b) La masa de dióxido de carbono que se desprende por Kg de piedra caliza. La reacción que tiene lugar se adapta a la ecuación química siguiente: CaCO 3 —> CaO 1 mol = 100 g 1 mol = 56 g 750 g X + CO 2 1 mol = 44 g Y De estas relaciones obtenemos las cantidades de CaO y de CO 2 que se obtienen a partir de ese Kg de caliza La cantidad total de sólido que se obtiene será la resultante de sumar los 250 g de impurezas que proceden de la muestra inicial y los 420 g de óxido de calcio que se forman en la reacción: (670 gramos) por lo que sus porcentajes en masa serán: C-07 . se desea saber: a) La composición. b) El volumen de la disolución ácida que se empleó.Página 39 de 83 . (Selectividad LOG SE C yL septiem bre-2001) RESOLUCIÓN Dado que nos piden las cantidades finales en porcentaje. quedaron 35 g de Zn sin reaccionar. ésta se descom pone para dar óxido de calcio y dióxido de carbono.Cuando se calienta en un horno de piedra caliza (básicamente carbonato de calcio). si 1 mo.NaOH + H 2 (g) + Cl 2 (g) b) La cantidad de cloruro de sodio puro es el 90% de 1500 g: 1350 g de cloruro de sodio puro.HCl(ac) 1 mol = 65. A) Escribir y ajustar la reacción que tiene lugar. por lo que el volumen de la misma que se necesita lo determinaremos a partir de la expresión de la Molaridad de la disolución: . ajustada ya. B) Si el hidrógeno y el cloro se recogen separados al 8 atm y 20ºC.. ocupa 22.Página 40 de 83 . es: Zn(s) + 2. los moles obtenicos ocuparán V = 2. . hidrógeno gaseoso y cloro gaseoso.R.217. Las relaciones estequiométricas en la reacción son: 2. ya ajustada.H 2 O 2 moles = 2.45 1 mol 1 mol X Y Z Zn(s) + 2.69 litros de H 2 y de Cl 2 c) Si se recogen conjuntamente en un recipiente de 15 l a 25ºC. V = 34.NaOH + H 2 (g) + 2 moles = 2.H 2 O electrolisis > 2.El cloro se prepara por electrólisis de una disolución acuosa de cloruro de sodio. que en C.22. por lo que reaccionan 145 g de Zinc. es: 2.4 g 145 g = 2.RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar.NaCl (aq) + 2.5 Kg de cloruro de sodio del 90% de riqueza? C) Si se recogieran ambos gases en un recipiente de 15 litros a 25ºC.90 g X moles Y moles donde vemos que el nº de moles de Cloro y de Hidrógeno (X e Y) son iguales : las cuales se recogen a 8 atm y 20ºC.HCl(ac) —> ZnCl 2 (ac) + H 2 (g) En ella nos indican que se ponen 180 g de Zn y quedan sin reaccionar 35.217 moles de H 2 .40 = 80 g 1350 g Cl 2 (g) 1 mol = 2g 1 mol = 70.4 = 49.887 L de la disolución de H Cl se necesitan C-08 .55. los cuales proceden de una disolución 5M.T ==> 8.N. obteniéndose hidróxido de sodio.4 L. por lo que ocuparán: P. ¿Qué volumen de cada uno puede obtenerse a partir de 1.V = 11. por lo que teniendo en cuenta la estequiometría de la reacción podemos determinar directamente las cantidades de H Cl gastado y de H 2 formado: —> ZnCl 2 (ac) + H 2 (g) 2 mol = 2. = 161.N.36.NaCl (aq) + 2 moles = 2.V = n. la presión parcial de cada uno será PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .66 g de H Cl. ¿Cuales serían la presión parcial de cada gas en ese recipiente y cual sería la presión total? RESOLUCIÓN a) La reacción. L = 0.082.ESTEQUIOMETRÍA .66 L de H 2 en C.9 g 2.18 = 36 g electrolisis > 2.0.293 .45 = 116.58. . P PARCIAL = 18.82 = 37.Una gasolina de 100 octanos contiene 1.V = n.66 g/ml.64 atm C-09 . y si su densidad es 1.Página 41 de 83 . 1. ¿Qué cantidad en gramos de hidrazina se recuperará? PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .64.35 = 93.324 4 NaCl g de cloruro de etilo se necesitan C-10 . Sabiendo que la densidad relativa de éste antidetonante vale 1.82 + 18.R. 66 g/mL. la disolución resultante fue saturada de ácido sulfhídrico. los gramos que son necesarios son: g = 1 ml .15 = 11.Una muestra de una aleación de aluminio y cobre.082. La reacción de obtención del tetraetilplomo es: 4 C 2 H 5 Cl + Cantidades estequiométricas —> Pb(C 2 H 5 ) 4 + 4 moles = 4. fue disuelta en un ácido. que se le obtiene por reacción entre el cloruro de etilo (C2H5Cl) y una aleación sodio-plomo (PbNa 4 )¿Cuantos gramos de cloruro de etilo se necesitarán para obtener suficiente tetraetil~plomo para un litro de gasolina? RESOLUCIÓN Si se necesita 1 ml de tetraetilplomo para cada litro de gasolina.5 mg. Esta cantidad se deduce del hecho que en cada mol de sulfuro de cobre(II) (CuS) (95.54). Teniendo en cuenta que com o productos de reacción se obtienen también cloruro sódico y agua. 65% de Al C-11 .54 g que es su masa molecular) hay 1 átomo-gramo de cobre (63.T ==> P PARCIAL. ¿Cual será el tanto por ciento de cobre en esa aleación? RESOLUCIÓN La cantidad de cobre existente en la muestra inicial se mantiene a través de todos los procesos.6.0635 g de cobre serán los existentes en 1 gramo de la muestra inicial de esa aleación. posteriormente filtrada y el precipitado negro de sulfuro de cobre(II) una vez seco pesó 95.0. por lo que es la misma que existirá en el precipitado seco de sulfuro de cobre que obtenemos al final del análisis. Se pide: a) Escribir la reacción ajustada.45 g 1 mol = 323. por lo que el porcentaje de cobre en la aleación objeto de análisis será: y por tanto: % de Al = 100 .66 g Cantidades reaccionantes donde PbNa 4 = 1.19 g x 1.66 g/ml = 1. b) Si se hacen burbujear 200 g de NH 3 gas y 175 g de Cl 2 en una solución que contiene exceso de hidróxido de sodio y se obtiene hidrazina con un rendimiento del 90%.55.298 .P.66 g de tetraetilplomo.ESTEQUIOMETRÍA . 00 mL de tetraetil -plomo Pb(C2 H5 ) 4 por litro.82 atm para el H 2 y para el Cl 2 La Presión total será la suma de las presiones parciales de ambos: P TOTAL = P H 2 + P Cl 2 = 18. Así: y esos mismos 0. de un gramo de peso.La hidrazina líquida (N 2 H 2 ) se obtiene a escala industrial haciendo reaccionar amoniaco con cloro y solución de hidróxido sódico. f que al sustituir nos quedará: al resolver este sistema: 2. pero dado que se nos indica que el rendimiento del proceso es solamente del 90%. al obtener para d un valor fraccionario.d + 2.d 3. valores que colocaríamos en la reacción original.ESTEQUIOMETRÍA . c = 4 . d = 1 . es decir: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . con lo a = 2. 2. Así: 2 NH 3 + 2 Cl 2 + 4 NaOH Cantidad estequiom 2 m ol=34 g 2 m ol=142 g 4 m ol=160 g este caso 200? 175 ---> N2H2 + 1 m ol=30 g 4 NaCl + 4 H2O 4 m ol=234 g 4 m ol=72 g X Con estas cantidades.d Suponemos. a = 1 y así c=e=2 c=2 Na: c=e 1=2d . b = 2 . el reactivo limitante es el Cloro. según la estequiometría de la reacción si éstas son las cantidades estequiométricas o si tenemos exceso de alguno de los dos. por lo que vamos a determinar qué cantidad del mismo se necesitará para reaccionar con los 175 g de Cloro.a+2=2d+2. La cantidad de Hidrazina se determina a partir de la estequiometría de la reacción: pero esta es la cantidad que se obtendría si el rendimiento del proceso fuera del 100%. multiplicamos todos los coeficientes por 2. planteando una ecuación para cada elemento. según la estequiometría podemos ver que sobrará amoniaco. y teniendo en cuenta las que reaccionan. en la realidad obtendríamos el 90% de esa cantidad. f = 4.2 => 3. por ejemplo: b = 1.RESOLUCIÓN a) La reacción.1 = e e = 2 y así Cl: 2. debe ser menor de los 200 g de que disponemos: Por tanto.a + c = 2. Para ello suponemos unos coeficientes para cada sustancia y con ellos planteamos las correspondientes ecuaciones:: a NH 3 + b Cl 2 + c NaOH ----> d N 2 H 2 + e NaCl + f H 2 O N: a = 2. igualando el número de átomos del mismo en los reactivos y productos. d= 1/2 c = f = 2 f = 2 O: c=f pero como todos los coeficientes deben ser números enteros. e = 4 . y que. que tiene lugar es: 2 NH 3 + 2 Cl 2 + 4 NaOH ----> N 2 H 2 + 4 NaCl + 4 H 2 O Puede hacerse por el método de los coeficientes.d + 2 H: 3.a=2. obviamente.b = e 3. con lo que nos quedarán: a = 2 . B) Si se introducen 200 g de NH 3 y 175 g de Cl 2 . tenemos que comprobar.a = 2 . y es el que vamos a utilizar para los cálculos estequiométricos. ajustada.a = a + 2.Página 42 de 83 . 836 g/mL que es necesario para que reaccione todo el carbonato cálcico presente en esa muestra de mineral. medidos a 30ºC y 720 mm de mercurio de presión. Ca=40. 0=16.Se tiene una muestra de 200 g de calcita que contiene un 80% de carbonato cálcico puro y se trata con ácido sulfúrico. nos quedará: es decir. se necesitan 0. e) los litros de dióxido de carbono que se forman. reactivos o productos.2 160 VOLUMEN 87.087 litros B) Gramos de sulfato de calcio obtenidos: los deducimos también a partir de las relaciones estequiométricas anteriores: C) Cantidad de dióxido de carbono obtenida la cual obtenemos de la misma manera y dado que nos piden el volumen que ocupan en unas determinadas condiciones. produciéndose en la reacción correspondiente sulfato cálcico. Sulfúrico puro: Y dado que la densidad de la misma es 1. que intervienen en la reacción.de un ácido sulfúrico del 98% en peso y densidad 1. C=12.836 g/ml. Se pide calcular: a) el volumen -en litros.C-12 .ESTEQUIOMETRÍA .836 g/ml.8 3. b) los gramos de sulfato cálcico producidos en esa reacción. dióxido de carbono y agua. Datos: Masas atómicas: S=32.8 g de ác.Página 43 de 83 .14 Gramos mL Si la disolución es del 98% y se tienen 156. lo calculamos mediante la ecuación general de los gases: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . la cantidad e este reactivo puro que tendremos para reaccionar es: De acuerdo con la reacción estequiométrica tenemos que: Cantidades estequiométricas Cantidades reaccionantes CaCO 3 + H 2 SO 4 1 mol=100 g 1 mol=98 g 160 g X ---> CaSO 4 + 1 mol=136 g CO 2 + H2O 1 mol=44 g 1 mol=18 g Z V Y Y a partir de estas relaciones podemos deducir todas las cantidades de las diferentes sustancias. RESOLUCIÓN Si tenemos 200 g de calcita con un 80% de carbonato de calcio. deducimos el volumen de esa disolución: MASA SOLUTO DISOLVENTE DISOLUCIÓN 156. A) Cantidad de ácido sulfúrico: y con esta cantidad y las características de la disolución que nos dan: 98% y d= 1. 721 g de X que serían necesarios si el rendimiento fuera del 100%.937 g de Y que serían necesarios si el rendimiento fuera del 100%. resultará que hemos de utilizar un exceso de la sustancia X (un 30% de exceso). y teniendo en cuenta que hemos de obtener los 0.C-13 .80 moles de ZPURO X --------. pero como solamente es del 65%.50 moles y en la purificación se pierde un 20% del compuesto. resultará que hemos de utilizar un exceso de la sustancia Y (un 35% de exceso).2 moles de Y Y -------.030 moles de X Es decir. Purificando el compuesto Z por recristalización en agua caliente. se estima que se pierde un 20% de este compuesto.Se quieren preparar 0.50 moles de un compuesto Z puro mediante la siguiente secuencia de reacciones X ----> 2Y 3Y ----> 2Z Se espera un rendimiento del 70% en la primera etapa y del 65% en la segunda.50 y de ahí: X = = 0. para compensar ese bajo rendimiento. pero como solamente es del 70%. se necesita partir de 1. vamos a determinar la cantidad de X que será necesaria para obtener esas 1.65 moles de Y reaccionan Y ----------.030 moles de la sustancia X para obtener 0.625 moles de Z.ESTEQUIOMETRÍA . y teniendo en cuenta que hemos de obtener los 1.442 g de Y.0.442 De donde: Y = = 0.0.625 moles de Z IMPURO que es la cantidad de Z que se obtiene en el segundo proceso. suponiendo un rendimiento del 100%: 3 moles de Y -------. suponiendo un rendimiento del 100%: 1 mol de X -------. por lo que la cantidad de ésta debería ser: 100 moles de ZIMPURO --------.937 y así: Y = = 1. la cantidad obtenida es el 80% de la sustancia Z impura.721 y así: Y = = 1.Página 44 de 83 . ¿Con cuántos moles de X debemos comenzar? RESOLUCIÓN Vamos a analizar las sucesivas etapas en orden inverso: Si hemos de obtener 0.50 moles de Z puro PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .2 moles de Z Y -------.442 moles de Y Teniendo en cuenta ahora la estequiometría de este primer proceso. vamos a determinar la cantidad de Y que será necesaria para obtener esas 0. y así: 100 moles de Y iniciales --------. Teniendo en cuenta ahora la estequiometría de éste.625 De donde: Y = = 0.0.625 g de Z. y así: 100 moles de X iniciales --------. para compensar ese bajo rendimiento.1.70 moles de Y reaccionan Y ----------.442 moles de Y.0. necesario para quemar 100 ml de octano. como si se tratara de un único compuesto gaseoso C-15 .64 moles de octano los cuales.La gasolina es una mezcla de hidrocarburos entre los que se encuentra el octano.11 moles de oxígeno lo calculamos por medio de la ecuación general de los . al utilizar el concepto de mol para esta mezcla. para quemar completamente 1 mol de octano (Peso molecular = 114) se necesitan 12.0.. no podemos hablar de moles en el sentido estricto del concepto.64 = 8 moles de O 2 Si el aire tiene un 21% en moles.77. el volumen que ocuparán los gases y las presiones parciales de cada gas al final de la reacción.8 litros de aire que se necesitan (*) En el caso del aire. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . N = 14.10 .Calcinamos 25.12 moles de aire que se necesitan Si calculamos su volumen en condiciones normales (1 mol de cualquier gas en CN ocupa 22.5 .0 mm de Hg de presión.477 moles de NH 4 Cl De acuerdo con la estequiometría de la reacción de descomposición de esta sal: NH 4 Cl <===> H Cl + NH 3 en la que podemos ver que por cada mol de NH 4 Cl que se descompone se forma 1 mol de H Cl y un mol de NH 3 . calcule el volumen de aire. 22.10 . medido en C.Página 45 de 83 . que es una mezcla y no un compuesto.11 moles de oxígeno que se necesitan El volumen que ocupan esas 0. H = 1.730 g/ml. A) Escriba la ecuación ajustada para la combustión del octano. necesitarán: 12.00 g de octano. de oxígeno el número de moles de aire (*) necesario es: “Moles” de aire necesarias = = 38. cuya densidad es 0. B) Calcule el volumen de O 2 a 50ºC y 750 mm Hg necesario para quemar 1. m = 73 g de octano = = 0.12 . por lo que el número de moles de oxígeno que se necesitan es: Nº moles O 2 = 12.C-14 .3 = 0.4 = 853.0ºC y 700. C) Sabiendo que el porcentaje molar de Oxígeno en el aire es igual a 21. condiciones en las que el cloruro amónico cristalizado se disocia totalmente en cloruro de hidrógeno y amoniaco gaseosos.4 l) tenemos Volumen de aire = 38.N. de acuerdo con la estequiometría de su reacción de combustión.95 litros de O 2 c) La cantidad de octano que tenemos en esos 100 ml la calculamos utilizando la definición de densidad: ==> .V gases ideales. nos estamos refiriendo a un mol medio.3 moles de octano.5 .ESTEQUIOMETRÍA . y es: = 2.5. Nº moles de octano = = 8. sino que en este caso y dado que nos indican que se comporta como un gas ideal. 0.5 moles de Oxígeno. 8.01) RESOLUCIÓN El nº de moles de cloruro de amonio que tenemos es: = 0.50 g de cloruro amónico a la temperatura de 400. (DATOS: Tómense los siguientes valores para las masas atómicas: CI = 35. (Considérese que el aire se comporta como un gas ideal) RESOLUCIÓN C 8 H 18 + 25/2 .O 2 —> 8 CO 2 + 9 H 2 O Según la estequiometría de la reacción.77. Calcular la cantidad que se forma de cada producto. vamos a calcular el número de moles de agua y oxígeno que intervienen.32 = 160 g 4 NO (g) + 6 H 2 O (g) 4 mol = 4. se necesitarán si el aire tiene un 80% en volumen de Nitrógeno y un 20% de Oxígeno? RESOLUCIÓN Para poder realizar los cálculos estequiométricos en la reacción dada.N.477 moles = 0.954 moles totales.N.T ==> Para determinar la presión parcial d cada gas.477.23 litros de O 2 en C.18 = 108 g X moles Y moles puesto que nos piden datos sobre volumenes. aplicando la ecuación general de los gases ideales.109 g se forman de NH 3 Para determinar el volumen que ocuparán los gases hemos de tener en cuenta las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentran: 400.477. a 125ºC (a esta temperatura el agua se encuentra en estado de vapor) y 1. teniendo en cuanta que las fracciones molares de ambos gases son iguales: y así: PH Cl = 350 mm Hg PNH3 = 350 mm Hg C-16 .41g se forman de H Cl NH 3 = 0.00 litros de amoniaco a 802ºC y 1.R.273. posteriormente con la ecuación general de los gases calcular los correspondientes volúmenes: H 2 O: los cuales.N. ocuparán: 1. A los cuales le aplicamos la ecuación general de los gases ideales: V = 57.36.752 g 5 O 2 (g) )))) < 5 mol = 5.00 atm ocuparán un volumen de: . vamos a calcular la cantidad de amoniaco que va a reaccionar. en C.30 = 120 g 6 mol = 6.477 = 0.00 atm se forman? B) ¿Cuantos litros de aire. para.15 litros de vapor de agua que se obtienen Para calcular la cantidad de aire.055.30 atm reaccionan completamente con oxígeno.Por tanto.0 ºC y 700.477 moles = 0. medido en C.17 = 8.Página 46 de 83 . de donde n = 0.ESTEQUIOMETRÍA .17 = 68 g 0.5 = 17.044 moles = 0.16 litros P. de cada uno de los reactivos se formarán: H Cl = 0. A) ¿Cuantos litros de vapor de agua medidos a 125ºC y 1.044 moles de amoniaco = 0. V = 2. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . que es: los cuales. vamos a determinar el oxígeno que se necesita para la reacción.0 mm Hg y el número total de moles de gas: Nº total de moles de gas = 0.El primer paso en la preparación del ácido nítrico es la producción de óxido nítrico a partir del amoniaco y oxígeno.V = n. aplicamos la Ley de Dalton de las presiones parciales. que es: . Supuesto que 3.082. en moles y gramos. según la reacción: 4 NH 3 (g) + 5 O 2 (g) )))) < 4 NO (g) + 6 H 2 O (g) .752 g de amoniaco con lo que la estequiometría de la reacción dada es: 4 NH 3 (g) + 4 moles = 4.0.477 + 0. V = 1.V =0. 15 Litros de aire se necesitan . g = 7. Calcule: a) El volumen final de la mezcla.273. por lo que en este caso.Se mezclan 2 litros de acetileno y 9 de oxígeno que están en iguales condiciones. P y T. lo cual nos dará un total de PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . Después de la com bustión completa del acetileno.100 = 40% de O 2 en volumen .4 = . expresada com o % en volum en.100 = 20% de H 2 O en volumen Para determ inar su com posición en peso.Página 47 de 83 . el volum en final de la m ezcla será: VTOTAL FINAL = 4 + 4 + 2 = 10 litros La com posición de la m ezcla. siem pre que se encuentren en las m ism as condiciones de P y T.86 g de CO 2 2 l de H 2 O: 1. para el CO 2 sería la y para el agua: .5 = 4 litros) y se form arán 4 litros de CO 2 y 2 litros de H 2 O. C-17 . se term inará el C 2 H 2 . vam os a calcular la m asa de todos los gases en CN (por ejem plo).0. la cantidad de aire necesaria es: V AIRE = 6.ESTEQUIOMETRÍA .Dado que el aire tiene un 20% de oxígeno. ( Si lo hubieram os calculado en cualquiera otras condiciones. C=12 y 0=16. Por tanto.082. La reacción es: 2 C 2H 2 + 5 O2 2 litros 9 litros ---- ---- 9 .5 = 4 litros 4 litros Cantidad inicial Cantidades finales —> 4 CO 2 + 2 H 2O 2 litros Del análisis de la estequiom etría de la reacción deducim os que cada 2 litros de C 2 H 2 reaccionarán con 5 litros de O 2 para dar 4 litros de CO 2 y 2 litros de H 2 O.72 g de O 2 4 l de CO 2 : 1.082.61 g de H 2 O lo cual hace una m asa total de 15. la m asa de O 2 sería g = gram os. Conocidas las masas atóm icas de: H=1.082. g = 1. será: % O2= % CO 2 = % H 2O = . se vuelve a las condiciones iniciales de los gases. se gastarán 5 litros de O 2 (nos quedarán de éste 9 . b) La composición de esa mezcla gaseosa expresándola com o % en volum en y en peso. las relaciones entre m oles de diferentes gases son las m ism as que sus relaciones en volum en.100 = 40% de CO 2 en volumen .2 = .0. RESOLUCIÓN De acuerdo con la hipótesis de Avogadro. quedando el agua en estado gaseoso.N.4 = . lo cual se cum ple en este caso. y así: 4 l de O 2 : 1.273.0.273.19 g si la m ezcla estuviera en C. g = 5. la sum a de am bas cantidades es igual la cantidad total de la m uestra inicial. y así: g de C en el CO 2 = = 0.100 = 37. y así. teniendo en cuenta la fórm ula. Por otra parte. g.100 => 37.66% de O 2 Con los otros datos es: . de C = PROPANO: .ESTEQUIOMETRÍA . Cantidades iniciales: M ETANO: De su fórm ula CH 4 deducim os que por cada 16 g (peso m olecular) hay 12 g de C y 4 g de H. en cada 44 g de CO 2 (peso m olecular) hay 12 g de C.100 = 10. Para conocer su composición se queman 0. dado que disponem os de “y” gram os de PROPANO: g.606 g de agua. g.09 g de dióxido de carbono y 0. Teniendo en cuenta la Ley de conservación de la m asa. en cada 18 g de H 2 O (peso m olecular) hay 2 g de H.59% C-18 . y así: g de H en el H 2 O = = 0.100 => % de CO 2 : . de H = Cantidades finales: CO 2 La cantidad de C que obtenem os al final la deducim os teniendo en cuenta que se obtienen 1. teniendo en cuenta la fórm ula.606 g de H 2O y que.100 => % de H 2 O: .60% de H 2O Con los otros datos es: . y análogam ente. dado que al quem arse originan CO 2 y H 2 O.297 g de C H 2 O La cantidad de H que obtenem os al final la deducim os teniendo en cuenta que se obtienen 0. tam bién se han de conservar las cantidades totales de Carbono e Hidrógeno. vam os a calcular las cantidades de C e H que hay al principio y al final.74% de CO 2 Con los otros datos es: .76% 10.100 = 51.0673 g de H Con todo ello el sistem a de ecuaciones a resolver con las cantidades totales y la de Carbono. De estas tres ecuaciones: el balance total de m etano y propano. Determine la composición de la mezcla RESOLUCIÓN Suponem os que la m ezcla está form ada por “x” gram os de CH 4 e “y” gram os de C 3 H 8 . de C = . el balance del C y el del H tenem os suficiente con dos de ellas. de H = De su fórm ula C 3 H 8 deducim os que por cada 44 g (peso m olecular) hay 36 g de C y 8 g de H.364 g de dicha mezcla con exceso de oxígeno y se obtienen 1.Se tiene una corriente de gas formada por una mezcla de metano y propano. dado que disponem os de “x” gram os de METANO: g. No obstante.Página 48 de 83 . son: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .% de O 2 : . la cantidad total de hidrógeno existente entre am bos hidrocarburos es la que se encuentra después form ando parte del agua.65% 51. y así.09 g de CO 2 y que. por lo que la cantidad total de carbono existente entre los dos hidrocarburos tiene que ser la m ism a que se encuentra después en el CO 2 . se producen 80 cm 3 de dióxido de carbono. necesaria para la combustión total de la mezcla. 0.89. por lo que la cantidad total de carbono existente entre los dos hidrocarburos tiene que ser la misma que se encuentra después en el CO 2 . medidos a 0ºC y 1 atm de presión.68.y moles de Oxígeno Y la suma de ambas cantidades ha de ser la cantidad de CO 2 final obtenida: x + 2. x = 1.68.3 moles iniciales de C 2 H 6 y desde aquí: -3 x = 2.10 .89.10 .y” moles de CO 2 y se necesitarán 7/2.0. dado que al quemarse originan CO 2 y H 2 O. n TOTAL = 2.060 = n TOTAL .57.V = n .3 Y se resuelve el sistema de ecuaciones obtenido: Restando la primera a la segunda: y = 0. se necesitan 2 moles de O 2 y se obtiene 1 mol de CO 2 .032 y = 0.3 .10 .70% 3. medidos en las citadas condiciones. 273 . 0.080 = n CO2 . la deducimos también con la ecuación general de los gases ideales: : P. la suma de ambas cantidades es igual la cantidad total de la muestra inicial. se necesitan 7/2 mol de O 2 y se obtienen 2 moles de CO 2 .091.3 . O 2 —> CO 2 + 2 H 2 O C 2 H 6 + 7/2 O 2 es decir. deducimos las cantidades de CO 2 procedentes de la combustión de ambos hidrocarburos. RESOLUCIÓN Suponemos que la mezcla está formada por “x” gramos de CH 4 e “y” gramos de C 2 H 6 .68. R .364 . que por cada mol de etano que se quema. 0.352 = 0. por lo que partiendo de las “y” moles que teníamos de etano obtendremos “2.y = 3.CO 2 + 3 H 2 O es decir.79. 1 .0. n CO2 = 3. expresada en volumen? B) Cantidad de oxígeno. Por otra parte. T .0. 273 . R .3 moles totales iniciales -3 por lo que la primera de las ecuaciones nos queda: x + y = 2. con cantidad suficiente de oxígeno.082 . Cantidades iniciales: El numero total inicial de moles que tenemos lo obtenemos a partir de la ecuación general de los gases ideales: P.10 . por lo que partiendo de las “x” moles que teníamos de metano obtendremos “x” moles de CO 2 y se necesitan 2.10 . A) ¿Cual es la composición porcentual de la mezcla.10 .30% C-19 .x moles de Oxígeno —> 2.012 g de metano en la muestra inicial % de propano = % de metano = = = 96.10 La cantidad de CO 2 final obtenida. expresada en moles. Teniendo en cuenta la Ley de conservación de la masa. T . que son: CH 4 + 2. 1 .3 moles totales de CO 2 que se obtienen A partir de las respectivas reacciones de combustión ajustadas. también se han de conservar las cantidades totales de Carbono e Hidrógeno.V = n .y = 0.10 moles iniciales de CH 4 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .ESTEQUIOMETRÍA .352 g de propano en la muestra inicial x = 0.Página 49 de 83 .57. 0. y agua.Al quemar 60 cm 3 de una mezcla de metano y etano. que por cada mol de metano que se quema.082 . deducimos las cantidades de CO 2 procedentes de la combustión de ambos hidrocarburos. Nota: Considere que todos los gases están medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura. 0. Así: METANO: % = ETANO: % = = 66.y” moles de CO 2 y se necesitarán 13/2.ESTEQUIOMETRÍA . b) El volumen de oxígeno necesario para efectuar la combustión.CO 2 + 4 H 2 O C 4 H 10 + 13/2 O 2 —> 4. que son: C3 H 8 + 5.V = n .T .Página 50 de 83 .380 = n CO2 . P .8% = 33. se necesitan 5 moles de O 2 y se obtienen 3 moles de CO 2 . la cantidad total de carbono existente entre los dos hidrocarburos tiene que ser la misma que se encuentra después en el CO 2 . R .1. se necesitan 13/2 mol de O 2 y se obtienen 4 moles de CO 2 .89. 0. O 2 —> 3. por lo que partiendo de las “y” moles que teníamos de butano obtendremos “4.y moles de Oxígeno PROB RESUELTOS . RESOLUCIÓN Suponemos que la mezcla está formada por “x” moles de propano (C 3 H 8 ) e “y” moles de butano (C 4 H 10) .La composición porcentual en volumen es la misma que la composición porcentual en moles.x” moles de CO 2 y se necesitan 5.69.10 . T . n CO2 = moles totales de CO 2 que se obtienen A partir de las respectivas reacciones de combustión ajustadas. 0.T . P .10 . T . como consecuencia de la hipótesis de Avogadro (Volúmenes iguales de gases diferentes en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas). Dado que nos dicen que los gases están medidos en las mismas condiciones de Presión y Temperatura. R.3 moles de O 2 se necesitan C-20 .79.Una mezcla de propano y butano de 100 cm 3 se quema en presencia de suficiente cantidad de oxígeno.100 = n TOTAL . R .3 + 7/2 . vamos a suponer que se encuentran a una presión = P y una temperatura = T Cantidades iniciales: El numero total inicial de moles que tenemos lo obtenemos a partir de la ecuación general de los gases ideales: P. R. a la Presión = P y temperatura = T : : P. Teniendo en cuenta la Ley de conservación de la masa.CO 2 + 5 H 2 O PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL es decir.x moles de Oxígeno es decir.10 .2% de METANO hay en la mezcla inicial de ETANO hay en la mezcla inicial La cantidad total de oxígeno que se necesita para la combustión total de la mezcla la obtenemos también de las correspondientes reacciones de combustión: Nº moles de O 2 necesarias = 2.V = n . obteniéndose 380 cm 3 de dióxido de carbono. Calcule: a) El tanto por ciento en volumen de propano y butano en la mezcla inicial. que por cada mol de butano que se quema.x + 7/2 y = 2. n TOTAL = moles totales iniciales por lo que la primera de las ecuaciones nos queda: x +y= El número de moles de CO 2 finales obtenidas. por lo que partiendo de las “x” moles que teníamos de propano obtendremos “3.3 = 6. que por cada mol de propano que se quema. la deducimos también con la ecuación general de los gases ideales. por lo que podíamos haber simplificado los cálculos partiendo de X litros de propano e Y litros de butano.R. Calcúle: a) La molaridad de la disolución de ácido clorhídrico. consumiéndose 126 mL de ácido. calculado por medio de la ecuación general de los gases:: : P. y para el CO 2 : 3. determinamos el volumen que ocupan esas cantidades de butano y propano a una presión = P y una temperatura = T. Las cantidades de Oxígeno que se necesitan son 5.080 L.V = 0.0.080 = 0. %= = 80% de butano PROPANO: P. las cuales ocupan un volumen a una presión = P y una temperatura = T.020. resolviendo el sistema.0.020.x + = 5.080.x + 4. BUTANO: P. de propano.100. Para calcular la composición porcentual en volumen. %= = 20% de propano . de propano.020 L.V = 0. La reacción de zinc con ácido clorhídrico produce cloruro de zinc e hidrógeno (H2).380. por medio de la ecuación general de los gases.620 L de O 2 C-21 .020 + 13/2. B) El porcentaje de zinc en la muestra.V = 0. así: .ESTEQUIOMETRÍA . con lo que x + y = 0.x moles para quemar el propano y: moles para quemar el butano. + = moles de O 2 .620 litros de oxígeno Podíamos simplificar los cálculos si tenemos en cuenta la hipótesis de Avogadro: (“Volúmenes iguales de gases diferentes en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas”) las proporciones en volumen y en moles son las mismas.y = 5.R.080 litros de butano (80%) mientras que la cantidad de oxígeno necesaria sería: 5.T .020 litros de propano (20%) y 0.620.0.Página 51 de 83 .x + 13/2. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .0 g de una muestra homogénea y se trataron con ácido clorhídrico del 37 % en peso y densidad 1.y = 0.y = Y se resuelve el sistema de ecuaciones obtenido: Despejando x en la primera y sustituyendo en la segunda: ==> ==> ==> moles de butano ==> Y de ahí: moles de propano .T ==> V = 0. obtendríamos unos volúmenes iniciales de 0.x + 4. . La cantidad total será la suma de estas dos cantidades: Nº moles de O 2 = 5.T ==> V = 0.18 g/mL. V = 0.Y la suma de ambas cantidades ha de ser la cantidad de CO 2 final obtenida: 3.R.Para determinar la riqueza de una partida de zinc se tomaron 50. Teniendo en cuenta la estequiometría de esta reacción y sabiendo que se emplean 126 mL de la disolución de H Cl.37 g 2 moles = 2.6 g .RESOLUCIÓN a) Para determinar la Molaridad del ácido clorhídrico. Na = 23.37.18 = .00 + 35. por tanto: % Zn = = 98. Estos cálculos los podemos realizar también partiendo de la Molaridad que hemos determinado en el apartado anterior. podemos obtener si se hacen reaccionar. H = 1.1. hemos de calcular previamente la cantidad de H Cl que hay en esta cantidad. 36.45 g 1 mol = 136.18 g/mL y 37%).98 Molar Para calcular el porcentaje de zinc en la muestra vamos a calcular la cantidad de Zinc puro que había en ella y que es el que reacciona con los 126 mL de la disolución de H Cl.45 .6 g Disolvente (agua) + 743. tenemos: 1. 148.83 g/ml. vamos a partir de 1 litro de disolución Soluto (H Cl) Masa (g) 436. dado en gramos.98 = .68 = 55. b) ¿Qué cantidad de cloruro de hidrógeno. S = 32. que son: NaCl = 23. para lo cual si utilizamos los datos que nos ofrecen ( d = 1.06 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .126 = 55.02 g de H Cl reaccionan.00 . 0.02 g de H Cl reaccionan y este dato lo llevamos a la estequiometría de la reacción: Zn + 2 H Cl —> ZnCl 2 + H2 1 mol = 65.4 Volumen (mL) = Disolución 1180 g 1 L= 1000 mL La Molaridad viene dada por: M = b) = A partir de la densidad calculamos la masa: m = V.00 = 98.00 + 32.34 g de Zinc había en los 50 g de la muestra analizada.1180=436.37 . La reacción que tiene lugar es: Zn + 2 H Cl —> ZnCl 2 + H 2 .98 . previamente hemos de determinar los respectivos pesos moleculares. la cual contiene un 37% de soluto: g de H Cl = 0.00 .45 = 58.68 % de Zinc C-22 .1.02 Donde X = = 49.00 .18 = m = 1180 g de disolución y el 37% son de soluto = 0.45 .68 g de disolución.27 g 1 mol = 2 g X 55.d = 1000.06 RESOLUCIÓN a) Para calcular el nº de moles de cada uno. M = 11.a) Calcule los moles de cloruro de sodio y de ácido sulfúrico que hay en 500 g de cloruro de sodio del 71 % de riqueza y en 100 mL de ácido sulfúrico del 98 % de riqueza y densidad 1. g = 148. utilizando la expresión de la Molaridad de una disolución para los 126 mL: 11. en caliente. O = 16.36.16. El porcentaje de Zinc será. los compuestos antes mencionados y en las cantidades indicadas? DATOS: Pesos atómicos: Cl = 35. g H Cl = 11.Página 52 de 83 .06 + 4.ESTEQUIOMETRÍA .45 H 2 SO 4 = 2. 83 = 3.11% en Mg PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .136 g de Mg hay en el precipitado final Puesto que la muestra inicial. el líquido se lleva a un volumen de 250 cm 3 . Se obtienen 0. en los cuales hay 0. se disuelve en 250 mL.g de NaCl = 500. Mg = 24.679 g de Mg en la muestra inicial La riqueza en Mg de la muestra del mineral analizado será.1. lava.0.83 = 183 g totales.66 . que será también el que haya en la muestra inicial Mg 2 P 2 O 7 : Pm = 2.16.66 moles de HCl Y si el peso molecular del HCl es = 1.83 moles de ácido sulfúrico.1.83 moles de H 2 SO 4 La reacción que tiene lugar entre ambos compuestos es: 2.Página 53 de 83 . = 6.En el análisis de una muestra de giobertita se pesan 2. tendremos que gramos de HCl formados: = 3.1. RESOLUCIÓN A lo largo de todo el proceso que se describe.34 g de H 2 SO 4 puro. El precipitado obtenido se filtra. que se disuelven en ácido clorhídrico diluido. vamos a calcular la cantidad de este elemento.07. Nº moles = = 1. se añade amoníaco en exceso y se precipita con fosfato de sodio. Por tanto el reactivo limitante será el ácido sulfúrico ya que es el reactivo que se consume completamente.622 g de Mg 2 P 2 O 7 Calcular el contenido en magnesio de aquel mineral y su riqueza en carbonato de magnesio.41 g de HCl se formarán C-23 .45 = 133. También podemos ver en la reacción dada que por cada molde H 2 SO 4 que reacciona se forman 2 moles de HCl.00 + 35.d = 100. Se toman 50 cm 3 de este líquido.HCl en la cual vemos que para cada mol de ácido sulfúrico se necesitan 2 moles de cloruro de sodio.136 g de Mg.24. O = 16. de los cuales el 98% es ácido sulfúrico puro: 183.31. después de haberla tratado con diversos reactivos.83 = 3.816 gramos de mineral. Mg. 36.66 moles de cloruro de sodio. por tanto: % Mg = = 24.3 . y de ellos solamente se analizan 50 mL.45 = 36. por lo que en este caso se formarán = 2.NaCl + H 2 SO 4 —> Na 2 SO 4 + 2.ESTEQUIOMETRÍA . necesitaremos 2. que hay en el precipitado final obtenido de Mg P 2 2 O 7 . Nº moles = moles de NaCl La masa de los 100 mL de H 2 SO 4 es: m = V.6 X= = 0. y tenemos 6. MgCO 3 DATOS: Pesos atómicos: C = 12.0 .3 + 2.0 + 7.0 = 222. seca y calcina en cuyo proceso el fosfato de magnesio formado se transforma en pirofosfato de magnesio.45. vamos modificando el mineral inicial mediante diversas reacciones hasta conseguir un precipitado en el cual se encuentra todo el magnesio que había en la muestra inicial. = 179. la cantidad de éste que contenía la muestra inicial será: g Mg en la muestra inicial = = 0.0 P = 31. Por tanto.07 = 355 g de NaCl puro . Dado que tenemos 1. a) Ajustar la reacción. . (CaH 2 ).16 = 171 : .Al tratar hidruro cálcico.08). vamos a determinar la cantidad de este compuesto en la cual hay esos 0.16 litros de CO 2 C-25 .1 + 2. teniendo en cuenta que el peso m olecular del Ba(OH) 2 es: 137 + 2. y se desprende hidrógeno.16.66% en MgCO 3 C-24 .Para calcular la proporción en forma de MgCO 3 .93 g -------. hemos de tener en cuenta la estequiometría de la reacción.Página 54 de 83 .0 = 84. Ca = 40.08 g de H 2 Y con esta cantidad. y así: . . V = 0.3 X= = 2. le aplicam os la ecuación general de los gases. b) ¿Qué cantidad de hidruro cálcico de un 87% de pureza se necesitará para obtener 2 m 3 de hidrógeno medidos a 25 /C y 720 mm de Hg. ¿Qué volumen ocupará esa cantidad de CO 2 medida a 190ºC y 970 mm de Hg? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es : CO 2 + Ba(OH) 2 –> BaCO 3 + H 2 O La cantidad de hidróxido de bario que se tiene en la disolución se obtiene a partir de la expresión de la Molaridad.679 g de Mg . ya ajustada es: CaH 2 + 2 H 2 O —> Ca(OH) 2 + 2 H 2 Para determinar la cantidad de Hidruro de calcio que se necesita.44 g CO 2 0. vem os que con cada m ol de Ba(OH) 2 (171 g) reacciona 1 m ol 171 g Ba(OH) 2 ------.3 + 12.93 g de Ba(OH) 2 hay en la disolución De acuerdo con la estequiom etría de la reacción. expresada en forma de MgCO 3 será: % MgCO 3 = = 83. y así: de donde x = 0. ya podemos tener en cuenta la estequiometría de la reacción para calcular la cantidad de CaH 2 puro que se necesita: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar.0 + 3.21 M para que la reacción sea completa en la formación de carbonato de bario.x de CO 2 (44 g). g = 155. g = 0. con agua se forma hidróxido cálcico.24 g de CO 2 Para calcular el volum en que ocupan. han de pasar a través de 26 ml de una disolución acuosa de hidróxido de bario 0.Calcule cuántos gramos ml de CO 2.ESTEQUIOMETRÍA . para lo cual previamente vamos a calcular el nº de moles ( o de gramos) de Hidrógeno que hay en el volumen dado. Si el rendimiento de la reacción es del 90%? (Datos: H = 1. (Ca(OH) 2 ). MgCO 3 : Pm = 24. utilizando para ello la ecuación general de los gases: ==> .356 g de MgCO 3 hay en la muestra inicial Por tanto la riqueza de esa muestra inicial. 9 g de butano y 26 g de oxígeno. la mezcla final después de la combustión estará formada por: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .54 g de ese mineral de CaH 2 se necesitarán C-26 .Página 55 de 83 .CaH 2 + 2 H 2 O —> Ca(OH) 2 + 2 H2 1 mol = 42.0 g de etano. Se produce la combustión de la mezcla a una temperatura de 273ºC.9 g X Y Z = 10. tendremos que: X = 2083. Calcular la composición de la mezcla así como la presión total una vez finalizada la combustión a esa temperatura.4 g de H 2 O se obtienen en esta combustión Para la combustión del butano: C 4 H 10 + De donde: X = 13/2 O 2 -----> 4 CO 2 + 5 H2O 1 mol = 58 g 13/2 mol = 208 g 4 mol = 176 g 5 mol = 90 g 2.5 g de H 2 O se obtienen en esta combustión Por tanto.8 g de CO 2 se obtienen en esta combustión Z= = 4.08 g 2 moles 1 mol 2 moles = 4 g X de donde: 155.2 g de O 2 se gastan en esta combustión Y= = 8.08 = 1631. 2.En un recipiente de 20 litros. se introducen 3. pero como el rendimiento es solamente del 90%: de donde X = 181.68 g de CaH 2 puro que se necesita para esta reacción Pero como el mineral de que se dispone tiene una riqueza del 87%. Si posteriormente se enfría hasta 0ºC ¿Cual será la presión parcial de cada gas en ese recipiente? RESOLUCIÓN Las correspondientes reacciones estequiométricas de ambos hidrocarburos son: Para la combustión del etano: C2H6 + De donde: X = 7/2 O 2 -----> 2 CO 2 + 3 H2O 1 mol = 30 g 7/2 mol = 112 g 2 mol = 88 g 3 mol = 54 g 3. cerrado y vacío.4 g de O 2 se gastan en esta combustión Y= = 8.8 g de CO 2 se obtienen en esta combustión Z= = 5.ESTEQUIOMETRÍA .0 g X Y Z = 11.41 gramos de CaH 2 puro que se necesita con un rendimiento del 100%. 6 El H 2 O procedente de ambas combustiones: 5.HNO 3 + Cu —> Cu(NO 3 ) 2 + = 12.23 g de Cu del 96%.11. ¿Qué cantidades de nitrato de cobre(II) y de óxido de nitrógeno(IV) se obtendrán en el proceso?.20 = 0. (Se obtiene tam bién agua como subproducto) RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: HNO 3 + Cu —> Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O que hemos de ajustar antes de realizar cualquier cálculo. por lo que la cantidad de Cu puro es: 4.55).0.5 g 1 mol = 187. B) C) = = .ESTEQUIOMETRÍA .4.2 .082.8 + 8.5 Molar. P CO2 = 0. 63 g 1 mol = 63.1375 moles) y el CO 2 (0.60 Litros de HNO 3 37.154 atm . 20 = 0.4 moles de CO 2 = 0.5 M olar de ácido nítrico que será necesaria para reaccionar completamente con 13.1375 moles de O 2 g de CO 2 = 9.Determinar la cantidad una disolución 0. PTOTAL = 2.1375 + 0.Oxígeno que no se haya consumido: 26 .4 + 4. quedándonos: 4.45 atm C-27 .46 g 2 mol = 2.273 .5 g 2 mol = 2.55 moles de CO 2 Estos tres componentes se encuentran en estado gaseoso a 273ºC = 546ºK.7 g y Z V A) De donde = 50.H 2 O.4 = 4.10.273 = 0.NO 2 + 2.1375.50 g de Cu(NO 3 ) 2 se obtienen 18. disponemos 13. con lo que solamente quedarían en estado gaseoso el Oxígeno (0.546 . P O2 CO 2 P CO2 .40 g de NO 2 se obtienen PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .4 g de O 2 = El CO 2 procedente de ambas combustiones: 8.43 atm b) Si se enfría el recipiente hasta 0ºC.5 = = 0. Además.082.Página 56 de 83 .0. le aplicamos la expresión de la Molaridad para determinar su volumen: .40 g de HNO 3 Dado que se trata de una disolución 0.H 2 O 4 mol = 4.23 gramos de cobre del 96% de pureza.7 g 2. L = 1.4 + 0.082. por lo que la presión total se calcula aplicando la ecuación general de los gases ideales: P. el agua se condensa.HNO 3 + Cu —> Cu(NO 3 ) 2 + 2. de manera que podremos calculas las respectivas presiones parciales aplicandole a cada uno la ecuación general de los gases: OXÍGENO: P O2 .18 g X 12.20 = (0.4 moles).NO 2 + 2.8 = 17.0.9 g de H 2 O = = 0. De donde: 2 H 2 O ( LÍQUIDA ) Y = 7 litros de Hidrógeno se gastarán. que es: 2 H 2 ( GAS ) + O 2 ( GAS ) 2 mol = 2.22. Teniendo en cuenta que la densidad del agua líquida es 1 g/mL. Calcular a) Gramos de sulfato de zinc que se forman b) Volumen de ácido sulfúrico necesario c) ¿Qué volumen de gas. siendo Pm = 2 0. expresando los volúmenes en C. expresada en gramos. el volumen de la misma que se formará es de 5.4 L en CN X —> 1 mol = 22.A 10 g de zinc se le añade una disolución de ácido sulfúrico del 98% y d= 1. por lo que si se dispone de 3. dando agua líquida.Página 57 de 83 . medido a 700 mm Hg y 127ºC se obtiene? d) Si se dispusiera de una muestra de zinc del 90% de riqueza.62 mL de agua líquida C-29 .4 g 1 mol = 98 g 1 mol = 161.N.18=36 g 3. Su masa se determina por medio de la ecuación general de los gases ideales: . por lo que sobran: 10 .5 Litros en C.4 g 1 mol = 2 g Final 10g X Y Z = 24.68 g de ZnSO 4 se obtienen PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .El hidrógeno y el oxígeno gaseosos reaccionan.268 g de H 2 sobran La cantidad de agua líquida que se forma es: = 5.7 = 3 litros de H 2 en CN. respectivamente.8 g/mL hasta reacción total. sobrarán.5 litros de 02 medidos en condiciones normales: a) Escriba la reacción ajustada y determine qué gas y en qué cantidad.C-28 . de acuerdo con la estequiometría de la reacción.62 gramos de agua líquida.g= .ESTEQUIOMETRÍA . queda en exceso después de la reacción.4 L en CN 2 mol = 2. ¿Cuantos gramos de dicha muestra serían necesarios para obtener la misma cantidad de sulfato de zinc que en el apartado a)? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: De ahí: a) Zn + H 2 SO 4 <===> ZnSO 4 + H2 Inicial 1 mol = 65. en condiciones adecuadas.5 y 10 litros de ambos. b) ¿Qué volumen de agua medido en mL se obtiene? SOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: 2 H 2 + O 2 —> 2 H 2 O en la que vemos que por cada mol de Oxígeno reaccionan 2 moles de Hidrógeno.N. se agotará la cantidad de Oxígeno y sobrará Hidrógeno. Si se hacen reaccionar 10 litros de H2 con 3. 25 m oles. H = 1.b) =14.8 g/mL . N = 14.0 . solam ente obtendrem os el 80% de dicha cantidad. pero com o el rendim iento del proceso es del 80%. así. pero com o el rendim iento del proceso es del 80%. y dado que su densidad es 1.ESTEQUIOMETRÍA . que será: NH 3 = 1 mol de CO 2 se obtendrá realmente = 2.5 mL de disolución .5 m oles. y los gases originados se recogen en un recipiente cerrado de 15 L.V c) = 8. Si el rendimiento de esa reacción es del 80%.29 g de disolución. O = 16.0 . a una temperatura de 30ºC b) La cantidad de ese mineral que se hubiera necesitado para obtener 1 litro de amoniaco (medido a 25ºC y 700 m m Hg).El carbonato amónico se descompone con el calor en agua y en los productos gaseosos dióxido de carbono y amoniaco. que será: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL = 2 moles de NH 3 se obtendrá realmente PROB RESUELTOS .98 g de ácido sulfúrico puro. = 5.V = 0. solam ente obtendrem os el 80% de dicha cantidad. tendrem os: CO 2 = 1.0 .52 litros d) Si la muestra de zinc fuera solamente del 90% de riqueza.Página 58 de 83 . calcular: a) La presión total (en mm Hg) en ese recipiente al final de la reacción.11 g de muestra se necesitan C-30 .NH 3 1 m ol = 96 g 1 m ol = 44 g 1 m ol = 18 g 2 m ol = 2. DATOS: Pesos atómicos: C = 12.31 g de H 2 . Se parte de 200 g de un mineral del 60% de riqueza en carbonato amónico. y es: = 120 g de (NH 4 ) 2 CO 3 puro hay en la muestra La reacción que tiene lugar es: (NH 4 ) 2 CO 3 ----> CO 2 + H2O + 2.17= 34 g 120 g X Y Z Vam os a determ inar las cantidades de gases desprendidas expresándolas en m oles. Puesto que la disolución tiene una concentración del 98%: x = 15. serían necesarios los gramos de dicha muestra en los cuales hubiera la misma cantidad de zinc que en esta experiencia (10 gramos): x = 11.0 RESOLUCIÓN La cantidad de carbonato de am onio puro que contienen el m inerales el 6= de la cantidad del m ism o. 17= 34 g X Y Z 0.5 M de hidróxido de sodio con 50 ml de una disolución 1.0377 moles = 0. de donde: n = 0. la cantidad del m ism o que tenem os que coger para tener esos 2.5 M de ácido sulfúrico.0625 m oles de H 2 SO 4 gastados Sobran: 0.Se hacen reaccionar 250 ml de una disolución 0. B) ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio se originan en esta reacción? RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: H 2 SO 4 + 2.NH 3 1 m ol = 96 g 1 m ol = 44 g 1 m ol = 18 g 2 m ol = 2.0625 = 0.0. y puesto que el m ineral tiene una riqueza del 60%. n = 0. necesitarem os m ás cantidad del reactivo: = 2.075 m oles de H 2 SO 4 . pero al ser solam ente del 80%.0377 m oles = 1.0125 mol = 1. n = 0. NaOH 1 m ol X –> Na 2 SO 4 + 2 H 2O 2 m ol 1 m ol = 142 g 2 mol 0.875 g de Na 2 SO 4 se formarán en esta reacción PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . NaOH: . NaOH — > Na 2 SO 4 + 2 H 2 O Las cantidades de am bos reactivos que se m ezclan se determ inan a partir de la expresión de la Molaridad de una disolución H 2 SO 4 : y son: . teniendo presente otra vez la estequiom etría de la reacción: (NH 4 ) 2 CO 3 ----> CO 2 + H2O + 2. indíquelo y determine la cantidad del mismo que no ha reaccionado.26 g de reactivo puro. A) ¿Existe algún reactivo en exceso?.81 g de (NH 4 ) 2 CO 3 si el rendim iento fuera del 100%.ESTEQUIOMETRÍA . En caso afirmativo.La presión ejercida por esa cantidad total de gas se determ ina aplicando la ecuación general de los gases ideales: : PTOTAL = 4.26 g es: = 3.225 g de H 2 SO 4 La cantidad de Na 2 SO 4 formado es: = 8.075 .125 Y = 0.Página 59 de 83 .64 g de NH 3 Y con esta cantidad.77 g de mineral se necesitan C-31 .97 atm = 3776 mm Hg B) La cantidad de am oniaco que hem os de obtener se calcula tam bién por m edio de la ecuación general de los gases ideales: .125 m oles de NaOH Teniendo en cuenta la estequiom etría de la reacción: H 2 SO 4 + 2. 905 Kg de Cl 2 obtenidas si R=100% Pero com o el rendim iento del proceso es del 70%.Página 60 de 83 . usado como fertilizante.C-32 . a.(Hasta 1. sobrará 40 .476 Kg de KCl reaccionarán. en la cual tenem os que: La cantidad real de KCl es el 80% de los 50 Kg: 50. H 2 O. de acuerdo con la siguiente ecuación: 4 KCl ( aq ) + 4 HNO 3 ( aq ) + O 2 ( g ) ÷ 4 KNO 3 ( aq ) + 2 Cl 2 ( g ) + 2 H 2 O (l) Calcular: a) Los kilogramos de nitrato potásico producido a partir de 50 kg de cloruro potásico de un 80 % de riqueza y de 30 kg de ácido nítrico. CaCl2.5.095 Kg de KNO 3 obtenidas si R=100% Pero com o el rendim iento del proceso es del 70%. RESOLUCIÓN Hem os de calcular prim ero si alguno de los reactivos es “reactivo lim itante” o bien las cantidades son las estequiom étricas. O = 16. Datos: M asas atóm icas: K = 39. y agua. Suponiendo que las impurezas del mármol son inertes al ácido clorhídrico. dióxido de carbono.667 Kg reales de KNO 3 se obtendrán = 16.476 = 4. CO 2.0 puntos). para lo cual tenem os que considerar la reacción dada. Cl = 35. obtendrem os solam ente el 70% de dicha cantidad: = 33. Calcule la cantidad de mármol necesario para producir 10 L de CO2 medidos a 10 /C y 700 mmHg de presión. H = 1. se produce cloruro cálcico. aunque las cantidades así calculadas son las que se obtendrían si la reacción fuera com pleta.0 puntos). calcule el volumen de ácido de densidad 1. b) Los gramos de cloro producidos si el rendimiento de la reacción es de un 70 %. HCI. (Hasta 1.El nitrato potásico. = 48. y el reactivo lim itantre será.524 Kg de KCl.El mármol esta constituido por CaCO 3 y cuando reacciona con ácido clorhídrico. Las cantidades de Nitrato de potasio y de cloro producidas en la reacción las calculam os teniendo en cuenta la estequiom etría de la m ism a utilizando com o referencia el reactivo lim itante. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . por tanto el ácido nítrico.35. paro dado que el rendim iento de la m ism a es del 70%. si la pureza del mismo es del 80 % en CaCO 3 .0. obtendrem os solam ente el 70% de dicha cantidad: = 11. se prepara mezclando cloruro potásico y ácido nítrico en presencia de oxígeno.ESTEQUIOMETRÍA .39 % en masa que se necesitaría para que reaccione el carbonato cálcico calculado en el apartado anterior.80 = 40 Kg de KCl puro 4 KCl ( aq ) + 4 HNO 3 ( aq ) + O 2(g) 4m ol = 298 g 4m ol = 252 g 1m ol X 30 Kg ÷ 4 KNO 3 ( aq ) + 2 Cl 2 ( g ) + 4 m ol = 404 g 2m ol = 142 g Y Z 2 H 2O (l) Si suponem os que el reactivo lim itante es el HNO 3 . la cantidad de KCl necesaria para que se com plete la reacción es: = 35. b. posteriorm ente hay que tener en cuenta este hecho.833 Kg reales de Cl 2 se obtendrán C-33 .1 g/cm3 y 20. N = 14. Dado que teníam os 40 Kg. ESTEQUIOMETRÍA .46 g g de CaCO 3 puro .17 mL de la disolución de H Cl se necesitan .61 g de mármol se necesitan Para calcular la cantidad de H Cl necesaria.46 g de CO 2 se obtienen Y con esta cantidad. = 142.RESOLUCIÓN La reacción que tiene lugar es: CaCO 3 + 2 H Cl —> Ca(OH) 2 + CO 2 + H 2 O Para realizar los cálculos estequiométricos en esta reacción. y por medio de la densidad.1 g/mL.97 g de H Cl puro el cual hemos de tomar de una disolución del 20. g = 17. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .39% y d=1. vamos a calcular la cantidad de CO 2 desprendida.Página 61 de 83 . pero como el mármol empleado tiene una pureza del 80%.69 g de CaCO 3 puro: = 49. de donde: V = 129. aplicándole la ecuación general de los gases ideales: .69 Ca(OH) 2 + 1 mol= 111 g CO 2 + 1mol = 44 g H2O 1mol= 18 g 17. podemos tener en cuenta ya la estequiometría de la reacción: de donde: —> CaCO 3 + 2 H Cl 1mol = 100 g 2mol= 73 g X Y = 39. calculamos el volumen que ocupan: . volvemos a tener en cuenta la estequiometría: = 28. expresada en gramos (o moles).08 g de la disolución de H Cl se necesitan. la cantidad de muestra necesaria será aquella en la cual haya esos 39. . 9452 = 3780. MgO y CO 2 .52% ==> 4000.0416= 166.8 Kg de CaCO 3 ==> MgCO 3: 4.282 moles y la temperatura: 293ºK.4 Kg de MgCO 3 ==> De acuerdo con la estequiometría de la reacción.808 Kmol de CaO. se obtendrá una mezcla de gases: en CO 2 y el vapor de agua. Con 100 g de caliza se obtendrán: = 137 litros de CO 2 por cada 100 g de caliza PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .0. Ca = 40. Calcular: a) ¿Cuantas Tm de CaO se obtendrán a partir de 4 Tm de dicha caliza?.808 Kmoles = 21. un 4. la presión total (760 mm) será igual a la suma de las presiones parciales de ambos gases: Pt = PAGUA + P CO2 . por tanto = 37. con un rendimiento del 100% pero dado que este rendimiento es solamente del 56%. La cantidad total de CO 2 será.808 Kmol y del carbonato de magnesio.808 + 1.17.278 Kmol de CO 2 = 980.16% ==> 4000. por lo que se obtendrán: 1.0 .63 Kg de CaO que se obtienen B) El CO 2 se obtiene de ambos carbonatos.46 mm Hg Y una vez conocida ya la presión del dióxido de carbono.0 Presión de vapor del agua a 20ºC = 17. teniendo en cuenta que conocemos la presión (742. Teniendo en cuenta la ley de Dalton de las presiones parciales. del de calcio.172 Kmoles de CaO = 1185.52% de CaCO 3 . por cada mol de CaCO 3 que se descompone. Mg = 24. pero como este rendimiento es del 56%. que es CO 2 : 56% de 39. 760 = 17.3 . con un rendimiento de un 56%. O = 16.974 = 39. b) ¿Qué volumen de CO 2 recogido sobre agua a 760 mm Hg y 20ºC se obtiene con 100 g de caliza? DATOS: Pesos atómicos: C = 12.54 + P CO2 . y otras tantas de CO 2 si el rendimiento fuera del 100%. se obtiene 1 mol de CaO. el nº de moles de CO 2 : 22.0. siendo la presión total del conjunto 760 mm Hg. y así: V = 5479896 litros de CO 2 con 4 Tm.ESTEQUIOMETRÍA . le aplicamos la Ecuación general de los gases ideales.Grupo D: CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN PROCESOS INDUSTRIALES D-01 El análisis de una piedra caliza refleja que está compuesta de un 94. como podemos ver por la estequiometría de la reacción.Página 62 de 83 .32% de inertes. A) Si tenemos 4 Tm de caliza. por lo que en este caso. solamente se obtendrá el 56% de esas cantidades: CaO: 56% de 37. PCO2 = 760 . expresadas en Kg y Kmol son: CaCO 3 : 94. se obtendrán: 37. se obtendrá solamente el 56% de dicha cantidad.54 mm Hg RESOLUCIÓN La descomposición térmica de ambos carbonatos da: CaCO 3 –> CaO + CO 2 MgCO 3 –> MgO + CO 2 lo cual nos indica que el CaO se obtiene exclusivamente a partir del Carbonato de calcio (CaCO 3) mientras que el dióxido de carbono (CO 2) se obtiene a partir de ambos carbonatos.23 Kg de CO 2 que se obtienen Si esta cantidad se recoge sobre agua.782 Kmol.974 Kmoles de CO 2.0 .782 Kmol = 22. por cada mol de carbonato se obtiene 1 molo de dióxido de carbono. las cantidades de ambos carbonatos que tendremos. como ya hemos calculado.54 = 742. 37. La descomposición térmica de la piedra genera CaO.46 mm Hg) .16% de MgCO 3 y un 1. D-02 . de acuerdo con la estequiom etría de cada reacción de com bustión.ESTEQUIOMETRÍA .0.¿Cuantos litros de aire serán necesarios para quem ar 1 m 3 de una m ezcla gaseosa cuya com posición volum étrica es: 28% de monóxido de carbono. hem os de tener en cuenta la estequiom etría de la reacción de descom posición de la caliza. 62% de Nitrógeno. C. . 6% de hidrógeno y 4% de dióxido de carbono si consideramos que 1/5 del volumen de aire es Oxígeno? RESOLUCIÓN: Los com ponentes de esa m ezcla que son susceptibles de quem arse son los siguientes: MONÓXIDO DE CARBONO: CO + ½ O 2 —> CO 2 HIDRÓGENO: H 2 + ½ O 2 —> H 2 O Vam os a calcular las cantidades que tenem os de cada uno y. 16. V molar = 22.0. y su volum en se puede determ inar m ediante la ecuación general de los gases ideales.En un proceso continuo de fabricación de cal viva (Ca0). el CO 2 .0 g/mol. un 5% de materia inerte y un 5% de humedad. V = 201474 l = 201.Página 63 de 83 . calcularem os la cantidad de oxígeno que necesitam os. RESOLUCIÓN: A) La reacción que tiene lugar es: CaCO 3 —> CaO + CO 2 B) Si se alim enta el horno con 1 Tm /h. 0 y Ca: 1. la cantidad de sólidos que salen corresponden a la cal form ada (504 Kg/h) y los inertes (50 Kg/h) es decir: FLUJO DE SÓLIDOS = 504 Kg/H de CaO + 50 Kg/h de inertes = 554 Kg/h de sólidos La cantidad de gases corresponde al CO 2 (396 Kg/h) y a la hum edad (50 Kg/h) pues a 1000ºC el agua está en form a de vapor: FLUJO DE GASES = 396 Kg/H de CO 2 + 50 Kg/h de vapor de agua = 546 Kg/h de gases C) La pureza de la cal la obtenem os teniendo en cuenta que salen 504 Kg/h de cal en un total de 554 Kg/h de sólidos: Pureza = = 90. Com o nos expresan la PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . o bien teniendo en cuenta el dato que nos dan del volum en m olar. 12. se introducen en un horno a 1000ºC 1 t/h de caliza impura con un 90% de carbonato cálcico (CaCO 3 ).0 y 40. Se pide: a) Escriba la reacción que tiene lugar en el horno b) Los flujos másicos de salida de sólidos y de gases del horno e) Pureza de la cal viva considerando que la materia inerte de la caliza está incluida en el sólido. es decir. posteriorm ente. y son: CaCO 3 —> CaO + CO 2 1 m ol = 100 g 1 m ol = 56 g 1 m ol = 44 g 900 Kg X Y de donde = 504 Kg/h de CaO = 396 Kg/h de CO 2 Por tanto.4 m 3 /kmol.97% de pureza de la cal obtenida D) El gas seco es el gas exento de hum edad. las cantidades de cada com ponente que entran por hora en el horno son: CaCO 3 90% de 1Tm /h = 900 Kg/h Inertes: 5% de 1 Tm /h = 50 Kg/h Humedad: 5% de 1 Tm /h = 50 Kg/h Para calcular las cantidades que salen del horno. d) Volum en del gas seco a la salida del horno en condiciones normales DATOS: M asas atómicas del H.47 m 3 de CO 2 D-03 . por lo que en este caso.2% en SiO 2 En su tostación.ESTEQUIOMETRÍA .N. la relación en m oles es la m ism a que la relación en volum en. 28/100 = 280 litros de CO CO + ½ O 2 —> CO 2 1 m ol => 1 volum en ½ m ol => ½ volum en 1 m ol => 1 volum en 280 litros X . X= 30 litros de Oxígeno que se necesitan para quemar el H 2 El volum en total de oxígeno es.32 = 48 g X Y PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL SO 3 1 mol = 80 g 110. la cantidad de aire que se necesita es: Volumen de aire = 170 . c) ¿Cuantas Tm de cenizas se obtienen diariamente en esa fábrica? DATOS: masas atómicas: S = 32. las cuales podemos englobar en un solo proceso. teniendo en cuenta que en este caso es una mezcla de sulfuros de hierro(II) y cobre(II). medido en C. pues nos dan la proporción de este elemento. por tanto: V = 140 + 30 = 170 litros de Oxígeno que se necesitan Dado que el aire tiene 1/5 de su volum en de Oxígeno. es: 4 FeS 2 + 11 O 2 —> 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2 2 CuS + 3 O 2 —> 2 CuO + 2 SO 2 posteriormente. por lo que habrá: 1000 l . Fe = 56 y Cu = 63. S+ 3/2 O 2 —> 1 mol = 32 g 3/2 mol = 3/2. 1. que será: S + 3/2 O 2 —> SO 3 en el cual realizaremos los cálculos estequiométricos correspondientes. el hierro y el cobre pasan respectivamente a Fe 2 O 3 y CuO Calcular las toneladas de pirita que se consumen diariamente. M ONÓXIDO DE CARBONO.5 RESOLUCIÓN La reacción de tostación de la pirita. b) ¿Qué volumen de aire. en una segunda reacción se oxida este SO 2 a SO 3 : 2 SO 2 + O 2 —> 2 SO 3 : Si tenemos en cuenta solamente el azufre. La m ezcla tiene un 6%.8% en Cu y 6. 6/100 = 60 litros de H 2 H2 + ½ O 2 —> H 2O 1 m ol => 1 volum en ½ m ol => ½ volum en 60 litros X 1 m ol => 1 volum en . para la estequiom etría de las reacciones de com bustión. hem os de tener en cuenta que una de las consecuencias de la hipótesis de Avogadro es que la proporción en volum en es la m ism a que en m oles. X= 140 litros de Oxígeno que se necesitan para quemar el CO HIDRÓGENO. por lo que habrá: 1000 l .Página 64 de 83 . La m ezcla tiene un 28%. 40% en Fe.Se quieren obtener 110 toneladas/día de SO 3 a partir de una pirita impura (FeS 2) que tiene una composición centesimal del: 52% en S.com posición en % en volum en. O = 16. 5 = 850 litros de aire en las mismas condiciones de la mezcla D-04 . SO 2 + 1/2 O 2 —> SO 3 . se necesita diariamente?. las dos reacciones anteriores son: S + O 2 —> SO 2 .10 6 g/día PROB RESUELTOS . hemos de tener en cuenta la estequiometría de las respectivas reacciones de oxidación. Para determinar el oxigeno necesario para la oxidación del hierro y del cobre.5 g 1.10 6 g/día = 44 Tm/día La cantidad de azufre que debe quemarse es: Puesto que la pirita tiene un 52% de azufre.N.10 6 + 14.36 Tm/día de Fe 2 O 3 se obtienen Fe 2 O 3: CuO: Procede de la oxidación del cobre.52 Tm/día de Cu se tratan.ESTEQUIOMETRÍA .83.N.10 6 Y Z = 14.85. OXIDACIÓN DEL Fe PARA DAR Fe 2 O 3 :.69.10 6 Y Z Oxígeno necesario: CuO: = 3. El necesario para la combustión del azufre se determina partiendo de la estequiometría de la reacción y es: = 66.10 5 g/día = 0.56 = 112 g 3/2 mol = 3/2.10 6 g/día = 66 Tm/día de O 2 son necesarias para la combustión del azufre.= 44. se necesitan PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .8% de Cu: = 1.51. Esta pirita tiene un 1. que pasarán a formar parte de las escorias. V = 2.10 8 litros de aire diarios en C. el cual se oxida según la reacción: 2 Cu + O 2 –> CuO 2 mol = 2. POR TANTO: 66.36.62 Tm de pirita = Tm/día de pirita hay que tostar La cantidad de oxígeno que se necesita es la necesaria para la combustión del azufre así como el empleado en las oxidaciones del hierro y del cobre. medido en C.52.51.32 = 48 g 1 mol = 160 g 33.10 5 = 80.10 6 + 3.83. en las cuales se obtienen los correspondientes óxidos. el cual se oxida según la reacción: 2 Fe + 3/2 O 2 –> Fe 2 O 3 2 mol = 2.5 = 127 g 1 mol = 32 g 1 mol = 79.N. V = 5.85 Tm/día de Fe se obtienen.63. la cantidad de la misma que se ha de tratar diariamente es: = 84.51. es: Oxígeno en C.Página 65 de 83 . Dado que el aire tiene un 21% de oxígeno.10 6 g/día de Oxígeno necesarios para oxidar el Fe Oxígeno necesario: = 48.10 5 g/día de Oxígeno necesarios para oxidar el Cu = 9.89. Esta pirita tiene un 40% de Fe: = 33.10 6 g/día = 48.10 6 g/día . la cantidad del mismo que se necesita es: .10 7 litros de El volumen que ocupan.66.95 Tm/día de CuO se obtienen La CANTIDAD TOTAL DE OXÍGENO ES. El volumen de acetileno formado.1 g + C2H2 1 mol 26 g La presión parcial que ejerce el acetileno es la diferencia entre la Presión total y la del vapor de agua : Pacetileno = 748 .Se tiene una muestra de 0.51 Tm/día de reactivos.51 . DATOS: Masas atómicas: H = 1. C = 12.30% c) 71.La presión parcial del acetileno formado es a) 0.N.208 g b) 0.984 atm b) 1 atm c) 0.20 d) 17.10 .N.La cantidad de hidróxido de calcio formado en la reacción es: a) 0.593 M b) 0.1 g d) Ninguna de las anteriores (B) 5ª . B) El porcentaje en peso del carburo de calcio en la muestra inicial c) Si el hidróxido de calcio que se forma se recoge sobre 30 ml de agua.179 M d) 0. (*) La diferencia entre ambos cálculos es debida a las aproximaciones y redondeos realizados durante el desarrollo matemático del problema. medido en C.13 = 735 mm Hg PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .36 + 0.02% b) 51.00 . es: a) 0.00 . Considerando que las impurezas de la muestra no reaccionan con el agua. y se obtienen 110 Tm/día de SO 3 .95 = 54.25 + 48. SiO 2: La pirita tiene un 6.Las cenizas obtenidas corresponden al SiO 2 que contengan las 84.62 Tm diarias tratadas más los óxidos de hierro y cobre producidos en la tostación. la Molaridad de la disolución resultante es: a) 0.179 L b) 0.267 M c) 0. Ca = 40. sin variación apreciable de volumen. sin variación apreciable de volumen.182 L c) 0.Si el hidróxido de calcio que se forma se recoge sobre 30 ml de agua.51 Tm/día de escorias. se desea saber: a) El volumen de acetileno formado.ESTEQUIOMETRÍA .1 g + 2 H2O 2 moles 36 g —> Ca(OH) 2 1 mol 74. por lo que el resto son las escorias : 165.89 Tm/día de oxígeno: 165.00 Presión de vapor del agua a 15ºC : 13 mm Hg PREGUNTAS PARA TIPO TEST: 1ª . calcular la Normalidad y la Molaridad de la disolución resultante.62 Tm/día de pirita y 80.937 atm d) Ninguna de las anteriores (D ) 2ª .110 = 55.593 g c) 74. D-05 .208 L d) 0. O = 16.25 Tm/día de SiO 2 se obtienen La cantidad total de cenizas producidas es: 5.2%: = 5.712 g de carburo de calcio (CaC 2 ) impuro el cual al reaccionar con el agua origina hidróxido de calcio y libera 195 ml de acetileno (C 2 H 2) que se recogen sobre agua a 15ºC y a una presión de 748 mm Hg. medido en C.90% (A) 4ª .56 Tm/día de cenizas se obtienen Esta cantidad se puede calcular también teniendo en cuenta el balance global de materia en el proceso global: PIRITA + O 2 —> SO 3 + ESCORIAS: Se emplean 84.El porcentaje en peso de carburo de calcio en la muestra inicial es : a) 72.195 L (C ) 3ª .534 M (B) RESOLUCIÓN: La reacción que tiene lugar entre el carburo de calcio y el agua es: CaC 2 1 mol 64.Página 66 de 83 . 179 litros de acetileno en C. los % de los gases a la salida del reactor. RESOLUCIÓN a) La reacción de síntesis de m onóxido de nitrógeno es la siguiente: N2 + O 2 <===> 2 NO El esquem a del proceso puede representarse com o: Aire N 2(78%) O 2(21%) G.a) Con estos datos se puede determinar el número de moles de acetileno formadas: . es el primer paso para la fabricación del ácido nítrico. en este caso referido al N 2.(1%) b) Reactor Térmico Aire oxidado % N2 % O2 % GN % NO (Llam am os “aire oxidado” al aire que Sale del reactor conteniendo gas NO) El grado de conversión es la fracción o porcentaje de un reactivo que desaparece com o consecuencia de la reacción. serán: 0.0 = 1.N. 22. en la que reacciona el 10% del Nitrógeno y que lo hará con una cantidad igual de Oxígeno para dar NO. n = 0. 21.0 % O 2 y 1.0 m oles n NO = [0 + 78 A (10/100) ] A 2 = 15.2/100) A 100 = % O2 = (13.208 g En C.534 Normal D-06 .008 moles obtenidos de Ca(OH) 2 Por lo que la concentración de la disolución resultante es: y N = M. su riqueza será: x = 72.78 A (10/100) = 13.0 . B) La cantidad de carburo de calcuio puro que había en la mezcla inicial se obtiene de la estequiometría de la reacción teniendo en cuenta que se obtienen 0.0 % de Gases Nobles. a com posición m olar de los gases en el aire oxidado son respectivam ente: n N2 = 78 – 78 A (10/100) = 70. Para obtenerlo.008 moles de C 2 H 2 = 0. se hace pasar rápidamente una corriente de aire purificado sobre un reactor térmico a una temperatura de 2500ºC.267.2 m oles n GN = 1.Página 67 de 83 . se pide: a) Escribir la reacción ajustada que se produce b) La composición en volumen de los gases a la salida del reactor DATO: La com posición en volum en del aire: 78. Si tom am os com o base de cálculo 100 m oles de aire y teniendo en cuenta la estequiom etría de la reacción.N.02% de riqueza c) La cantidad de hidróxido de calcio se determina desde la estequiometría de la reación y será: x = 0.2/100) A 100 = 70.712 g de muestra.N. son respectivam ente: %N 2 = (70.2 % de N 2 13.v = 0.208 g de acetileno: X = 0.2 = 0.0 % N 2.2 m oles n O2 = 21 .6 m oles puesto que no hay variación el núm ero de m oles.La síntesis del monóxido de nitrógeno (NO). Considerando que el grado de conversión del N 2 es del 10%.ESTEQUIOMETRÍA .513 g de CaC 2 puro en la muestra inicial Teniendo en cuenta que se disponía de 0.4 % de O 2 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .008 .4 = 0. Así.20 g P 2 O 5. P = 31.0 RESOLUCIÓN a) La reacción que tiene lugar es: Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 2 SO 4 ----> 2 CaHPO 4 + CaSO 4 b) y c) Para calcular las cantidades de los demás reactivos y/o productos hemos de acudir a la estequiometría de la reacción.% G.0 . c) Las Tm/día de ácido sulfúrico consumidas. para la cual hemos de determinar previamente la cantidad de reactivo puro que interviene. d) El contenido en fósforo del superfosfato. = (1/100) . 100 % NO = = (15.0 .710 —> Tm/día de CaHPO 4 se obtienen = 11.N. Es decir. H = 1. calculando después la cantidad de ese óxido al que corresponde. El porcentaje de Fósforo en el CaHPO 4 es: % P = = 22. haciendola reaccionar con ácido sulfúrico concentrado del 98%. S = 32.0% de Gases Nobles 15.136 g 1 mol = 136 g X Y 35 Tm/día de donde Y= X= serán necesarios: = 30. para obtener un superfosfato en el cual el fosfato de la fosforita se ha transformado en monohidrógeno fosfato de calcio. DATOS: Pesos atómicos: Ca = 40. expresado en P 2 O 5 . O = 16.0 .290 Tm/día de H 2 SO 4 del 98% se necesitan d) Para determinar la riqueza en P 2 O 5 .Página 68 de 83 .100 = 1. la estequiometría de la reacción nos queda: Ca 3 (PO 4 ) 2 + H 2 SO 4 1 mol = 310 g 2 CaHPO 4 + CaSO 4 1 mol = 98 g 2 moles = 2.Un reactor de fabricación de abonos procesa 50 Tm/día de fosforita (Ortofosfato tricalcico) con una riqueza del 70%. b) Las Tm/día de superfosfato que se obtienen .20% PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL de riqueza expresada en P 2 O 5 PROB RESUELTOS . Calcular: a) La reacción ajustada que tiene lugar . Dado que se dispone de un ácido del 98%.6/100).064 Tm/día de H 2 SO 4 puro se necesitan.0 .79% de P. = 11. se determina el porcentaje en P del fosfato.ESTEQUIOMETRÍA . pues el reactor se alimenta con 50 Tm/día de fosforita del 70%: Cantidad de Ca 3 (PO 4 ) 2 puro = = 35 Tm/día de reactivo puro que se tratan.6 % de NO D-07 . que el CaHPO 4 contiene un 52. y la cantidad de P 2 O 5 que se puede obtener con esta cantidad de fósforo es: = 52. 1 g) contiene un mol de Si(28. se obtiene una escoria y una fundición cuyas composiciones son: Escoria: . SiO 2 = 10%.2.54 Kg de SiO 2 han sido necesarios para obtener el Si que va con la fundición.El SiO 2 restante al que va en la fundición Fundición: En ella se encuentra el Fe restante: 55.62. Fe = 55.0 . = 2. el cual será.1 RESOLUCIÓN Para simplificar los cálculos vamos a partir de una determinada cantidad de mineral: 100 Kg y calcular todas las demás cantidades relacionadas con ella para. 2% de Si y 6% de C. el horno se alimentará con 100 Kg de mineral y 50 Kg de coque (proporción 1:2.ESTEQUIOMETRÍA . Se pide: 1) Los Kg de mineral necesarios para obtener 1 Tm/h de fundición 2) Los Kmoles/h de carbono y de silicio que se han incorporado a la fundición 3) Los Kg/h de escoria formados y su composición porcentual DATOS: Masas atómicas del Al = 27.19 Kg de Si . tendremos: Mineral Coque PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL Fundición Escoria PROB RESUELTOS . Como combustible y agente reductor se alimenta también con carbón de coque en una proporción 1:2. por la totalidad del Al 2 O 3 del mismo mineral. por tanto: 54. . Por tanto. es decir: 10 . y teniendo en cuenta las cantidades que tomamos como partida. referirlo todo a esa Tm/h de fundición que se quiere obtener.12 = 54.Un proceso siderúrgico se alimenta en continuo con un mineral de hierro de la siguiente composición: Fe 2 O 3 = 80%. como se nos indicaba).9 .1. se obtiene una fundición de hierro con una composición de 92% de Fe.12 Kg de Fe . = 59.85.97 Kg de Fe 10 % de SiO 2 = 10 Kg 5 % de Al 2 O 3 = 5 Kg 5 % de humedad = 5 Kg (La humedad. el cual nos indica que constituye el 92% del total.62. 4% de cenizas y 6% de humedad.97 = 1.62 Kg de fundición se obtienen = 3. Las cantidades de cada uno de los componentes en ambos son: 100 Kg de mineral 80 % de Fe 2 O 3 = 80 Kg los cuales contienen: 80.Además contiene un 6% de C = = 59. Al 2 O 3 = 5% y el 5% de humedad. .19.El total del Al 2 O 3 = 5 Kg . donde teniendo en cuenta que cada mol de SiO 2 (60. y por la totalidad de las cenizas del coque.0 .58 Kg de C = 1. cuya composición es la siguiente: 90% de C.97 .La totalidad de las cenizas del coque = 2 Kg .19 Kg de Si que se encuentran en la fundición será: 1. O = 16. que no se ha incorporado a la fundición. De acuerdo con lo dicho. Este Si procede del SiO 2 inicial que tenía el mineral.El 2% del hierro del mineral inicial = .Y también tiene un 2% de Si = 59. por lo que el resto del SiO 2 formará parte de la escoria. la cantidad de SiO 2 gastada para producir esos 1. C = 12. debido a las altas temperaturas a las que tiene lugar el proceso se elimina) 50 Kg de coque 90% de C = 45 Kg 4% de cenizas = 2 Kg 6% de humedad = 3 Kg Cuando se produce la reacción en el horno alto. y una escoria formada por un 2% del Fe contenido en el mineral de partida.46 Kg de SiO 2 formarán parte de la escoria.85 Kg de Fe. es decir 1 de coque por cada 2 de mineral. Si = 28.1 g). Como consecuencia del proceso siderúrgico. por el resto de silicio en forma de SiO 2 . = 55.55. al final.0 .Página 69 de 83 .54 = 7.D-08 . 5 mg de CuS: x = 0.12 Kg Al 2 O 3 = 5 Kg Ceniza = 2 Kg SiO 2 = 7.ESTEQUIOMETRÍA .96 Kg de Si = = 0.X X = 60.85 Kg 1. Cu = 63. ¿Cual es la composición en % de la aleación inicial? DATOS: Masas atómicas : Al = 27.58 Kg de C 1000 Kg ---------------------------------. 1000 Kg---------------------------------X X = 1677. 1000 Kg---------------------------------X X= Kmol/h de Si 261.71 59.19 Kg 3. así: Fe: 1.0635g de Cu. por lo que cualquier cálculo lo relacionaremos con ellas. éste una vez separado y seco arroja un peso de 95. S = 32.58 Kg calculados inicialmente.97 Kg de Fe) SiO 2 = 10 Kg Al 2 O 3 = 5 Kg Humedad = 5 Kg Total : C= 45 Kg Ceniza = 2 Kg Humedad = 3 Kg 100 Kg Fe = Si = C= 50 Kg 54.32 Kg/h de escoria La composición porcentual de la escoria la determinamos a partir de las cantidades que conforman los 15.19 % de Fe Al 2 O 3 = 5 Kg ===> = 32. 1) Los Kg de mineral necesarios para obtener 1 Tm/h de fundición: Para 59.X 3) Los Kg/h de escoria formados y su composición porcentual Para 59.88 % de SiO 2 D-09 . La disolución resultante se satura con una corriente de H 2 S.46 Kg 59.62 Kg 15. los cuales se encuentran en el sulfuro.62 Kg fundición se necesitan 100 Kg de mineral. por lo que vamos a determinar la cantidad de Cu que hay en los 95.19 Kg de Si 1000 Kg ---------------------------------.0 .5 g/mol) RESOLUCIÓN El Cu que se encuentra en aleación inicial pasa a Cu 2 + al tratar la aleación con HNO 3 y posteriormente.0 .62 Kg de fundición contienen 1.04 Kg de C = =5 Kmol/h de C X = 19.Se disuelve 1 g de una aleación de duraluminio (Al-Cu) en 20 mL de solución acuosa de HNO 3 .58 Kg Estas son las cantidades estequiométricas que van a intervenir el el proceso.5 mg.62 Kg de fundición contienen 3.58 Kg Fe = 1. con lo que precipita cuantitativamente todo el Cu 2 + como CuS. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .84 % de cenizas SiO 2 = 7. y esta cantidad es también la cantidad de Cu que hay en el gramo que teníamos de la aleación inicial.46 Kg ===> = 47.62 Kg fundición se obtienen 15.58 Kg de escoria. al tratarlo con H 2 S pasa todo él a formar CuS.Fe 2 O 3 = 80 Kg (Con 55.26 Kg/h de mineral 2) Los Kmoles/h de carbono y de silicio que se han incorporado a la fundición 59.12 Kg ===> = 7.09 % de Al 2 O 3 Ceniza = 2 Kg ===> = 12.Página 70 de 83 . deberán emplearse 178.125 Kilomoles 178. la cual de acuerdo con la estequiometría: 1 mol de S produce 1 mol de SO 2 . de acuerdo con la reacción de combustión del azufre: S + O 2 --> SO 2. debemos emplear una cierta cantidad de caliza en exceso sobre la cantidad estequiométrica. debe recuperarse el 95% de la cantidad producida: La cual.125 Kilomoles de caliza (cantidad estequiométrica) y se obtendrán como subproductos 178.0.ESTEQUIOMETRÍA . es b) Dado que la eficiencia de la retención es del 80%.0635= 0.Así.9365 g .0 . la cantidad estequiométrica de caliza necesaria (178. y se obtiene 1 mol de CaSO 3 que a su vez nos genera 1 mol de CaSO 4: 1 mol de SO 2 <=======> 1 mol de CaCO 3 <=====> 1 mol de CaSO 3<=====> 1 mol de CaSO 4 178.Página 71 de 83 .0 g/mol RESOLUCIÓN El proceso es una purificación de gases por combustión en lecho fluidizado (pág. 64 = 12000 Kg/día de SO 2 Si se quiere retener el 95% del mismo. ya que hay un 20% de la misma que se pierde la PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . considerando que la eficiencia de retención es del 80% c) Las Tm/día de SO 2 que se escapan a la atmósfera por la chimenea y las Tm/día de sulfito/sulfato de calcio obtenidas como residuo (expresadas como sulfato de calcio anhidro DATOS: Masas atómicas del C = 12. O = 16.35 Cantidad de Cu = 0. nos indican que para cada mol de SO 2 a recuperar se necesita 1 mol de caliza. dado que deben recuperarse 178.5 Kmol/día de SO 2 = 187.125 Kilomoles de SO 2. la cantidad de SO 2 producido. Si consideramos que el contenido medio de azufre en el carbón es del 3% en peso y que el consumo de carbón de la central es de 200 Tm/día . la cantidad de Éste que se quema es: Por ello.0 y Ca = 40.125 Kilomoles) representa el 80% de la cantidad empleada. la composición de la aleación inicial es: = 6. Proporción : % de Cu = 93. Se pide: a) Las reacciones que tienen lugar en el horno de combustión b) Las Tm/día de caliza necesarias para retener el 95% del SO 2 generado por el azufre del carbón. Proporción : Cantidad de Al = 1 . expresada en moles.125 Kilomoles 178.El SO 2 procedente de las emisiones de una central térmica de carbón. S = 32.125 Kilomoles 178.65 % de Al D-10 . la cual determinamos a partir de las reacciones: CaCO 3 --> CaO + CO 2 y SO 2 + CaO --> CaSO 3 .125 Kilomoles de CaSO 4 Dado que la eficiencia del proceso es del 80%. la cantidad de SO 2 producida es: 187. se pueden eliminar mezclando el carbón con caliza (CARBONATO DE CALCIO) y quemándolo con exceso de aire en un horno con lecho fluidizado.125 Kilomoles Por tanto. por ello.5 . 118 del texto base) Las reacciones que tienen lugar son: CaCO 3 --> CaO + CO 2 SO 2 + CaO --> CaSO 3 S + O 2 --> SO 2 CaSO 3 + ½ O 2 --> CaSO 4 a) Si se tratan 200 Tm/día de carbón con el 3% de azufre.0635 g . CaSO 3 + ½ O 2 --> CaSO 4 las cuales.0 . cual. 0. Se pide: 1º) La reacción ajustada que se produce en el crisol: ¿ De que tipo es.La reacción que tiene lugar es la reducción del mineral mediante el aluminio metálico . y solam ente se em plean 45.[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) —> Cantidades estequiom étricas: Cantidades de que se dispone: 3. por lo que vam os a calcular cuanto Alum inio se necesita para reaccionar con esos 142.1139. 26. es de 178.1675. . en la cual el magnesio se utiliza solamente para iniciar la reacción.83) PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .Página 72 de 83 .5 g de crom ita: g Al = = 45.Para obtener ferrocromo (aleación de Fe-2Cr) a escala de laboratorio. se necesitarían m ás de los 52 g de los que se dispone. vem os que el reactivo lim itante va a ser la crom ita. Considere despreciable el calor desprendido en la combustión de la cinta de magnesio. cómo se denomina y cual es el papel del Mg?. que era de 12000 Kg/día. por lo tanto es: c) La cantidad de SO 2 que se escapan a la atmósfera es el 5% de la cantidad del mismo producida. Una vez enfriado el crisol.7 kJ/mol.223.27 142. 52. y así: 3. del 95% de riqueza y 52g de aluminio en polvo.225 Tm/día D-11 .5 g. RESOLUCIÓN ESQUEMA: Mg Al 52 g FeOACr203 (95%) 150 g 1 .[FeA2Cr] ( s ) + 4.5 -----------.ESTEQUIOMETRÍA . en la cual de cromita pura solamente tenemos el 95% del mineral: 150 . por lo que se escapan: La cantidad de CaSO 4 producida como subproducto en el proceso.125 Kilomoles/día = 24225 Kg/día = 24. recibe el nombre de aluminotermia. 2º) ¿Cual es el reactivo limitante y cual es el porcentaje del reactivo en exceso? 3º) El peso de ferrocromo obtenido y su composición en centesimal considerando que el rendimiento del proceso es del 95%.Para determinar cual es el reactivo limitante consideramos la estequiometria de la reacción.98.2.00 y 55. Cr y Fe: 16. DATOS: Masas atómicas del O. 4º) El calor producido en el proceso en condiciones estándar. La reacción ajustada es 3.Al 2 O 3 ( s ) 2 .95 = 142. que corresponden a 178. se mezclan uniformemente en un crisol 150g del mineral cromita (FeOACr2O3). (Si el reactivo lim itante fuera el Al. son respectivamente: -266.52 Com parando am bas. Al.125 Kmoles/día.8. Cr 2 O 3 y Al 2 O 3 . Las /\ H0 de los compuestos FeO.Al 2 O 3 ( s ) 3.85 ---------. como ya vimos. la energía de la combustión de la cinta inicia el proceso de reducción que continua hasta que se agota el reactivo limitante. Se introduce una cinta de magnesio metal en la mezcla y se prende.83 g de Alum inio se necesitan. se recupera el ferrocromo.[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) —> 3.[FeA2Cr] ( s ) + 4.85 g/mol.7 y .00. 83 = 6.2 kJ) . que es: Fe.X X= = . /\ H = 4.7 kJ c) 2.1675.7 kJ) +4.3.Al 2 O 3 ( s ) lo obtenem os a partir de las entalpías y reacciones de form ación de los com puestos que intervienen.7 Kj Las cuales hem os de com binar de la siguiente form a para obtener la reacción pedida: . /\ Hº = 3.262.1) kJ 142. sílice y alúmina hidratada.Al 2 O 3 ( s ) .2497.Al + 6 O 2 —> 4.85 g.223. se obtendrá el 95 de esa cantidad. pero com o el rendim iento de la alum inoterm ia es solam ente del 95%.8. /\ Hº = (. que es: Cantidad real de ferrocrom o obtenida = 0.Se quiere fabricar un cemento con la siguiente composición final: 70% de S3C (silicato tricálcico).67 g de ferrocromo que se obtienen Para determ inar la com posición centesim al hem os de tener en cuenta la propia fórm ula del ferrocrom o.2Cr.87 kJ Nota: Se considera despreciable el calor de com bustión del exceso de alum inio D-12 .Al 2 O 3 ( s ) Cantidades estequiom étricas: 3.83 -------------.[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) — > 3.y sobran = 52 . 20% de S2C (silicato dicálcico) y 10% de Al3C (aluminato tricálcico).75 = 96. 101.Al 2 O 3 . /\ Hº = 3.[FeA2Cr] ( s ) + 4.85 ------------------------------------------------------------------------.( .3.[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) — > 3. teniendo en cuenta que en esta reacción se form an 3 m oles de ferrocrom o. /\ Hº = .[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) — > 3.Cr + 3/2 O 2 — > Cr 2 O 3 .Al 2 O 3 ( s ) .2497.X Donde X = = 101.832.27 -------------.Página 73 de 83 .[FeA2Cr] ( s ) + 4. /\ H = 1675. /\ Hº = (.94% de Fe 4º .7 Kj) -----------.2 kJ b) 2.86% 3º .529.85 g) por cada 2 átom os-g de Cr (2.52 g) % de Cr = = 65. cuyas composiciones respectivas son las siguientes: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .[FeOACr 2 O 3 ] ( s ) + 8Al ( s ) — > 3.[FeA2Cr] ( s ) + 4.2497.5 ------------------------------------------------------------------------------. Se parte como materia prima de caliza.-------------------------------------------------------------------3.06% de Cr .Fe + 3/2 O 2 .a) 3. y en la cual vem os que hay 1 átom o-g de hierro (55.37 kJ/mol El calor desprendido por la crom ita que ha reaccionado se obtiene de la estequiom etría de la reacción : 3.b) 3.85 Cantidades que reaccionan: 142.(+ 1139.45.85 ---------.( .c ) 8.La /\ H 0 desprendido por m ol de crom ita según la reacción que nos dan : 3.1139.1 kJ) 3.FeO — > 3.La cantidad de ferrocrom o obtenido se obtiene a partir de la estequiom etría de la reacción: 3.5 ----------.159.75 g de ferrocrom o se obtendrían si el rendim iento fuera del 100%.[FeA2Cr] ( s ) + 4. cuyo peso m olecular es 159.(+ 262.ESTEQUIOMETRÍA . y que son: a) Fe + ½ O 2 —> FeO .45.1 kJ) cantidad ésta que si querem os expresar com o kJ/m ol. % de Fe = = 34.222.17 g de Al que sobran ==> % en exceso = = 11.Cr + 9/2 O 2 .Cr 2 O 3 — > 6.3.95 . /\ H = . será: /\ Hº = = .Al + 3/2 O 2 —> Al 2 O 3 . partimos de los pesos moleculares de cada uno : S3C: SiO 2 . 70% de 1000 = 700 Kg/h S2C: Silicato dicálcico: . la cual en el horno pierde el agua de hidratación El CaO a partir de la caliza. Al... SiO 2 .25 Kg/h Al 2 O 3 = 37.Página 74 de 83 .16) = 60 g de SiO 2 y 3.23 = 708....9.. de acuerdo con la nomenclatura convencional usada para ello. las cantidades de Al 2 O 3 y de CaO que hay en ellos son: Al 2 O 3 : = 37....0 g/mol..(40+16) = 270.. junto con la cantidad de los mismos por t/h (1000 Kg/h) de cemento producido son: S3C: Silicato tricálcico:..16) = 102 g de Al 2 O 3 y 3.16) + 2. por lo que teniendo en cuenta la fórmula. RESOLUCIÓN Los componentes de este cemento portland...79 + 130. CaO . 20% de 1000 = 200 Kg/h Al3C: Aluminato tricalcico:.. 16. 2) El caudal en t/h de la corriente de gases (CO2 y vapor de agua) que salen del horno y su composición en volumen. Dado que se han de obtener 700 Kg de este S3C..21 + 69. O......... CaO . 10% de 1000 = 100 Kg/g Dado que hay componentes comunes en los tres.23 Kg de CaO Al3C: Al 2 O 3 . por lo que la cantidad que falte habrá que añadirsela con sílice. las cantidades de SiO 2 y de CaO que hay en ellos son: SiO 2 : = 184.27+3.... Sílice: %100 SiO2. CaO . Si y Ca: 1. = 130..(40+16) = 172.. 2CaO . = 515... La cantidad de alúmina hidratada que se necesita para obtener esos 37. la cual en el horno se descompone perdiendo tanto la humedad como CO 2 El SiO 2 está presente en los dos compuestos anteriores.. 27.(40+16) = 112g de CaO. Dado que se han de obtener 200 Kg de este S2C.98 Kg/h CaO = 515.ESTEQUIOMETRÍA . 2CaO ==> Pm = (28+2. por lo que teniendo en cuenta la fórmula..23 + 62..23 Kg de CaO Por tanto las cantidades totales de estos tres compuestos: SiO 2 .77 = 253. vemos que en cada mol (228 g) hay (28+2. 3CaO ==> Pm = (28+2.16) + 3. 3CaO ==> Pm = (2. vemos que en cada mol (270 g) hay (2. vamos a calcular las cantidades totales de SiO 2 (los existentes en los 700 Kg de S3C más los existentes en los 200 Kg de S2C) CaO (los existentes en los 700 Kg de S3C más los existentes en los 200 Kg de S2C más los existentes en los 100 Kg de Al3C) Al 2 O 3 (los existentes en los 100 Kg de Al3C) Para ello.. = 62...78 Kg/h Y todas estas cantidades se obtienen a partir de las materias primas de que se dispone: El Al 2 O 3 a partir de la alúmina hidratada. por lo que teniendo en cuenta la fórmula..2H 2 O —> Al 2 O 3 + 2 H2O 1 mol = 138 1 mol = 102 2 moles = 36 PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS ..27+3. 5% SiO2 y 5% de humedad.16) + 3. 3CaO. SiO 2 ... que es la siguiente: Cantidad Estequiométrica Al 2 O 3 . 28 y 40.. 3CaO..Caliza: 90% de CaCO3.. 2H20 y 10% SiO2 Se pide: 1) Las t/h de cada uno de los componentes de la materia prima necesarias para obtener 1 t/h del cemento.78 Kg de Al 2 O 3 .77 Kg de SiO 2 .0. CaO y Al 2 O 3 que salen del horno son: SiO 2 = 184. Al 2 O 3 .(40+16) = 228... Alúmina hidratada: 90% Al2O3..79 Kg de CaO S2C: SiO 2 . DATOS: Masas atómicas del H..78 Kg/h de Al 2 O 3 . vemos que en cada mol (172 g) hay (28+2...16) = 60 g de SiO 2 y 2.(40+16) = 168g de CaO.... se determina a partir de la estequiometría de la reacción de deshidratación de la alúmina hidratada. Dado que se han de obtener 100 Kg de este Al3C...21 Kg de SiO 2 ..0.(40+16) = 168g de CaO.. las cantidades de SiO 2 y de CaO que hay en ellos son: SiO 2 : = 69... 11 Kg/h de Al 2 O 3 . el cual contiene un = 70.Cantidades de reacción de donde x = y= x 37. la cantidad del mismo que necesitamos para disponer de estos 51.26 Kg/h de sílice que se añaden junto con la caliza y también tiene un 5% de humedad: = 70. y que es: 253. se determina a partir de la estequiometría de la reacción de descomposición del carbonato de calcio. la cantidad del mismo que necesitamos para disponer de estos 1264. Por otra parte.59 Kg/h de H 2 O La composición porcentual de estos gases será por tanto: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .26 Kg/h de mineral de caliza 178.78 Kg/h de mineral = cual contiene un 10% de SiO 2: Kg/h de mineral de alúmina hidratada. que es la siguiente: Cantidad Estequiométrica CaCO 3 —> CaO + CO 2 1 mol = 100 1 mol = 56 1 moles = 44 Cantidades de reacción de donde x = y= x 708.33 Kg/h de H 2 O que se obtienen en esta descomposición pero como el mineral solamente tiene un 90% de esta alúmina hidratada.26 = 178.25 Kg/h de CaO.78 Kg/h y = 51.26 Kg/h ) en total: 83.68 Kg/h de sílice que se añaden junto con la alúmina. Por tanto las cantidades de alimentación del horno para obtener 1 t/h de este cemento serán: 56.04 Kg/h de sílice Las cantidades de gases que salen son: CO 2 el procedente de la descomposición de la caliza: 556.73 Kg/h de CaCO 3 que se necesitan = 556. el = 5.ESTEQUIOMETRÍA . La cantidad de sílice que se debe añadir es la que se necesite para completar los 253.33 Kg/h) y la procedente de la humedad que llevaba la caliza (70.Página 75 de 83 .48 Kg/h de CO 2 H 2 O : la procedente de la descomposición de la alúmina hidratada (13.98 .5.04 Kg/h de sílice hay que añadir.26 Kg/h de agua que lleva la caliza.98 Kg/h que se necesitan.26 Kg/h de mineral de caliza.25 Kg/h y = 1264.68 .11 Kg/h de alúmina hidratada es: = 56.70.2H 2 O que se necesitan = 13.73 Kg/h de CaCO 3 es: Kg/h de mineral = 5% de SiO 2: = 1405.78 Kg/h de mineral de alúmina hidratada 1405. la cantidad de caliza que se necesita para obtener esos 708.48 Kg/h de CO 2 que se obtienen en esta descomposición pero como el mineral solamente tiene un 90% de este CaCO 3 . 0. así. Se pide: 1) Reacciones que se producen en la retorta. Las cantidades de cada elemento que habrá en una determinada cantidad del compuesto. tenemos que en 142 g del mismo hay 23 g de Na. este residuo tiene la siguiente composición: 6% de NaHSO 4. S y agua pues hemos de calcular 4 incógnitas solamente. Datos: Masas atómicas del H. 2) Los kg de residuo de la retorta (R.% de CO 2 = = 86. cuyo peso molecular es 142.684 Kg de ClNa en los que habrá: H 2 SO 4 :(0. el balance de materia lo haremos solamente con el Na.) 3) Los kg (X) de H 2 SO 4 necesarios 4) Los kg de HCl gaseoso producidos 5) La concentración en % en peso de la disolución acuosa de HCl.23. y queda un residuo sólido (S).5 g/mol RESOLUCIÓN A) Las reacciones que tienen lugar en la retorta son: NaCl + H 2 SO 4 —> H Cl + NaHSO 4 + Na 2 SO 4 B) Al igual que los demás problemas de estequiometría.X) Kg H 2 SO 4 y en éstos: X Kg de la disolución de H 2 SO 4 al 60% en los que habrá: hay Kg de S H 2 O : (0.94 % de CO 2 % de H 2O = = 13.0 y 35. lo abordaremos realizando un balance de materia para el total de los reactivos así como para cada uno de los elementos que intervienen en el proceso.ESTEQUIOMETRÍA .0 . Por ello. Cl.100 Kg de NaCl Na: = 39. en el cual además de la reacción anteriormente citada hemos de tener en cuenta que existe también el agua que acompaña al ácido sulfúrico en la disolución inicial utilizada.316 Kg de Na Cl: : = 60. Na. además. S y Cl: 1. En el caso concreto de este problema. y será con las cantidades de este elemento con las que realizaremos los cálculos del balance de materia. y que. Como consecuencia de la reacción se desprende el HCl junto con el agua del H 2 SO 4 en forma de una corriente de gaseosa (G). 92% Na 2 SO 4 y 2% de NaCl que no ha reaccionado. 32.X) Kg de H 2 O En este caso determinamos la cantidad de azufre que hay en el ácido sulfúrico introducido ya que este elemento es el que está presente tanto en el NaHSO 4 como en el Na 2 SO 4 obtenidos como subproductos de la reacción. 32 g de S y 64 g de O.40. parte del NaCl queda sin reaccionar.06 % de H 2 O D-13 . las deducimos a partir de su peso molecular.0. el proceso completo con las sustancias que forman parte de los reactivos y productos son: Reactivos Productos NaCl + H 2 SO 4 + H 2 O H Cl + H 2 O + NaCl + NaHSO 4 + Na 2 SO 4 Las cantidades que se introducen en la retorta (REACTIVOS) son: . 16. en el caso del NaHSO 4 . 1 g de H. O.Página 76 de 83 .60. PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . obtenida por condensación de la fase gaseosa.Para la obtención industrial del ácido clorhídrico se introducen en una retorta: 100 kg de NaCl y X kg de una disolución acuosa de H 2 SO 4 del 60% en peso y se calienta a unos 300/C. ESTEQUIOMETRÍA .317V ==> V = = 123.0121.016 + 0.380 Kg de H 2 O.950 Kg de la disolución de H 2 SO 4 Z = 0. planteamos los correspondientes balances de materia para los elementos Na.Página 77 de 83 .380 Kg de H 2 O La concentración de la disolución de H Cl obtenida se determina teniendo en cuenta que estará formada por 60. Cl.196X = 123.02.316 = 0.207) ==> X = X = 140.06.950 = 56.827 60.123.90 % de H Cl D-14 .Para fabricar un acero inoxidable al Cr/Ni (18/8) conteniendo un 1% de C en un horno Siemens-Martín.684 = 0. en los que hay: Kg de Cl Z Kg de vapor de agua 2% de NaCl = 0.885 ==> Y = Kg de H Cl 0.(0.827 Kg de H Cl y 56.973Y + 0.885 Kg de resíduo sólido = 60. tenemos: 39.V Kg de Na 2 SO 4 y en ellos hay: Kg de S Na: Kg de Na S: Kg de S Y con estos datos.140.1% de carbón al que PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .Los productos obtenidos hemos de agruparlos según que formen parte de la corriente gaseosa (H Cl y H 2 O vapor) o del resíduo sólido ( NaHSO 4 + Na 2 SO 4 ) Corriente gaseosa estará formada por: Y Kg de H Cl.40. S y para el H 2 O: y al resolver este sistema.885.92.V Kg de NaHSO 4 y en ellos hay: Na: Kg de Na S: 92% de Na 2 SO 4 = 0. por lo que: % de H Cl = = 51.V Kg de NaCl y en ellos hay: V Kg Na: Kg de Na Cl: Kg de Cl de un formado por: residuo sólido 6% de NaHSO 4 = 0. Se parte de un arrabio purificado conteniendo únicamente un 0. tenemos Y = 800 Kg de Ni V= = 3272.Página 78 de 83 .Se quiere fabricar un cemento cuya composición final sea: S3C [SiO 2 . PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .999X) 45% de Fe = Kg de Fe Haciendo ahora un balance de materia para estos cuatro elementos.001.55V) 55% de Cr = V Kg de ferrocromo Kg de C Kg de Fe Kg de Cr Contiene: = (0. de grafito y de ferrocromo con una composición de 55% de Cr y 45% de Fe.9% de Fe = = (0.999.se añaden las cantidades necesarias de Ni en forma de metal.3CaO] 65%. 2) Describa brevemente el proceso para obtener el acero por el método de Siemens-Martin. Se pide: 1) Las cantidades necesarias de níquel.1% de C 99. X= = 5833.000 Kg 1% de C = 100 Kg de C 18% de Cr = 1800 Kg de Cr 8% de Ni = 800 Kg de Ni 73% de Fe = 7300 Kg de Fe = (0.11+Z = 100 . tendremos: Resolviendo el sistema.45.001X) 0. Z = 100-0.5833.X + 0.73 Kg de ferrocromo 0. Fe.ESTEQUIOMETRÍA .9% de Fe) + Y Kg de Niquel + Z Kg de Grafito (C) V Kg de Ferrocromo (55% de Cr 45% de Fe) + = 10.73 = 7300 . vamos a realizar un balance de materia para los cuatro elementos que intervienen en el proceso: C.3272. grafito y ferrocromo para obtener 10 t del acero inoxidable de la composición indicada.999X) 99.11 Kg de arrabio 0. RESOLUCIÓN En este caso.11 = 94.5833.1% de C = X Kg de arrabio Contiene: = (0.001.17 Kg de grafito D-15 . El proceso que se va a realizar es la mezcla de varios componentes: X Kg de Arrabio (0. teniendo en cuenta que nos indican tanto la cantidad total de acero inoxidable a obtener como su composición. Ni y Cr. por lo que se pueden calcular directamente las cantidades de cada uno de estos elementos que tendremos al final.000 Kg de Acero (1% de C 18% de Cr 8% de Ni 73% de Fe) Las cantidades de cada elemento en el producto final y en cada uno de los que mezclamos son: Cantidades de cada elemento que contiene: Cantidad de acero a obtener: 10 t = 10. (Masa molecular = 60+2.5 Tm = 500 Kg/h de Al 2 O 3 . 12. C.3CaO.0 Tm = 3000 Kg/h de SiO 2 . Al. Como materias prima se parte de caliza (CaCO 3 ) con un 5% de humedad. las cantidades de cada tipo para la obtención de las 10 t/h serán: S3C (65% de 10 T/h): 6.5 Tm = 6500 Kg/h de SiO 2 . O. 27.S2C [SiO 2 2CaO] 30% y A3C [Al 2 O 3 . (Masa molecular = 60+3. DATOS: Masas atómicas del H. la cual se descompone por la acción del calor de acuerdo con la reacción: CaCO 3 <===> CaO + CO 2 . por lo que se necesitará: X=13258 Kg/h de mineral caliza Las cantidades de SiO 2 y de Al 2 O 3 no podemos calcularlas directamente ya que tanto la sílice añadida como la alúmina contienen cantidades de ambos.ESTEQUIOMETRÍA . por tanto vamos a partir de las cantidades siguientes PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . 2) Las t/h de CO 2 emitidas a la atmósfera.0 g/mol. de sílice libre ( SiO 2 ) con un 3% de alúmina Al 2 O 3 y un 2% de humedad.0. El CaO procede en su totalidad de la caliza añadida. 28. la cual constituye solamente el 95%.56 = 228)que contendrá: SiO 2 : = 1711 Kg/h de SiO 2 en el S3C CaO : = 4789 Kg/H de CaO en el S3C S2C (30% de 10 T/h): 3. Se pide: 1) Calcular las t/h de las materias prima que deben introducirse en el horno para obtener un producción de 10 t/h del cemento con la composición indicada.0.3CaO. 16.Página 79 de 83 .2CaO. Si y Ca: 1.56 = 172)que contendrá: SiO 2 : = 1047 Kg/h de SiO 2 en el S2C CaO : = 1953 Kg/H de CaO en el S2C A3C (5% de 10 T/h): 0. : x = 12595 Kg CaCO 3 seca. RESOLUCIÓN Teniendo en cuenta la composición final del cemento.0. y de alúmina con un 20% de agua y un 5% de SiO 2 .3CaO] 5%. (Masa molecular = 102+3.0.0 y 40. ya que la caliza de la que se dispone contiene un 5% de humedad.56 = 270)que contendrá: Al 2 O 3 : CaO : = 189 Kg/h de Al 2 O 3 en el A3C = 311 Kg/H de CaO en el A3C Las cantidades totales de cada componente en el cemento final son: SiO 2 = 1711 + 1047 = 2758 Kg/h de SiO 2 CaO = 4789 + 1953 + 311 = 7053 Kg/h de CaO Al 2 O 3 = 189 Kg/h Las cantidades de estos componentes hemos de añadirselas con las materias primas que nos indican. y la magnetita que queda sin reaccionar.Página 80 de 83 .4 L/mol RESOLUCIÓN 1º) La reacción ajustada es: Mn 3 O 4 + 4 C —> 3 Mn + 4 CO 2º) Para calcular el porcentaje de conversión hemos de calcular la cantidad de Manganeso que había en la muestra inicial. y son: X = 2896 Kg/h de Sílice libre Y = 136 Kg/h de alúmina b) La cantidad de CO 2 emitido a la atmósfera proviene de la descomposición térmica del CaCO 3 : CaCO 3 <===> CaO + CO 2 .542 T/h de CO 2 se emiten a la atmósfera D-16 .5 kg y queda un residuo formado por carbón y por magnetita que no han reaccionado. que son las necesarias para la obtención de ese cemento.4 L en C. la proporción es: % = = 85. al resolver el sistema obtenemos las cantidades X e Y.22. Al finalizar el proceso de reducción del mineral. se separa el manganeso metal obtenido.0 y 54.Para la obtención de manganeso metal. de donde.5 Kg de Mn. y entre ellas han de completar las cantidades necesarias calculadas anteriormente para la obtención del cemento: .5 Kg. : Y = 5542 Kg/h = 5.25683. Para calcularlos. Y 18500 g Z = 25683.ESTEQUIOMETRÍA .Por tanto. se mezclan 30 kg del mineral hausmanita (Mn 3 O 4 ) con 9 kg de carbón de coque y se introducen en un horno eléctrico.94 g/mol Volumen Molar: 22. partiendo de la fórmula de la magnetita:(Mn 3 O 4 ) : = 21.61 Kg Mn en la muestra Si se obtienen 18. 16.4 g de Mn 3 O 4 que no reaccionan PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS .6 g de Mn 3 O 4 que reaccionan Quedan sin reaccionar: 30000 . Con esta misma reacción calcularemos la cantidad de CO que se ha desprendido Mn 3 O 4 + 4C 1 mol= 228.82 g X —> 3 Mn + 4 CO 4 mol = 48 g 3 mol = 164. las cantidades de SiO 2 y de Al 2 O 3 serán las procedentes de ambas materias primas.0. determinaremos las cantidades de Mn 3 O 4 y de Carbono que han reaccionado para obtener esos 18. Se pide: 1/) Escriba ajustada la reacción de reducción de la magnetita por el carbón 2/) El porcentaje de conversión del mineral a manganeso 3/) El peso del residuo que no ha reaccionado y su composición en % en peso 4/) El volumen de monóxido de carbono desprendido en condiciones normales DATOS: Masas atómicas del C. O y Mn: 12.61% de Mn se recupera 3º) El residuo que no ha reaccionado está compuesto por el Carbón en exceso.82 g 4 mol = 4.6 = 4316.N. que arroja un peso de 18. quedando sin reaccionar el resto. 56% 4º) = = 54.C .3 g de C que no reaccionan La cantidad que queda sin reaccionar es: 4316. pero como nos indican que en rendimiento de cada etapa es del 80%.7 = 3612. CH 3 CH 3 | | H 2 C = C + CH 3 OH —> H 3 C .7 g de C que reaccionan Quedan sin reaccionar: 9000 . se realiza ya el proceso de síntesis del MTBE: CH 3 CH 3 | | H 2 C = C + CH 3 OH —> H 3 C . la cantidad de CO. se obtendría solamente el 80% de la cantidad teórica La cantidad de partida es 1 Tm de C: Nº moles de C = = 83333. 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol CH 3 OH + C 4 H 8 –> C 5 H 12 O 1 mol 1 mol podemos ver que si los procesos fueran estequiométricos con rendimientos del 100%. H = 1. en C. (teóricamente sería de 83333. por cada mol de Carbón.O . que a su vez originaría 1 mol de CH 3 OH el cual nos permitiría obtener a su vez 1 mol de MTBE. Obtendríamos 1 mol de CO.CH 3 (MTBE) | | CH 3 CH 3 Si tenemos en cuenta los procesos correlacionados: C + H 2 O –> CO + H 2 . densidad MTBE = 0.7 g no reaccionan: = 45.4 g de Mn 3 O 4 + 3612.En la primera etapa.N. es decir: PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . en cada una de las tres.3 g de C = 7928.ESTEQUIOMETRÍA .3 moles iniciales de C .3 moles) se obtendría el 80% de esa cantidad.C . Se obtiene a partir de una reacción de adición entre el isobuteno y el metanol.44% de Mn 3 O 4 de C 10057 Litros de CO que se desprenden.CH 3 (MTBE) | | CH 3 CH 3 ¿Cuantos litros de MTBE se obtendrán a partir del metanol obtenido en la gasificación de 1 Tm de carbón si el rendimiento de cada proceso es del 80%? Datos: Masas atómicas (g/mol) del C = 12.5387.= 5387.H 2 –> CH 3 OH .980 g/l RESOLUCIÓN El proceso de gasificación del carbón se produce en dos etapas: 1ª Tratamiento del carbón con vapor de agua a alta temperatura: C + H 2 O —> CO + H 2 (Gas de síntesis o gas de agua) 2ª Obtención de metanol por reacción entre CO y H 2 : CO + 2 H 2 —> CH 3 OH Posteriormente. CO + 2.El metil-tercbutil-éter (MTBE) de fórmula molecular C 5 H 12 O es un compuesto orgánico que adicionado a las gasolinas hace aumentar su índice de octano. 0 = 16. D-17 .O .Página 81 de 83 . que se utiliza ya sea solo o mezclado con el diesel convencional. que es una mezcla de CO y H 2 se hace pasando vapor de agua sobre carbón al rojo. mediante un proceso de transesterificación.7 moles de CO .7 moles) se obtendría el 80% de esa cantidad.7 g = 3754.8 moles. Litros D-18 .H 2 –> CH 3 OH Finalmente.3 . para obtener “gas de síntesis”.0. (teóricamente sería de 66666. con rendimiento en este último proceso de un 100%. la cantidad de CH 3 OH .5 mL = 3831.Página 82 de 83 .1 + 16 = 88 Masa obtenida = 88 .8.7 moles de MTBE La masa a la que corresponde esta cantidad. La reacción que tiene lugar es: C + H 2 O –> CO + H 2 . RESOLUCIÓN La reacción de gasificación de la hulla para obtener “gas de síntesis” o “gas de agua”.75 = 0. posteriormente obtener metanol con un rendimiento del 75% y finalmente. se determina teniendo en cuenta el peso molecular del MTBE (C 5 H 12 O ): 5.8 moles de CO nos darán 0. hemos de tener en cuenta su densidad: = 3831292. solamente nos da 0. que es el biodiesel.12 + 12. La reacción de transesterificación es: R-COO-CH2 | R-COO-CH + 3 CH 3OH | R-COO-CH2 ----> 3 R-COOCH 3 + CH 2 OH | CHOH | CH 2 OH Si hacemos los cálculos en moles: 1ª reacción: obtención del gas de síntesis: 1 mol de C (hulla) nos da 1 mol de CO (si R=100%) Si el rendimiento es del 80%.7 Kg = 3. la cual primero se gasifica. Posteriormente. ¿Qué cantidad de biodiesel se podrá obtener por cada Tm de hulla? DATOS: Pm de la grasa animal utilizada: 743. mediante un “proceso Mobil”.6 moles de metanol se obtendrán PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . por reacción entre ambos se obtiene metanol: CO + 2.75 Tm de MTBE Para determinar su volumen. la cantidad de MTBE . proceso que se realiza con un rendimiento del 80%.ESTEQUIOMETRÍA . para. es decir: Cantidad de MTBE obtenida: = 42666. solamente obtendremos el 75% de las 0. 42666.8 moles de CH3OH (si R=100%) Pero como el rendimiento de este segundo proceso el del 75%.En la segunda etapa. (teóricamente sería de 53333.En una planta de biodiesel se utiliza hulla como materia prima.3 moles) se obtendría el 80% de esa cantidad. es decir: Cantidad de CH 3 OH obtenida: = 53333. combinar este metanol con una grasa animal y obtener biodiesel. este metanol se hace reaccionar con las grasas para obtener glicerina y el correspondiente éster metílico.Cantidad de CO obtenida: = 66666.8 moles de CO 2ª reacción: 1 mol de CO nos da 1 mol de CH3OH (si R=100%) Por tanto 0.En la tercera etapa. es decir: 0.3 moles de CH 3 OH .7 = 3754666. 66 .6 moles de metanol de los que se dispone.66 Kmoles de grasa se transforman Si la masa molecular de esta grasa es de 743.2 moles de grasa.3 moles metanol X--------------.0.x X = 0. de cada mol de C inicial presente en la hulla.2 moles de grasa se podrán transformar Y = 0.ESTEQUIOMETRÍA .84 Kg de grasa PROBLEMAS RESUELTOS DE QUÍMICA GENERAL PROB RESUELTOS . se obtienen 0. necesitaremos: 1 mol grasa--------.6------------------------.6 moles de éster metílico se obtienen Por tanto.Página 83 de 83 .6 moles de biodiesel (éster metílico) y se pueden transformar 0. 743 = 12382. podremos tratar: 16.6 3 mol metanol--------------3 mol éster 0. Teniendo en cuenta que partimos de 1 Tm de hulla: Se obtienen: Se pueden transformar: X = 50 Kmoles de biodiesel : X = 16.3ª reacción: 1 mol de grasa reacciona con 3 moles de metanol para dar 3 moles de biodiesel Para los 0.