TRILCECapítulo 20 ESTEQUIOMETRÍA II Louis Joseph Gay-Lussac Louis Joseph o Joseph-Louis Gay-Lussac (Saint Léonard de Noblat, Francia, 6 de diciembre de 1778 - París, Francia, 9 de mayo de 1850) fue un químico y físico francés. Es conocido en la actualidad por su contribución a las leyes de los gases. En 1802, Gay-Lussac fue el primero en formular la ley según la cual un gas se expande proporcionalmente a su temperatura (absoluta) si se mantiene constante la presión. Esta ley es conocida en la actualidad como Ley de Charles. Ley volumétrica de Gay Lussac Para sistemas gaseosos homogéneos se cumple que los volúmenes de las sustancias mantienen una relación proporcional a sus coeficientes. Ejemplo: N 2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 1 3 2 1L 3L 2L 10ml 30ml 20ml Ejemplo: ¿Cuál es el volumen de dióxido de carbono que se produce durante la combustión completa de 3,2 litros de gas propano (C3H8)? P.A. (C = 12, H = 1, O = 16) Ecuación balanceada: C 3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O 1 3 3,2L x 3,2 3 x= 1 = 9,6L Reactivo limitante Frecuentemente en las reacciones químicas los reactantes no se encuentran presentes en las cantidades estequiométricas exactas según las proporciones indicadas en la ecuación balanceada. El reactante que se consume primero en la reacción se llama reactivo limitante y dependerá de éste la cantidad de producto que se forme, ya que al acabarse este reactante no se podrá formar más producto. Los reactantes que se encuentran en mayor cantidad que la requerida para reaccionar con el reactivo limitante se denominan reactivos en exceso. El abono mejora el rendimiento agrícola 189 En un reactor se colocan 15 litros de oxígeno y 8 litros H2 + O2 H2O de NO.75 N2(g) con exceso de hidrógeno. ¿Qué volumen de oxígeno gaseoso se ha empleado a) 4 b) 2 c) 6 para liberar 100 litros de CO2?. ¿Qué volumen de amoníaco se obtiene suponiendo condiciones de 13. Determinar el peso de agua que se forma al reaccionar a) 100 litros b) 150 c) 50 80g de metano con 8 moles de oxígeno. (N = 14) N2 + H2 NH3 a) VFV b) VFF c) FFF d) VVV e) FVF a) 4 b) 8 c) 16 d) 32 e) 12 04. (H = 1. (H = 1. 11. (Al = 27. parte del gas natural. Experimentalmente los reactantes se transforman moles de nitrógeno con 36g de hidrógeno? totalmente en productos. Indique el reactivo en exceso y la cantidad sobrante al CH4(g) + H2O(v) CO2(g) + H2(g) reaccionar 24g de hidrógeno con 284g de cloro. se llama reactivo limitante. cuyo principal d) 72 e) 312 componente es el metano (CH4). según: NO + O2 N2O5 a) H2 b) O2 c) H2O ¿Cuántos litros del reactivo que está en exceso se con- d) F. (Na = 23.A. d) 200 e) 300 O = 16) CH4 + O2 CO2 + H2O 03. En la síntesis del amoníaco. ¿Cuántas moles de agua se formarán a partir de 6 moles a) 8 litros b) 4 c) 12 de oxígeno y 4 moles de hidrógeno? d) 6 e) 18 H2 + O2 H2O 02. si la eficiencia de la reacción es del 70%? P. Determine el volumen total de los reactantes consumidos para producir 80 litros de NO. O = 16) a) 30 L b) 60 c) 15 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 d) 120 e) 160 a) 280g b) 400 c) 440 06. P. d) 200 e) 144 II.A.A. La estequiometría estudia el aspecto cualitativo de a) 40g b) 320 c) 180 las reacciones químicas. El principal método industrial de obtención de a) 144g b) 288 c) 136 hidrógeno. (Cl = 35.25 b) 2 c) 0. O = 16) d) 15 e) 7 H2 + O2 H2O 15. P.A. se combina 60 litros de d) 4 e) 0. P.5) si se combina 50cm3 de CH4 con 120ml de H2O. 16g e) H2.A. ¿Qué H2 + Cl2 HCl volumen de H2 se produce? 190 . Indicar verdadero (V) o falso (F) sobre: I. de acuerdo a: d) 8 e) 10 C2H4 + O2 CO2 + H2O 10. e) Todos son reactivos en exceso sumen? 07.Química PROBLEMAS PROPUESTOS 01. ¿Cuántas moles de amoníaco se formarán a partir de 4 III. (C = 12.A. ¿Qué peso de hidróxido de sodio se forma al reaccionar avogadro? 230g de sodio con 12 moles de agua. ¿Qué peso de agua se formará al reaccionar 32g de a) 6 litros b) 3 c) 9 hidrógeno con 256g de oxígeno? P. 142g c) Cl2. O = 16) 14.5) a) 480 litros b) 160 c) 280 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 d) 620 e) 180 a) 0. 12g b) Cl2. ¿Qué volumen de amoníaco se formará a partir de 12 a) H2. ¿Cuántas moles de AlCl3 se obtendrá al reaccionar 3 NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g) moles de HCl con 108g de aluminio. La sustancia que no se consume totalmente en la reacción química. P. cuando se calienta con vapor de agua ocurre la siguiente reacción: 08. si la eficiencia de la reacción es del 50%? P. 8g N2 + H2 NH3 09. Al reaccionar 16g de hidrógeno con 16g de oxígeno d) 360 e) 240 para formar agua. Cl = 35. 12.A.5 05.D. 71g litros de hidrógeno gaseoso? d) H2. indique el reactivo limitante. 6 e) 84.72 e) 18. Na = 23) a) 22.5 g e) 82.5% b) 60. plata. El metanol CH3OH se utiliza como combustible para Considere la reacción : autos de carrera y se quema en el motor de combustión según la reacción: KClO 3 KCl O 2 CH3OH(l) + O2(g) CO2(g) + H2O(g) a) 372. Al calentar hasta 1127ºC a) 440 b) 220 c) 660 la presión aumenta hasta 22. Se combinan 2 moles de H2 con 3 moles de O2 para Ag + HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O formar agua. TRILCE a) 300cm3 b) 250 c) 200 22. ¿Que cantidad de cloruro de potasio se puede obtener d) 800 e) 400 a partir de 1225g de clorato de potasio? La eficiencia de la reacción es de 50%.27% Ag 2HNO3 AgNO3 NO2 H2O 17.A. Se tiene 300g de una muestra de aleación que contiene d) 2. Las moles en exceso son : P. Se hace reaccionar una muestra de 200 g de ácido silicílico con suficiente anihidrido acético para obtener 20.8% d) 60% e) 74.7% 25. ¿Cuántos litros de aire se consumiran en la combustión d) 97.2 litros aspirina: 21.5 g c) 110 g A partir de 400g de CH3OH y 612g de O2 se han pro.42 b) 31.A.5 g b) 74.16 litros e) 50. haber. 80% N2. ¿Cuántos litros de oxígeno se requiere para la 220g de ácido acetil salicílico (aspirina) de acuerdo combustión completa de 20g de C4H10 en condiciones con la siguiente reacción: normales? C7H 6O 3 (CH 3CO)2 O C9H 8 O 4 CH 3COOH a) 21 litros b) 28. d) Quedan sin reaccionar 140 g de nitrógeno.A.20 H2CO3 + Na NaHCO3 + H2 24.67 moles de O2 . Para obtener el bicarbonato de sodio (NaHCO3). Indicar lo incorrecto: a) 270 L b) 300 L c) 400 L d) 350 L e) 540 L a) El hidrógeno es el reactivo limitante. Se combinan 6 moles de KCl con 4 moles de O2 para b) Se producen 170 g de amoníaco.2 L e) 148. a) 3. O = 16. la a) 20.7 del propano es utilizado para producir hielo seco. P. 26. siendo el rendimiento de la reacción del 60%? mine el rendimiento de la reacción. 16. ¿Qué volumen se obtendrá de amoniaco (NH3) a partir Si se utilizan 372g de H 2 CO 3 y 115g de sodio. 19. c) 2. (C = 12. b) 1.2 L d) 127. 29.2 L c) 413. O = 16) ácido nítrico. (C = 12.5g se disolvió en P.62 c) 40. ¿Que peso de nitrato de plata se formó.2 c) 39. (Ag = 108. d) 13. Un alambre de plata que pesa 12. determine la pureza de la muestra a partir de la siguiente reacción: 27. de 124 L de nitrógeno gaseoso.33 moles de O2 . ¿cuál es la eficiencia del proceso? 23. Produciéndose la d) 350 e) 880 191 . de NaHCO3 entonces deter. H2 y 150 g de N2. la cual necesita 252g de ácido nítrico para la e) No hay exceso.33 moles de KCl. formar KClO3 la cantidad en exceso es: c) Al final se recogen 180 g de sustancias.67 moles de KCl. d) 50. por el metodo sintético obteniéndose solo 402g. reacción total de la misma.6% b) 81.8% c) 76.8% completa de 54L de gas acetileno (C2H2) sabiendo que el redimiento industrial del proceso es del 80%? 18.7% b) 92.1% c) 95. Se tiene CO2 en un recipiente cerrado herméticamente a 427ºC y 10 Atm de presión. O = 16) a) 1 a O2 b) 2 de H2 c) 2 de O2 d) 3 de O2 e) 1 de H2 a) 82% b) 67% c) 72% d) 69% e) 75% 28. N = 14. siendo el rendimiento de la reacción del 80%? a) 92.7 g ducido 250g de CO2. El 50% del CO2 producido en la combustión completa a) 41.1 litros Determinar el rendimiento de la reacción para la d) 30.1% e) 93.3 Determinar la masa del propano necesario para producir 1320g de hielo seco.4 L b) 136.5 Atm.62 litros c) 25.17 reacción es: d) 15.8 L a) 85. Si se lleva a cabo la síntesis de Haber se utilizan 30 g de Aire : 20% O2. e) El nitrógeno es el reactivo en exceso. 87. ¿Qué a) H2 y Ca(OH)2 b) Ca y H2O masa en toneladas se debe quemar para producir 0.Química siguiente reacción: 37. Si 28g de hierro (MA = 56) reacciona con 9g de agua 2CO2 2CO O2 (M 18) según: ¿Qué porcentaje molar de CO2 no se ha transformado? Fe H 2O Fe2O3 H 2 a) 30.4g de H2O a partir de 3 kg de clorato de potasio?.8 c) 5. Cl = 35.1 g c) 3. 33.4 mol de H2 c) 10.33g de Fe 30.7 mol de H2 a) 21 L b) 14 c) 15 e) 2. m.4 mol de O2 b) 5. Se quema carbono con un rendimiento del 80 %.0 1 a) 43.35 2H 2SO4 2SO3 2H 2S2O7 Zn H 2SO4 ZnSO4 H 2 a) 448 b) 720 c) 224 d) 44.5 g c) H2 .500 ton 39.A.5] 38.4 g utilizar para obtener 10 mol de ácido pirosulfúrico? 33.33 L c) N2 .12.74.24 limitante y la sustancia en exceso respectivamente son: 31.5g de Zinc en ácido sulfúrico? MA(Zn) = 65. Se combina 100 litros de nitrógeno mezclados con 100 H2? litros de hidrógeno.1.33 L 192 . Según la ecuación : 42. Hallar la masa de oxígeno que puede obtenerse al CaC2 H 2O Ca(OH)2 C2H 2 calentar 43. En el proceso: nitrógeno. en la síntesis del amoníaco. 66. Se produce la descomposición del KClO3 con un c) 27g de H2O d) 56g de Fe rendimiento del 80 %. en la síntesis del agua.8 c) 1678.7% c) 40.N.9 g 40. de CO2? e) H2 y H2O a) 0. 50 L b) H2 .6 c) 58.8 e) 67. ¿Cuántos moles de nitrógeno se obtienen? a) H2 . ¿Qué masa del KCl se producirá e) 22.1745 ton b) 0.7 2 a) 1.12. Para obtener 51 gramos de amoniaco fue necesario emplear 20% en exceso de H2 y 10% en exceso de 34. 25.961 ton e) 0.5 41. Determine ¿qué reactivo y cuántos gramos quedan sin reaccionar? Si se colocan 8 g de hidracina.273 ton c) 0. ¿Qué volumen a C.3% a) 18.5 g b) O2 . ¿Qué cantidades se han usado de estos C 2H6 O 2 CO2 H 2O se desea quemar 6 L de compuestos? etano (C 2H 6).6 d) 14.25 c) 0. d) 40 e) 50 a) H2 . ¿Qué volumen de anhidrido sulfuroso a C.2% e) 92.67g de Fe b) 9.8 mol H2 d) 4. ¿Cuántas moles de agua se obtienen a partir de 40 L de 43.N. 50 L d) N2 . 33.491 ton d) 0. se debe d) 3. ¿Qué volumen de oxígeno se debe emplear? a) 5.2% b) 66.4 g b) 20. En la reacción : Ca H 2O Ca(OH)2 H 2 a) 1460.5 g d) O2 .4 g b) 1825.4 a) 10.3g de óxido mercurico MA(Hg) = 201.5 g d) 0. Suponiendo condiciones de avogadro.32 Al combinarse 10g de calcio con 15g de agua el reactivo d) 1000 e) 2160.6 g b) 4.5 e) O2 . de gas acetileno (C2H2) se puede obtener usando 240g de Ca C2 con 70% de pureza? 32. ¿Cuántos gramos de sulfato de Zinc se producirá por la 2SO2 O 2 2SO3 acción de 8.8 HgO Hg O2 d) 78. determine que a) 10 b) 20 c) 30 reactivo y cuantos litros quedan sin reaccionar.5 g a) 2 mol b) 0.2 e) 31.75 e) 1 36. Se tiene 100 gramos de hidrógeno y 700 gramos de N 2H 4() H 2O 2() N 2(g) H 2O(g) oxígeno.[K=39.3L b) 56.2 g e) 4.8 e) 22.67 L e) N2 .1% La cantidad en exceso es: d) 80.5 mol de O2 d) 16 e) 13 35.8 c) H2O y Ca d) Ca y Ca(OH)2 ton. 86 g e) 76. [K =39 . Determine el rendimiento teórico en la composición centesimal de carbono en el hidrocarburo. Una mezcla de 12.4 litros b) 107. Si hacemos combustionar 30cm 3 de una mezcla de CH4 y C2H4 con 500cm3 de aire.25 g c) 296. de tal a) 3 g b) 4 g c) 6 g manera que se produzca 142 g de Cl2. 2.14 g c) 89. d) Acetileno.9 e) 87.52 litros a) N2 . ¿De a) Hidrógeno. Br = 80] Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 Al hacer reaccionar una mezcla de ambos metales que a) 13 g b) 33 g c) 63 g pesan 10g. 2. con un rendimiento del 60 %? a) 5 L de H2 y 15 L de N2.62 litros d) 108. c) Los dos elementos se consumen. en la síntesis del agua. Para la combustión de 20 litros de CnH 2n+2. Se combina 50 gramos de hidrógeno con 250 gramos e) Ninguno de los gases mencionados. desprendiendo hidrógeno. d) Falta conocer la temperatura.2 g de potasio y 22. etileno.5] b) 10 L de H2 y 10 L de N2. P. El calcio y el magnesio reaccionan lentamente con los sido calentada hasta que la reacción fue completa.A.A.2 g de bromo ha 55.23 g moles de hidrógeno. Un cilindro de gas comprimido. b) Oxígeno.3 b) 72. ácidos. TRILCE 44.52 litros c) N2 .84 litros e) N2 . 1. formación del amoníaco. Determinar la avogadro.9 c) 68.16 g 48. ¿qué volumen de gas hidrógeno a condiciones normales se obtendrá si el 47. que no lleva rótulo. Se combina 100 litros de nitrógeno gaseoso con 240 54.35 d) 22 g e) 37. (C = 12) a) 120 L b) 160 L c) 240 L a) 83. c) Propileno. Calcular la masa de dióxido de manganeso que reacciona con un exceso de ácido clorhídrico. a) 328. Se combina 10 gramos de nitrógeno con 3 gramos de rendimiento es del 80%? hidrógeno. e) Imposible saber.87 L b) 306. Para la obtención de 20 litros de gas amoníaco NH3 .1 . de oxígeno.A. m.N.16 L e) 361.6 49. Se somete a un calentamiento enérgico a 2 000 gramos 51.092 × 1023 átomos de aluminio que participa d) 225 g e) 222.6 g 24. Determine ¿cuál de supone contiene etano. 53. 45. ¿Qué peso de magnesio existe en la mezcla? P.86 g b) H2 . Determine ¿qué Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2 reactivo y cuántos gramos quedan sin reaccionar? a) 134. 0. d) 7 g e) 8 g PF (MnO2 = 87. propileno o acetileno. los reactivos es el limitante? La combustión de 12 cm3 de muestra del gas requiere 54 cm3 de oxígeno para su combustión completa. KClO3 (s) KCl(s) + O2 (g) c) 10 L de H2 y 20 L de N2.14 g d) H2 .5 d) 150 L e) 220 L d) 78. (Mg = 24.61 L d) 15 L de H2 y 5 L de N2. Ca = 40) 50. se de KClO3. Determine el rendimiento teórico en la formación del agua. Si hay a) 250 g b) 281. Cl = 35. 46. d) 291.22 g totalmente en la reacción. qué gas se trata?. indique la cantidad a) 158 b) 174 c) 79 remanente de oxígeno si se obtiene 40cm3 de CO2. en la síntesis del amoníaco. en la síntesis del agua. se de oxígeno. con H2SO4 en exceso se desprendió 0. [K = 39. Se combina 60 gramos de hidrógeno con 100 gramos 52. b) Etileno. por ejemplo: ¿Cuántos gramos de KBr se formaron? Ca + H2SO4 CaSO4 + H2 m. a) Etano.A. Se puede obtener sulfato de aluminio mediante la reacción de aluminio con ácido sulfúrico.87 L c) 222. 0. Determine ¿Qué volumen de O2(g) se produce requiere: a C. Cl2=71) MnO2(s) 4HCl() MnCl2(s) Cl2(g) 2H2O() 56. d) 96 e) 142 a) 20 cm3 b) 8 cm3 c) 30 cm3 d) 10 cm3 e) 40 cm3 193 . fueron litros de hidrógeno gaseoso en condiciones de necesarios 160 litros de oxígeno.21 L e) 30 L de H2 y 10 L de N2. MgCO3=84.3.1 c) 10. O2 60% carbono (CO2).8 e) 12.15 e) 44. d) 30. Se hace arder 2L de propano (C3H8) a 23°C y 740torr. O2 70% descomponen al calentarlos produciendo dióxido de b) CH4 40%. Se tiene un recipiente de 100 litros conteniendo una K 2ZnFe(CN)6 355 mezcla de CH4 y oxígeno. O2 30% MgCO 3(s) MgO(s) CO 2(g ) ¿Cuántos gramos de MgCO3 producirá la misma canti- dad de CO2 que la obtenida por la descomposición de 98.80 d) 42. se necesitan para la combustión completa.8 L e) 81.6 L molares: K 2CO3 138 . a) 17.15 b) 27.3).65 gramos de BaCO3? Pesos fórmula: (BaCO3=197.Química 57. 58.1 L b) 10. el cual reacciona y obtiene 40 litros de CH4 y 20 litros de CO2. suponiendo que se dispone de la a) 5. Determinar cuál era a) 6. ¿Cuál será la máxima cantidad de K 2ZnFe(CN)6 que Calcule cuántos litros de oxígeno a 33°C y 750mmHg.6 60.2 L c) 20.4 L cantidad suficiente de los otros elementos? Masas d) 40. Los carbonatos de los elementos alcalino-térreos se a) CH4 30%. se puede obtener con todo el carbono contenido en 12g de K 2CO3 . 59.2g b) 5. O2 50% BaCO 3(s) BaO(s) CO 2(g) d) CH4 60%.25 194 . de acuerdo a las siguientes reacciones: c) CH4 50%. O2 40% e) CH4 70%.3 la composición volumétrica de la mezcla inicial.80 c) 37. c 33. b 06. c 42. c 29. a 13. d 07. c 45. d 14. c 19. a 27. a 31. c 23. c 48. a 05. c 57. a 43. a 52. e 54. d 03. c 47. b 24. a 15. e 46. b 36. b 17. e 34. e 50. b 09. a 25. TRILCE Claves 01. a 60. e 51. b 20. c 21. b 12. d 195 . e 40. b 30. a 56. c 22. b 04. c 08. c 11. d 18. c 49. b 02. d 38. c 44. b 41. b 16. b 26. e 55. d 32. c 10. d 53. b 37. b 28. a 39. e 58. d 59. d 35.