11 ACTIVIDADES DE REACTIVOS IMPUROS Y EN DISOLUCIÓN Se hacen reaccionar 25 g de cinc puro con una disolución de ácido clorhídrico 6 M. Calcula el volumen de disolución que será preciso utilizar. Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 65,4 ( g Zn ) 25 g Zn x 28 g HCl 28(g) / 36,5 (mol/g) 0,77 mol 2 36,5 ( g HCl ) x De acuerdo con la estequiometría: Conocida la concentración molar de la disolución: V disolución = nº moles / M = 0,77 / 6 = 0,130 L = 130 cm 3 El silicio se combina a temperaturas elevadas con diversos metales formando siliciuros. El siliciuro de magnesio Mg2Si reacciona fácilmente con el ácido clorhídrico formándose silano SiH 4, además de cloruro de magnesio. ¿Qué volumen de disolución del ácido clorhídrico 2 mol/L reacciona con 200 g de Mg 2Si? Mg2Si + 4 HCl → 2 MgCl2 + SiH4 76,6 g (1 mol Mg 2 Si) 200 g ; x 381 g HCl 146 g (4 mol HCl ) x M 4 3 381 ( g ) 1 (mol ) 10,4 mol HCl 36,5 ( g ) 10,4 (mol ) moles moles V 5,2 L V M 2 (mol / L) El ácido sulfúrico reacciona con el aluminio formándose sulfato de aluminio e hidrógeno gaseoso. Si 3 reaccionan 25 g de Al con 55 cm de una disolución de ácido sulfúrico 1,5 mol/L calcula los gramos de sal obtenidos, sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 80 %. 2 Al + 3 H2SO4 → Al2 (SO4) 3 + 3 H2 Para obtener los moles de aluminio: 25(g) · 1/27 (mol/g) = 0,92 moles Al Para obtener los moles de ácido sulfúrico, teniendo en cuenta los datos de la disolución: nº moles = 1,5 (mol/L) · 0,055 (L) = 0,082 moles H2SO4 2 (mol Al ) 0,92 mol Al x 1,38 mol H 2 SO4 3 (mol H 2SO4 ) x Es decir que el reactivo limitante es el ácido sulfúrico. Por tanto, los moles y gramos de sal obtenidos son: 3 mol H 2 SO4 0,082 mol x 0,027 mol 0,027(mol) · 342 (g/mol) 9,23 g Al 2 ( SO4 ) 3 1 mol Al 2 SO4 3 x Considerando la estequiometría de la reacción: De acuerdo con el rendimiento del proceso: 9,23 (g)·x 80/100 7,4 g de Al2 (SO4) 3. Reacciona una cierta cantidad de sulfato de magnesio con una disolución 2 M de hidróxido de sodio, formándose 10 g de hidróxido de magnesio. Calcula el volumen de disolución que se ha consumido en la reacción. MgSO4 + 2 NaOH → Mg(OH)2 + Na2SO4 46 g (2 moles NaOH ) x ; x 7,89 g NaOH 58,3 g (1 mol Mg (OH ) 2 ) 10 g Según la estequiometría: que expresado en moles: 7,89 ( g ) 1 (mol ) 0,34 mol NaOH 23 ( g ) Teniendo en cuenta el dato de la concentración molar: M 7 0,39 (mol ) moles ;V 0,17 L 170 cm 3 disolución V 2 (mol / L) Se tratan 66 mL de una disolución de ácido clorhídrico 0,6 M con aluminio. Averigua el volumen de hidrógeno obtenido, medido a 25ºC y 720 mm de Hg. 2 Al (s) + 6 HCl (ac) → 2 AlCl3 (ac) + 3 H2 (g) Según los datos de la disolución: y de acuerdo con la estequiometría: M moles ; nº moles M v 0,6 (mol / L) · 66 10 3 ( L) 0,039 mol HCl v 2 mol HCl 0,039 mol ; x 0,019 mol H 2 1 mol H 2 x 48 L H 2 p 0. ¿Cuántos gramos de sal se obtendrán. x 29. si el rendimiento del proceso es del 80 %? Na2CO3+ H2SO4 → Na2SO4 + CO2 + H2O Con los datos de la disolución se calculan los gramos de ácido sulfúrico: Masa = Densidad · Volumen = 1.18 (g/mL) · 20 (mL) = 23. averigua qué reactivo es el limitante y calcula los gramos de cloruro de calcio que podrán obtenerse.125 (mol ) 3 10 Reaccionan 20 mL de ácido sulfúrico del 90 % en masa y densidad 1.95 (atm) 8 Al reaccionar 35 g de sulfato amónico (NH4)2SO4 con 50 mL de una disolución de hidróxido de sodio. Los gramos de cloruro de calcio son: 2 (mol NaCl) 0.6 g disolución. por tanto.45 mol NaOH moles M 9 M V 0.46 g ( NH 4 ) 2 SO4 44. CaCO3 (s)+ 2 NaCl (aq) → Na2CO3 (s) + CaCl2 (s) 250 (g CaCO3) x 1/100 (mol/g) 2. originándose sulfato de sodio. se obtienen 10 L de amoniaco medidos en c. que el ácido sulfúrico es el limitante.87 g CaCl 2 1 (mol ) 0.05 L 9 El procedimiento empleado en la industria para la obtención de carbonato de sodio.45 mol NaOH 22. recibe el nombre de Solvay.8 L (2 mol NH 3 ) 10 L El sulfato amónico es el reactivo que está en exceso. Por tanto y de acuerdo con los coeficientes estequiométricos indicados en la reacción: 40 g (1 mol NaOH ) 1 mol NaOH x ..7g x 80/100 = 24.082 (atm L K 1mol 1 ) 298 ( K ) p V n RT V 0.2 Aplicando la ecuación de los gases perfectos: n RT 0.5 mol de CaCO3 nº moles de NaCl = 1 (mol/L) · 250 · 10 .019 (mol ) 0.24 ( g ) x 30.6 g x 21.n. x 17. de acuerdo con la estequiometría el NaCl es el reactivo limitante.18 g/cm .3 (L) = 0. además de sulfato de sodio y agua.2 g H 2 SO4 98 ( g H 2 SO4 ) x Es decir. (NH4)SO4 (s) + 2 NaOH (ac) → Na2SO4 (ac) + 2 NH3 (g) + 2 H2O (l) 132 g (1 mol ( NH 4 ) 2 SO4 ) x . Por tanto los gramos de sal obtenidos son: 98 ( g H 2 SO4 ) 21. La reacción global que se produce es la siguiente: CaCO3 (s) + 2 NaCl (aq) → Na2CO3 (s) + CaCl2 (s) 3 Si se hacen reaccionar 250 de carbonato cálcico con 250 cm de una disolución de cloruro de sodio 1mol/L. Determina la concentración molar de la disolución de hidróxido de sodio.125 mol CaCl 2 1 (mol CaCl2) x 111 ( g CaCl2) x x 13.25 moles. dióxido de carbono y agua.24 g H 2 SO4 90 g H 2 SO4 x Y de acuerdo con la estequiometría: 106 ( g Na2 CO3 ) 50 g Na2 CO3 x 46.56 g Na2SO4 .25 mol x 0. con 50 g de carbonato de sodio. 100 g disolución 23.7 g de sal 142 ( g Na2 SO4 ) x Teniendo en cuenta el rendimiento del proceso: 30.86 g 0.4 L (1 mol NH 3 ) 10 L 40 g De modo que la concentración molar: 0.86 g NaOH 17. 4 L CO2 teóricos 22.7 g Cu 2 mol NO 3 mol c) 2 mol NO 3 mol . los gramos de sal que se obtienen son: 100 g / mol CaCO3 60 g . b) El volumen recogido de CO2. el mineral no es puro. CaCO3 + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + CO2 + H2O De acuerdo con los datos de la disolución. 2 NO + O2→ 2 NO2 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 4 mol HNO3 x .5 mol .6 L O2 22. x 98. x 4. x 33.5 mol / L b) 3 mol Cu x . c) El volumen de aire. calcula: a) Los gramos de sal obtenidos.5(g/mol) 285.8(gFe/mol) 69.3 15 Se hace reaccionar una disolución de ácido nítrico diluido 1.6 moles v 0. V 8 L de disolución V M 1.5 mol O2 1 mol O2 x 1 mol O2 1. 1 mol CaCO3 : 2 mol HNO3 a) De acuerdo con la estequiometría. moles m v 2 (mol / L) 0.5 (mol ) · 63.8 g 1.7 L CO2 reales 100 17 Dos moles de un determinado mineral supuestamente formado por FeO se someten a un proceso químico y se obtienen 1.4 L 12. Si se han añadido 60 g de carbonato de calcio a 300 mL de disolución de ácido nítrico 2 M. El rendimiento del proceso es del 95 %.4 g 93. Indica si el mineral es puro y en caso contrario su riqueza.6 g HNO3 126 g HNO3 x El carbonato de calcio es el reactivo limitante.5 mol 4. Dado que se obtiene menos. medido en c. x 1. Calcula: a) El volumen de disolución que se ha consumido.n. según la estequiometría del proceso.8(molFe) · 55.8 moles de Fe. averiguamos los gramos de HNO 3: moles m .9% Su riqueza es: 2(molFeO ) · 71. 1 mol FeO = 71. formándose tres moles de monóxido de nitrógeno.4 L x De acuerdo con la composición volumétrica del aire: 100 L aire x .6 L O 2 16 El nitrato de calcio se puede obtener por reacción entre el carbonato de calcio y el ácido nítrico.4 g teóricos 164 g / mol Ca( NO3 ) 2 x 95 98. x 13.5 g de Ca( NO3 ) 2 reales 100 b) El volumen de CO2.n. x 75.4 L (1 mol CO2 ) x 95 13. x 12 mol HNO3 1 mol NO 3 mol a) M 12 mol moles moles .5 M con virutas de cobre.6 (mol ) 63 ( g / mol ) 38 g HNO3 100 g CaCO3 60 g .. además de nitrato de cobre (II) y agua. empleado para posteriormente oxidar el monóxido de nitrógeno a dióxido de nitrógeno. De cada mol de óxido se puede obtener 1 mol de hierro como máximo.8(g/mol) . se calcula del modo siguiente: 100 g (1 mol CaO3 ) 60 g . x 168 L aire 20 L O2 33.3 ( L) 0.8 g 1 mol Fe = 55. medido en c. b) Los gramos de cobre que han reaccionado. se hace reaccionar 30 g de la misma con exceso de disolución de ácido sulfúrico.7 g de Zn 1(mol ) Los moles de hidrógeno recogidos son: n De modo que la riqueza de cinc en la muestra es: pV RT 28.7 ( g ) ·100 95.44 mol de H 2 atmL 0.4( g ) 0.082 ·293( K ) molK Según indica la estequiometría 1mol Zn: 1 mol de H2. los gramos necesarios de cinc son: 65. calcula la riqueza en cinc que contiene la citada muestra.5 atm. Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 1.4 21 Para determinar la pureza de una muestra de cinc. Si el hidrógeno desprendido ocupa un volumen de 7 litros medidos a 20 ºC y 1.6 % 30 ( g ) .44 (mol Zn) 28.5(atm)·7( L) 0.