qmc. 5to. (2015)

Qumica general - 1 -

Cap. 2

ECUACIONES QUMICAS

CONTENIDO:

- 2 - Qumica general

OBJETIVO HOLSTICO ESPECFICO:

Fortalecemos la importancia de las representaciones de las reacciones qumicas a partir de las ecuaciones resolviendo ejercicios de igualacin aplicando los diferentes mtodos de igualacin, para el beneficio de nuestra sociedad comunitaria.

TICs para QUMICA (Laboratorio virtual)

Phet ofrece simulaciones divertidas e interactivas de forma gratuita, basados en la investigacin de los fenmenos fsicos y qumicos. Creemos que nuestro enfoque basado en la investigacin y la incorporacin de los hallazgos de investigaciones anteriores y nuestra propia prueba, permite a los estudiantes hacer conexiones entre los fenmenos de la vida real y la ciencia subyacente, profundizando sus conocimientos y apreciaciones del mundo fsico. - Ingresa a Phet en el buscador de paginas, luego la pestaa qumica - En la barra que aparece hacer clic en Qumica - Luego click en la pestaa de Balanceando acuaciones, descargue o experimente en

lnea - Ingrese a Juego de balanceo - Pon a prueba tus conocimientos y experimenta nuevas actividades


Introduccin.- Las ecuaciones qumicas son las representaciones de las reacciones qumicas o

transformaciones qumicas, y constan de dos miembros; en el primero se indican las frmulas de las sustancias iniciales, que se denominan reactivos, y en el segundo las de las

sustancias que se obtienen, y se denominan productos.

Ejemplo: En la combustin del metano se produce dixido de carbono y agua. La ecuacin que representa esta reaccin es:

CH4 + O2 ---> CO2 + H2O

Para igualar la ecuacin se utilizan coeficientes estequiomtricos, que se colocan delante de las

frmulas e indican el nmero relativo de molculas.

CH4 + 2 O2 --> CO2 + 2 H2O En determinados casos hace falta especificar el estado fsico: slido (s), lquido (l), gas (g), o disolucin acuosa (aq), en que se encuentran las sustancias en las condiciones de la reaccin.

CH4(g) + 2 O2(g) --> CO2(g) + 2 H2O(l)

Un mol de metano con dos moles de oxgeno produce un mol de dixido de carbono y dos moles de agua. Mtodos para ajustar ecuaciones qumicas.- Existen varios mtodos para igualar ecuaciones qumicas, y son las siguientes:

- Mtodo del tanteo - Mtodo del nmero de oxidacin o REDOX - Mtodo del in electrn: En medio cido y en

medio bsico - Mtodo algebraico

En ste texto, solo se estudiarn los tres primeros,

por su importancia, dejando al estudiante como

investigacin el mtodo algebraico.

a) Mtodo del tanteo.- Es el mtodo ms sencillo,

se contarn los tomos de cada elemento en

reactivos y productos y se colocarn los coeficientes

delante de las frmulas para que los elementos

queden igualados.

Ejemplos:

Combustin del propano:

C3H8 + O2 --> CO2 + H2O

El oxgeno participa en ms de un compuesto en productos, lo dejaremos para el final. Empezamos por el C, 3 carbonos en reactivos y 1 carbono en productos, necesitamos 3 molculas de CO2 para ajustarlo.

C3H8 + O2 --> 3 CO2 + H2O

Seguimos con el H, 8 hidrgenos en reactivos y 2 hidrgenos en productos, necesitamos 4 molculas de H2O para ajustarlo.

C3H8 + O2 --> 3 CO2 + 4 H2O Slo nos faltan los O, 2 oxgenos en reactivos y 3x2 + 4x1 = 10 en productos, necesitamos 5 molculas de O2 en reactivos para ajustarlo.

C3H8 + 5 O2 --> 3 CO2 + H2O

Ya est la ecuacin ajustada, el coeficiente del propano es 1 aunque no se escriba. Recuerda que lo que no puedes modificar son los coeficientes de

cada elemento dentro de las molculas, ya que cambiaras las sustancias, slo podemos modificar el nmero de molculas.


Ejercicios.- Igualar las siguientes ecuaciones qumicas por el mtodo del tanteo:

1) N2 + H2 NH3

2) H2O + Na NaOH + H2

3) KClO3 KCl + O2

4) BaO2 + HCl BaCl2 + H2O2

5) H2SO4 + NaCl Na2SO4 + HCl

6) FeS2 Fe3S4 + S2

7) H2SO4 + C H2O + SO2 + CO2

8) SO2 + O2 SO3

9) HCl + MnO2 MnCl2 + H2O + Cl2

10) K2CO3 + C CO + K

11) Ag2SO4 + NaCl Na2SO4 + AgCl

12) NaNO3 + KCl NaCl + KNO3

13) Fe2O3 + CO CO2 + Fe

14) Na2CO3 + H2O + CO2 NaHCO3

15) FeS2 + O2 Fe2O3 + SO2

16) Cr2O3 + Al Al2O3 + Cr

17) Ag + HNO3 NO + H2O + AgNO3

18) CuFeS2 + O2 SO2 + CuO + FeO

19) Na2CO3 + H2O + CO2 NaHCO3

20) C4H10 + O2 CO2 + H2O


b) Mtodo del nmero de oxidacin o mtodo REDOX.- Es un mtodo que se basa en la ganancia

o prdida de electrones que ocurren en los compuestos o elementos de una reaccin qumica. Oxidacin: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento qumico cede electrones, lo que se traduce en un aumento de su ndice de

oxidacin. Reduccin: Es el proceso mediante el cual un determinado elemento qumico capta electrones, lo que se traduce en una disminucin de su ndice de oxidacin.

Definiciones de importancia.- Para tomar en cuenta: a) Sustancia que cede electrones:

Se oxida = Es reductor

b) Sustancia que electrones:

Se reduce = Es un oxidante

c) Agente oxidante: Es toda sustancia, molcula o

in capaz de captar electrones, por lo tanto se reduce.

d) Agente reductor: Es toda sustancia, molcula o

in capaz de ceder electrones, por lo tanto se oxida.

e) Oxidacin: Es el proceso mediante el cual un

determinado elemento qumico cede electrones, lo que se traduce en un aumento de su ndice de oxidacin.

f) Reduccin: Es el proceso mediante el cual un

determinado elemento qumico capta electrones, lo que se traduce en una disminucin de su ndice de oxidacin.

Nmeros de oxidacin.- Antes de comenzar a aplicar el mtodo, recordaremos los nmeros de oxidacin de algunos elementos:

a) Del oxgeno es: 2 : O 2

b) Del oxgeno en los perxidos es: 1 : O2

1

c) Del oxgeno en los superxidos es: 1/2 : O2

1

d) Del hidrgeno es: +1: H1+ e) De un elemento libre, es cero (0)

f) La suma de los nmeros de oxidacin de un compuesto es cero (0)

Ejemplos:

1. Demostrar que la suma de los nmeros de

oxidacin del siguiente compuesto es cero.

+1 +6 2

H2 S O4

H = 2x1 = +2 S = 1x6 = +6 O = 4x(-2) = 8

Total = 0

2. Indica el nmero de electrones captados o

cedidos y nombra el proceso (oxidacin o reduccin).

a) Mn+7 ---> Mn+2

El Mn gan 5 e-, reduccin

b) S2 ---> S0 El S perdi 2 e-, oxidacin

c) C1 ---> Cl20

El Cl perdi 2 e-, oxidacin

Procedimiento para el mtodo REDOX.- Los

siguientes son los pasos a seguir:

1. Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.

2. Colocar los nmeros de oxidacin en cada uno de los elementos.

3. Observar que nmeros de oxidacin cambiaron (un elemento se oxida y uno se reduce).

4. Escribir la diferencia de nmeros de oxidacin de un mismo elemento.

5. Multiplicar la diferencia de nmeros de oxidacin por los subndices correspondientes de cada elemento.

6. Cruzar los resultados 7. Colocar los resultados como coeficientes en el

lugar correspondiente. 8. Completar el balanceo por tanteo. 9. Verifica la cantidad de tomos en cada miembro

de la ecuacin. 10. En caso de que todos los coeficientes sean

divisibles se reducen a su mnima expresin.


Ejemplo: 1.- Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.

2.- Colocar los nmeros de oxidacin en cada uno de los elementos.

3.- Observar que nmeros de oxidacin cambiaron (un elemento se oxida y uno se reduce).

4.- Escribir la diferencia de nmeros de oxidacin de un mismo elemento.

5.- Multiplicar la diferencia de nmeros de oxidacin por los subndices correspondientes de cada elemento.

6.- Cruzar los resultados


7.- Colocar los resultados como coeficientes en el lugar correspondiente.

8.- Completar el balanceo por tanteo.

9.- Verifica la cantidad de tomos en cada miembro de la ecuacin.

10.- En caso de que todos los coeficientes sean divisibles se reducen a su mnima expresin. (En este caso no son divisibles y quedan de la siguiente manera:)

Ejemplo:

Igualar aplicando el mtodo REDOX

+6 2 +3 0

K2 Cr2O7 + H2SO4 + H2S ----> K HSO4 + Cr2(SO4)3 + H2O + S

Empezamos en el primer miembro: Cr: Pasa de +6 a +3; se reduce; es oxidante: 3 S: Pasa de -2 a 0; se oxida; es reductor: 2 Observamos los subndices, nico el Cr: 3x2 = 6 S: 2 Simplificamos, son pares, entre 2: Cr: 3 S: 1 Intercambiando, e igualando:

K2 Cr2O7 + 5 H2SO4 + 3 H2S ----> 2 K HSO4 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O + 3 S

3x2 = 6 2 3 1


Ejercicios.- Igualar las siguientes ecuaciones qumicas por el mtodo REDOX:

1) Ag + HNO3 NO + H2O + AgNO3 2) CuFeS2 + O2 SO2 + CuO + FeO 3) HCl + MnO2 MnCl2 + H20 + Cl2 4) H2SO4 + C H2O + SO2 + CO2 5) Fe2O3 + CO CO2 + Fe 6) Ag + HNO3 NO + H2O + Ag NO3 7) C + HNO3 N2 + CO2 + H2O 8) C + HNO3 CO2 + NO2 + H2O 9) Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O 10) Cu + HNO3 NO2 + H2O + Cu(NO3)2 11) CuS + HNO3 Cu(NO3)2 + S + H2O + NO

12) H2SO4 + HI H2SO3 + I2 + H2O 13) HNO3 + H2S NO2 + H2O + S 14) K2Cr2O7 + HCl CrCl3 + KCl + H2O + Cl2 15) K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl CrCl3 + SnCl4 + KCl + H2O 16) KMnO4 + HBr MnBr2 + KBr + H2O + Br2 17) KMnO4 + HCl MnCl2 + KCl + Cl2 + H2O 18) KNO3 + S SO2 + K2O + NO 19) Na2Cr2O7 + FeCl2 + HCl CrCl3 + FeCl3 + NaCl + H2O 20) Na2Cr2O7 + HCl NaCl + CrCl3 + H2O + Cl2

Representa los siguientes procesos por medio de ecuaciones balanceadas por el mtodo de REDOX:

1) El monxido de nitrgeno gaseoso se prepara por reaccin del cobre metlico con cido ntrico obtenindose, adems, nitrato de cobre (II) y agua.

2) El cido sulfrico concentrado reacciona con el bromuro de potasio para dar sulfato de potasio, bromo, dixido de azufre y agua.

3) El cido sulfrico reacciona con cobre para dar sulfato de cobre (II), dixido de azufre y agua.

4) El cido ntrico concentrado reacciona con carbono producindose dixido de nitrgeno, dixido de

carbono y agua.

5) El cido ntrico reacciona con el cido sulfhdrico dando azufre elemental, monxido de nitrgeno y agua.

6) El cloro (gas) reacciona con hidrxido de potasio produciendo clorato de potasio, cloruro de potasio y agua.

7) El yodo (slido) reacciona con cido ntrico para dar cido ydico, monxido de nitrgeno y agua.


c) Mtodo del In electrn.- Para balancear una reaccin qumica por este mtodo, se tiene en cuenta los iones que contienen los tomos que cambian de estado de oxidacin.

Adems es indispensable tener presente el carcter del medio donde ocurre la reaccin, el medio cido y el medio bsico. Para entender este mtodo se debe tener claro cmo se producen las disociaciones de cidos, bases y sales (electrolitos). - Los CIDOS: Se disocian en H+ y el anin

negativo:

Ejemplos:

HNO3 ----> H + + NO3 H2SO4 ----> 2 H+ + SO42 H3PO4 ----> 3 H+ + PO43

- Las BASES (hidrxidos): Se disocian en el

catin positivo y el OH - :

Ejemplos:

NaOH ----> Na+ + OH

Mg(OH)2 ----> Mg+2 + 2 (OH)

Al(OH)3 ----> Al+3 + 3 (OH) - Las SALES: Se disocian en los iones

correspondientes (catin positivo y el anin negativo):

Ejemplos:

Ag Cl ----> Ag+ + Cl

AgNO3 ----> Ag+ + NO3

Cu(NO3)2 ----> Cu+2 + 2 (NO3)

Al2(SO4)3 ----> 2 Al+3 + 3 (SO4)2

Procedimiento para el mtodo de ion electrn: a) En medio ACIDO:

1. Verificar que la ecuacin este bien escrita y completa.

2. Pasar a la forma inica: cidos, bases y sales. Las sustancias elementales o elementos libres, los xidos, anhdridos, el H2O y el H2O2 no se

disocian. 3. Se escribe por separado las ecuaciones inicas

parciales del agente oxidante y el agente reductor.

4. Se balancea por tanteo (inspeccin) los tomos,

el H y O.

5. Para igualar los tomos de oxgeno, se agrega

molculas de H2O (donde falte oxgeno); en el otro miembro aadir iones hidrgeno H+ el doble

en cantidad. 6. Contar la carga total en ambos lados de cada

ecuacin parcial y agregar e- en el miembro que tenga exceso de carga positiva (+)

7. Igualar el nmero de e- perdidos por el agente

reductor, con los e- ganados por el agente oxidante, multiplicando las ecuaciones parciales en cruz.

8. Se suman las dos medias reacciones cancelando

la cantidad de e-, H+, OH- o H2O que aparezca en ambos lados, con lo cual se obtendr la ecuacin finalmente balanceada.

9. Si la ecuacin fue dada originalmente en forma

inica, sta es la respuesta del problema. 10. Si la ecuacin fue dada originalmente en forma

molecular; se trasladan estos coeficientes a la ecuacin molecular y se inspeccionan el balanceo de la ecuacin.

b) En medio BSICO:

1. Es igual al procedimiento del medio cido. Excepto en la igualacin de O e H.

2. Para Igualar los tomos de oxgeno, agregar molculas de H2O donde sobre oxgenos, en la cantidad sobrante; al otro miembro aadir radicales OH el doble de la cantidad de H2O.

3. Para igualar los tomos de hidrgeno, agregar

iones OH donde sobre, en la cantidad sobrante; al otro miembro aadir H2O la misma cantidad.


Ejemplo: Resolucin de una ecuacin por el mtodo del ion electrn en medio cido:

I2 + HNO3 ----> HIO3 + NO + H2O (Molecular)

Se pasa a forma inica: 0 + + 0 0 I2 + H + NO3 ----> H + lO3 + NO + H2O (Inica) Se escribe por separado el esqueleto de las ecuaciones inicas parciales del agente oxidante y el agente reductor: 0 I2 ----> lO3 - 0 NO3 ----> NO Se balancea por tanteo (inspeccin) los tomos distintos de H y O:

0 I2 ----> 2 lO3 0 NO3 ----> NO Igualar los tomos de oxgenos agregando molculas de H2O para balancear los oxgenos (aadir agua donde

falte oxgeno): I2 + 6 H2O ----> 2 lO3 NO3 ----> NO + 2 H2O Igualar los tomos de hidrgenos H+ (iones hidrgenos) donde falta hidrgeno: + I2 + 6 H2O ----> 2 lO3 + 12 H + NO3 + 4 H ----> NO + 2 H2O

Contar la carga total en ambos lados de cada ecuacin parcial y agregar e- en el miembro deficiente en carga negativa (-) o que tenga exceso de carga positiva (+): + I2 + 6 H2O ----> 2 lO3 + 12 H + 10 e-

+ NO3 + 4 H + 3 e- ----> NO + 2 H2O Igualar el nmero de e- perdidos por el agente reductor, con los e- ganados por el agente oxidante, multiplicando las ecuaciones parciales por la cantidad de electrones determinados en forma cruzada (simplifique si es posible): + x 3 I2 + 6 H2O ----> 2 lO3 + 12 H + 10 e-

+ x 10 NO3 + 4 H + 3 e- ----> NO + 2 H2O


+ 3 I2 + 18 H2O ----> 6 lO3 + 36 H + 30 e-

+ 10 NO3 + 40 H + 30 e- ----> 10 NO + 20 H2O Smese las dos medias reacciones cancelando cualquier cantidad de e-, H+, OH- o H2O que aparezca en ambos lados, con lo cual se obtendr la ecuacin finalmente balanceada: + 3 I2 + 18 H2O ----> 6 lO3 + 36 H + 30 e-

4 + 2 10 NO3 + 40 H + 30 e- ----> 10 NO + 20 H2O + 3 I2 + 10 NO3 + 4 H ----> 6 lO3 + 10 NO + 2 H2O Si la ecuacin fue dada originalmente en forma inica, sta es la respuesta del problema. Si la ecuacin fue dada originalmente en forma molecular; se trasladan estos coeficientes a la ecuacin molecular y se inspeccionan el balanceo de la ecuacin:

3 I2 + 10 HNO3 ----> 6 HIO3 + 10 NO + 2 H2O

Ejemplo: Resolucin de una ecuacin por el mtodo del ion electrn en medio bsico:

Bi2O3 + KOH + KClO ----> KBiO3 + KCl + H2O

Se pasa a forma inica:

Bi2O3 + K+ + OH + K+ + ClO ----> K+ + BiO3 + K+ + Cl + H2O

Ecuaciones inicas parciales del agente oxidante y el agente reductor:

Bi2O3 ----> BiO3 ClO ----> Cl

Se balancea por tanteo (inspeccin) los tomos distintos de H y O:

Bi2O3 ----> 2 BiO3 ClO ----> Cl

Agregar molculas de H2O donde exista exceso de oxgeno (Por ejemplo si existe 3 oxgenos por dems, aada 3 H2O):

Bi2O3 ----> 2 BiO3 + 3 H2O ClO + 1 H2O ----> Cl

Igualar H y O con radicales OH- donde falte H:

Bi2O3 + 6 OH ----> 2 BiO3 + 3 H2O ClO + 1 H2O ----> Cl + 2 OH


Igualar elctricamente, aadiendo e- en el lado ms positivo:

Bi2O3 + 6 OH ----> 2 BiO3 + 3 H2O + 4e-

ClO + 1 H2O + 2e- ----> Cl + 2 OH

Intercambiar y simplificar nmero de electrones:

1 2 Bi2O3 + 6 OH ----> 2 BiO3 + 3 H2O + 4e-

2 4 ClO + 1 H2O + 2e- ----> Cl + 2 OH

Multiplicar y sumar ambas ecuaciones parciales:

Bi2O3 + 6 OH ----> 2 BiO3 + 3 H2O + 4e- 2 ClO + 2 H2O + 4e- ----> 2 Cl + 4 OH

Sumar las dos medias reacciones cancelando cualquier cantidad de e-, H+, OH o H2O que aparezca en ambos lados, con lo cual se obtendr la ecuacin finalmente balanceada: 2 1

Bi2O3 + 6 OH ----> 2 BiO3 + 3 H2O + 4e- 2 ClO + 2 H2O + 4e- ----> 2 Cl + 4 OH

Bi2O3 + 2 OH + 2 ClO ----> 2 BiO3 + H2O + 2 Cl Si la ecuacin fue dada originalmente en forma inica, sta es la respuesta del problema. Si la ecuacin fue dada originalmente en forma molecular; se trasladan estos coeficientes a la ecuacin molecular y se inspeccionan el balanceo de la ecuacin:

Bi2O3 + 2 KOH + 2 KClO ----> 2 KBiO3 + 2 KCl + H2O

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Ejercicios.- Igualar las siguientes ecuaciones qumicas por el mtodo in electrn en medio cido:

1) MnO4 + H+ + Br --> Mn+2 + Br2 + H2O

2) Cr2O72 + H+ + I --> Cr+3 + I2 + H2O

3) MnO4 + SO32 + H+ --> Mn+2 + SO42 + H2O

4) Cr2O72 + Fe+2 + H+ --> Cr+3 + Fe+3 + H2O

5) CrO42 + H+ + HSnO2 --> CrO2 + HSnO3 + H2O

6) C2H4 + MnO4 + H+ --> CO2 + Mn+2 + H2O

7) ClO3 + H2O + I2 --> IO3 + Cl + H+

8) Cu + H+ + SO42 --> Cu+2 + H2O + SO2

9) Fe+2 + MnO4 --> Fe+3 + Mn+2

10) Br2 + SO2 --> Br + SO42

11) Cu + NO3 --> Cu+2 + NO2

12) PbO2 + Cl --> Pb+2 + Cl2

13) Zn + NO3- --> Zn+2 + N2

14) H2SO4 + C --> CO2 + SO2 + H2O

15) MnO2 + HCl --> Cl2 + MnCl2 + H2O

16) HNO3 + ZnS --> S + NO + Zn(NO3)2 + H2O

17) HNO3 + Cu --> Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

18) (NH4)2Cr2O7 --> Cr2O3 + H2O + N2

19) HI + H2O2 --> I2 + H2O

20) H2O2 + KMnO4 + H2SO4 --> K2SO4 + MnSO4 + O2 + H2O

21) KBrO3 + KI + HBr --> KBr + I2 + H2O

22) KBiO3 + Mn(NO3)2 + HNO3 --> Bi(NO3)3 + KMnO4 + KNO3 + H2O

23) K MnO4 + KCl + H2SO4 --> MnSO4 + Cl2 + K2SO4 + H2O

24) I2 + HNO3 --> HIO3 + NO + H2O

25) K2Cr2O7 + HI + HClO4 --> Cr(ClO4)3 + KClO4 + I2 + H2O

26) Ca(IO3)2 + KI + HCl --> CaCl2 + KCl + I2 + H2O

27) KMnO4 + NaI + H2SO4 --> I2 + MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O

28) K2Cr2O7 + KBr + H2SO4 --> Br2 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + H2O


Ejercicios.- Igualar las siguientes ecuaciones qumicas por el mtodo in electrn en medio bsico:

1) MnO4 + I ----> MnO42 + I2

2) P4 + OH + H2O ----> PH3 + H2PO2 3) Cl2 + H2O2 + OH ----> ClO2 + H2O 4) MnO4 + H2O + Fe+2 ----> MnO2 + Fe+3 + OH

5) Cl2 + IO3 + OH ----> IO4 + Cl + H2O

6) Br2O3 + ClO ----> BrO3 + Cl

7) N2H4 + Cu(OH)2 ----> N2 + Cu 8) Zn + NO3 ----> NH3 + Zn(OH)4 2 9) Cl2 ----> ClO3 + Cl 10) MnO4 + S2O32 ----> MnO2 + SO42 + OH

11) CN + MnO4 ----> CON + MnO2

12) Br2 ----> BrO3 + Br

13) SO32 + MnO4 + H2O ---> MnO2 + SO42 + OH

14) Mn+2 + H2O2 ----> MnO2 + H2O

15) Bi(OH)3 + SnO22 ----> SnO33 + Bi

16) MnO4 + NO2 ----> MnO2 + NO3

17) N2H2 + Cu(OH)2 ----> N2 + Cu + H2O 18) Mn(OH)2 + H2O2 ----> MnO2 + H2O 19) I2 + OH ----> l + IO 3 + H2O 20) MnO4 + I + H2O --- -> MnO2 + I2 + OH 21) CIO3 + I ----> CI + I2

22) PH3 + CrO42 ----> P4 + Cr(OH)4

23) Br + ClO ----> BrO3 + Cl

24) NH3 + Na2Cr O4 + H2O + NaCl ---> NaNO3 + CrCl3 + NaOH

25) Cl2 + NaOH ---> NaCl + NaClO + H2O

26) MnO2 + KClO3 + KOH ----> K2MnO4 + KCl + H2O

27) Br2 + KOH ----> KBr + KBrO3 + H2O

28) KMnO4 + NH3 KNO3 + MnO2 + KOH + H2O


Cap. 3

CLCULOS QUMICOS I

LEYES PONDERALES DE LAS

COMBINACIONES QUMICAS

CONTENIDO:



Valoramos la importancia de las unidades de medida mediante los conocimientos sobre las leyes que rigen a las combinaciones qumicas, resolviendo problemas de aplicacin y que permitan contribuir al bienestar de nuestros estudiantes en el proceso de su formacin integral.

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estn desarrollados con detalle y podemos estudiar la tabla peridica, qu es el clima, cmo son las molculas, qu es la cinemtica o cules son las propiedades de la luz. A travs de animaciones y aplicaciones interactivas que le han valido a su autor, Jess Peas, un buen nmero de reconocimientos. - Ingresa a Educaplus en el buscador de paginas - En la barra que aparece hacer clic en Qumica - Luego click en la pestaa de Calculador de masa molar y composicion centesimal,

experimente en lnea - Pon a prueba tus conocimientos y experimenta nuevas actividades


Introduccin.- Un primer aspecto del conocimiento qumico fue conocer la relacin entre las cantidades de los cuerpos que intervienen en una reaccin pasando de lo meramente cualitativo a lo cuantitativo. El descubrimiento de la balanza y su aplicacin sistemtica al estudio de las transformaciones qumicas por LAVOISIER dio lugar al descubrimiento de las leyes de las combinaciones qumicas y al establecimiento de la qumica como ciencia.

Leyes ponderales.- Las leyes ponderales son un

conjunto de leyes que tienen como objetivo el estudio del peso relativo de las sustancias, en una reaccin qumica, entre dos o ms elementos qumicos. Se divide en cuatro importantes leyes como lo son: 1) Ley de la conservacin de la masa o de LAVOISIER.- Se debe al qumico francs A. L. Lavoisier, quien lo formul en 1774.

+

+

Masa 1 Masa 2 Masa 3 Masa 4

Masa 1 + Masa 2 ---> Masa 3 + Masa 4

La materia no se crea ni se destruye, slo se transforma.

Ejemplo:

H2 + Cl2 ---> 2 HCl

2 g + 71 g = 73 g

2) Ley de las proporciones constantes o de PROUST.- En 1808, tras ocho aos de las investigaciones, Proust llego a la conclusin de que para formar un determinado compuesto, dos o ms elementos qumicos se unen y siempre en la misma proporcin ponderal.

Azufre: Forma del 36.4 % de la masa del FeS. Hierro: Forma del 63.6 % de la masa del FeS.

Sulfuro de hierro (II)

FeS

Un compuesto puro siempre contiene los mismos elementos combinados en las mismas proporciones en masa. Ejemplo: En la reaccin de formacin del amoniaco, a partir de los gases Nitrgeno e Hidrgeno:

N2 + 3 H2 ---> 2 NH3

Las cantidades de reactivos que se pueden combinar entre s, son:

NITRGENO HIDRGENO

28 g 6 g

14 g 3 g

56 g 12 g

Una aplicacin de la ley de Proust es la obtencin de la denominada composicin centesimal de un compuesto, esto es, el porcentaje ponderal que representa cada elemento dentro de la molcula.


3) Ley de las proporciones mltiples o de DALTON.- Dalton elabor la primera teora atmica y realiz numerosos trabajos fruto de los cuales es esta ley que formul en 1803: Cuando dos elementos A y B forman ms de un compuesto, las cantidades de A que se combinan en estos compuestos, con una cantidad fija de B, estn en relacin de nmeros pequeos enteros. Ejemplo:

H2 + O2 ----> H2O H2 + O2 ----> H2O2

PRODUCTO HIDRGENO OXGENO

H2O 2 g 16 g = 1(8 g)

H2O2 2 g 32 g = 2(8 g)

Constante Variable

4) Ley de las proporciones recprocas o de RICHTER.- Llamado tambin ley de las proporciones

equivalentes, masas de combinacin o masas equivalentes. En 1792, antes de que Proust y Dalton enunciaran sus leyes, Richter enunci esta ley: Si masas de distintos elementos se combinan con una misma masa de un elemento determinado, cuando esos elementos se combinen entre s, sus masas relativas sern mltiplos o submltiplos de aquellas masas. Ejemplo:

2 Na + S ---> Na2S 46 g 32 g

H2 + S ---> H2S

2 g 32 g

Entonces cuando se combinan sodio e hidrgeno sus masas deben estar siempre en la relacin de:

1

23

2

46

2

g

g

Hm

Nam

Unidades quimicas.- PARA RECORDAR algunos

conceptos: a) Unidad de masa atmica (u.m.a.).- Se define como la doceava parte de la masa del istopo de carbono12 (C-12).

12

612

11 Cmasauma

Equivalencia:

1 u.m.a. = 1.66x1024 g b) Peso Molecular (M o PM).- Se determina sumando los pesos atmicos de los elementos, teniendo en cuenta el nmero de tomos de cada elemento. Ejemplos: Calcular los pesos moleculares de los siguientes compuestos:

H2SO4

H = 2 x 1 = 2 S = 1 x 32 = 32 O = 4x16 = 64

PM = 98 uma c) El nmero de Avogadro ( NA ).- Mediante

diversos experimentos cientficos se ha determinado que el nmero de tomos que hay en 12 g de 12C.

Este nmero recibe el nombre de nmero de Avogadro.

NA = 6.002x1023 molculas

NA = 6.002x10

23 tomos

H2O H = 2 x 1 = 2 O = 1 x 16 = 16

PM = 18 uma


Un mol contiene el nmero de Avogadro ( 6.02x1023) de unidades de materia fsicas reales (tomos, molculas o iones). El nmero de Avogadro es tan grande que es difcil imaginarlo. d) Mol.- El mol es la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades estructurales (tomos, molculas u otras partculas) como tomos hay exactamente en 12 g de C-12.

1 mol = 6.022x1023 unidades

Ejemplos:

1 mol (tomos) = 6.022 x 1023 tomos 1 mol (molculas) = 6.022 x 1023 molculas 1 mol (electrones) = 6.022 x 1023 electrones 1 mol (iones) = 6.022 x 1023 iones 1 mol (fotones) = 6.022 x 1023 fotones

e) tomo gramo ( at-g ).- Es la masa en gramos de un mol de tomos de un elemento qumico, sta masa es igual al peso atmico expresado en gramos.

1 at - g = P.A. g

1 at-g de Ca = 40 g

1 at-g de Fe = 56 g

Ejemplos: Se tiene una muestra de 200 gramos de Calcio (Ca). Cuntos tomos gramo contiene?

Dato P.A. (Ca) = 40 uma. Solucin:

1 at-g (Ca) = 40 g (Ca) = 6.022x1023 tomos de Ca

Vemos que: 1 At-g (Ca) contiene 40 gramos de tomos de (Ca) Tenemos que calcular cuntos at-g hay en 200 gramos de calcio (Ca) Aplicando una regla de tres simple:

1 at-g (Ca) ----> 40 gramos

x at-gr (Ca) ----> 200 gramos

gatg

gatgx

5

40

1200

f) Nmero de tomo gramo (Nro. at-g):

AN

tomosNro

ggat

gmgatNro

.

)(

)(.

Ejemplo: 1) Determinar el nmero de at-g contenidos en 64 g de oxgeno. Solucin:

416

64.

g

ggatNro

2) Cuntos tomo-gramo de calcio hay en 120

gramos de dicho elemento? Solucin:

340

120

)(

)(.

g

g

ggat

gmgatNro

3) Cuantos gramos de plomo, hay en 0.20 at-g de dicho elemento? Solucin:

m = ? Nro. at-g = 0.20 at-g (Pb) = 207 g

gatgatNromggat

gmgatNro

.

)(

)(.

ggm 4.4120720.0 g) Masa molar o Mol gramo (mol-g).- Es la masa en gramos de un mol de molculas de una sustancia qumica, sta masa es igual al peso molecular expresado en gramos. Ejemplos:

1 mol-g de agua = 18 gramos 1 mol-g de H2SO4 = 98 gramos


Ejemplos de clculos: 1) Cunto pesa en gramos una molcula de agua?

Dato: M (H2O) = 18 uma Solucin:

Veamos la relacin: 1 mol-g (H2O) = 18 g (H2O) 1 mol-g (H2O) = 6.02x1023 molculas de (H2O) Aplicando una regla de tres simple: 6.02x1023 molculas (H2O) ----> 18 gramos

1 molcula (H2O) ----> x gramos Despejando:

gx 2323

1031002.6

18

h) Nmero de moles (n).- Para determinar la cantidad de moles:

)/(

)(

molgmolarMasa

ggramosenmasan

Ejemplo: Determinar el nmero de moles contenidos en 272 g de cido sulfhdrico (H2S) Solucin: M (H2S) = 34

Recordar:

1 mol de tomos = 6.02x1023 tomos 1 mol de molculas = 6.02x1023 molculas 1 mol de gas = 22.4 litros en (C.N.)

Factor molar y Factor de conversin.- Para

diferenciar el factor molar de los factores de conversin, se utilizan [corchetes] para indicar el factor molar y (parntesis) para los factores de conversin. La parte central de un problema estequiomtrico es el FACTOR MOLAR cuya expresin es:

Los datos para calcular el factor molar se obtienen de los coeficientes en la ecuacin balanceada. Ejemplo: A continuacin observe una ecuacin qumica igualada, las masas estequiomtricas y el nmero de moles:

3 Ag + 4 HNO3 ---> NO + 2 H2O + 3 AgNO3

324 g 252 g 30 g 36 g 510 g 3 moles 4 moles 1 mol 2 moles 3 moles

Factores molares extrados de la ecuacin:

a) 3 moles Ag = 30 g NO

b) 252 g HNO3 = 2 moles H2O

c) 1 mol NO = 22.4 L NO = 510 g AgNO3

d) 30 g NO = 36 g H2O

molesg

g

M

mn 8

34

272

partidadeciasusladeMoles

deseadaciasusladeMolesmolarFactor

tan

tan

NOg

Agmoles

30

3

OHmoles

HNOg

2

3

2

252

3510

1

AgNOg

NOmol

3510

4.22

AgNOg

NOL

OHg

NOg

236

30


Clculos estequiomtricos.- La estequiometra es la parte de la qumica que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reaccin qumica (reactivos y productos). Los problemas de aplicacin de clculos estequiomtricos se clasifican en:

a) Mol mol b) Mol gramos c) Gramos gramos d) Mol volumen e) Volumen gramos f) Volumen volumen

Las relaciones pueden ser: entre reactivos y productos, slo entre reactivos o slo entre productos. A) Clculos mol-mol.- En este tipo de relacin la

sustancia de partida est expresada en moles, y la sustancia deseada se pide en moles. En los clculos estequiomtricos los resultados y los datos de las masas atmicas de los elementos, deben utilizarse redondeadas a dos decimales.

RECOMENDACIONES PARA LA RESOLUCIN PASO 1: Balancear la ecuacin Aplicar tanteo, Redox o In electrn PASO 2: Identificar la sustancia deseada y la de

partida. Sustancia deseada: Identificar la sustancia que se va a calcular, los moles. Se escribe la frmula y entre parntesis la unidad solicitada, que en este caso son moles.

Sustancia de partida: Se anota la frmula del

dato proporcionado, y entre parntesis la unidad, que en este caso es moles. PASO 3: Aplicar el factor molar Los moles de la sustancia deseada y la de partida los obtenemos de la ecuacin balanceada.

Ejemplos:

1) Para la siguiente ecuacin balanceada:

4 Al + 3 O2 ----> 2 Al2O3

Calcule:

a) Cuntos moles de aluminio (Al) son necesarios para producir 5.27 moles de Al2O3? b) Cuntos moles de oxgeno (O2) reaccionan con

3.97 moles de Al? Solucin: a) Siguiendo las recomendaciones: 1. Balancear la ecuacin:

Revisando la ecuacin nos aseguramos de que realmente est bien balanceada. 2. Identificar la sustancia deseada y la de partida. Sustancia deseada: El ejercicio nos indica que debemos calcular los moles de aluminio. Se pone la frmula y entre parntesis la unidad solicitada, que en este caso son moles. Sustancia deseada: Al (mol) Sustancia de partida: El dato proporcionado es 5.27 mol de xido de aluminio (Al2O3). Se anota la frmula y entre parntesis el dato. Sustancia de partida: Al2O3 (5.27 mol) 3. Aplicar el factor molar: Los moles de la

sustancia deseada y la de partida los obtenemos de la ecuacin balanceada.

4 Al + 3 O2 ----> 2 Al2O3

Moles: 4 mol 3 mol 2 mol

? mol 5.27 mol

Respuesta: Son necesarios 2.64 moles de Al b) Cuntos moles de oxgeno (O2) reaccionan con

3.97 moles de Al? 1. La ecuacin est balanceada 2. Sustancia deseada: O2 (mol)

Sustancia de partida: Al (3.97 mol)

AlmolOAlmol

AlmolOAlmol 64.2

2

427.5

32

32


3. Aplicar el factor molar

4 Al + 3 O2 ----> 2 Al2O3

Moles: 4 mol 3 mol 2 mol

3.97 mol ? mol

Respuesta: Reaccionan 2.98 moles de O2

B) Clculos mol-gramo.- El procedimiento es similar. En este caso considerar moles y gramos en

los datos e incgnitas. Ejemplos: 1) Para la ecuacin mostrada calcule:

Mg3N2 + 6 H2O ----> 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

a) Moles de Mg(OH)2 (hidrxido de magnesio) que se producen a partir de 125 g de agua. b) Gramos de Mg3N2 (nitruro de magnesio)

necesarios para obtener 7.11 mol de NH3 (amoniaco). Solucin: a) Calcular los moles de Mg(OH)2 (hidrxido de

magnesio) que se producen a partir de 125 g de agua. Revisar que la ecuacin debe estar correctamente balanceada.

Mg3N2 + 6 H2O ----> 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

125 g ?mol Sustancia deseada: Mg(OH)2 en MOL Sustancia de partida: H2O (agua) 125 g La sustancia de partida, agua, est expresada en gramos y no en moles, por lo tanto, no se puede aplicar directamente el factor molar. Es necesario realizar una conversin a moles. Para efectuarlo debemos calcular la masa molecular del agua.

2

2

2

2

22 )(47.3

6

)(3

18

1125 OHMgmol

OHmol

OHMgmol

OHg

OHmolOHg

Respuesta: Se producen 3.47 moles de Mg(OH)2

b) Calcular los gramos de Mg3N2 (nitruro de

magnesio) necesarios para obtener 7.11 moles de NH3 Sustancia deseada: Mg3N2 g Sustancia de partida: NH3 (amoniaco) 7.11 mol

Mg3N2 + 6 H2O ----> 3 Mg(OH)2 + 2 NH3 100 g 2 mol ? g 7.11 mol

23

3

233 5.355

2

10011.7 NMgg

NHmol

NMggNHmol

Respuesta: Se necesitan 355.5 g de Mg3N2 2) De acuerdo con la siguiente ecuacin balanceada: 3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 ----> Ca3(PO4)2 + 6 H2O

a) Cuntos gramos de H3PO4 (cido fosfrico)

reaccionan con 5.70 mol de Ca(OH)2 b) Cuntas mol de agua se producen si se obtienen

500 g de Ca3(PO4)2 (fosfato de calcio)? c) Cuntos gramos de H3PO4 (cido fosfrico) son

necesarios para producir 275 g de agua? Solucin: En cada inciso identificaremos el tipo de

relacin. a) Cuntos gramos de H3PO4 (cido fosfrico) reaccionan con 5.70 mol de Ca(OH)2? 3 Ca(OH)2 + 2 H3PO4 ----> Ca3(PO4)2 + 6 H2O

222 g 196 g 310 g 108 g 3 mol 2 mol 1 mol 6 mol Sustancia deseada: H3PO4 ?g Sustancia de partida: Ca(OH)2 5.70 mol

43

2

432 4.372

)(3

196)(70.5 POHg

OHCamol

POHgOHCamol

b) Cuntos mol de agua se producen al obtener 500 g de Ca3 (PO4)2 (fosfato de calcio)? Sustancia deseada: H2O (agua) mol Sustancia de partida: Ca3(PO4)2 500 g

22 98.2

4

397.3 Omol

Almol

OmolAlmol


OHmolPOCag

OHmolPOCag 2

243

2243 68.9

)(310

6)(500

c) Cuntos gramos de H3PO4 (cido fosfrico) son

necesarios para producir 275 g de agua? Sustancia deseada: H3PO4 (cido fosfrico) g Sustancia de partida: H2O (agua) 275 g

43

2

432 07.499

108

196275 POHg

OHg

POHgOHg

Respuestas:

a) Reaccionan 372.4 g de H3PO4 b) Se producen 9.68 mol de H2O c) Son necesarios 499.07 g de H3PO4 C) Clculos gramo-gramo.- El procedimiento es similar. En este caso considerar gramos con gramos en los datos e incgnitas. Ejemplos: 1) Para la ecuacin mostrada calcule:

Mg3N2 + 6 H2O ----> 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

a) Gramos de Mg(OH)2 (hidrxido de magnesio) que se producen a partir de 45 g de nitruro de magnesio b) Gramos de Mg3N2 necesarios para obtener 50 g de NH3. Solucin: a) Calcular los gramos de Mg(OH)2 que se producen a partir de 45 g de nitruro de magnesio

Mg3N2 + 6 H2O ----> 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

100 g 174 g 45 g g? Sustancia deseada: Mg(OH)2 en g Sustancia de partida: Mg3N2 45 g

Aplicar la factor equivalente:

2

23

223 )(3.78

100

)(17445 OHMgg

NMgg

OHMggNMgg

Respuesta: Se producen 78.3 g de Mg(OH)2

b) Calcular los gramos de Mg3N2 necesarios para obtener 50 g de NH3. Sustancia deseada: Mg3N2 g Sustancia de partida: NH3 50 g

Mg3N2 + 6 H2O ----> 3 Mg(OH)2 + 2 NH3

100 g 34 g ? g 50 g

23

3

233 4.132

34

10045 NMgg

NHg

NMggNHg

Respuesta: Se necesitan 132.4 g de Mg3N2 Volumen molar de un gas.- Es el volumen que ocupa un gas en condiciones normales (C.N.) o condiciones estndar (STP) de temperatura y presin.

T = 0C = 273 K

P = 1 atm = 760 mm de Hg = 760 torr

Este volumen es fijo y constante para estas condiciones. Como el valor es por cada mol de gas, se puede obtener la siguiente equivalencia:

1 mol de gas = 22.4 LITROS

D) Clculos mol-volumen.- Para realizar un clculo estequiomtrico con volumen son necesarias dos condiciones:

1. Que las sustancias sean gases.

2. Que la reaccin se efecte en condiciones normales de temperatura y presin.

Ejemplos: 1) La siguiente ecuacin balanceada, muestra la

descomposicin del clorato de potasio por efecto del calor. Suponiendo que la reaccin se efecta a condiciones normales de temperatura y presin.

2 KClO3 + ----> 2 KCl + 3 O2

245 g 149 g 96 g 2 mol 2 mol 3 mol


a) Cuntos mol de KClO3 (clorato de potasio) son necesarios para producir 25 L de O2? Sustancia deseada: KClO3 mol Sustancia de partida: O2 (25 L)

3

2

3

2

22 74.0

3

2

4.22

125 KClOmol

Omol

KClOmol

OL

OmolOL

b) Cuntos litros de O2 se producen si se obtienen 5.11 moles de KCl? Sustancia deseada: O2 L

Sustancia de partida: KCl (5.11 mol)

2

2

22 70.1711

4.22

2

311.5 OL

Omol

OL

KClmol

OmolKClmol

Respuesta:

a) Son necesarios 0.74 mol de KClO3 b) Se producen 171.7 L de O2 E) Clculos gramos-volumen.- El procedimiento es similar. En este caso considerar gramos y litros en

los datos e incgnitas. Ejemplos: 1) La siguiente ecuacin balanceada, muestra la combustin del propano y se efecta a condiciones estndar de temperatura y presin.

C3H8 + 5 O2 ----> 3 CO2 + 4 H2O

a) Cuntos gramos de C3H8 (propano) reaccionan

con 50 litros de O2 (oxgeno)? b) Cuntos litros de CO2 (dixido de carbono) se

producen a partir de 130 g de C3H8? c) Cuntos gramos de agua se obtienen al

producirse 319 litros de CO2? Solucin:

C3H8 + 5 O2 ----> 3 CO2 + 4 H2O 44 g 160 g 132 g 72 g 1 mol 5 mol 3 mol 4 mol

a) Sustancia deseada: C3H8 (g )

Sustancia de partida: O2 (50 L)

83

2

83

2

22 64.19

5

44

4.22

150 HCg

Omol

HCg

OL

OmolOL

b) Sustancia deseada: CO2 (L)

Sustancia de partida: C3H8 (130 g)

2

2

2

43

283 54.198

1

4.22

44

3130 COL

COmol

COL

HCg

COmolHCg

c) Sustancia deseada: H2O (g)

Sustancia de partida: CO2 (319 L)

OHgCOmol

OHg

COL

COmolCOL 2

2

2

2

22 79.341

3

72

4.22

1319

Respuesta: a) Los gramos de propanos que reaccionan son

19.64 g b) Se producen 198.54 L de CO2 c) Se obtienen 341.79 g de H2O F) Clculos volumen-volumen.- El procedimiento es similar. En este caso considerar litros con litros en los datos e incgnitas: Ejemplos: 1) La siguiente ecuacin balanceada, muestra la

combustin del propano y se efecta a condiciones estndar de temperatura y presin. Cuntos litros de C3H8 reaccionan con 25 litros de O2?

C3H8 + 5 O2 ----> 3 CO2 + 4 H2O

1 mol 5 mol 3 mol 4 mol ? L 25 L Solucin: Sustancia deseada: C3H8 (litros) Sustancia de partida: O2 (25 litros)

Convertir los litros a moles:

2

2

22 12.1

4.22

125 Omoles

OL

OmolOL


Luego aplicar conversiones:

83

83

2

832

1

4.22

5

112.1

HCmol

HCL

Omoles

HCmolOmoles

8302.5 HCL

Respuesta: Reaccionan 5.02 L de propano Pureza de reactivos y productos.- Las sustancias y

rectivos qumicos producidos por la industria qumica pueden contener una cierta cantidad de impurezas, tales como metales pesados, inertes y otros. Cuando se realizan clculos estequiomtricos es necesario tener en cuenta el porcentaje de pureza de estos reactivos. Se denomina pureza al porcentaje efectivo de reactivo puro en la masa total.

Por ejemplo: 60.0 g de cobre con pureza del 80% significa que 48 g de cobre corresponden a cobre puro, siendo el resto impurezas inertes.

%100

% dadodadamasapuramasa

Ejemplos:

Cal viva (CaO) 1. Una piedra caliza tiene una pureza en CaCO3 del

92%. Cuntos gramos de cal viva (CaO) se obtendrn por descomposicin trmica de 200 g de la misma?

CaCO3 (s) ----> CaO (s) + CO2(g)

100 g 56 g 44 g

1 mol 1 mol 1 mol

%100

%92200 33 CaCOgCaCOpuramasa

33 184 CaCOgCaCOpuramasa

Significa que en los 200 g de caliza hay exactamente 184 g de CaCO3 puro. Con este dato se realizan los clculos estequiomtricos.

3

3 103100

56184 CaOg

CaCOg

CaOgCaCOg

Respuesta: Se obtienen 103 g de CaO (cal viva)

2. Se ponen a reaccionar 119 g de una muestra impura de Cu con un exceso de HNO3 y se obtienen 36.0 g de H2O segn la reaccin indicada abajo. Calcular la pureza de la muestra de Cu utilizada y el nmero de moles de NO formados.

Cobre metlico impuro

3 Cu + 8 HNO3 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O

190.5 g 504 g 562.5 g 60 g 72 g 3 moles 8 moles 3 moles 2 moles 4 moles Clculo de la masa de Cu usada en la reaccin:

2

2 2.9572

5.1900.36 Cug

OHg

CugOHg

Pureza del cobre:

%0.80%100119

2.95

g

gPureza

Moles de NO obtenidos:

2

2 172

236 NOmol

OHg

NOmolesOHg


1. Dada la siguiente ecuacin qumica, no balanceada:

Al + HCl ----> AlCl3 + H2

Calcular la cantidad de H2, cuando se hace reaccionar 3.0 mol de Al con 4.0 mol de HCl.

Resp: 2.0 mol

2. Cuantas molculas de O2 pueden obtenerse

por la descomposicin de 300 g de KClO3 de acuerdo a la siguiente ecuacin no igualada?

KClO3 ----> KCl + O2

Resp: 2.21x1024

3. En un alto horno, el mineral de hierro, Fe2O3, se

convierte en hierro mediante la reaccin:

Fe2O3 (s) + 3 CO (g) -----> 2 Fe (l) + 3 CO2 (g)

a) Cuntos moles de monxido de carbono se necesitan para producir 20 moles de hierro?

b) Cuntos moles de CO2 se desprenden por cada 10 moles de hierro formado?

Resp: a) 30 moles CO b) 15 moles CO2

4. Carbonato de calcio se descompone por la

accin del calor originando xido de calcio y dixido de carbono.

a) Formula la reaccin que tiene lugar y ajstala. b) Calcula qu cantidad de xido de calcio que

se obtiene si se descompone totalmente una tonelada de carbonato de calcio.

Resp: 560 kg CaO

5. Qu cantidad de gas cloro se obtiene al tratar

80 g de dixido de manganeso con exceso de HCl segn la siguiente reaccin?

MnO2 + 4 HCl ---> MnCl2 + 2 H2O + Cl2

Resp: 62.24 g de Cl2

6. La sosa custica, NaOH, se prepara

comercialmente mediante reaccin del NaCO3 con cal apagada, Ca(OH)2. Cuntos gramos de NaOH pueden obtenerse tratando un kilogramo de Na2CO3 con Ca(OH)2?

Nota: En la reaccin qumica, adems de NaOH, se forma CaCO3. Resp: 755 g de NaOH

7. Cuando se calienta dixido de silicio mezclado con carbono, se forma carburo de silicio (SiC) y monxido de carbono. La ecuacin de la reaccin es:

SiO2 (s) + 3 C (s) -----> SiC (s) + 2 CO (g)

Si se mezclan 150 g de dixido de silicio con exceso de carbono, cuntos gramos de SiC se formarn?

Resp: 100 g de SiC

8. Qu masa, qu volumen en condiciones

normales, y cuntos moles de CO2 se desprenden al tratar 205 g de CaCO3 con exceso de cido clorhdrico segn la siguiente reaccin?

CaCO3 + 2 HCl ----> CaCl2 + H2O + CO2

Resp: 90.14 g; 45.91 litros; 2.04 moles

9. Se tratan 4.9 g de cido sulfrico con cinc. En la

reaccin se obtiene sulfato de cinc e hidrgeno. a) Formula y ajusta la reaccin que tiene lugar. b) Calcula la cantidad de hidrgeno

desprendido. c) Halla qu volumen ocupar ese hidrgeno en

condiciones normales.

Resp: b) 0.1 g de H2 c) 1.12 litros de H2 10. Mezclamos 1 litro de flor con suficiente

cantidad de monxido de nitrgeno, medidos ambos en condiciones normales. Cuntos gramos de FNO se formarn? La ecuacin de la reaccin que tiene lugar es:

F2 (g) + 2 NO (g) ----> 2 FNO (g)

Resp: 4.37 g de FNO

11. Calcular las masas de cido clorhdrico y de

hidrxido de sodio que se necesitan para preparar 292 g de cloruro de sodio.

Resp: 182 g HCl y 200 g NaOH

12. Reaccionan 10 g de aluminio con oxgeno,

cuntos gramos de xido de aluminio se forman?

Resp: 18.89 g

13. En disolucin acuosa, el carbonato de sodio reacciona con el cloruro de calcio, obtenindose un precipitado de carbonato de calcio y cloruro

EJERCICIOS PROPUESTOS


de sodio. Si obtenemos 225 g. de carbonato de calcio. Calcula: a) Planteamiento y ajuste del proceso. b) La masa de carbonato de sodio que hemos

utilizado. c) Los gramos de cloruro de sodio que se

obtendrn.

Resp: b) 238.5 g. Na2CO3 ; c) 263.25 g NaCl 14. Se obtienen 80 gramos de cido ntrico segn la

reaccin:

NO2 + H2O ----> HNO3 + NO

Siendo el dixido de nitrgeno y el monxido de nitrgeno gases. Calcula:

a) Ajuste del proceso. b) Las molculas de NO2 que se han utilizado

en la obtencin de los 80 gramos de cido ntrico.

c) Moles de agua utilizados a partir de un mol de NO2.

d) Volumen de NO obtenido, en condiciones normales, a partir de 1 mol de NO2 que est en las mismas condiciones.

Resp: b) 1.14x1024 molculas NO2

c) 0.33 moles H2O; d) 7.47 L NO 15. Se hace reaccionar 10 g. de sodio metlico con

agua, para formar hidrxido de sodio e hidrgeno.

a) Planteamiento del proceso. b) Calcula la masa de hidrxido de sodio que se

formar. c) Calcula el volumen de hidrgeno formado,

suponiendo condiciones normales.

Resp: b) 17.39 g NaOH; c) 4.87 L H2

16. Se hace reaccionar 25 gramos de nitrato de

plata con cloruro de sodio. Calcular:

a) Planteamiento del proceso. b) Gramos del cloruro de plata obtenido. c) Gramos del nitrato sdico obtenido,

suponiendo un rendimiento del 89% en el proceso.

Resp: b) 21.10 g AgCl, c) 11.13 g NaNO3

17. La caliza (carbonato de calcio), se descompone en un horno a alta temperatura dando xido de calcio y el gas dixido de carbono que se desprende.

a) Plantea y ajusta el proceso. b) Determina la cantidad (en kg) de carbonato

de calcio necesario para obtener una tonelada de cal viva (xido de calcio)

c) Si suponemos que partimos de 2450 kg de caliza del 80 % de pureza en carbonato clcico, qu volumen de dixido de carbono se obtendr en c.n?.

Resp: b) 1785.71 kg CaCO3;

c) 439040 L de CO2

18. Al calentar sulfuro de hierro (II) en oxigeno gaseoso se produce xido de hierro (III) y dixido de azufre. Determine la masa de xido de hierro (III) producido al hacer reaccionar 240 g de sulfuro de hierro (II) de 87.2 % de pureza en exceso de oxgeno.

FeS + O2 ----> Fe2O3 + SO2

Resp: 190 g

19. El tetracloruro de titanio se oxida en presencia

de oxigeno dando como producto dixido de titanio y cloro:

TiCl4 + O2 ----> TiO2 + 2 Cl2

Determine la pureza del tretracloruro de titanio empleado si al hacer reaccionar 4.00 toneladas de TiCl4 en exceso de oxigeno se obtuvo 1.4 toneladas de dixido de titanio. (Suponga 100% de rendimiento).

Resp: 83.3 %

20. Calcular la cantidad de cal viva (CaO) que

puede prepararse calentando 200 g de caliza con una pureza del 95 % de CaCO3.

CaCO3 ---> CaO + CO2

Resp: 107 g de CaO

21. La tostacin es una reaccin utilizada en

metalurgia para el tratamiento de los minerales, calentando stos en presencia de oxgeno. Calcula en la siguiente reaccin de tostacin:

2 ZnS + 3 O2 ----> 2 ZnO + 2 SO2

La cantidad de ZnO que se obtiene cuando se tuestan 1500 kg de mineral de ZnS de una riqueza en sulfuro (ZnS) del 65 %. Resp: 814.8 kg de ZnO


1. Quin enunci "en toda reaccin qumica la

masa de los cuerpos que reaccionan es igual a la masa de los cuerpos que resultan en la reaccin?

a) Lavoissier b) Dalton c) Proust d) Berzelius

2. Cmo se llama la ley que dice "cuando se

combinan dos elementos lo hacen siempre segn sus equivalentes o segn mltiplos enteros de ellos"?

a) Ley de Dalton b) Ley de Richter c) Ley de Lavoissier d) Ley de Gay-Lussac

3. Qu otro nombre recibe la ley de Proust?

a) Ley de conservacin de la masa b) Ley de las proporciones mltiples c) Ley de las proporciones definidas d) Ley de Gay-Lussac

4. Calcula en nmero de moles de cloruro de

calcio necesarios para preparar 0.68 mol de Cloruro de sodio

3 CaCl2 + 2 Na3PO4 ----> Ca3(PO4)2 + 6 NaCl

a) 0.38 moles b) 0.34 moles c) 0.89 moles d) 0.68 moles

5. Cuantos gramos de CaCO3 se producen con

100 gr de hidrxido de calcio

Na2CO3 + Ca (OH)2 ----> 2 NaOH + CaCO3

a) 156.9 g b) 140.8 g c) 135.1 g d) 156.9 g

6. Tenemos la siguiente reaccin ajustada:

2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2

Para que reaccionen 485 g de ZnS, cuntos gramos de oxgeno son necesarios? Masas atmicas: Zn = 65 ; S = 32 ; O = 16

a) 312 g b) 240 g

c) 485 g d) 185 g 7. Tenemos la siguiente reaccin ajustada:

N2 + 3 H2 2 NH3

Para que reaccionen 210 g de nitrgeno, cuntos gramos de hidrgeno se necesitan?

Datos: H = 1; N = 14

a) 50 g b) 210 g c) 45 g d) 42 g 8. Tenemos la siguiente reaccin ajustada:

2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2

Si reaccionan 291 g de ZnS, cuntos gramos de dixido de azufre se forman? Masas atmicas: Zn = 65 ; S = 32 ; O = 16


2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2

Si reaccionan 291 g de ZnS, qu volumen de dixido de azufre se forma si lo medimos en condiciones normales? Masas atmicas: Zn = 65 ; S = 32 ; O = 16

a) 67.2 L b) 22.4 L c) 11.2 L d) 65.4 L 10. Tenemos la siguiente reaccin ajustada:

N2 + 3 H2 2 NH3

Si reaccionan 420 g de nitrgeno, cuntos gramos de amoniaco se forman? Datos: H = 1; N = 14


N2 + 3 H2 2 NH3

Para que reaccionen 210 g de nitrgeno, qu volumen de hidrgeno es necesario si lo medimos en condiciones normales? Datos: H = 1; N = 14

a) 504 L b) 510 L c) 22.4 L d) 11.2 L

12. Dada la siguiente reaccin:

2 KCIO3 ---> 2 KCI + 3 O2

Calcular el peso de KCI en gramos que se obtendr a partir de 3 g de KCIO3 del 90% de riqueza. (Pm KCIO3 = 122.5; Pm KCI = 74.5)

a) 1.64 g de KCI b) 0.22 g de KCI c) 27 g d.e KCI d) 3.33 g de K Cl

PREGUNTAS DE RAZONAMIENTO


Cap. 4

CLCULOS QUMICOS II

REACTIVO LIMITANTE Y

FRMULAS EMPRICAS

CONTENIDO:



Promovemos la responsabilidad en la determinacin y clculo del reactivo limitante y reactivo sobrante en las reacciones qumicas, mediante el planteo y resolucin de problemas para fortalecer la formacin del estudiante.

TICs para QUMICA (Laboratorio virtual)

Phet ofrece simulaciones divertidas e interactivas de forma gratuita, basados en la investigacin de los fenmenos fsicos y qumicos. Creemos que nuestro enfoque basado en la investigacin y la incorporacin de los hallazgos de investigaciones anteriores y nuestra propia prueba, permite a los estudiantes hacer conexiones entre los fenmenos de la vida real y la ciencia subyacente, profundizando sus conocimientos y apreciaciones del mundo fsico. - Ingresa a Phet en el buscador de paginas, luego la pestaa qumica - En la barra que aparece hacer clic en Qumica - Luego click en la pestaa de Reactivos, Productos y sobraantes, descargue o

experimente en lnea - Ingrese a Reaccin real y A jugar - Pon a prueba tus conocimientos y experimenta nuevas actividades


Introduccin.- Cuando se ha ajustado una ecuacin, los coeficientes representan el nmero de tomos de cada elemento en los reactivos y en los productos. Tambin representan el nmero de molculas y de moles de reactivos y productos. La relacin de moles entre reactivo y producto se obtiene de la ecuacin ajustada. A veces se cree equivocadamente que en las reacciones se utilizan siempre las cantidades exactas de reactivos. Sin embargo, en la prctica lo normal suele ser que se usa un exceso de uno o ms reactivos, para conseguir que reaccione la mayor cantidad posible del reactivo menos abundante. Reactivo limitante.- Cuando una reaccin se

detiene, es porque se acaba uno de los reactivos, a ese reactivo se le llama reactivo limitante. Aquel reactivo que se ha consumido por completo en una reaccin qumica se le conoce con el nombre de reactivo limitante pues determina o limita la cantidad de producto formado. Ejemplo: Para la reaccin: 2 H2 + O2 ---> 2 H2O a) Cul es el reactivo limitante si tenemos 10 molculas de hidrgeno y 10 molculas de oxgeno? Necesitamos 2 molculas de H2 por cada molcula de O2 Pero tenemos slo 10 molculas de H2 y 10 molculas de O2. La proporcin requerida es de 2 : 1 Pero la proporcin que tenemos es de 1 : 1 Es claro que el reactivo en exceso es el O2 y el reactivo limitante es el H2 Trabajar con molculas es lo mismo que trabajar con moles. b) Si ahora ponemos 15 moles de H2 con 5 moles

de O2 entonces como la estequiometria de la reaccin es tal que 1 mol de O2 reaccionan con 2 moles de H2, entonces el nmero de moles de O2 necesarias para reaccionar con todo el H2 es 7.5, y el nmero de moles de H2 necesarias para reaccionar con todo el O2 es 10. Es decir, que despus que todo el oxgeno se ha consumido, sobrarn 5 moles de hidrgeno. El O2 es el reactivo limitante Una manera de resolver el problema de cul es el reactivo es el limitante es:

Calcular la cantidad de producto que se formar para cada una de las cantidades que hay de reactivos en la reaccin. El reactivo limitante ser aquel que produce la menor cantidad de producto. Forma prctica para determinar el reactivo limitante (R.L.):

Dividir la masa (gramos) dada entre la masa estequiomtrica de cada reactivo, el menor cociente, nos da a conocer el Reactivo Limitante (R.L.) Ejemplos: 1) El proceso de produccin de amoniaco se

representa mediante la siguiente ecuacin balanceada:

N2 + 3 H2 ----> 2 NH3

28 g 6 g 34 g

1 mol 3 moles 2 moles a) A partir de 100 g de N2 y 100 g H2. Cul el

reactivo limitante y cul el reactivo en exceso? b) Cuntos g de NH3 (amoniaco) se obtienen? c) Calcule la cantidad de g de reactivo en exceso

que quedan al final de la reaccin. Solucin: a) Determinacin del R.L.

Nitrgeno:

Hidrgeno:

El Reactivo limitante (R.L.), en este caso es el nitrgeno, por tener el menor cociente. El Reactivo en exceso (R.E.) o reactivo sobrante, es el hidrgeno, por tener el mayor cociente.

b) Los clculos se realizan con el R.L. En este caso se toma como base los 100 g de N2.

57.328

100

g

g

67.166

100

g

g

3

2

32 43.121

28

34100 NHg

Ng

NHgNg


c) Clculo de los gramos que sobran.

Con 100 g de N2 se han combinado 21.43 g de H2, Los gramos sobrantes sern entonces:

100 g de H2 21.43 g de H2 = 78.57 g de H2 Porcentaje de rendimiento.- Cuando una reaccin qumica se lleva a cabo, son muchos los factores que intervienen, y generalmente la cantidad de producto que se obtiene en forma real es menor que la que se calcula tericamente.

El porcentaje de rendimiento es una relacin entre la produccin real y la terica expresada como porcentaje.

El porcentaje de rendimiento depende de cada reaccin en particular. Hay reacciones con un alto % de rendimiento y otras donde el rendimiento es relativamente pobre. Ejemplos: 1) En base a la siguiente ecuacin balanceada:

NaHCO3 + HCl ----> NaCl + H2O + CO2 a) Cuntos gramos de NaCl (cloruro de sodio) se

obtienen s reaccionan 20.0 g de NaHCO3 (bicarbonato de sodio) con 17.6 g de HCl (cido clorhdrico)?

b) Cul es el porcentaje de rendimiento de la

reaccin si se obtuvieron realmente 13.9 g de NaCl?

Solucin: a) Clculo de los gramos del R.L.

NaHCO3 + HCl ----> NaCl + H2O + CO2

84 g 36.5 g 58.5 g 18 g 44 g 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol 1 mol

NaHCO3:

HCl:

El R.L. es el NaHCO3 por tener el menor cociente. Clculo de los gramos de NaCl que se obtienen:

b) Porcentaje de rendimiento:

2) Cuntos gramos de Ca3(PO4)2 pueden obtenerse

segn la reaccin:

CaCl2 + K3PO4 ----> Ca3(PO4)2 + KCl

Mezclando una disolucin que contiene 5.00 g de CaCl2 con otra que contiene 8.00 g de K3PO4? Solucin:

3 CaCl2 + 2 K3PO4 ----> Ca3(PO4)2 + 6 KCl 3 moles 2 moles 1 mol 6 mol 333 g 424 g 310g 447 g Reactivo limitante:

015.0333

52

g

gCaCl

019.0424

843

g

gPOK

El reactivo limitante es el CaCl2.

El producto obtenido es:

243

2

2432 )(66.4

333

)(31000.5 POCag

CaClg

POCagCaClg

2

2

22 43.21

28

6100 Hg

Ng

HgNg

%100Pr

PrdimRe

tericaoduccin

realoduccinienton

24.084

20

g

g

48.05.36

6.17

g

g

NaClgNaHCOg

NaClgNaHCOg 93.13

84

5.5820

3

3

%100Pr

PrdimRe

tericaoduccin

realoduccinienton

%8.99%10093.13

9.13dimRe

NaClg

NaClgienton


Frmula emprica.- La frmula emprica indica los tomos que participan en el compuesto as como su proporcin. Por ejemplo, la glucosa tiene de frmula emprica CH2O, que nos indica la presencia de carbono, oxgeno e hidrgeno en su estructura en proporcin 1:2:1. Sin embargo, la frmula real de la molcula

de glucosa es C6H12O6. Frmula molecular.- Es la frmula real de la molcula, nos indica los tipos de tomos y el nmero de cada tipo que participan en la formacin de la molcula. Por ejemplo, la frmula molecular de la glucosa, C6H12O6, nos dice que cada molcula se compone de 6 tomos de C, 12 tomos de hidrgeno y 6 tomos de oxgeno. Frmula estructural.- Muestra la forma en que se unen los diferentes tomos para dar lugar a la molcula. Por ejemplo, el cido actico tiene de frmula molecular, C2H4O2, que no indica cmo se unen los 8 tomos que componen la molcula. La frmula estructural nos muestra que uno de los carbonos se une mediante enlaces simples a tres hidrgenos y al segundo carbono. Por su parte, el segundo carbono forma un enlace doble con el primer oxgeno y un enlace simple con el segundo que a su vez une a un hidrgeno.

Por ltimo, debemos considerar que las molculas poseen una disposicin espacial, son estructuras tridimensionales, y debemos utilizar modelos moleculares para representarlas de forma satisfactoria. Un modelo muy usado es el de bolas y barras que se muestra a continuacin.

Molcula de glucosa

Masa molecular y mol.- La masa de una molcula se obtiene sumando las masas de los

tomos que la componen. Veamos un ejemplo: Calcular la masa molecular del agua sabiendo que las masas atmicas de hidrgeno y oxgeno son 1 y 16 uma. La molcula de agua contiene dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno, su masa vendr dada por la suma de dos veces la masa de hidrgeno ms la masa del oxgeno.

Masa de agua (H2O) = masa H + masa O

Masa de agua (H2O) = 2x1 + 16 = 18 uma Un mol de una sustancia representa la cantidad en gramos igual al peso molecular y contiene 6.022x1023 molculas. La masa molecular del agua es 18 uma, por tanto, un mol de agua son 18 g y contiene 6.022x1023

molculas de agua.

Determinacin de la frmula emprica y molecular.- En esta seccin determinaremos la

frmula de un compuesto qumico a partir de su composicin centesimal obtenida experimentalmente. Ejemplo: 1) La composicin centesimal del succinato de metilo es 62.58% de C; 9.63% de H y 27.79% de

O. Su masa molecular es de 230 uma. Determinar la frmula emprica y molecular.

En 100 g de succinato de metilo tenemos:

62.58 g de C; 9.63 g de H y 27.7 g de O

Conversin de las masas de los elementos a moles

162.5 5.21

12

mol de Cg C moles C

g C

19.63 9.63

1

mol de Hg H moles H

g H

1

27.97 1.7516

mol de Og O moles O

g O


Dividir los moles obtenidos por el valor ms

bajo:

5.21: 2.98

1.75C

9.63: 5.50

1.75H

1.75: 1

1.75O

Multiplicar todos los valores por un nmero pequeo que los convierta en enteros, en este caso x2:

2.98 x 2 = 6 tomos de C 5.50 x 2 = 11 tomos de H 1 x 2 = 2 tomos de O

Escribir la frmula emprica: C6H11O2

Calcular la masa emprica: Masa emprica = 12 x 6 + 1 x 11 + 16 x 2 = 125

Clculo de "n" para obtener la frmula molecular: (C6H11O2)n

Masa molecularn

Masa emprica

2302

125n

Formula molecular: (C6H11O2)n = (C6H11O2)2 = C12H22O4

Determinacin de la frmula emprica a partir de productos de combustin.- Al quemar una

sustancia con frmula molecular del tipo CxHyOz se obtiene CO2 y H2O. Todo el carbono de la muestra ir al CO2, mientras que el hidrgeno se transformar en H2O, segn la ecuacin qumica:

2 2 22

x y z

yC H O O x CO H O

El dixido de carbono generado por la combustin se absorbe sobre hidrxido de sodio, determinando su masa por diferencia de pesada. Mientras que el vapor de agua se adsorbe sobre perclorato de magnesio. Una vez determinadas las masas de CO2 y H2O se pasa a calcular la frmula emprica. Ejemplos: 2) La combustin de una muestra de 0.2000 g de

vitamina C produjo 0.2998 g de CO2 y 0.0819 g de H2O. Obtener la frmula emprica de la vitamina C. Datos: Planteo del problema:

2 2 2x y zC H O O CO H O

0.2000 g 0.2998 g 0.0819 g

Solucin:

Cantidades a determinar de: C ; H ; O 1 mol de CO2 = 44 g 1 mol de H2O = 18 g

Calculo de la masa de los elementos:

Elem. Masa de los elementos

C 22

120.2998 0.0818

44

g Cg CO g C

g CO

H 22

20.0819 0.0091

18

g Hg H O g H

g H O

O

La masa de oxgeno se obtiene por diferencia: 0.2000 g muestra0.0818 g C0.0091 g H = 0.1091 g O


Calculo de los moles de C, H y O:

Elem. Moles de los elementos

C 1

0.0818 0.006812

mol Cg C mol C

g C

H 1

0.0091 0.00911

mol Hg H mol H

g H

O 1

0.1091 0.006816

mol Og O mol O

g O

Clculo de la relacin ms sencilla:

Elem. Relacin ms sencilla:

C 0.0068

1.000.0068

H 0.0091

1.330.0068

O 0.0068

1.000.0068

Multiplicar por un nmero pequeo que convierta en enteros los valores anteriores (x3)

C: 1 x 3 =3; H: 1.33 x 3 = 4; O: 1 x 3 = 3

Frmula emprica de la vitamina C:

C3H4O3

3) Determina la formula empirica y formula molecular de un gas que al quemarse origina: 3.96 g CO2 y 2.16 g de H2O. Se sabe tambien que en un analisis, se dio a conocer que su formula molecular es 44. Solucin:

Calculo de la masa de los elementos:

Elem. Masa de los elementos

C 22

123.96 1.08

44

g Cg CO g C

g CO

H 22

22.16 0.24

18

g Hg H O g H

g H O

Calculo de los moles de C, H y O:

Elem. Moles de los elementos

C 1

1.08 0.0912

mol Cg C mol C

g C

H 1

0.24 0.241

mol Hg H mol H

g H

Clculo de la relacin ms sencilla:

Elem. Relacin ms sencilla:

C 0.09

1.000.09

H 0.24

2.670.09

Multiplicar por un nmero pequeo que convierta en enteros los valores anteriores (x3)

C: 1 x 3 =3; H: 2.67 x 3 = 8

Frmula emprica del gas es: C3H8

Calcular la masa emprica: Masa emprica = 12 x 3 + 1 x 8 = 44

El peso molecular nos dan y es 44 g/mol Entonces la Formula Molecular es por coincidencia la misma que la Frmula emprica: Pespuesta: F.M: C3H8


1. Reaccionan 10 g de aluminio con 10 g de oxgeno, cul de los reactivos est en exceso?, cuntos gramos de xido de aluminio se forman?

Resp: Oxgeno; 18.89 g

2. El cobre reacciona con el cido sulfrico segn

la ecuacin:

2 H2SO4 + Cu SO2 + CuSO4 + 2 H2O

Si se tienen 30 g de cobre y 200 g de H2SO4, calcular: a) Qu reactivo est en exceso y en qu

cantidad? b) Nmero de moles de SO2 que se

desprenden. c) Masa de CuSO4 que se forma.

Resp: a) 108.1 g de H2SO4

b) 0.47 mol de SO2 c) 75 g de CuSO4

3. La soldadura aluminotrmica se basa en el

calor generado en la reaccin:

2Al + Fe2O3 ----> Al2O3 + 2Fe

Si partimos de 100 g de cada uno de los reactivos, qu masa de hierro podemos obtener?

Resp: 70 g

4. Tenemos la siguiente reaccin:

2HCl + Zn ZnCl2 + H2

Si partimos de 100 g de cada uno de los reactivos, qu masa de hidrgeno podemos obtener?

Resp: 2.7 g

5. Se mezclan 80 g de HCl con 30 g de sodio.

Determinar: a) El reactivo limitante. b) Los gramos de cloruro sdico formados. c) Volumen de hidrgeno desprendido y medido

en condiciones normales.

Resp: a) El sodio; b) 76.05 g, c) 14.6 L

6. Se hace reaccionar 25 g de oxgeno con 40 g de

metano. Determinar: a) El reactivo limitante. b) El volumen de dixido de carbono medido en

condiciones normales.

Resp: a) El oxgeno; b) 8.7 L

7. El cido sulfrico reacciona con el hierro para dar sulfato frrico e hidrgeno. Se tienen 196 g de cido sulfrico y 150 g de hierro que se mezclan para dar lugar a la reaccin. Determinar: a) El reactivo limitante. b) Los gramos de reactivo que no reaccionan.

Resp: a) cido sulfrico; b) Fe = 75.33 g

8. Se mezclan 52 g de magnesio con 196 g de

cido sulfrico. Determinar: a) El reactivo limitante b) Los gramos de reactivo sobrantes.

Resp: a) El cido sulfrico; b) 4 g

9. Se mezclan para que reaccionen 50 g de cido ntrico con 150 g de plata dando nitrato de plata e hidrgeno. Determinar: a) El reactivo limitante. b) Los gramos de reactivo que no reaccionan. c) Los gramos de nitrato de plata formados.

Resp: a) El cido ntrico; b) 64.8 g de plata;

c) 134.3 g

10. Se mezclan 1960 g de H2SO4 con 1850 g de Ca(OH)2. Determinar: a) El reactivo limitante. b) Los gramos de sulfato clcico formados.

Resp: a) El cido sulfrico; b) 2720 g

11. Se mezclan 4 L de oxgeno y 5 L de butano

(C4H10) medidos en condiciones normales. Un chispazo los hace reaccionar obtenindose CO2 y H2O. Determina el reactivo limitante y el volumen de reactivo sobrante.

Resp: El O es el limitante; 615.4 mL de butano

12. Se hace reaccionar 25 gramos de nitrato de

plata con 16 gramos de cloruro de sodio. Calcular: a) Los gramos del cloruro de plata obtenido. b) Los gramos del nitrato sdico obtenido,

suponiendo un rendimiento del 89% en el proceso.

Resp: a) 21.10 g AgCl, b) 11.13 g NaNO3

13. El anlisis de cierto compuesto revela que su

composicin porcentual en masa es 40% de C, 6.67% de H, y 53.33% de O. Cul es la frmula molecular del compuesto? Masa Molec: 180

EJERCICIOS PROPUESTOS


Resp: La frmula molecular es C

6H

12O

6

14. Una sustancia orgnica que se supone pura

ha dado la siguiente composicin centesimal: 20.00 % de C; 26.67% de O; 46.67% de N y 6.67% de H. Halla su frmula emprica. Resp: La frmula es CON2H4

o CO(NH2)2

15. La composicin centesimal en masa de un compuesto orgnico es la siguiente: 52.17% de C; 34.78% de O y 13% de H. Cul es su frmula emprica?

Resp: La F.E. es C2H6O

16. Por combustin de 0.25 g de una sustancia

orgnica constituida por carbono, oxgeno e hidrgeno se obtuvieron 0.568 g de CO2 y 0.232 g de agua. Calcula la frmula emprica del compuesto. Resp: La F.E. es C2H6O

17. En la combustin de 7.85 g de una sustancia

orgnica formada por C, H y O, se forman 1.5 g de dixido de carbono y 0.921 g de agua. Si su masa molecular es 92 g/mol. Cul es su formula molecular? Resp: C4H12O2

18. Por combustin de 0.25 g de una sustancia orgnica constituida por carbono, oxgeno e hidrgeno se obtuvieron 0.568 g de CO

2 y

0.232 g de agua. Calcula la frmula emprica del compuesto.

Resp: La frmula emprica es: C3H6O

19. Un compuesto orgnico contiene solamente carbono, hidrgeno y oxgeno. Cuando se queman 8 g del compuesto se obtienen 15.6 g de CO2

y 8 g de H2O en el anlisis de los

productos de la combustin. Su masa molecular es 90. Calcular: a) Su frmula emprica b) Su frmula molecular Resp: a) La frmula emprica es: C2H5O

20. Al quemar una muestra de hidrocarburo, se forman 7.92 g de dixido de carbono y 1.62 g de vapor de agua. Peso molecular 26. a) Determine la frmula emprica del hidrocarburo. b) Determine su frmula molecular. Resp: a) Frmula emprica: CH b) Frmula molecular: C2H2

21. En la combustin de 5.312 g de un

hidrocarburo de masa molecular aproximada

78 g, se producen 17.347 g de dixido de

carbono y 3.556 g de agua. Formula y nombra

el hidrocarburo.

Resp: La F.E. es CH

Frmula molecular: C6H6 Esta frmula pertenece a un hidrocarburo aromtico, BENCENO.

22. Un compuesto orgnico contiene carbono, hidrgeno y oxgeno. Al quemar 0.876 g de este compuesto, se obtiene 1.76 g de dixido de carbono y 0.72 g de agua. a) Determina la frmula emprica del compuesto. b) Sabiendo que el compuesto es un cido monocarboxlico, propn su frmula molecular y nmbralo. Resp: a) C2H4O

b) C4H8O2

23. Disponemos de una muestra de 10 g de un

compuesto orgnico cuya masa molecular es 60. Cuando analizamos su contenido obtenemos: 4 g de C; 0.67 g de H y 5.33 g de O. Calcula con estos datos la frmula emprica y molecular. Resp: CH2O

; C2H4O2

24. El colesterol es un alcohol complejo. Si se

queman 0.5 g de dicho producto, se obtienen 1.539 g de dixido de carbono, y 0.5362 g de agua, determina su frmula emprica. Resp: C27H46O

25. El hachis es un ter, que tambin contiene el

grupo alcohol. Si se queman 5 g de dicho producto, se obtienen 14.9 g de dixido de carbono, y 3.77 g de agua. Determina su frmula emprica.

Resp: C12H26O2


1. Cuantos gramos de hidrxido de sodio se

producen con 3 moles de carbonato de sodio

Na2CO3 + Ca (OH)2 -----> 2 NaOH + CaCO3

a) 210 g b) 238 g c) 348 g d) 240 g 2. Calcula el volumen en litros de nitrgeno que se

necesitan para reaccionar con 12.5 g de magnesio

Mg + N2 ----> Mg3N2

a) 3.9 lt b) 4.8 lt c) 3.2 lt d) 7.9 lt

3. Cuantos moles de hidrxido de sodio pueden formarse al reaccionar 0.5 mol de sodio con agua.

2 Na + 2 H2O ----> 2 NaOH + H2

a) 0.8 moles b) 0.7 moles c) 0.5 moles d) 0.6 moles

4. El octano se quema de acuerdo con la siguiente

ecuacin:

2 C8H18 + 25 O2 ----> 16 CO2 + 18 H2O

Cuntos gramos de CO2 se producen cuando se queman 5.0 g de C8H18?

a) 40.0 g b) 0.35 g c) 15.4 g d) 30.9 g

5. Qu masa de magnesio se necesita para que

reaccione con 10 g de nitrgeno?

Mg + N2 ----> Mg3N2

a) 26.5 g b) 25.7 g c) 24.1 g d) 23.4 g 6. La combustin del propano se realiz segn la

reaccin:

C3H8 + 5 O 2 > 3 CO2 + 4 H2O Si se hacen reaccionar 66 gramos de propano con 96 gramos de oxgeno Datos: Masas atmicas, C = 12; H = 1; O = 16 a) El reactivo en exceso ser el oxgeno. b) El reactivo en exceso ser el propano. c) Ninguno de los dos se encuentra en exceso. d) No hay datos suficientes para saber si

alguno de ellos est o no en exceso

7. El metal sodio reacciona con agua para dar

hidrxido de sodio e hidrgeno gas:

2 Na(s) + 2 H2O(l) > NaOH(aq) + H2(g) Si 10.0 g de sodio reaccionan con 8.75 g de agua: Cul es el reactivo limitante?

a) NaOH b) H2O c) H2 d) Na

8. Qu masa de cloruro de plata se puede

preparar a partir de la reaccin de 4.22 g de nitrato de plata con 7.73 g de cloruro de aluminio?

AgNO3 + AlCl3 > Al(NO3)3 + AgCl

a) 5.44 g b) 3.56 g c) 14.6 g d) 24.22 g

9. En la reaccin:

3 NO2 + H2O > 2 HNO3 + NO

Cuntos gramos de HNO3 se pueden formar cuando se permite que reaccionen 1.00 g de NO2 y 2.25 g de H2O?

a) 0.913 g b) 0.667 g c) 15.7 g d) 1.37 g

10. Cuando se prepara H2O a partir de hidrgeno y oxgeno, si se parte de 4.6 mol de hidrgeno y 3.1 mol de oxgeno, cuntos moles de agua se pueden producir y qu permanece sin reaccionar? a) Se producen 7.7 mol de agua y quedan

0.0 mol de O2 b) Se producen 3.1 mol de agua y quedan

1.5 mol de O2 c) Se producen 2.3 mol de agua y quedan

1.9 mol de O2 d) Se producen 4.6 mol de agua y quedan

0.8 mol de O2 11. El carburo de silicio, SiC, se conoce por el

nombre comn de carborundum. Esta sustancia dura, que se utiliza comercialmente como abrasivo, se prepara calentando SiO2 y C a temperatur

qmc. 5to. (2015)

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