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TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
1
Introducción
A01 Clasificar los siguientes procesos como químicos o como físicos, señalando los criterios utilizados para ello:
■ Destilación del vino
■ Dilatación de un gas
■ Evaporación del agua
■ Combustión de la pólvora
■ Corrosión del hierro
■ Disolución de sal común en agua
■ Preparación de caramelo al calentar azúcar
■ Obtención de hierro a partir de sus minerales
Solución
 Físicos: No cambia la naturaleza de las sustancias  No cambian las propiedades (color, estado físico, densidad,
solubilidad, ….), son fácilmente reversibles, no hay intercambio de energía, …
Destilación del vino, Dilatación de un gas, Evaporación del agua, Disolución de sal común en agua
 Químicos: Cambia la naturaleza de las sustancias  cambian las propiedades (color, estado físico, densidad, solubilidad,
….), son difícilmente reversibles, hay intercambio notable de energía, …
- Combustión de la pólvora, Corrosión del hierro, Preparación de caramelo al calentar azúcar, Obtención de hierro a
partir de sus minerales.
Disoluciones
A02 Averiguar el número de moles, n, de HCl que habrá en 5 ml de disolución 10 M de HCl. (Sol: 0,05 mol)
Solución
El HCl es el soluto. De la definición de concentración molar:
mol0,050,00510n
0,005
n
10
V
n
(mol/L)c s
s
dis
s

A03 Calcula cuántos gramos de cloruro de sodio hay en 250 cm3 de disolución 0,10 M de dicho compuesto. (Sol: 1,46 g)
Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (Na) = 23,0 u
Solución
El NaCl es el soluto. De la definición de concentración molar:
g1,4658,50,2500,10m
0,250
/58,5m
0,10
V
/Mm
V
n
(mol/L)c s
s
dis
ss
dis
s

A04 Se disuelven 20 g de ácido sulfúrico en 0,10 litros de agua y la disolución alcanza un volumen de 0,111 litros.
a) Calcular la concentración de esta disolución en %. (Sol: 16,67 %)
b) Calcular su molaridad. (Sol: 1´84 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u. dagua = 1 g/mL
Solución
El soluto es el ácido sulfúrico (20 g). El disolvente es el agua (0,10 L o 100 g). La disolución es el conjunto del ácido sulfúrico y
el agua (120 g).
a)
16,7%100
120
20
m
m
(%)c
dis
s
m  100
b)
M1,84
0,111
20/98
V
/Mm
V
n
(mol/L)c
dis
ss
dis
s

A05 Una disolución acuosa de hidrogeno(tetraoxidoclorato (ácido perclórico) al 40% en peso tiene una densidad de 1,2 g/cc.
Calcular la molaridad de dicha disolución. (Sol: 4,8 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
M4,8
100,5100
120040
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(g/L)d/(g)m
(g/mol)M/(g)m
V
/Mm
V
n
(mol/L)c
s
diss
disdis
ss
dis
ss
dis
s




A06 Se disuelven 20 g de NaOH en 560 g de agua. Calcula la concentración de la disolución en % en masa. (Sol: 3,5 %)
Datos: A (Na) = 23,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
El soluto es el NaOH (20 g). El disolvente es el agua (560 g). La disolución es el conjunto del NaOHy el agua (580 g).
%3,5100
580
20
100
m
m
(%)c
dis
s
m 
A07 ¿Qué masa de glucosa, C6H12O6, se necesita para preparar 100 cm3 de disolución 0,20 molar? (Sol: 3,6 g)
Datos: A (C) = 12,0 u, A (O) = 16,0 u, A (H) = 1,0 u.
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Solución
La glucosa, C6H12O6 es el soluto. De la definición de concentración molar:
g3,6180,00,1000,20m
0,100
/180,0m
0,20
V
/Mm
V
n
(mol/L)c s
s
dis
ss
dis
s

A08 Se tiene ácido sulfúrico del 49 % y densidad 1,1 g/cc. Calcular su molaridad. (Sol: 5,5 M)
Datos: A (H) = 1,0 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
M5,5
98100
110049
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(g/L)d/(g)m
(g/mol)M/(g)m
V
/Mm
V
n
(mol/L)c
s
diss
disdis
ss
dis
ss
dis
s




A09 Calcular la densidad de una disolución acuosa de tetraoxidosulfato de magnesio (sulfato de magnesio) 3,56 M y del 18 % en
peso. (Sol: 2,44∙103 g/L) Datos: A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (Mg) = 24,3 u
Solución
g/L102,4d
120,3100
d18
3,56
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c 3
dis
dis
s
diss




A10 En un recipiente se dispone de 0,50 L de H2SO4 10 M. Si extraemos 30 cm3 de dicha disolución y lo vertemos en una probeta
vacía a la que, posteriormente, añadimos agua hasta completar un volumen total de 80 cm3, ¿cuál será la molaridad de la
disolución final? (Sol: 3,8 M) Datos: A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (Mg) = 24,3 u
Solución
Se trata de elaborar una disolución más diluida (hija) a partir de otra más concentrada (madre). Dado que la cantidad de
soluto extraída de la disolución de partida (madre) es la que se encuentra en la disolución elaborada (hija):
M3,8c0,080c0,03010VcVcnn HHHHMMHM 
A11 ¿Qué volumen de una disolución de ácido fosfórico del 60 % de riqueza y cuya densidad es de 1,64 g/cm3 se necesita para
preparar 500 mL de una disolución 1,0 M? (Sol: 0,050 L) Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u
Solución
Se trata de elaborar una disolución más diluida (hija) de H3PO4 a partir de otra más concentrada (madre). La concentración de
la disolución madre es:
M10,0
97,9100
164060
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss




Y además, de la relación entre las disoluciones madre e hija:
L0,050V0,5001,0V10,0VcVc MMHHMM 
A12 ¿Cuál es la molaridad de una disolución de ácido sulfúrico concentrado cuya densidad es de 1,84 g/cm3 y riqueza del 98,0 %?
Si echamos 10,0 mL de ese ácido concentrado sobre agua hasta completar un volumen total de 100 mL, ¿Qué molaridad
tendrá la disolución final? (Sol: 18,4 M; 1,84 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u
Solución
M18,4
98,0100
184098,0
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss




Se trata ahora de elaborar una disolución más diluida (hija) de H2SO4 a partir de otra más concentrada (madre). De la
conocida relación entre ambas disoluciones se tiene:
M1,84c0,100c0,01018,4VcVc HHHHMM 
A13 Se desea preparar 1,0 litros de una disolución de ácido nítrico 0,20 M a partir de un ácido nítrico comercial de densidad 1,5
g/cm3 y 33´6 % de pureza en peso.
a) ¿Qué volumen deberemos tomar de la disolución comercial? (Sol: 0,025 L)
b) Explique el procedimiento que seguiría para su preparación y nombre el material necesario para ello.
Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (N) = 14,0 u
Solución
a) Concentración del ácido nítrico comercial.
M8,0
63100
150033,6
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss




Volumen que deberemos tomar de la disolución comercial:
L0,025V1,00,20V8,0VcVc MMHHMM 
b) Con ayuda de una pipeta se toman 25 mL de la disolución comercial y se vierten en un matraz de un 1L. Luego se añada
agua hasta alcanzar la marca (aforo) de 1 litro.
TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
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A14 Se desea preparar 250 cc de una disolución de ácido sulfúrico 3,0 M utilizando para ello el reactivo de una botella cuya
etiqueta señala una densidad para el ácido de partida de 1,84 g/ml, y una riqueza en peso del 96 %.
a) Calcule el volumen que debemos tomar de la disolución comercial. (Sol: 0,042 L)
b) Indique como prepararía la disolución y dibuje dos de las piezas imprescindibles.
Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u
Solución
a) Concentración del ácido sulfúrico en la botella.
M17,7
98100
180496
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss




Volumen que deberemos tomar de la disolución comercial:
L0,042V30,250V17,7VcVc MMHHMM 
Para preparar la disolución, con ayuda de una pipeta se toman 42 mL de la disolución comercial y se vierten en un matraz
de un 250 cc. Luego se añada agua hasta alcanzar la señal de aforo.
b)
A15 Se dispone de un ácido nítrico concentrado de densidad 1,48 g.cm−3 y 60,0 % en masa. ¿Cuál será el volumen necesario de
este ácido para preparar 250 cm3 de una solución de ácido diluido 1 M? (Sol: 1,63∙103 g/L; 3,0 mL)
Datos: A (N) = 14,0 u, A (O) = 16,0 u; A (H) =1,0 u.
Solución
Concentración del ácido nítrico concentrado:
M14,1
63,0100
148060,0
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss




Volumen necesario de ácido nítrico concentrado:
mL56V1,0250V14,1VcVc MMHHMM 
A16 Un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,80 g/cm3 tiene una pureza del 90,5 %. Calcula:
a) Su concentración en g/L. (Sol: 1,6∙103 g/L)
b) El volumen necesario para preparar 1/4 L de disolución 0,20 M. (Sol: 3,0 mL) A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u
Solución:
a)
g/L101,6
100
180090,5
100
(g/L)d(%)
(g/L)d/(g)m
(g)m
(L)V
(g)m
(g/L)c 3diss
disdis
s
dis
s



b)
M16,6
98,0100
180090,5
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss



 mL3,0V0,200,250V16,6VcVc MMHHMM 
A17 En 20 cm3 de una disolución de hidróxido de sodio hay 2,0 gramos de esta sustancia. Calcula:
a) la molaridad de la disolución.
b) el volumen de agua que hay que agregar a esta disolución para que su molaridad sea 0,40 mol/L.
Masas atómicas: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (Na) = 23,0 u.
Solución
a) De la definición de molaridad:
mol/L2,5
0,020
2,0/40,0
V
/Mm
V
n
(mol/L)c
dis
ss
dis
s

b) Se trata de elaborar una disolución más diluida a partir de otra más concentrada. Se debe añadir agua a la disolución
concentrada hasta alcanzar un volumen de:
L0,125VV0,400,0202,5VcVcnn HHHHMMHM 
Luego, si suponemos los volúmenes aditivos:
mL10520125VVV inicialfinalagua 
TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
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CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS
A18 Ajustar las siguientes reacciones:
N2 + H2  NH3 Cl2 + NaBr  NaCl + Br2 HNO3 + Ag  AgNO3 + NO + H2 O
HCl + Zn  ZnCl2 + H2 Fe + O2  FeO SO2 + H2O + HNO3  H2SO4 + NO
Fe2O3 + C  Fe + CO2 FeO + O2  Fe2O3 HNO3 + C  NO + CO2 + H2O
NH3 + O2  NO + H2O K + H2O  KOH + H2 Cl2 + Na2SO3 + H2O  Na2SO4 + HCl
NH4NO3  N2 + H2 + O2 NH3 + O2  NO + H2O Pb(NO3)2 + KI  PbI2 + KNO3
HCl + O2  Cl2 + H2O HCl + Ca(OH)2  CaCl2 + H2O FeS2 + O2  SO2 + Fe2O3
Cl2 + H2S  HCl + S CH4 + O2  CO2 + H2O FeCl3 + SnCl2  FeCl2 + SnCl4
Cl2 + Fe  FeCl3 Zn + HCl  ZnCl2 + H2O Cl2 + H2O  HCl + HClO
H2 + Cl2  HCl Ca + O2  CaO CaCO3 + HCl  CaCl2 + CO2 + H2O
Fe2O3 + CO  Fe + CO2 H2 + O2  H2O Cu + HNO3  Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
C4H10 + O2  CO2 + H2O C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O Al(OH)3 + HCl  AlCl3 + H2O
C2H4 + O2  CO2 + H2O C2H6 + O2  CO2 + H2O Na2CO3 + HCl  NaCl + CO2 + H2O
HBr + KOH  KBr + H2O Na + 1/2 O2  Na2O Ca(NO3)2 + Na2SO4  CaSO4 + NaNO3
KClO3  KCl + O2 FeS + C  CS2 + Fe Pb + PbO2 + H2SO4  PbSO4 + H2O
4 Fe + 3 O2  2 Fe2O3 Na + HCl  NaCl + H2 MnO2 + NaOH + O2  Na2MnO4 + H2O
NaOH + HCl  NaCl + H2O Fe2O3 + C  CO + Fe H2SO4 + 2 Na OH  Na2SO4 + 2 H2O
Solución
1 N2 + 3 H2  2 NH3 1 Cl2 + 2 NaBr  2 NaCl + 1 Br2 4 HNO3 + 3 Ag  3 AgNO3 + 1 NO + 2 H2 O
2 HCl + 1 Zn  1 ZnCl2 + 1 H2 2 Fe + O2  2 FeO 3 SO2 + 2 H2O + 2 HNO3  3 H2SO4 + 2 NO
2 Fe2O3 + 3 C  4 Fe + 3 CO2 4 FeO + O2  2 Fe2O3 4 HNO3 + 3 C  4 NO + 3 CO2 + 2 H2O
4 NH3 + 5 O2  4 NO + 6 H2O 2 K + 2 H2O  2 KOH + H2 1 Cl2 + 1 Na2SO3 + 1 H2O  1 Na2SO4 + 2 HCl
4 NH3 + 5 O2  4 NO + 6 H2O 2 NH4NO3  2 N2 + 4 H2 + 3 O2 1 Pb(NO3)2 + 2 KI  1 PbI2 + 2 KNO3
4 HCl + 1 O2  2 Cl2 + 2 H2O 2 HCl + 1 Ca(OH)2  1 CaCl2 + 2 H2O 4 FeS2 + 11 O2  8 SO2 + 2 Fe2O3
1 Cl2 + 1 H2S  2 HCl + 1 S 1 CH4 + 2 O2  1 CO2 + 1 H2O 2 FeCl3 + 1 SnCl2  2 FeCl2 + 1 SnCl4
3 Cl2 + 2 Fe  2 FeCl3 1 Zn + 2 HCl  ZnCl2 + 2 H2O 1 Cl2 + 1 H2O  1 HCl + 1 HClO
1 H2 + 1 Cl2  2 HCl 2 Ca + O2  2 CaO 1 CaCO3 + 2 HCl  1 CaCl2 + 1 CO2 + 1 H2O
1 Fe2O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2 2 H2 + 1 O2  2 H2O 1 Cu + 4 HNO3  1 Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
1 C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O 1 C4H10 + 13/2 O2  4 CO2 + 5 H2O 1 Al(OH)3 + 3 HCl  1 AlCl3 + 3 H2O
1 C2H4 + 3 O2  2 CO2 + 2 H2O 1 C2H6 + 7/2 O2  2 CO2 + 3 H2O 1 Na2CO3 + 2 HCl  2 NaCl + 1 CO2 + 1 H2O
1 HBr + 1 KOH  1 KBr + 1 H2O 1 Na + 1/2 O2  1 Na2O 1 Ca(NO3)2 + 1 Na2SO4  1 CaSO4 + 2 NaNO3
2 KClO3  2 KCl + 3 O2 2 FeS + 1 C  1 CS2 + 2 Fe 1 Pb + 1 PbO2 + 2 H2SO4  2 PbSO4 + 2 H2O
4 Fe + 3 O2  2 Fe2O3 2 Na + 2 HCl  2 NaCl + 1 H2 2 MnO2 + 4 NaOH + 1 O2  2 Na2MnO4 + 2 H2O
2 Fe2O3 + 1 C  3 CO + 4 Fe 1 NaOH + 1 HCl  1 NaCl + 1 H2O 1 H2SO4 + 2 Na OH  1 Na2SO4 + 2 H2O
Ejemplos de resolución:
Por tanteo:
1 MnO2 + 2 NaOH + 1/2 O2  1 Na2MnO4 + 1 H2O
1 Pb + 1 PbO2 + 2 H2SO4  2 PbSO4 + 2 H2O
Método algebraico:
A Cu + B HNO3  C Cu(NO3)2 + D NO + E H2O
3/4E
1/2D
3/2B
1CA



























ED63B
D2CB
2EB
ED6C3BO
D2CBN
2EBH
CACu
Finalmente: 2 Cu + 5 HNO3  2 Cu(NO3)2 + 1 NO + 2 H2O
A19 Explicita las diversas maneras de calcular la cantidad de sustancia, ya sea en estado sólido, líquido, o en disolución.
Solución
(L)V(mol/L)c
T(K))KmolL(atm0,082
V(L)P(atm)
(g/mol)M
(g)m
(mol)n diss1-1-



A20 ¿Qué masa de tetraoxidosulfato de cobre (sulfato de cobre (II), CuSO4) podemos obtener por la acción de 2,95 g de ácido
sulfúrico concentrado y caliente sobre un exceso de cobre metal? La reacción del cobre con el ácido sulfúrico es:
Cu (s) + H2SO4 (l)  CuSO4 (s) + H2 (g)
Datos: A (Cu) = 63,5 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
5
Solución
Datos:
- Reacción
- m (H2 SO4) = 2,95 g
- cobre en exceso
- M (CuSO4 ) = 159,5 g/mol
- M (H2 SO4) = 98,0 g/mol
- m (CuSO4 ) = ?
Reacción ajustada: 1 Cu (s) + 1 H2SO4 (l)  1 CuSO4 (s) + 1 H2 (g). Luego:
g4,80)(CuSOm
98,0
2,95
159,5
)(CuSOm
)SO(HM
)SO(Hm
)(CuSOM
)(CuSOm
)SO(Hn)(CuSOn
1
1
)SO(Hn
)(CuSOn
4
4
42
42
4
4
424
42
4


A21 La fermentación de la glucosa para producir alcohol etílico tiene lugar de acuerdo con la ecuación:
C6H12O6 (s)  2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g)
¿Qué cantidad de alcohol se producirá a partir de 4,25 kg de glucosa? Datos: A (C) = 12,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Datos:
- Reacción
- m (C6H12O6) = 4,25 kg
- M (CH3CH2OH) = 46 g/mol
- M (C6H12O6) = 189,0 g/mol
- m (CH3CH2OH) = ?
g102,17OH)CH(CHm
180,0
4250
2
46,0
OH)CH(CHm
)OH(CM
)OH(Cm
2
OH)CH(CHM
OH)CH(CHm
)OH(Cn2OH)CH(CHn
1
2
)OH(Cn
OH)CH(CHn
3
23
23
6126
6126
23
23
612623
6126
23



A22 Una bombona de butano, CH3CH2CH2CH3, contiene 12,5 kg del mismo. ¿Qué volumen de oxígeno medido a 27 ºC y 740 mm
de Hg será necesario para la combustión de todo el butano? Datos: A (C) = 12 u; A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
La ecuación de combustión del butano es: CH3CH2CH2CH3 (g) + 13/2 O2 (g)  4 CO2 (g) + 5 H2O (l)
Datos:
- Ecuación química
- m (butano) 12,5 kg
- M (O2) = 32,0 g/mol
- M (butano) = 58,0 g/mol
- V (O2) a 27,0 ºC y 740 mm?
L103,5V
58,0
12500
2
13
3000,082
V(740/760)
(butano)M
(butano)m
2
13
TR
VP
(butano)n
2
13
)(On
1
13/2
(butano)n
)(On
4
O
O
O
OO
2
2
2
2
2
22




A23 Al “disolver” cinc en ácido sulfúrico se desprenden 250 mL de H2 medidos en c.n. ¿Qué masa de cinc ha reaccionado? La
reacción del cinc con el ácido sulfúrico es: Zn (s) + H2SO4 (l)  ZnSO4 (s) + H2 (g)
Datos: A (Zn) = 65,4 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Datos:
- Ecuación química
- V (H2) = 250 mL en c.n.
- M (Zn) = 65, 4 g/mol
- M (H2) = 2,0 g/mol
- m (Zn) = ?
g0,73(Zn)m
2730,082
0,2501,0
65,4
(Zn)m
TR
VP
(Zn)M
(Zn)m
)(On(Zn)n
1
1
(On
(Zn)n
2
22
O
OO
2
2





)
A24 Se descompone por el calor 13,0 g de clorato potásico (trioxidoclorato de potasio) según el proceso:
2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g)
Calcular la masa y el volumen de oxígeno gas (dioxígeno), medido a 27 ºC y 1 atmósfera, que se produce.
Datos: A (K) = 39,1 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
Datos:
- Ecuación química
- m (O2) = ?
- m (KClO3) = 13,0 g
- M (KClO3) = 122,6 g/mol
- M (O2) = 32,0 g/mol
g3,39m
122,6
13,0
32,0
m
)(KClOM
)(KClOm
M
m
)(KClOn
2
3
)(On
2
3
)(KClOn
)(On
2
2
2
2
O
O
3
3
O
O
32
3
2


TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
6
Datos:
- Ecuación química
- V (O2 ) a 27 ºC y 1 atm = ?
- m (KClO3) = 13,0 g
- M (KClO3) = 122,6 g/mol
L2,61V
122,6
13,0
3000,082
V1
)(KClOM
)(KClOm
TR
VP
)(KClOn
2
3
)(On
2
3
)(KClOn
)(On
2
2
2
22
O
O
3
3
O
OO
32
3
2





A25 Calcular la cantidad de monocloruro de potasio que puede obtenerse por la descomposición térmica de 4,0 kg de clorato
potásico (trioxidoclorato de potasio) según la reacción: 2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g).
Datos: A (K) = 39,1 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
La ecuación química de la descomposición del clorato es: 2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g)
Datos:
- Ecuación química
- m (KCl) = ?
- m (KClO3) = 4,0 kg
- M (KCl) = 74,6 g/mol
- M (KClO3) = 122,6 g/mol
g102,4(KCl)m
122,6
4000
74,6
(KCl)m
)(KClOM
)(KClOm
(KCl)M
(KCl)m
)(KClOn(KCl)n
2
2
)(KClOn
(KCl)n
3
3
3
3
3


A26 ¿Qué volumen de una disolución de ácido sulfúrico 0,10 M se necesitará para que reaccione con 0,5 g de hidróxido sódico?
La reacción entre ambos es: H2SO4 (ac) + 2 NaOH (ac)  Na2SO4 (ac) + 2 H2O (l)
Datos: A (Na) = 23,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Datos:
- Ecuación química
- V (H2SO4) 0,10 M = ?
- m (NaOH) = 0,5 g
- M (H2SO4) = 98,0 g/mol
- M (NaOH) = 40,0 g/mol
L0,062V
40,0
0,50
2
1
V0,10
(NaOH)M
(NaOH)m
2
1
Vc)(KClOn
2
1
)SO(Hn
2
1
(NaOH)n
)SO(Hn
disdis
disdis342
42


A27 La combustión del C12H26 tiene lugar según la ecuación: 2 C12H26 (g) + 37 O2 (g)  24 CO2 (g) + 26 H2O (g). Calcular:
a) la masa de oxígeno necesaria para producir 1,75 kg de CO2.
b) El volumen de oxígeno en c.n. necesario para quemar 50 g de C12H26. A (C) = 12,0 u; A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
a) Datos:
- Ecuación química
- m (O2) = ?
- m (CO2) = 1,75 kg
- M (O2) = 32,0 g/mol
- M (CO2) = 44,0 g/mol
g101,96)(Om
44,0
1750
24
37
32,0
)(Om
)(COM
)(COm
24
37
)(OM
)(Om
)(COn
24
37
)(On
24
37
)(COn
)(On
3
2
2
2
2
2
2
22
2
2


b)
Datos:
- Ecuación química
- V (O2 ) en c.n.= ?
- m (C12H26) = 50,0 g
- M (C12H26) = 170,0 g/mol
L122V
170,0
50,0
2
37
2730,082
V1
)H(CM
)H(Cm
2
37
TR
VP
)H(Cn
2
37
)(On
2
37
)H(Cn
)(On
2
2
2
22
O
O
2612
2612
O
OO
26122
2612
2





A28 Calcula el volumen de disolución de Ca(OH)2 0,02 M (solución saturada) necesario para neutralizar una muestra de 25 cm3 de
H3PO4 0,05 M dando bis(tetraoxidofosfato) de tricalcio y agua. La reacción (neutralización ácido-base) ajustada es:
3 Ca(OH)2 (ac) + 2 H3PO4 (aq)  1 Ca3(PO4)2 (s) + 6 H2O (l).
Datos: A (Ca) = 40,0 u; A (P) = 30,1 u; A (O) = 16,0 u; A (C) = 12,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Datos:
- Reacción ajustada
- 25 mL H3PO4 0,05 M?
- V [(Ca(OH)2] 0,02 M? Lm9,4V0,0250,05
2
3
V0,02
Vc
2
3
Vc)PO(Hn
2
3
][Ca(OH)n
2
3
)PO(Hn
][Ca(OH)n
22
434322
Na(OH)disNa(OH)dis
POHdisPOHdisNa(OH)disNa(OH)dis432
43
2


TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
7
A29 El sulfuro de hidrógeno (monosulfuro de dihidrógeno) emitido por las sustancias orgánicas en descomposición (por ejemplo,
los huevos podridos), al pasar a la atmósfera, se convierte en dióxido de azufre (uno de los contaminantes ambientales
causantes de la lluvia ácida), mediante la reacción sin ajustar: H2S (g) + O2 (g)  SO2 (g) + H2O (g).
Calcula el volumen de SO2 que se producirá, a 1,0 atm y 27 ºC por cada kilogramo de sulfuro de hidrógeno que reaccione.
Datos: A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Reacción ajustada: 1 H2S (g) + 3/2 O2 (g)  1 SO2 (g) + 1 H2O (g)
Luego:
- Reacción Ajustada
- V (SO2) a 1,0 atm y 27 ºC?
- m (H2S) = 1,0 kg
- M (H2S) = 34,0 g/mol
L107,2V
34,0
1000
3000,082
V1,0
S)(HM
S)(Hm
TR
VP
S)(Hn)(SOn:Luego
1
1
S)(Hn
)(SOn
:reacciónlaDe
2
SO
SO
2
2
SO
SOSO
22
2
2
2
2
2
22





A30 El cloro (dicloro) es un gas verde amarillento de olor picante y muy venenoso. Se trata de un elemento muy reactivo que mata
rápidamente a las plantas. Hoy en día es un producto necesario que tiene múltiples usos (plásticos, anestésicos, insecticidas,
desinfección del agua, blanqueador de papel, etc.) El cloro se puede obtener en el laboratorio haciendo reaccionar
permanganato de potasio (tetraoxidomanganato de potasio) con ácido clorhídrico. La reacción que tiene lugar puede
representarse por medio de la siguiente ecuación química:
2 KMnO4 (s) + 16 HCl  2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 (g) + 8 H2O (l)
a) Calcula la masa, en gramos, de permanganato que habrá reaccionado para obtener un volumen de 100 cm3 de cloro
medido a 25 ºC y 500 mm de Hg de presión.
b) Calcula el volumen de cloro (dicloro), en condiciones normales, que puede obtenerse mediante la reacción de 100 cm3 de
una disolución de permanganato 0,50 M con exceso de ácido clorhídrico.
Datos: A (Mn) = 54,9 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u; A (C) = 12,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
- Reacción Ajustada
- m (KMnO4) = ?
- 100 cm3 de Cl2 a 25 ºC y
500 mm de Hg
- M (KMnO4) = 158,0 g/mol
g0,43)(KMnOm
2980,082
0,100(500/760)
158,0
)(KMnOm
TR
VP
)(KMnOM
)(KMnOm
S)(Hn
5
2
)(KMnOn
5
2
)(Cln
)(KMnOn
4
4
Cl
ClCl
4
4
24
2
4
2
22





- Reacción Ajustada
- V (Cl2) en c.n. = ?
- 100 cm3 (KMnO4) 0,50 M
L2,8V0,1000,50
2
5
2730,082
V1
Vc
2
5
TR
VP
)(KMnOn
2
5
)(Cln
2
5
)(KMnOn
)(Cln
2
2
44
2
22
Cl
Cl
disKMNOKMnO
Cl
ClCl
42
4
2





A31 Todos conocemos el hecho de que no debemos dejar trozos de limón sobre el mármol de la cocina, ya que los ácidos atacan
al mármol (trióxido carbonato de calcio o carbonato de calcio) desprendiendo dióxido de carbono. También es sabido que el
salfumán (ácido clorhídrico comercial) ataca el mármol para formar dicloruro de calcio, agua y dióxido de carbono. Calcular la
masa de mármol que se puede disgregar con una botella de salfumán (500 cm3 de HCl, 16,5 mol/L) así como la masa de
dicloruro de calcio y el volumen de dióxido de carbono, medido a 25 ºC y 1 atm, que se obtendrán.
Datos: A (Ca) = 40 u; A (C) = 12 u, A (O) = 16 u; A (Cl) = 35,5 u
Solución
La reacción ajustada es: 2 HCl (ac) + CaCO3 (s)  CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l)
a) Datos:
Ecuación química
m (CaCO3) = ?
500 mL HCl 16,5 M
M (CaCO3) = 100,0 g/mol
g413)(CaCOm0,50016,5
2
1
100,0
)(CaCOm
Vc
2
1
)(CaCOM
)(CaCOm
(HCl)n
2
1
)(CaCOn
2
1
(HCl)n
)(CaCOn
3
3
disHClHCl
3
3
3
3


b) Datos:
Ecuación química
m (CaCl2) = ?
500 mL HCl 16,5 M
M (CaCl2) = 110,0 g/mol
g454)(CaClm0,50016,5
2
1
110,0
)(CaClm
Vc
2
1
)(CaClM
)(CaClm
HCl)n
2
1
)(CaCln
2
1
(HCl)n
)(CaCln
2
2
disHCldisHCl
2
2
2
2


TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
8
c) Datos:
Ecuación química
V (CO2) 1,0 atm 25 ºC = ?
L101,0V0,50016,5
2
1
2980,082
V1,0
Vc
2
1
TR
VP
(HCl)n
2
1
)(COn
2
1
(HCl)n
)(COn
2
CO
CO
disHCldisHCl
CO
COCO
2
2
2
2
2
22





A32 Se dispone de una solución de HCl 2,0 M que se va a adicionar a CaCO3 para obtener CO2 según la ecuación química:
CaCO3 (s) + 2 HCl (ac)  CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l)
Se dispone para recoger el gas de una probeta de 250 cm3. Predecir la masa mínima de CaCO3 que se debe hacer reaccionar
para llenar la probeta y calcular el volumen de ácido necesario. Tómense P y T en c.n.
Datos: Datos: A (Ca) = 40,0 u; A (C) = 12,0 u, A (O) = 16,0 u; A (Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
a) Datos:
- Ecuación química
- m (CaCO3) = ?
- 250 mL CO2 en c.n.
- M (CaCO3) = 100,0 g/mol
g1,12)(CaCOm
2730,082
0,2501
100,0
)(CaCOm
RT
VP
)(CaCOM
)(CaCOm
)(COn)(CaCOn
1
1
)(COn
)(CaCOn
3
3
CO
COCO
3
3
23
2
3
2
22





b) Datos:
- Ecuación química
- Vdis HCl 2,0 M = ?
- 250 mL CO2 en c.n. mL11V
2730,082
0,2501
2V2,0
RT
VP
2Vc)(COn2(HCl)n
1
2
)(COn
(HCl)n
HCldisHCldis
CO
COCO
disHCldisHCl2
2 2
22





A33 Los ácidos pueden reaccionar con hidróxidos metálicos dando una sal y agua, de modo que sus propiedades ácidas quedan
neutralizadas. Un enfermo de úlcera de estómago se toma un medicamento que contiene hidróxido de aluminio para
neutralizar la acidez (debida al ácido clorhídrico presente en los jugos gástricos). La ecuación que representa esa
neutralización es:
Al(OH)3 + 3 HCl  AlCl3 + 3 H2O
Supón que cada día en su estómago recibe 3 litros de jugo gástrico con una concentración de 0,080 mol/L de HCl e imagínate
que eres su médico. ¿Cuántos cm3 de un medicamento consistente en una disolución de Al(OH)3 de concentración 0,80 mol/L
le recetarías como dosis diaria? Datos: A (Al) = 40,0 u; A (H) = 1,0 u, A (O) = 16,0 u; A (Cl) = 35,5 u
Solución
Datos
- Reacción ajustada
- V [(Al(OH)3] 0,80 M?
- 3 L HCl 0,080 M? Lm33V1,00,080
3
1
V0,80
Vc
3
1
Vc(HCl)n
3
1
][Al(OH)n
3
1
(HCl)n
][Al(OH)n
33
33
Al(OH)disAl(OH)dis
HCldisHCldisAl(OH)disAl(OH)dis3
3


A34 El cloro se obtienen según la reacción: HCl (aq) + MnO2 (s)  MnCl2 (s) + H2O (l) + Cl2 (g)
a) Ajusta la reacción anterior.
b) Calcular la cantidad de MnO2 necesaria para obtener 10 L de Cl2 a 710 mm Hg y 25 ºC.
c) El volumen de ácido clorhídrico 0,50 M que habrá que usar.
Datos: A (Mn) = 54,9 u, A (O) = 16,0 u, A (Cl) = 35,5 u, A (H) = 1,0 u
Solución
a) 4 HCl (aq) + MnO2 (s)  MnCl2 (s) + 2 H2O (l) + 2 Cl2 (g)
b) Reacción ajustada
m (MnO2) = ?
10 L Cl2 a 710 mm y 25 ºC
M (MnO2) = 86,9 g/mol
g33,2)(MnOm
2980,082
10(710/760)
86,9
)(MnOm
TR
VP
)(MnOM
)(MnOm
)(Cln)(MnOn
1
1
)(Cln
)(MnOn
2
2
Cl
ClCl
2
2
22
2
2
2
22





c) Reacción ajustada
Vdis (HCl) 0,50 M ?
10 L Cl2 a 710 mm y 25 ºC
L3,1(HCl)V
2980,082
10(710/760)
4(HCl)V0,50
TR
VP
(HCl)Vc)n(Cl4(HCl)n
1
4
)(Cln
(HCl)n
disdis
Cl
ClCl
diss2
2 2
22





TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
9
A35 El ácido clorhídrico reacciona con el aluminio y se produce cloruro de aluminio (tricloruro de aluminio) e hidrógeno gas
(dihidrógeno). Se quiere obtener 140 L de hidrógeno, medidos a 20 ºC y 740 mm de presión:
a) Ajusta la reacción química.
b) Calcula la masa de aluminio que se necesitará.
c) Calcula la masa de cloruro de aluminio que se obtendrá.
Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (Al) = 27,0 u; A (H) = 1,0 u; 1 atm = 760 mm de Hg
Solución
a) Por tanteo: 3 HCl + Al  AlCl3 + 3/2 H2 o (mejor): 6 HCl + 2 Al  2 AlCl3 + 3 H2
b)
Reacción ajustada
140 L H2 a 740 mm y 2 ºC
m (Al) = ?
M (Al ) = 27,0 g/mol g102(Al)m
2930,082
140(740/760)
3
2
27,0
(Al)m
TR
VP
3
2
(Al)M
(Al)m
)(Hn
3
2
(Al)n
3
2
)(Hn
(Al)n
2
22
H
HH
2
2





c)
Reacción ajustada
140 L H2 a 740 mm y 20 ºC
m (AlCl3) ?
M (AlCl3) = 133,5 g/mol g505)(AlClm
2930,082
140(740/760)
3
2
133,5
)(AlClm
TR
VP
3
2
)(AlClM
)(AlClm
)(Hn
3
2
)(AlCln
3
2
)(Hn
)(AlCln
3
3
H
HH
3
3
23
2
3
2
22





A36 Cuando el ácido clorhídrico reacciona con el aluminio se produce tricloruro de aluminio e hidrógeno gas (dihidrógeno). Se
hacen reaccionar 70 g de aluminio:
a) Escribe y ajusta la reacción química. (0,5 p)
b) Calcula el volumen de la disolución de HCl 2,0 M que se necesitará.
c) Calcula el volumen de hidrógeno, medido a 20 ºC y 740 mm de presión que se obtendrá.
Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (Al) = 27,0 u; A (H) = 1,0 u; 1 atm = 760 mm de Hg
Solución
a) 6 HCl (aq) + 2 Al (s)  2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g) (r)
b) Datos:
Reacción ajustada
Vdis (HCl) 2,0 M ?
m (Al) = 70 g
M (Al) = 27,0 g
L3,9(HCl)V
27,0
70
3(HCl)V2,0
(Al)M
(Al)m
3(HCl)Vcn(Al)3(HCl)n
2
6
(Al)n
(HCl)n
:(r)De
disdis
diss


c) Datos:
Reacción ajustada
V (H2) a 740 mm y 20 ºC?
m (Al) = 70 g
M (Al) = 27,0 g/mol L96,0V
27,0
70
2
3
2930,082
V(740/760)
(Al)M
(Al)m
2
3
TR
VP
(Al)n
2
3
)(Hn
2
3
(Al)n
)(Hn
:(r)De
2
2
2
22
H
H
Cl
ClCl
2
2





RIQUEZA, RENDIMIENTO, REACTIVO LIMITANTE
A37 En la reacción entre el ácido clorhídrico y el cadmio se producen hidrógeno (dihidrógeno) y cloruro de cadmio (dicloruro de
cadmio). Si disponemos en un matraz 18,0 g de HCl y 12,0 g de Cd:
a) Escribe y ajuste la reacción.
b) ¿Se encuentra en exceso alguno de los reactivos?
c) ¿Cuánto cloruro de cadmio se formará si la reacción es total? Datos: A (Cd) = 112,4 u, A (Cl) = 35,5 u, A (H) = 1,0 u.
Solución
a) Por tanteo: 2 HCl + Cd  CdCl2 + H2
b) El reactivo limitante es aquel que para el que es mínima la relación n/coef. Por lo tanto:
limitantereactivoelesCdel
0,107112,4/12,0(Cd)M/(Cd)m1/(Cd)n
0,254)/2(18,0/35,5(HCl)]/2(HCl)/M[m2/(HCl)n
min
coef
n
min react
















La reacción acabará cuando se consuma el Cd que es el reactivo limitante. El HCl es el reactivo que se encuentra en exceso.
TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
10
c) 2 HCl + Cd  CdCl2 + H2
m (CdCl2) = ?
m (Cd) = 12,0 g
M (CdCl2 ) = 182,4 g/mol
M (Cd) = 112,4 g/mol
g19,5)(CdClm
112,4
12,0
182,4
)(CdClm
(Cd)M
(Cd)m
)(CdClM
)(CdClm
(Cd)n)(CdCln
1
1
(Cd)n
)(CdCln
2
2
2
2
2
2


A38 En un recipiente que contiene 200 cm3 de disolución 2,0 M de HCl se introduce un trozo de cinc de 16,35 g de masa.
a) Determina el volumen máximo de hidrógeno gas (medido a 1,0 atm y 20 º C) producido.
b) Sabiendo que los 200 cm3 de disolución de HCl 2,0 M se obtuvieron a partir de una botella de ácido clorhídrico concentrado
en la que la densidad de la disolución era 1,18 g/cm3 y la riqueza en HCl puro del 35 %, halla que volumen de dicha disolución
concentrada se utilizó. Datos: A (Zn) = 65,4 u; A Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
La reacción ajustada es: 2 HCl (ac) + Zn (s)  ZnCl2 (ac) + H2 (g)
En primer lugar, es necesario determinar el reactive limitante. Será el reactivo donde es mínima la relación n/coef.
limitantereactivoelesHClel
0,2565,4/16,35(Zn)M/(Zn)m1/(Zn)n-
0,202/20,200/2Vc2/(HCl)n-
min
coef
n
min disreact
















a) Datos:
Ecuación química
V(H2) a 20 ºC y 1 atm.= ?
200 cm3 de HCl 2,0 M
Realizamos el cálculo estequiométrico con el dato de HCl.
L4,8V0,2002
2
1
2930,082
V1
Vc
2
1
TR
VP
(HCl)n
2
1
)(Hn
2
1
(HCl)n
)(Hn
2
2
2
22
H
H
disHClHCl
H
HH
2
2





b) Se trata de una dilución.
M11,3
36,5100
118035
(g/mol)M100
(g/L)d(%)
(mol/L)c
s
diss




mL3,5V0,20,200V11,3VcVc MMHHMM 
A39 En un matraz dejamos caer una disolución de ácido clorhídrico (HCl) 2,0 M sobre 100 g de mármol que contiene un 60 % de
carbonato de calcio (trioxidocarbonato de calcio, CaCO3). Como productos se obtienen dicloruro de calcio, dióxido de carbono
y agua. Las condiciones ambientales son 20 ºC de temperatura y una presión de 750 mm de Hg.
a) Ajusta la reacción química.
b) Determina el volumen de CO2 producido.
c) Determina el volumen de disolución de HCl consumido.
Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (C) = 12,0 u; A (Ca) = 40,1 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
a) 2 HCl (ac) + CaCO3 (s)  CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l)
b)
Ecuación química
V (CO2) a 20 ºC y 750 mm = ?
m (CaCO3) = 100 g al 60 %
M (CaCO3) = 100,1 g/mol L14,6V
100,1
1000,60
2930,082
V(750/760)
)(CaCOM
)(CaCOm
TR
VP
)(CaCOn)(COn
1
1
)(CaCOn
)(COn
2
2
2
22
CO
CO
3
3
CO
COCO
32
3
2







c)
Ecuación química
Vdis HCl 2 M ?
m (CaCO3) = 100 g al 60 %
M (CaCO3) = 100,1 g/mol
L0,30V
100,1
1000'60
V2,0
)(CaCOM
)(CaCOm
2Vc)(CaCOn2(HCl)n
1
2
)(CaCOn
(HCl)n
HCldisHCldis
3
3
disHClHCldis3
3




A40 a) Escribir ajustada la ecuación correspondiente a la reacción: Na2CO3 (s) + HCl (aq)  NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
b) ¿Cuántos gramos de Na2CO3 reaccionaran con 450 mL de disolución de clorhídrico 0,80 M?
c) ¿Qué volumen de CO2 se forma en el reacción si se suponen c.n. se presión y temperatura?
Datos: A (Na) = 23,0 u; A (C) = 12,0 u; A (Ca) = 40,1 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
a) Reacción ajustada por tanteo: Na2CO3 (s) + 2 HCl (aq)  2 NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
11
b) Datos:
Ecuación química
460 mL de HCl 0,80 M
M (Na2CO3) = 106,0 g/mol
m (Na2CO3) = ?
g19,1m0,4500,80
2
1
106,0
m
Vc
2
1
M
m
(HCl)n
2
1
)CO(Nan
2
1
(HCl)n
)CO(Nan
32
32
32
32
CONa
CONa
disHClHCl
CONa
CONa
32
32


b) Datos:
Ecuación química
460 mL de HCl 0,80 M
V (CO2) en c.n.= ? L4,0V0.4500,80
2
1
2730,082
V1,0
Vc
2
1
TR
VP
(HCl)n
2
1
)(COn
2
1
(HCl)n
)(COn
2
2
2
22
CO
CO
HCLdisHCLdis
CO
COCO
2
2





A41 Cuando se calienta una mezcla de clorato potásico (trioxidoclorato de potasio, KClO3) y azufre se produce una reacción muy
exotérmica que conduce a la formación de cloruro potásico (KCl) y dióxido de azufre. Si la mezcla contiene 10,0 g de clorato
potásico y 5,0 g de azufre, ¿qué reactivo estará en exceso?, ¿qué cantidad de dióxido de azufre se formará?
Datos: A (K) = 39,1 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u.
Solución
La reacción ajustada es: 2 KClO3 (s) + 3 S (s)  2 KCl (s) + 3 SO2 (g). M(KClO3) = 122,6 g/mol. M (S) = 32,0 g/mol
En primer lugar, es necesario determinar el reactive limitante. Será el reactivo donde es mínima la relación n/coef.
limitantereactivoelesKClOel
0,523/32,0)/(5,03/(S)]M/(S)[m3/(S)n-
0,0402/122,6)/(10,02/)](KClOM/)(KClO[m2/)(KClOn-
min 3
333









Realizamos el cálculo estequiométrico con el dato de KClO3.
Datos:
Ecuación química
m (KClO3) = 10,0 g
M (KClO3) = 122,6 g
M (SO2) = 64,0 g/mol
m (SO2) = ?
g7,8m
122,6
10,0
2
3
64,0
m
M
m
2
3
M
m
)(KClOn
2
3
)(SOn
2
3
)(KClOn
)(SOn
2
2
3
3
2
2
SO
SO
KClO
KClO
SO
SO
32
3
2


A42 Al reaccionar 500 g de bis(trioxidonitrato) de plomo (nitrato de plomo (II)) con 920 g de monoyoduro de potasio, se
obtienen 600 g de diyoduro de plomo así como trioxidonitrato de potasio (nitrato de potasio). Determina el rendimiento de la
reacción y establece cuál de los reactivos está en exceso.
Datos: A (Pb) = 207,2 u; A (I) = 126,9 u; A (K) = 39,1 u; A (O) = 16,0 u; A (N) = 14,0 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Reacción ajustada: Pb(NO3)2 (ac) + 2 KI (ac)  Pbl2 (s) + 2 KNO3 (ac). M [Pb(NO3)2] = 331,2 g/mol. M (KI) = 166,0 g/mol
En primer lugar, es necesario determinar el reactive limitante. Será el reactivo donde es mínima la relación n/coef.
limitantereactivoeles)Pb(NOel
2,770,522/166,0)/(9202/(KI)n-
1,511/331,2]/[500)1/])[Pb(NOn-
min 23
23









Realizamos el cálculo estequiométrico con el dato de Pb(NO3)2.
Datos:
Ecuación química
m [(Pb(NO3)2] = 500 g
M [(Pb(NO3)2] = 331,2 g/mol
M (PbI2) = 461,0 g/mol
m (PbI2) = ?
g696m
331,2
500
461,0
m
M
m
M
m
)[Pb(NOn)(PbIn
1
1
)[Pb(NOn
)(PbIn
2
2
3
3
2
2
PbI
PbI
Pb(NO
Pb(NO
PbI
PbI
232
23
2


2
2
)
)
]
]
Finalmente, el rendimiento será:
%86,2100
696
600
100
)(PbIm
)(PbIm
η
2teórica
2real

A43 Para analizar una muestra de cinc, se trató con HCl 7,5 M y el hidrógeno desprendido ocupó 30,0 L en condiciones normales.
¿Qué masa de cinc contenía la muestra y que volumen de HCl se utilizó?
Datos: A (Zn) = 65,4 u; A (Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Se trata de la reacción: Zn (s) + 2 HCl (ac)  ZnCl2 (ac) + H2 (g)
TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013
12
Datos:
Reacción ajustada
V (H2) = 30,0 L en c.n.
m (Zn) = ?
M (Zn) = 65,4 g/mol
g87,6(Zn)m
2730,082
30,01,0
65,4
(Zn)m
TR
VP
(Zn)M
(Zn)m
)(Hn(Zn)n
1
1
)(Hn
(Zn)n
2
22
H
HH
2
2




Datos:
Reacción ajustada
V (H2) = 30,0 L en c.n.
Vdis (HCl) 7,5 M ?
mL18V
2730,082
30,01,0
V7,5
TR
VP
Vc)(Hn2(HCl)n
1
2
)(Hn
(HCl)n
disHCLHCldis
H
HH
disHClHCldis2
2 2
22





A44 Calcula la cantidad mínima de mineral de cinc del 20 % de pureza que se necesita para que reaccione totalmente con 0,50 L de
disolución 1,0 M de HCl. Datos: A (Zn) = 65,4 u; A (Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u.
Solución
Se trata de la reacción: Zn (s) + 2 HCl (ac)  ZnCl2 (ac) + H2 (g)
Datos:
Reacción ajustada
0,50 L de HCL 1,0 M
m (Zn) = ?
M (Zn) = 65,4 g/mol
g16,4(Zn)m
65,4
(Zn)m
20,501,0
(Zn)M
(Zn)m
2Vc(Zn)n2(HCl)n
2
1
(HCl)n
(Zn)n
disHClHCldis


Finalmente, del concepto de riqueza de un mineral:
g82m100
m
16,4
20100
m
m
Riqueza mineral
mineralmineral
Zn

A45 Las lámparas antiguas de mineros funcionaban quemando gas acetileno que proporciona
una luz blanca brillante. El acetileno se producía al reaccionar el agua (se regulaba gota a
gota) con carburo de calcio, CaC2, según la siguiente reacción:
CaC2 (s) + 2 H2O (l)  C2H2 (g) + Ca(OH)2 (s)
Calcula:
a) La cantidad de agua (en gramos) que se necesita para reaccionar con 50 g de CaC2 del 80
% de pureza.
b) El volumen de acetileno (en L) medido a 30 ºC y 740 mm Hg producido como consecuencia
de la anterior reacción.
c) La cantidad en gramos de Ca(OH)2 producida como consecuencia de la anterior reacción.
Datos: A (H) = 1,0 u; A (Ca) = 40,0 u; A (C) = 12 u; A (O) = 16,0 u; R = 0,082 atm·L·mol-1·K-1.
Solución
a) Datos:
Ecuación química
m (H2O) = ?
m (CaC2) = 50 g al 80%
M (H2O) = 18,0 g/mol
M (CaC2) = 64,0 g/mol
g22,5O)(Hm
64,0
0,8050
2
18,0
O)(Hm
)(CaCM
)(CaCm
2
O)(HM
O)(Hm
)(CaCn2O)(Hn
1
2
)(CaCn
O)(Hn
2
2
2
2
2
2
22
2
2




b) Datos:
Ecuación química
V(C2H2) a 30 ºC y 740 mm de
Hg.= ?
m (CaC2) = 50,0 g al 80%
M (CaC2) = 64,0 g/mol
L15,9V
64,0
0'8050,0
3030,082
V740/760
)(CaCM
)(CaCm
TR
VP
)(CaCn)H(Cn
1
1
)(CaCn
)H(Cn
2
22
22
2222
O
HC
2
2
HC
HCHC
222
2
22







c) Datos:
Ecuación química
m [Ca(OH)2] = ?
m (CaC2) = 50,0 g al 80%
M [Ca(OH)2] = 74,0 g/mol
g46,3][Ca(OH)m
64,0
0,8050
74,0
][Ca(OH)m
)(CaCM
)(CaCm
][Ca(OH)M
][Ca(OH)m
)(CaCn)][Ca(OHn
1
1
)(CaCn
)][Ca(OHn
2
2
2
2
2
2
22
2
2





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  • 1. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 1 Introducción A01 Clasificar los siguientes procesos como químicos o como físicos, señalando los criterios utilizados para ello: ■ Destilación del vino ■ Dilatación de un gas ■ Evaporación del agua ■ Combustión de la pólvora ■ Corrosión del hierro ■ Disolución de sal común en agua ■ Preparación de caramelo al calentar azúcar ■ Obtención de hierro a partir de sus minerales Solución  Físicos: No cambia la naturaleza de las sustancias  No cambian las propiedades (color, estado físico, densidad, solubilidad, ….), son fácilmente reversibles, no hay intercambio de energía, … Destilación del vino, Dilatación de un gas, Evaporación del agua, Disolución de sal común en agua  Químicos: Cambia la naturaleza de las sustancias  cambian las propiedades (color, estado físico, densidad, solubilidad, ….), son difícilmente reversibles, hay intercambio notable de energía, … - Combustión de la pólvora, Corrosión del hierro, Preparación de caramelo al calentar azúcar, Obtención de hierro a partir de sus minerales. Disoluciones A02 Averiguar el número de moles, n, de HCl que habrá en 5 ml de disolución 10 M de HCl. (Sol: 0,05 mol) Solución El HCl es el soluto. De la definición de concentración molar: mol0,050,00510n 0,005 n 10 V n (mol/L)c s s dis s  A03 Calcula cuántos gramos de cloruro de sodio hay en 250 cm3 de disolución 0,10 M de dicho compuesto. (Sol: 1,46 g) Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (Na) = 23,0 u Solución El NaCl es el soluto. De la definición de concentración molar: g1,4658,50,2500,10m 0,250 /58,5m 0,10 V /Mm V n (mol/L)c s s dis ss dis s  A04 Se disuelven 20 g de ácido sulfúrico en 0,10 litros de agua y la disolución alcanza un volumen de 0,111 litros. a) Calcular la concentración de esta disolución en %. (Sol: 16,67 %) b) Calcular su molaridad. (Sol: 1´84 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u. dagua = 1 g/mL Solución El soluto es el ácido sulfúrico (20 g). El disolvente es el agua (0,10 L o 100 g). La disolución es el conjunto del ácido sulfúrico y el agua (120 g). a) 16,7%100 120 20 m m (%)c dis s m  100 b) M1,84 0,111 20/98 V /Mm V n (mol/L)c dis ss dis s  A05 Una disolución acuosa de hidrogeno(tetraoxidoclorato (ácido perclórico) al 40% en peso tiene una densidad de 1,2 g/cc. Calcular la molaridad de dicha disolución. (Sol: 4,8 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u. Solución M4,8 100,5100 120040 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (g/L)d/(g)m (g/mol)M/(g)m V /Mm V n (mol/L)c s diss disdis ss dis ss dis s     A06 Se disuelven 20 g de NaOH en 560 g de agua. Calcula la concentración de la disolución en % en masa. (Sol: 3,5 %) Datos: A (Na) = 23,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución El soluto es el NaOH (20 g). El disolvente es el agua (560 g). La disolución es el conjunto del NaOHy el agua (580 g). %3,5100 580 20 100 m m (%)c dis s m  A07 ¿Qué masa de glucosa, C6H12O6, se necesita para preparar 100 cm3 de disolución 0,20 molar? (Sol: 3,6 g) Datos: A (C) = 12,0 u, A (O) = 16,0 u, A (H) = 1,0 u.
  • 2. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 2 Solución La glucosa, C6H12O6 es el soluto. De la definición de concentración molar: g3,6180,00,1000,20m 0,100 /180,0m 0,20 V /Mm V n (mol/L)c s s dis ss dis s  A08 Se tiene ácido sulfúrico del 49 % y densidad 1,1 g/cc. Calcular su molaridad. (Sol: 5,5 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u. Solución M5,5 98100 110049 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (g/L)d/(g)m (g/mol)M/(g)m V /Mm V n (mol/L)c s diss disdis ss dis ss dis s     A09 Calcular la densidad de una disolución acuosa de tetraoxidosulfato de magnesio (sulfato de magnesio) 3,56 M y del 18 % en peso. (Sol: 2,44∙103 g/L) Datos: A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (Mg) = 24,3 u Solución g/L102,4d 120,3100 d18 3,56 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c 3 dis dis s diss     A10 En un recipiente se dispone de 0,50 L de H2SO4 10 M. Si extraemos 30 cm3 de dicha disolución y lo vertemos en una probeta vacía a la que, posteriormente, añadimos agua hasta completar un volumen total de 80 cm3, ¿cuál será la molaridad de la disolución final? (Sol: 3,8 M) Datos: A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (Mg) = 24,3 u Solución Se trata de elaborar una disolución más diluida (hija) a partir de otra más concentrada (madre). Dado que la cantidad de soluto extraída de la disolución de partida (madre) es la que se encuentra en la disolución elaborada (hija): M3,8c0,080c0,03010VcVcnn HHHHMMHM  A11 ¿Qué volumen de una disolución de ácido fosfórico del 60 % de riqueza y cuya densidad es de 1,64 g/cm3 se necesita para preparar 500 mL de una disolución 1,0 M? (Sol: 0,050 L) Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u Solución Se trata de elaborar una disolución más diluida (hija) de H3PO4 a partir de otra más concentrada (madre). La concentración de la disolución madre es: M10,0 97,9100 164060 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     Y además, de la relación entre las disoluciones madre e hija: L0,050V0,5001,0V10,0VcVc MMHHMM  A12 ¿Cuál es la molaridad de una disolución de ácido sulfúrico concentrado cuya densidad es de 1,84 g/cm3 y riqueza del 98,0 %? Si echamos 10,0 mL de ese ácido concentrado sobre agua hasta completar un volumen total de 100 mL, ¿Qué molaridad tendrá la disolución final? (Sol: 18,4 M; 1,84 M) Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u Solución M18,4 98,0100 184098,0 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     Se trata ahora de elaborar una disolución más diluida (hija) de H2SO4 a partir de otra más concentrada (madre). De la conocida relación entre ambas disoluciones se tiene: M1,84c0,100c0,01018,4VcVc HHHHMM  A13 Se desea preparar 1,0 litros de una disolución de ácido nítrico 0,20 M a partir de un ácido nítrico comercial de densidad 1,5 g/cm3 y 33´6 % de pureza en peso. a) ¿Qué volumen deberemos tomar de la disolución comercial? (Sol: 0,025 L) b) Explique el procedimiento que seguiría para su preparación y nombre el material necesario para ello. Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (N) = 14,0 u Solución a) Concentración del ácido nítrico comercial. M8,0 63100 150033,6 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     Volumen que deberemos tomar de la disolución comercial: L0,025V1,00,20V8,0VcVc MMHHMM  b) Con ayuda de una pipeta se toman 25 mL de la disolución comercial y se vierten en un matraz de un 1L. Luego se añada agua hasta alcanzar la marca (aforo) de 1 litro.
  • 3. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 3 A14 Se desea preparar 250 cc de una disolución de ácido sulfúrico 3,0 M utilizando para ello el reactivo de una botella cuya etiqueta señala una densidad para el ácido de partida de 1,84 g/ml, y una riqueza en peso del 96 %. a) Calcule el volumen que debemos tomar de la disolución comercial. (Sol: 0,042 L) b) Indique como prepararía la disolución y dibuje dos de las piezas imprescindibles. Datos: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u Solución a) Concentración del ácido sulfúrico en la botella. M17,7 98100 180496 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     Volumen que deberemos tomar de la disolución comercial: L0,042V30,250V17,7VcVc MMHHMM  Para preparar la disolución, con ayuda de una pipeta se toman 42 mL de la disolución comercial y se vierten en un matraz de un 250 cc. Luego se añada agua hasta alcanzar la señal de aforo. b) A15 Se dispone de un ácido nítrico concentrado de densidad 1,48 g.cm−3 y 60,0 % en masa. ¿Cuál será el volumen necesario de este ácido para preparar 250 cm3 de una solución de ácido diluido 1 M? (Sol: 1,63∙103 g/L; 3,0 mL) Datos: A (N) = 14,0 u, A (O) = 16,0 u; A (H) =1,0 u. Solución Concentración del ácido nítrico concentrado: M14,1 63,0100 148060,0 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     Volumen necesario de ácido nítrico concentrado: mL56V1,0250V14,1VcVc MMHHMM  A16 Un ácido sulfúrico concentrado de densidad 1,80 g/cm3 tiene una pureza del 90,5 %. Calcula: a) Su concentración en g/L. (Sol: 1,6∙103 g/L) b) El volumen necesario para preparar 1/4 L de disolución 0,20 M. (Sol: 3,0 mL) A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u Solución: a) g/L101,6 100 180090,5 100 (g/L)d(%) (g/L)d/(g)m (g)m (L)V (g)m (g/L)c 3diss disdis s dis s    b) M16,6 98,0100 180090,5 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     mL3,0V0,200,250V16,6VcVc MMHHMM  A17 En 20 cm3 de una disolución de hidróxido de sodio hay 2,0 gramos de esta sustancia. Calcula: a) la molaridad de la disolución. b) el volumen de agua que hay que agregar a esta disolución para que su molaridad sea 0,40 mol/L. Masas atómicas: A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u; A (Na) = 23,0 u. Solución a) De la definición de molaridad: mol/L2,5 0,020 2,0/40,0 V /Mm V n (mol/L)c dis ss dis s  b) Se trata de elaborar una disolución más diluida a partir de otra más concentrada. Se debe añadir agua a la disolución concentrada hasta alcanzar un volumen de: L0,125VV0,400,0202,5VcVcnn HHHHMMHM  Luego, si suponemos los volúmenes aditivos: mL10520125VVV inicialfinalagua 
  • 4. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 4 CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS A18 Ajustar las siguientes reacciones: N2 + H2  NH3 Cl2 + NaBr  NaCl + Br2 HNO3 + Ag  AgNO3 + NO + H2 O HCl + Zn  ZnCl2 + H2 Fe + O2  FeO SO2 + H2O + HNO3  H2SO4 + NO Fe2O3 + C  Fe + CO2 FeO + O2  Fe2O3 HNO3 + C  NO + CO2 + H2O NH3 + O2  NO + H2O K + H2O  KOH + H2 Cl2 + Na2SO3 + H2O  Na2SO4 + HCl NH4NO3  N2 + H2 + O2 NH3 + O2  NO + H2O Pb(NO3)2 + KI  PbI2 + KNO3 HCl + O2  Cl2 + H2O HCl + Ca(OH)2  CaCl2 + H2O FeS2 + O2  SO2 + Fe2O3 Cl2 + H2S  HCl + S CH4 + O2  CO2 + H2O FeCl3 + SnCl2  FeCl2 + SnCl4 Cl2 + Fe  FeCl3 Zn + HCl  ZnCl2 + H2O Cl2 + H2O  HCl + HClO H2 + Cl2  HCl Ca + O2  CaO CaCO3 + HCl  CaCl2 + CO2 + H2O Fe2O3 + CO  Fe + CO2 H2 + O2  H2O Cu + HNO3  Cu(NO3)2 + NO2 + H2O C4H10 + O2  CO2 + H2O C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O Al(OH)3 + HCl  AlCl3 + H2O C2H4 + O2  CO2 + H2O C2H6 + O2  CO2 + H2O Na2CO3 + HCl  NaCl + CO2 + H2O HBr + KOH  KBr + H2O Na + 1/2 O2  Na2O Ca(NO3)2 + Na2SO4  CaSO4 + NaNO3 KClO3  KCl + O2 FeS + C  CS2 + Fe Pb + PbO2 + H2SO4  PbSO4 + H2O 4 Fe + 3 O2  2 Fe2O3 Na + HCl  NaCl + H2 MnO2 + NaOH + O2  Na2MnO4 + H2O NaOH + HCl  NaCl + H2O Fe2O3 + C  CO + Fe H2SO4 + 2 Na OH  Na2SO4 + 2 H2O Solución 1 N2 + 3 H2  2 NH3 1 Cl2 + 2 NaBr  2 NaCl + 1 Br2 4 HNO3 + 3 Ag  3 AgNO3 + 1 NO + 2 H2 O 2 HCl + 1 Zn  1 ZnCl2 + 1 H2 2 Fe + O2  2 FeO 3 SO2 + 2 H2O + 2 HNO3  3 H2SO4 + 2 NO 2 Fe2O3 + 3 C  4 Fe + 3 CO2 4 FeO + O2  2 Fe2O3 4 HNO3 + 3 C  4 NO + 3 CO2 + 2 H2O 4 NH3 + 5 O2  4 NO + 6 H2O 2 K + 2 H2O  2 KOH + H2 1 Cl2 + 1 Na2SO3 + 1 H2O  1 Na2SO4 + 2 HCl 4 NH3 + 5 O2  4 NO + 6 H2O 2 NH4NO3  2 N2 + 4 H2 + 3 O2 1 Pb(NO3)2 + 2 KI  1 PbI2 + 2 KNO3 4 HCl + 1 O2  2 Cl2 + 2 H2O 2 HCl + 1 Ca(OH)2  1 CaCl2 + 2 H2O 4 FeS2 + 11 O2  8 SO2 + 2 Fe2O3 1 Cl2 + 1 H2S  2 HCl + 1 S 1 CH4 + 2 O2  1 CO2 + 1 H2O 2 FeCl3 + 1 SnCl2  2 FeCl2 + 1 SnCl4 3 Cl2 + 2 Fe  2 FeCl3 1 Zn + 2 HCl  ZnCl2 + 2 H2O 1 Cl2 + 1 H2O  1 HCl + 1 HClO 1 H2 + 1 Cl2  2 HCl 2 Ca + O2  2 CaO 1 CaCO3 + 2 HCl  1 CaCl2 + 1 CO2 + 1 H2O 1 Fe2O3 + 3 CO  2 Fe + 3 CO2 2 H2 + 1 O2  2 H2O 1 Cu + 4 HNO3  1 Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O 1 C3H8 + 5 O2  3 CO2 + 4 H2O 1 C4H10 + 13/2 O2  4 CO2 + 5 H2O 1 Al(OH)3 + 3 HCl  1 AlCl3 + 3 H2O 1 C2H4 + 3 O2  2 CO2 + 2 H2O 1 C2H6 + 7/2 O2  2 CO2 + 3 H2O 1 Na2CO3 + 2 HCl  2 NaCl + 1 CO2 + 1 H2O 1 HBr + 1 KOH  1 KBr + 1 H2O 1 Na + 1/2 O2  1 Na2O 1 Ca(NO3)2 + 1 Na2SO4  1 CaSO4 + 2 NaNO3 2 KClO3  2 KCl + 3 O2 2 FeS + 1 C  1 CS2 + 2 Fe 1 Pb + 1 PbO2 + 2 H2SO4  2 PbSO4 + 2 H2O 4 Fe + 3 O2  2 Fe2O3 2 Na + 2 HCl  2 NaCl + 1 H2 2 MnO2 + 4 NaOH + 1 O2  2 Na2MnO4 + 2 H2O 2 Fe2O3 + 1 C  3 CO + 4 Fe 1 NaOH + 1 HCl  1 NaCl + 1 H2O 1 H2SO4 + 2 Na OH  1 Na2SO4 + 2 H2O Ejemplos de resolución: Por tanteo: 1 MnO2 + 2 NaOH + 1/2 O2  1 Na2MnO4 + 1 H2O 1 Pb + 1 PbO2 + 2 H2SO4  2 PbSO4 + 2 H2O Método algebraico: A Cu + B HNO3  C Cu(NO3)2 + D NO + E H2O 3/4E 1/2D 3/2B 1CA                            ED63B D2CB 2EB ED6C3BO D2CBN 2EBH CACu Finalmente: 2 Cu + 5 HNO3  2 Cu(NO3)2 + 1 NO + 2 H2O A19 Explicita las diversas maneras de calcular la cantidad de sustancia, ya sea en estado sólido, líquido, o en disolución. Solución (L)V(mol/L)c T(K))KmolL(atm0,082 V(L)P(atm) (g/mol)M (g)m (mol)n diss1-1-    A20 ¿Qué masa de tetraoxidosulfato de cobre (sulfato de cobre (II), CuSO4) podemos obtener por la acción de 2,95 g de ácido sulfúrico concentrado y caliente sobre un exceso de cobre metal? La reacción del cobre con el ácido sulfúrico es: Cu (s) + H2SO4 (l)  CuSO4 (s) + H2 (g) Datos: A (Cu) = 63,5 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u.
  • 5. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 5 Solución Datos: - Reacción - m (H2 SO4) = 2,95 g - cobre en exceso - M (CuSO4 ) = 159,5 g/mol - M (H2 SO4) = 98,0 g/mol - m (CuSO4 ) = ? Reacción ajustada: 1 Cu (s) + 1 H2SO4 (l)  1 CuSO4 (s) + 1 H2 (g). Luego: g4,80)(CuSOm 98,0 2,95 159,5 )(CuSOm )SO(HM )SO(Hm )(CuSOM )(CuSOm )SO(Hn)(CuSOn 1 1 )SO(Hn )(CuSOn 4 4 42 42 4 4 424 42 4   A21 La fermentación de la glucosa para producir alcohol etílico tiene lugar de acuerdo con la ecuación: C6H12O6 (s)  2 CH3CH2OH (l) + 2 CO2 (g) ¿Qué cantidad de alcohol se producirá a partir de 4,25 kg de glucosa? Datos: A (C) = 12,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución Datos: - Reacción - m (C6H12O6) = 4,25 kg - M (CH3CH2OH) = 46 g/mol - M (C6H12O6) = 189,0 g/mol - m (CH3CH2OH) = ? g102,17OH)CH(CHm 180,0 4250 2 46,0 OH)CH(CHm )OH(CM )OH(Cm 2 OH)CH(CHM OH)CH(CHm )OH(Cn2OH)CH(CHn 1 2 )OH(Cn OH)CH(CHn 3 23 23 6126 6126 23 23 612623 6126 23    A22 Una bombona de butano, CH3CH2CH2CH3, contiene 12,5 kg del mismo. ¿Qué volumen de oxígeno medido a 27 ºC y 740 mm de Hg será necesario para la combustión de todo el butano? Datos: A (C) = 12 u; A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u. Solución La ecuación de combustión del butano es: CH3CH2CH2CH3 (g) + 13/2 O2 (g)  4 CO2 (g) + 5 H2O (l) Datos: - Ecuación química - m (butano) 12,5 kg - M (O2) = 32,0 g/mol - M (butano) = 58,0 g/mol - V (O2) a 27,0 ºC y 740 mm? L103,5V 58,0 12500 2 13 3000,082 V(740/760) (butano)M (butano)m 2 13 TR VP (butano)n 2 13 )(On 1 13/2 (butano)n )(On 4 O O O OO 2 2 2 2 2 22     A23 Al “disolver” cinc en ácido sulfúrico se desprenden 250 mL de H2 medidos en c.n. ¿Qué masa de cinc ha reaccionado? La reacción del cinc con el ácido sulfúrico es: Zn (s) + H2SO4 (l)  ZnSO4 (s) + H2 (g) Datos: A (Zn) = 65,4 u; A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución Datos: - Ecuación química - V (H2) = 250 mL en c.n. - M (Zn) = 65, 4 g/mol - M (H2) = 2,0 g/mol - m (Zn) = ? g0,73(Zn)m 2730,082 0,2501,0 65,4 (Zn)m TR VP (Zn)M (Zn)m )(On(Zn)n 1 1 (On (Zn)n 2 22 O OO 2 2      ) A24 Se descompone por el calor 13,0 g de clorato potásico (trioxidoclorato de potasio) según el proceso: 2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g) Calcular la masa y el volumen de oxígeno gas (dioxígeno), medido a 27 ºC y 1 atmósfera, que se produce. Datos: A (K) = 39,1 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u. Solución Datos: - Ecuación química - m (O2) = ? - m (KClO3) = 13,0 g - M (KClO3) = 122,6 g/mol - M (O2) = 32,0 g/mol g3,39m 122,6 13,0 32,0 m )(KClOM )(KClOm M m )(KClOn 2 3 )(On 2 3 )(KClOn )(On 2 2 2 2 O O 3 3 O O 32 3 2  
  • 6. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 6 Datos: - Ecuación química - V (O2 ) a 27 ºC y 1 atm = ? - m (KClO3) = 13,0 g - M (KClO3) = 122,6 g/mol L2,61V 122,6 13,0 3000,082 V1 )(KClOM )(KClOm TR VP )(KClOn 2 3 )(On 2 3 )(KClOn )(On 2 2 2 22 O O 3 3 O OO 32 3 2      A25 Calcular la cantidad de monocloruro de potasio que puede obtenerse por la descomposición térmica de 4,0 kg de clorato potásico (trioxidoclorato de potasio) según la reacción: 2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g). Datos: A (K) = 39,1 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u. Solución La ecuación química de la descomposición del clorato es: 2 KClO3 (s)  2 KCl (s) + 3 O2 (g) Datos: - Ecuación química - m (KCl) = ? - m (KClO3) = 4,0 kg - M (KCl) = 74,6 g/mol - M (KClO3) = 122,6 g/mol g102,4(KCl)m 122,6 4000 74,6 (KCl)m )(KClOM )(KClOm (KCl)M (KCl)m )(KClOn(KCl)n 2 2 )(KClOn (KCl)n 3 3 3 3 3   A26 ¿Qué volumen de una disolución de ácido sulfúrico 0,10 M se necesitará para que reaccione con 0,5 g de hidróxido sódico? La reacción entre ambos es: H2SO4 (ac) + 2 NaOH (ac)  Na2SO4 (ac) + 2 H2O (l) Datos: A (Na) = 23,0 u; A (O) = 16,0 u; A (S) = 32,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución Datos: - Ecuación química - V (H2SO4) 0,10 M = ? - m (NaOH) = 0,5 g - M (H2SO4) = 98,0 g/mol - M (NaOH) = 40,0 g/mol L0,062V 40,0 0,50 2 1 V0,10 (NaOH)M (NaOH)m 2 1 Vc)(KClOn 2 1 )SO(Hn 2 1 (NaOH)n )SO(Hn disdis disdis342 42   A27 La combustión del C12H26 tiene lugar según la ecuación: 2 C12H26 (g) + 37 O2 (g)  24 CO2 (g) + 26 H2O (g). Calcular: a) la masa de oxígeno necesaria para producir 1,75 kg de CO2. b) El volumen de oxígeno en c.n. necesario para quemar 50 g de C12H26. A (C) = 12,0 u; A (H) = 1,0 u; A (O) = 16,0 u. Solución a) Datos: - Ecuación química - m (O2) = ? - m (CO2) = 1,75 kg - M (O2) = 32,0 g/mol - M (CO2) = 44,0 g/mol g101,96)(Om 44,0 1750 24 37 32,0 )(Om )(COM )(COm 24 37 )(OM )(Om )(COn 24 37 )(On 24 37 )(COn )(On 3 2 2 2 2 2 2 22 2 2   b) Datos: - Ecuación química - V (O2 ) en c.n.= ? - m (C12H26) = 50,0 g - M (C12H26) = 170,0 g/mol L122V 170,0 50,0 2 37 2730,082 V1 )H(CM )H(Cm 2 37 TR VP )H(Cn 2 37 )(On 2 37 )H(Cn )(On 2 2 2 22 O O 2612 2612 O OO 26122 2612 2      A28 Calcula el volumen de disolución de Ca(OH)2 0,02 M (solución saturada) necesario para neutralizar una muestra de 25 cm3 de H3PO4 0,05 M dando bis(tetraoxidofosfato) de tricalcio y agua. La reacción (neutralización ácido-base) ajustada es: 3 Ca(OH)2 (ac) + 2 H3PO4 (aq)  1 Ca3(PO4)2 (s) + 6 H2O (l). Datos: A (Ca) = 40,0 u; A (P) = 30,1 u; A (O) = 16,0 u; A (C) = 12,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución Datos: - Reacción ajustada - 25 mL H3PO4 0,05 M? - V [(Ca(OH)2] 0,02 M? Lm9,4V0,0250,05 2 3 V0,02 Vc 2 3 Vc)PO(Hn 2 3 ][Ca(OH)n 2 3 )PO(Hn ][Ca(OH)n 22 434322 Na(OH)disNa(OH)dis POHdisPOHdisNa(OH)disNa(OH)dis432 43 2  
  • 7. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 7 A29 El sulfuro de hidrógeno (monosulfuro de dihidrógeno) emitido por las sustancias orgánicas en descomposición (por ejemplo, los huevos podridos), al pasar a la atmósfera, se convierte en dióxido de azufre (uno de los contaminantes ambientales causantes de la lluvia ácida), mediante la reacción sin ajustar: H2S (g) + O2 (g)  SO2 (g) + H2O (g). Calcula el volumen de SO2 que se producirá, a 1,0 atm y 27 ºC por cada kilogramo de sulfuro de hidrógeno que reaccione. Datos: A (S) = 32,0 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución Reacción ajustada: 1 H2S (g) + 3/2 O2 (g)  1 SO2 (g) + 1 H2O (g) Luego: - Reacción Ajustada - V (SO2) a 1,0 atm y 27 ºC? - m (H2S) = 1,0 kg - M (H2S) = 34,0 g/mol L107,2V 34,0 1000 3000,082 V1,0 S)(HM S)(Hm TR VP S)(Hn)(SOn:Luego 1 1 S)(Hn )(SOn :reacciónlaDe 2 SO SO 2 2 SO SOSO 22 2 2 2 2 2 22      A30 El cloro (dicloro) es un gas verde amarillento de olor picante y muy venenoso. Se trata de un elemento muy reactivo que mata rápidamente a las plantas. Hoy en día es un producto necesario que tiene múltiples usos (plásticos, anestésicos, insecticidas, desinfección del agua, blanqueador de papel, etc.) El cloro se puede obtener en el laboratorio haciendo reaccionar permanganato de potasio (tetraoxidomanganato de potasio) con ácido clorhídrico. La reacción que tiene lugar puede representarse por medio de la siguiente ecuación química: 2 KMnO4 (s) + 16 HCl  2 KCl + 2 MnCl2 + 5 Cl2 (g) + 8 H2O (l) a) Calcula la masa, en gramos, de permanganato que habrá reaccionado para obtener un volumen de 100 cm3 de cloro medido a 25 ºC y 500 mm de Hg de presión. b) Calcula el volumen de cloro (dicloro), en condiciones normales, que puede obtenerse mediante la reacción de 100 cm3 de una disolución de permanganato 0,50 M con exceso de ácido clorhídrico. Datos: A (Mn) = 54,9 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u; A (C) = 12,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución - Reacción Ajustada - m (KMnO4) = ? - 100 cm3 de Cl2 a 25 ºC y 500 mm de Hg - M (KMnO4) = 158,0 g/mol g0,43)(KMnOm 2980,082 0,100(500/760) 158,0 )(KMnOm TR VP )(KMnOM )(KMnOm S)(Hn 5 2 )(KMnOn 5 2 )(Cln )(KMnOn 4 4 Cl ClCl 4 4 24 2 4 2 22      - Reacción Ajustada - V (Cl2) en c.n. = ? - 100 cm3 (KMnO4) 0,50 M L2,8V0,1000,50 2 5 2730,082 V1 Vc 2 5 TR VP )(KMnOn 2 5 )(Cln 2 5 )(KMnOn )(Cln 2 2 44 2 22 Cl Cl disKMNOKMnO Cl ClCl 42 4 2      A31 Todos conocemos el hecho de que no debemos dejar trozos de limón sobre el mármol de la cocina, ya que los ácidos atacan al mármol (trióxido carbonato de calcio o carbonato de calcio) desprendiendo dióxido de carbono. También es sabido que el salfumán (ácido clorhídrico comercial) ataca el mármol para formar dicloruro de calcio, agua y dióxido de carbono. Calcular la masa de mármol que se puede disgregar con una botella de salfumán (500 cm3 de HCl, 16,5 mol/L) así como la masa de dicloruro de calcio y el volumen de dióxido de carbono, medido a 25 ºC y 1 atm, que se obtendrán. Datos: A (Ca) = 40 u; A (C) = 12 u, A (O) = 16 u; A (Cl) = 35,5 u Solución La reacción ajustada es: 2 HCl (ac) + CaCO3 (s)  CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l) a) Datos: Ecuación química m (CaCO3) = ? 500 mL HCl 16,5 M M (CaCO3) = 100,0 g/mol g413)(CaCOm0,50016,5 2 1 100,0 )(CaCOm Vc 2 1 )(CaCOM )(CaCOm (HCl)n 2 1 )(CaCOn 2 1 (HCl)n )(CaCOn 3 3 disHClHCl 3 3 3 3   b) Datos: Ecuación química m (CaCl2) = ? 500 mL HCl 16,5 M M (CaCl2) = 110,0 g/mol g454)(CaClm0,50016,5 2 1 110,0 )(CaClm Vc 2 1 )(CaClM )(CaClm HCl)n 2 1 )(CaCln 2 1 (HCl)n )(CaCln 2 2 disHCldisHCl 2 2 2 2  
  • 8. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 8 c) Datos: Ecuación química V (CO2) 1,0 atm 25 ºC = ? L101,0V0,50016,5 2 1 2980,082 V1,0 Vc 2 1 TR VP (HCl)n 2 1 )(COn 2 1 (HCl)n )(COn 2 CO CO disHCldisHCl CO COCO 2 2 2 2 2 22      A32 Se dispone de una solución de HCl 2,0 M que se va a adicionar a CaCO3 para obtener CO2 según la ecuación química: CaCO3 (s) + 2 HCl (ac)  CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l) Se dispone para recoger el gas de una probeta de 250 cm3. Predecir la masa mínima de CaCO3 que se debe hacer reaccionar para llenar la probeta y calcular el volumen de ácido necesario. Tómense P y T en c.n. Datos: Datos: A (Ca) = 40,0 u; A (C) = 12,0 u, A (O) = 16,0 u; A (Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u. Solución a) Datos: - Ecuación química - m (CaCO3) = ? - 250 mL CO2 en c.n. - M (CaCO3) = 100,0 g/mol g1,12)(CaCOm 2730,082 0,2501 100,0 )(CaCOm RT VP )(CaCOM )(CaCOm )(COn)(CaCOn 1 1 )(COn )(CaCOn 3 3 CO COCO 3 3 23 2 3 2 22      b) Datos: - Ecuación química - Vdis HCl 2,0 M = ? - 250 mL CO2 en c.n. mL11V 2730,082 0,2501 2V2,0 RT VP 2Vc)(COn2(HCl)n 1 2 )(COn (HCl)n HCldisHCldis CO COCO disHCldisHCl2 2 2 22      A33 Los ácidos pueden reaccionar con hidróxidos metálicos dando una sal y agua, de modo que sus propiedades ácidas quedan neutralizadas. Un enfermo de úlcera de estómago se toma un medicamento que contiene hidróxido de aluminio para neutralizar la acidez (debida al ácido clorhídrico presente en los jugos gástricos). La ecuación que representa esa neutralización es: Al(OH)3 + 3 HCl  AlCl3 + 3 H2O Supón que cada día en su estómago recibe 3 litros de jugo gástrico con una concentración de 0,080 mol/L de HCl e imagínate que eres su médico. ¿Cuántos cm3 de un medicamento consistente en una disolución de Al(OH)3 de concentración 0,80 mol/L le recetarías como dosis diaria? Datos: A (Al) = 40,0 u; A (H) = 1,0 u, A (O) = 16,0 u; A (Cl) = 35,5 u Solución Datos - Reacción ajustada - V [(Al(OH)3] 0,80 M? - 3 L HCl 0,080 M? Lm33V1,00,080 3 1 V0,80 Vc 3 1 Vc(HCl)n 3 1 ][Al(OH)n 3 1 (HCl)n ][Al(OH)n 33 33 Al(OH)disAl(OH)dis HCldisHCldisAl(OH)disAl(OH)dis3 3   A34 El cloro se obtienen según la reacción: HCl (aq) + MnO2 (s)  MnCl2 (s) + H2O (l) + Cl2 (g) a) Ajusta la reacción anterior. b) Calcular la cantidad de MnO2 necesaria para obtener 10 L de Cl2 a 710 mm Hg y 25 ºC. c) El volumen de ácido clorhídrico 0,50 M que habrá que usar. Datos: A (Mn) = 54,9 u, A (O) = 16,0 u, A (Cl) = 35,5 u, A (H) = 1,0 u Solución a) 4 HCl (aq) + MnO2 (s)  MnCl2 (s) + 2 H2O (l) + 2 Cl2 (g) b) Reacción ajustada m (MnO2) = ? 10 L Cl2 a 710 mm y 25 ºC M (MnO2) = 86,9 g/mol g33,2)(MnOm 2980,082 10(710/760) 86,9 )(MnOm TR VP )(MnOM )(MnOm )(Cln)(MnOn 1 1 )(Cln )(MnOn 2 2 Cl ClCl 2 2 22 2 2 2 22      c) Reacción ajustada Vdis (HCl) 0,50 M ? 10 L Cl2 a 710 mm y 25 ºC L3,1(HCl)V 2980,082 10(710/760) 4(HCl)V0,50 TR VP (HCl)Vc)n(Cl4(HCl)n 1 4 )(Cln (HCl)n disdis Cl ClCl diss2 2 2 22     
  • 9. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 9 A35 El ácido clorhídrico reacciona con el aluminio y se produce cloruro de aluminio (tricloruro de aluminio) e hidrógeno gas (dihidrógeno). Se quiere obtener 140 L de hidrógeno, medidos a 20 ºC y 740 mm de presión: a) Ajusta la reacción química. b) Calcula la masa de aluminio que se necesitará. c) Calcula la masa de cloruro de aluminio que se obtendrá. Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (Al) = 27,0 u; A (H) = 1,0 u; 1 atm = 760 mm de Hg Solución a) Por tanteo: 3 HCl + Al  AlCl3 + 3/2 H2 o (mejor): 6 HCl + 2 Al  2 AlCl3 + 3 H2 b) Reacción ajustada 140 L H2 a 740 mm y 2 ºC m (Al) = ? M (Al ) = 27,0 g/mol g102(Al)m 2930,082 140(740/760) 3 2 27,0 (Al)m TR VP 3 2 (Al)M (Al)m )(Hn 3 2 (Al)n 3 2 )(Hn (Al)n 2 22 H HH 2 2      c) Reacción ajustada 140 L H2 a 740 mm y 20 ºC m (AlCl3) ? M (AlCl3) = 133,5 g/mol g505)(AlClm 2930,082 140(740/760) 3 2 133,5 )(AlClm TR VP 3 2 )(AlClM )(AlClm )(Hn 3 2 )(AlCln 3 2 )(Hn )(AlCln 3 3 H HH 3 3 23 2 3 2 22      A36 Cuando el ácido clorhídrico reacciona con el aluminio se produce tricloruro de aluminio e hidrógeno gas (dihidrógeno). Se hacen reaccionar 70 g de aluminio: a) Escribe y ajusta la reacción química. (0,5 p) b) Calcula el volumen de la disolución de HCl 2,0 M que se necesitará. c) Calcula el volumen de hidrógeno, medido a 20 ºC y 740 mm de presión que se obtendrá. Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (Al) = 27,0 u; A (H) = 1,0 u; 1 atm = 760 mm de Hg Solución a) 6 HCl (aq) + 2 Al (s)  2 AlCl3 (aq) + 3 H2 (g) (r) b) Datos: Reacción ajustada Vdis (HCl) 2,0 M ? m (Al) = 70 g M (Al) = 27,0 g L3,9(HCl)V 27,0 70 3(HCl)V2,0 (Al)M (Al)m 3(HCl)Vcn(Al)3(HCl)n 2 6 (Al)n (HCl)n :(r)De disdis diss   c) Datos: Reacción ajustada V (H2) a 740 mm y 20 ºC? m (Al) = 70 g M (Al) = 27,0 g/mol L96,0V 27,0 70 2 3 2930,082 V(740/760) (Al)M (Al)m 2 3 TR VP (Al)n 2 3 )(Hn 2 3 (Al)n )(Hn :(r)De 2 2 2 22 H H Cl ClCl 2 2      RIQUEZA, RENDIMIENTO, REACTIVO LIMITANTE A37 En la reacción entre el ácido clorhídrico y el cadmio se producen hidrógeno (dihidrógeno) y cloruro de cadmio (dicloruro de cadmio). Si disponemos en un matraz 18,0 g de HCl y 12,0 g de Cd: a) Escribe y ajuste la reacción. b) ¿Se encuentra en exceso alguno de los reactivos? c) ¿Cuánto cloruro de cadmio se formará si la reacción es total? Datos: A (Cd) = 112,4 u, A (Cl) = 35,5 u, A (H) = 1,0 u. Solución a) Por tanteo: 2 HCl + Cd  CdCl2 + H2 b) El reactivo limitante es aquel que para el que es mínima la relación n/coef. Por lo tanto: limitantereactivoelesCdel 0,107112,4/12,0(Cd)M/(Cd)m1/(Cd)n 0,254)/2(18,0/35,5(HCl)]/2(HCl)/M[m2/(HCl)n min coef n min react                 La reacción acabará cuando se consuma el Cd que es el reactivo limitante. El HCl es el reactivo que se encuentra en exceso.
  • 10. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 10 c) 2 HCl + Cd  CdCl2 + H2 m (CdCl2) = ? m (Cd) = 12,0 g M (CdCl2 ) = 182,4 g/mol M (Cd) = 112,4 g/mol g19,5)(CdClm 112,4 12,0 182,4 )(CdClm (Cd)M (Cd)m )(CdClM )(CdClm (Cd)n)(CdCln 1 1 (Cd)n )(CdCln 2 2 2 2 2 2   A38 En un recipiente que contiene 200 cm3 de disolución 2,0 M de HCl se introduce un trozo de cinc de 16,35 g de masa. a) Determina el volumen máximo de hidrógeno gas (medido a 1,0 atm y 20 º C) producido. b) Sabiendo que los 200 cm3 de disolución de HCl 2,0 M se obtuvieron a partir de una botella de ácido clorhídrico concentrado en la que la densidad de la disolución era 1,18 g/cm3 y la riqueza en HCl puro del 35 %, halla que volumen de dicha disolución concentrada se utilizó. Datos: A (Zn) = 65,4 u; A Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u. Solución La reacción ajustada es: 2 HCl (ac) + Zn (s)  ZnCl2 (ac) + H2 (g) En primer lugar, es necesario determinar el reactive limitante. Será el reactivo donde es mínima la relación n/coef. limitantereactivoelesHClel 0,2565,4/16,35(Zn)M/(Zn)m1/(Zn)n- 0,202/20,200/2Vc2/(HCl)n- min coef n min disreact                 a) Datos: Ecuación química V(H2) a 20 ºC y 1 atm.= ? 200 cm3 de HCl 2,0 M Realizamos el cálculo estequiométrico con el dato de HCl. L4,8V0,2002 2 1 2930,082 V1 Vc 2 1 TR VP (HCl)n 2 1 )(Hn 2 1 (HCl)n )(Hn 2 2 2 22 H H disHClHCl H HH 2 2      b) Se trata de una dilución. M11,3 36,5100 118035 (g/mol)M100 (g/L)d(%) (mol/L)c s diss     mL3,5V0,20,200V11,3VcVc MMHHMM  A39 En un matraz dejamos caer una disolución de ácido clorhídrico (HCl) 2,0 M sobre 100 g de mármol que contiene un 60 % de carbonato de calcio (trioxidocarbonato de calcio, CaCO3). Como productos se obtienen dicloruro de calcio, dióxido de carbono y agua. Las condiciones ambientales son 20 ºC de temperatura y una presión de 750 mm de Hg. a) Ajusta la reacción química. b) Determina el volumen de CO2 producido. c) Determina el volumen de disolución de HCl consumido. Datos: A (Cl) = 35,5 u; A (C) = 12,0 u; A (Ca) = 40,1 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución a) 2 HCl (ac) + CaCO3 (s)  CaCl2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l) b) Ecuación química V (CO2) a 20 ºC y 750 mm = ? m (CaCO3) = 100 g al 60 % M (CaCO3) = 100,1 g/mol L14,6V 100,1 1000,60 2930,082 V(750/760) )(CaCOM )(CaCOm TR VP )(CaCOn)(COn 1 1 )(CaCOn )(COn 2 2 2 22 CO CO 3 3 CO COCO 32 3 2        c) Ecuación química Vdis HCl 2 M ? m (CaCO3) = 100 g al 60 % M (CaCO3) = 100,1 g/mol L0,30V 100,1 1000'60 V2,0 )(CaCOM )(CaCOm 2Vc)(CaCOn2(HCl)n 1 2 )(CaCOn (HCl)n HCldisHCldis 3 3 disHClHCldis3 3     A40 a) Escribir ajustada la ecuación correspondiente a la reacción: Na2CO3 (s) + HCl (aq)  NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O (l) b) ¿Cuántos gramos de Na2CO3 reaccionaran con 450 mL de disolución de clorhídrico 0,80 M? c) ¿Qué volumen de CO2 se forma en el reacción si se suponen c.n. se presión y temperatura? Datos: A (Na) = 23,0 u; A (C) = 12,0 u; A (Ca) = 40,1 u; A (O) = 16,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución a) Reacción ajustada por tanteo: Na2CO3 (s) + 2 HCl (aq)  2 NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O (l)
  • 11. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 11 b) Datos: Ecuación química 460 mL de HCl 0,80 M M (Na2CO3) = 106,0 g/mol m (Na2CO3) = ? g19,1m0,4500,80 2 1 106,0 m Vc 2 1 M m (HCl)n 2 1 )CO(Nan 2 1 (HCl)n )CO(Nan 32 32 32 32 CONa CONa disHClHCl CONa CONa 32 32   b) Datos: Ecuación química 460 mL de HCl 0,80 M V (CO2) en c.n.= ? L4,0V0.4500,80 2 1 2730,082 V1,0 Vc 2 1 TR VP (HCl)n 2 1 )(COn 2 1 (HCl)n )(COn 2 2 2 22 CO CO HCLdisHCLdis CO COCO 2 2      A41 Cuando se calienta una mezcla de clorato potásico (trioxidoclorato de potasio, KClO3) y azufre se produce una reacción muy exotérmica que conduce a la formación de cloruro potásico (KCl) y dióxido de azufre. Si la mezcla contiene 10,0 g de clorato potásico y 5,0 g de azufre, ¿qué reactivo estará en exceso?, ¿qué cantidad de dióxido de azufre se formará? Datos: A (K) = 39,1 u; A (Cl) = 35,5 u; A (O) = 16,0 u. Solución La reacción ajustada es: 2 KClO3 (s) + 3 S (s)  2 KCl (s) + 3 SO2 (g). M(KClO3) = 122,6 g/mol. M (S) = 32,0 g/mol En primer lugar, es necesario determinar el reactive limitante. Será el reactivo donde es mínima la relación n/coef. limitantereactivoelesKClOel 0,523/32,0)/(5,03/(S)]M/(S)[m3/(S)n- 0,0402/122,6)/(10,02/)](KClOM/)(KClO[m2/)(KClOn- min 3 333          Realizamos el cálculo estequiométrico con el dato de KClO3. Datos: Ecuación química m (KClO3) = 10,0 g M (KClO3) = 122,6 g M (SO2) = 64,0 g/mol m (SO2) = ? g7,8m 122,6 10,0 2 3 64,0 m M m 2 3 M m )(KClOn 2 3 )(SOn 2 3 )(KClOn )(SOn 2 2 3 3 2 2 SO SO KClO KClO SO SO 32 3 2   A42 Al reaccionar 500 g de bis(trioxidonitrato) de plomo (nitrato de plomo (II)) con 920 g de monoyoduro de potasio, se obtienen 600 g de diyoduro de plomo así como trioxidonitrato de potasio (nitrato de potasio). Determina el rendimiento de la reacción y establece cuál de los reactivos está en exceso. Datos: A (Pb) = 207,2 u; A (I) = 126,9 u; A (K) = 39,1 u; A (O) = 16,0 u; A (N) = 14,0 u; A (H) = 1,0 u. Solución Reacción ajustada: Pb(NO3)2 (ac) + 2 KI (ac)  Pbl2 (s) + 2 KNO3 (ac). M [Pb(NO3)2] = 331,2 g/mol. M (KI) = 166,0 g/mol En primer lugar, es necesario determinar el reactive limitante. Será el reactivo donde es mínima la relación n/coef. limitantereactivoeles)Pb(NOel 2,770,522/166,0)/(9202/(KI)n- 1,511/331,2]/[500)1/])[Pb(NOn- min 23 23          Realizamos el cálculo estequiométrico con el dato de Pb(NO3)2. Datos: Ecuación química m [(Pb(NO3)2] = 500 g M [(Pb(NO3)2] = 331,2 g/mol M (PbI2) = 461,0 g/mol m (PbI2) = ? g696m 331,2 500 461,0 m M m M m )[Pb(NOn)(PbIn 1 1 )[Pb(NOn )(PbIn 2 2 3 3 2 2 PbI PbI Pb(NO Pb(NO PbI PbI 232 23 2   2 2 ) ) ] ] Finalmente, el rendimiento será: %86,2100 696 600 100 )(PbIm )(PbIm η 2teórica 2real  A43 Para analizar una muestra de cinc, se trató con HCl 7,5 M y el hidrógeno desprendido ocupó 30,0 L en condiciones normales. ¿Qué masa de cinc contenía la muestra y que volumen de HCl se utilizó? Datos: A (Zn) = 65,4 u; A (Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u. Solución Se trata de la reacción: Zn (s) + 2 HCl (ac)  ZnCl2 (ac) + H2 (g)
  • 12. TEMA 3. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS IES Blas Cabrera. FyQ 1 Bach. Curso 2012-2013 12 Datos: Reacción ajustada V (H2) = 30,0 L en c.n. m (Zn) = ? M (Zn) = 65,4 g/mol g87,6(Zn)m 2730,082 30,01,0 65,4 (Zn)m TR VP (Zn)M (Zn)m )(Hn(Zn)n 1 1 )(Hn (Zn)n 2 22 H HH 2 2     Datos: Reacción ajustada V (H2) = 30,0 L en c.n. Vdis (HCl) 7,5 M ? mL18V 2730,082 30,01,0 V7,5 TR VP Vc)(Hn2(HCl)n 1 2 )(Hn (HCl)n disHCLHCldis H HH disHClHCldis2 2 2 22      A44 Calcula la cantidad mínima de mineral de cinc del 20 % de pureza que se necesita para que reaccione totalmente con 0,50 L de disolución 1,0 M de HCl. Datos: A (Zn) = 65,4 u; A (Cl) = 35,5 u; A (H) = 1,0 u. Solución Se trata de la reacción: Zn (s) + 2 HCl (ac)  ZnCl2 (ac) + H2 (g) Datos: Reacción ajustada 0,50 L de HCL 1,0 M m (Zn) = ? M (Zn) = 65,4 g/mol g16,4(Zn)m 65,4 (Zn)m 20,501,0 (Zn)M (Zn)m 2Vc(Zn)n2(HCl)n 2 1 (HCl)n (Zn)n disHClHCldis   Finalmente, del concepto de riqueza de un mineral: g82m100 m 16,4 20100 m m Riqueza mineral mineralmineral Zn  A45 Las lámparas antiguas de mineros funcionaban quemando gas acetileno que proporciona una luz blanca brillante. El acetileno se producía al reaccionar el agua (se regulaba gota a gota) con carburo de calcio, CaC2, según la siguiente reacción: CaC2 (s) + 2 H2O (l)  C2H2 (g) + Ca(OH)2 (s) Calcula: a) La cantidad de agua (en gramos) que se necesita para reaccionar con 50 g de CaC2 del 80 % de pureza. b) El volumen de acetileno (en L) medido a 30 ºC y 740 mm Hg producido como consecuencia de la anterior reacción. c) La cantidad en gramos de Ca(OH)2 producida como consecuencia de la anterior reacción. Datos: A (H) = 1,0 u; A (Ca) = 40,0 u; A (C) = 12 u; A (O) = 16,0 u; R = 0,082 atm·L·mol-1·K-1. Solución a) Datos: Ecuación química m (H2O) = ? m (CaC2) = 50 g al 80% M (H2O) = 18,0 g/mol M (CaC2) = 64,0 g/mol g22,5O)(Hm 64,0 0,8050 2 18,0 O)(Hm )(CaCM )(CaCm 2 O)(HM O)(Hm )(CaCn2O)(Hn 1 2 )(CaCn O)(Hn 2 2 2 2 2 2 22 2 2     b) Datos: Ecuación química V(C2H2) a 30 ºC y 740 mm de Hg.= ? m (CaC2) = 50,0 g al 80% M (CaC2) = 64,0 g/mol L15,9V 64,0 0'8050,0 3030,082 V740/760 )(CaCM )(CaCm TR VP )(CaCn)H(Cn 1 1 )(CaCn )H(Cn 2 22 22 2222 O HC 2 2 HC HCHC 222 2 22        c) Datos: Ecuación química m [Ca(OH)2] = ? m (CaC2) = 50,0 g al 80% M [Ca(OH)2] = 74,0 g/mol g46,3][Ca(OH)m 64,0 0,8050 74,0 ][Ca(OH)m )(CaCM )(CaCm ][Ca(OH)M ][Ca(OH)m )(CaCn)][Ca(OHn 1 1 )(CaCn )][Ca(OHn 2 2 2 2 2 2 22 2 2    