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Material de Apoyo de Química General
Pág. 1
EJERCICIOS RESUELTOS DE ESTEQUIOMETRIA
1. Iguale las siguientes ecuaciones por el método algebraico:
a) C3H5N6O9  CO2 + N2 + H2O + O2
Solución
a C3H5N6O9  b CO2 + c N2 + d H2O + e O2
Para el C: 3a = b
Para el H: 5a = 2d
Para el N: 6a = 2c
Para el O: 9a = 2b + d + 2e
Resolviendo el sistema de ecuaciones:
a = 4, b = 12, c =12, d = 10 y e = 1
4 C3H5N6O9  12 CO2 + 12 N2 + 10 H2O + O2
b) Ca5(PO4)3F + C + SiO2  CaSiO3 + P4 + CaF2 + CO
Solución
a Ca5(PO4)3F +b C + c SiO2  d CaSiO3 + e P4 + f CaF2 + g CO
Para el Ca: 5a = d + f
Para el P: 3a = 4e
Para el O: 12a + 2c = 3d + g
Para el F: a = 2 f
Para el C: b = g
Para el Si: c = d
Resolviendo el sistema de ecuaciones:
a = 4, b = 30, c = 18, d = 18, e =3, f =2, g =30
4 Ca5(PO4)3F +30 C + 18 SiO2  18 CaSiO3 + 3 P4 + 2 CaF2 + 30 CO
2. ¿Cuántas moléculas de oxígeno se necesitan para oxidar completamente 2 moléculas de
etano (C2H6) a CO2 y H2O?
C2H6 + O2  CO2 + H2O
Solución
Al igualar la ecuación:
Material de Apoyo de Química General
Pág. 2
2 C2H6 + 7 O2  4 CO2 + 6 H2O
Se necesitan 7 moléculas de oxígeno
3. Dada la siguiente ecuación química, no igualada:
Al + HCl  AlCl3 + H2
La cantidad de H2 obtenido al hacer reaccionar 3,0 mol de Al con 4,0 mol de HCl es:
Solución
Al igualar la ecuación:
2 Al + 6 HCl  2 AlCl3 + 3 H2
Se observa que los reactivos no están en la proporción estequiométrica, por lo tanto debe
haber un reactivo limitante y uno en exceso:
2 mol de Al
6 mol de HCl
=
x mol de Al
4,0 mol de HCl
x = 1,33 mol de Al
Por lo tanto, el HCl es el reactivo limitante (se gasta completamente) y el Al tiene un
exceso de (3,0 - 1,33) mol. Los cálculos siguientes deben basarse en el reactivo limitante:
6 mol de HCl
3 mol de H2
=
4,0 mol de HCl
x
x = 2,0 mol de H2
4. Determine el número de moléculas de CO2 que se obtiene cuando 2 mol de propano se
queman en presencia de oxígeno, de acuerdo a la siguiente ecuación no igualada:
C3H8 + O2  CO2 + H2O
Solución
Al igualar la ecuación:
C3H8 + 5 O2  3 CO2 +4 H2O
1 mol de C3H8
3 mol de CO2 · 6,02 · 1023 moléculas
mol
=
2 mol de C3H8
x moléculas de CO2
x = 3,61 · 1024
moléculas de CO2
Material de Apoyo de Química General
Pág. 3
5. El zinc metálico reemplaza al cobre(II) en solución de acuerdo a la siguiente ecuación:
Znº + CuSO4  Cuº + ZnSO4
¿Qué cantidad de Zn se necesita para preparar 250 g de sulfato de zinc?
Solución:
La ecuación está igualada
1 mol de Zn
1 mol de ZnSO4 . 161,4
g
mol
=
x mol de Zn
250 g de ZnSO4
x = 1,55 mol de ZnSO4
6. ¿Cuántas moléculas de O2 pueden obtenerse por la descomposición de 300 g de KClO3 de
acuerdo a la siguiente ecuación no igualada?
KClO3  KCl + O2
Solución
Al igualar la ecuación:
2 KClO3  2 KCl + 3 O2
2 mol de KClO3 · 122,6
g
mol
3 mol de O2 · 6,02 · 1023 moléculas
mol
=
300 g de KClO3
x moléculas de O2
X = 2,21 · 1024
moléculas de O2
7. Calcule el número total de moléculas gaseosa producidas por la combustión de 2,5 mol de
sulfuro de carbono, de acuerdo a la siguiente ecuación:
CS2 (l) + O2 (g)  CO2 (g) + SO2 (g)
Solución
Al igualar la ecuación
CS2 (l) + 3 O2 (g)  CO2 (g) + 2 SO2 (g)
1 mol de CS2
3 mol de gases · 6,02 · 1023 moléculas
mol
=
2,5 mol de CS2
x moléculas de gases
x = 4,52 · 1024
moléculas de gases
Material de Apoyo de Química General
Pág. 4
8. Si se hacen reaccionar 28,0 g de nitrógeno con 9,02 g de hidrógeno, la masa de amoníaco
formada será:
Solución
De acuerdo a la ecuación:
N2 + 3 H2  2 NH3
1 mol de N2 · 28,0
g
mol
3 mol de H2 · 2,02
g
mol
=
28,0 g de N2
x g de H2
x = 6,06 g de H2
Por lo tanto el nitrógeno es el reactivo limitante y el cálculo debe basarse en él:
1 mol de N2 · 28,0
g
mol
2 mol de NH3 · 17,1
g
mol
=
28,0 g de N2
x g de NH3
x = 34,2 g de NH3
9. El metanol (CH3OH) puede ser oxidado a ácido fórmico (HCOOH) por oxígeno, de
acuerdo a:
CH3OH + O2  HCOOH + H2O
Si 2,5 mol de metanol se hacen reaccionar con 1,2 · 1024
moléculas de oxígeno, la masa de
HCOOH formada será:
Solución
La ecuación está igualada.
1 mol de CH3OH
1 mol de O2 · 6,02 · 1023 moléculas
mol
=
2,5 mol deCH3OH
x moléculas de O2
X = 1,5·1024
moléculas de O2
El reactivo limitante es el O2. Los cálculos deben basarse en el O2
1 mol de O2 · 6,02 · 1023 moléculas
mol
1 mol de HCOOH · 46
g
mol
=
1,2 · 1024
moléculas de O2
x g de HCOOH
Material de Apoyo de Química General
Pág. 5
X = 91,7 g de HCOOH
10. Una de las preparaciones comerciales del oxígeno es la descomposición térmica, a 700ºC,
del peróxido de bario de acuerdo a la siguiente ecuación química no igualada:
BaO2  BaO + O2
El volumen de oxígeno, en L, obtenido a 25ºC y 1 atm a partir de la descomposición de 500
kg de peróxido de bario es:
Solución
Al igualar la ecuación:
2 BaO2  2 BaO + O2
2 mol de BaO2 · 169,3
g
mol
1 mol de O2
=
5 · 105
g de BaO2
x mol de O2
x = 1477 mol de O2
� =
� · � · �
�
V =
1477 mol · 0,082
L · atm
mol · K
· 298 K
1 atm
= 36092 L de O2
11. Dada la siguiente reacción química:
Ca(OH)2 + 2 SO2  Ca(HSO3)2
Determine la masa, en g, de sulfito ácido de calcio obtenida al hacer reaccionar 64,8 g de
hidróxido de calcio con 52,4 g de dióxido de azufre.
Solución
La ecuación está igualada.
1 mol de Ca(OH)2 · 74,1
g
mol
2 mol de SO2 · 64,0
g
mol
=
64,8 g Ca(OH)2
x g SO2
X = 112 g de SO2
El reactivo limitante es SO2
Material de Apoyo de Química General
Pág. 6
2 mol de SO2 · 64,0
g
mol
1 mol de Ca(HSO3)2 · 202,1
g
mol
=
52,4 g de SO2
x g de Ca(HSO3)2
x = 82,7 g de Ca(HSO3)2
12. Considerando que todos los volúmenes están medidos en las mismas condiciones de
presión y temperatura determine el volumen de amoníaco producido al hacer reaccionar 3 L
de hidrógeno con 2 L de nitrógeno.
3 H2(g) + N2(g)  2 NH3(g)
Solución
Según la ecuación, 3 mol de H2 reaccionan con 1 mol de N2 para producir 2 mol de NH3.
De acuerdo a la Hipótesis de Avogadro esto implica que 3 volúmenes de H2 reaccionan con
1 volumen de N2 para producir 2 volúmenes de NH3, por lo tanto se puede decir que 3 L de
H2 reaccionan con 1 L de N2 para producir 2 L de NH3 y queda 1 L de N2 sin reaccionar
13. La soda cáustica: NaOH, se prepara comercialmente mediante la reacción del carbonato de
sodio con cal apagada, Ca(OH)2. Determine la masa de soda cáustica que se puede obtener
al hacer reaccionar 50,0 kg de carbonato de sodio de 95,8 % de pureza con exceso de cal
apagada.
Na2CO3 + Ca(OH)2  NaOH + CaCO3
Solución
Al igualar la ecuación:
Na2CO3 + Ca(OH)2  2 NaOH + CaCO3
1 mol de Na2CO3 · 106
g
mol
2 mol de NaOH · 40,0
g
mol
=
5 · 104
g de Na2CO3 impuro ·
95,8 g de Na2CO3 puro
100 g de Na2CO3 impuro
x g de NaOH
x = 36150 g de NaOH = 36,2 kg de NaOH
14. Al calentar sulfuro de hierro (II) en presencia de oxígeno gaseoso se produce óxido de
hierro (III) y dióxido de azufre. Determine la masa de óxido de hierro (III) producido al
hacer reaccionar 240 g de sulfuro de hierro (II) de 87,2 % de pureza en exceso de oxígeno.
FeS + O2  Fe2O3 + SO2
Material de Apoyo de Química General
Pág. 7
Solución
Al igualar la ecuación:
4 FeS + 7 O2  2 Fe2O3 + 4 SO2
4 mol de FeS · 87,9
g
mol
2 mol de Fe2O3 · 159,8
g
mol
=
240 g FeS impuro ·
87,2 g de FeS puro
100 g de FeS impuro
x g de Fe2O3
x = 190 g de Fe2O3
15. El tetracloruro de titanio se oxida en presencia de oxígeno dando como productos dióxido
de titanio y cloro:
TiCl4 + O2  TiO2 + 2 Cl2
Determine la pureza del tetracloruro de titanio empleado si al hacer reaccionar 4,00
toneladas de TiCl4 en exceso de oxígeno se obtuvo 1,40 ton de dióxido de titanio. (Suponga
100 % de rendimiento).
Solución
La ecuación está igualada.
1 mol de TiCl4 · 189,9
g
mol
1 mol de TiO2 · 79,9
g
mol
=
x ton de TiCl4 · 106 g
ton
1,40 ton de TiO2 · 106 g
ton
x = 3,33 ton TiCl4 puro
3,33 ton TiCl4 puro
4,00 ton TiCl4 impuro
=
x ton TiCl4 puro
100 ton TiCl4 impuro
x = 83,3 % de pureza
16. Al hacer reaccionar sulfuro de hidrógeno gaseoso con 2,10 Kg de una muestra que contiene
plomo se obtienen 20 L de hidrógeno a 25ºC y 1 atm de presión, de acuerdo a la siguiente
ecuación:
H2S + Pb  PbS + H2
Considerando 100 % de rendimiento determine el porcentaje de plomo en la muestra.
Solución
La ecuación está igualada.
Material de Apoyo de Química General
Pág. 8
Primero determinamos la cantidad de hidrógeno que se obtiene:
n =
P · V
R · T
n =
1,00 atm · 20,0 L
0,082
L · atm
mol · K · 298 K
= 0,82 mol de H2
1 mol de Pb · 207
g
mol
1 mol de H2
=
x g de Pb
0,82 mol de H2
x = 170 g de Pb
170 g de Pb puro
2100 g de Pb impuro
=
x g de Pb puro
100 g de Pb impuro
x = 8,10 % de pureza
17. Al calentar sulfuro de cinc en presencia de oxígeno se obtiene óxido de cinc y dióxido de
azufre de acuerdo a la siguiente ecuación:
ZnS + O2  ZnO + SO2
Si al hacer reaccionar 400 g de ZnS en exceso de oxígeno se obtiene 200 g de ZnO, el
rendimiento de la reacción es:
Solución
Al igualar la ecuación:
2 ZnS + 3 O2  2 ZnO + 2 SO2
2 mol de ZnS · 97,4
g
mol
2 mol de ZnO · 81,4
g
mol
=
400 g de ZnS
x g de ZnO
x = 334 g de ZnO
334 g de ZnO
100% rendimiento
=
200 g de ZnO
x
x = 59,9 % rendimiento
Material de Apoyo de Química General
Pág. 9
18. Al calentar el clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Si al
calentar 234 toneladas de clorato de potasio se obtuvo 120 toneladas de cloruro de potasio,
determine el rendimiento de la reacción.
Solución
Se plantea e iguala la ecuación:
2 KClO3  2 KCl + 3 O2
2 mol de KClO3 · 122,6
g
mol
2 mol de KCl · 74,6
g
mol
=
234 ton KClO3
x
X = 142 ton de KCl
142 ton KCl
100% rendimiento
=
120 ton de KCl
x
X = 84,5 % de rendimiento
19. El hidrógeno se puede obtener en el laboratorio haciendo reaccionar el hidruro de calcio
con agua. Se obtiene, además, hidróxido de calcio.
Determine el volumen de hidrógeno obtenido, a 1,20 atm y 25,0ºC, al hacer reaccionar 250
g de hidruro de calcio con exceso de agua, si el rendimiento de la reacción es de 85,0 %.
Solución
Se plantea e iguala la ecuación:
CaH2 + 2 H2O  2 H2 + Ca(OH)2
1 mol de CaH2 · 42,1
g
mol
2 mol de H2
=
250 g de CaH2
x
x = 11,9 mol de H2
11,9 mol de H2
100% rendimiento
=
x
85,0 % de rendimiento
x = 10,1 mol de H2
V=
n · R · T
P
Material de Apoyo de Química General
Pág. 10
V =
10,1 mol · 0,082
L·atm
mol· K
· 298 K
1,20 atm
= 206 L de H2
20. Al hacer reaccionar óxido nítrico con oxígeno se obtiene dióxido de nitrógeno, de acuerdo a
la siguiente ecuación no igualada:
NO + O2  NO2
Determine el volumen de dióxido de nitrógeno obtenido al hacer reaccionar 20 L de NO
con 15 L de O2, si el rendimiento de la reacción es de 75 %. Considere que todos los gases
están medidos en CNPT.
Solución
Al igualar la ecuación:
2 NO + O2  2 NO2
Si todos los gases están a las mismas condiciones de P y T, según Avogadro:
2 mol NO
1 mol O2

2 L NO
1 L O2
=
20 L NO
x
x = 10 L de O2
Esto implica que NO es el reactivo limitante y los cálculos deben basarse en él.
2 L NO
2 L NO2
=
20 L NO
x
x = 20 L de NO2
20 L de NO2
100% rendimiento
=
x
75% rendimiento
x = 15 L de NO2
21. El hidróxido de calcio es neutralizado por ácido nítrico para formar nitrato de calcio y agua:
Ca(OH)2 + HNO3  Ca(NO3)2 + H2O
Si el rendimiento de la reacción es de 75 %. ¿Qué masa de hidróxido debe tratarse en
exceso de ácido nítrico para obtener 1,5 ton de nitrato de calcio?
Solución
Al igualar la ecuación:
Ca(OH)2 + 2 HNO3  Ca(NO3)2 + 2 H2O
Material de Apoyo de Química General
Pág. 11
1,5 ton Ca(NO3)2
75% rendimiento
=
x
100% rendimiento
x = 2,0 ton de Ca(NO3)2
1 mol de Ca(OH)2 · 74,1
g
mol
1 mol de Ca(NO3)2 · 164,1
g
mol
=
x
2,0 ton de Ca(NO3)2
x = 0,90 ton de Ca(OH)2
22. El hidróxido de sodio se puede preparar mediante la reacción de carbonato de sodio con
hidróxido de bario, obteniéndose, además, carbonato de bario.
Determine qué masa de carbonato de sodio debe tratar en exceso de hidróxido de bario para
obtener 400 g de hidróxido de sodio, si el rendimiento de la reacción es de 92,3 %.
Solución
Se plantea e iguala la ecuación:
Na2CO3 + Ba(OH)2  2 NaOH + BaCO3
400 g de NaOH
92,3 % rendimiento
=
x
100% rendimiento
x = 433 g de NaOH
1 mol de Na2CO3 · 106
g
mol
2 mol de NaOH · 40
g
mol
=
x
433 g de NaOH
x = 574 g de Na2CO3
23. El cloro gaseoso se puede obtener mediante la acción del ácido clorhídrico sobre el dióxido
de manganeso, obteniéndose, además, cloruro de manganeso (II) y agua.
Determine la cantidad mínima de MnO2 y de HCl que deberá hacer reaccionar para obtener
44,8 L de cloro medidos en CNPT si el rendimiento de la reacción es de 87,4 %.
Solución
Se plantea e iguala la ecuación:
MnO2 + 4 HCl  Cl2 + MnCl2 + 2 H2O
Material de Apoyo de Química General
Pág. 12
44,8 L de Cl2
87,4 % rendimiento
=
x
100% rendimiento
x = 51,3 L de Cl2
1 mol MnO2
1 mol Cl2 · 22,4
L
mol
=
x
51,3 L de Cl2
x = 2,29 mol de MnO2
4 mol HCl
1 mol Cl2 · 22,4
L
mol
=
x
51,3 L de Cl2
X = 9,16 mol de HCl
24. La obtención de níquel a partir de sulfuro de níquel se realiza en un proceso en dos etapas
de acuerdo a las siguientes ecuaciones:
2 NiS(s) + 3 O2 (g) + calor  2 NiO(s) + 2 SO2 (g)
NiO(s) + C(s) + calor  Ni (s) + CO (g)
Si la primera reacción tiene un rendimiento de 65 %, la segunda tiene un rendimiento de 90
% y los reactivos son 100 % puros, determine la masa de níquel obtenida al hacer
reaccionar 4,00 toneladas de sulfuro de níquel con exceso de oxígeno y de carbono.
Solución
Las ecuaciones están igualadas:
2 mol de NiS · 90,7
g
mol
2 mol de NiO · 74,7
g
mol
=
4,00 ton NiS
x
x = 3,29 ton NiO
3,29 ton NiO
100% rendimiento
=
x
65% rendimiento
X = 2,14 ton NiO
1 mol de NiO · 74,7
g
mol
1 mol Ni · 58,7
g
mol
=
2,14 ton NiO
x
Material de Apoyo de Química General
Pág. 13
x = 1,68 ton Ni
1,68 ton Ni
100% rendimiento
=
x
90% rendimiento
x = 1,51 ton Ni
25. Al calentar 5,00 g de carbonato de amonio a 120ºC en un recipiente cerrado de 3,50 L se
descompone completamente en amoníaco, dióxido de carbono y agua, de acuerdo a la
siguiente ecuación:
(NH4)2CO3 (s)  2 NH3 (g) + CO2 (g) + H2O(g)
Considerando que la pureza del reactivo empleado es de 75,0 % y que el rendimiento de la
reacción es de 85,6 % determine la presión parcial de cada uno de los productos formados.
Solución
La ecuación está igualada
1 mol de (NH4)2CO3 · 96,1
g
mol
4 moles de gases
=
5,00 g de (NH4)2CO3 ·
75,0 g de(NH4)2CO3 puro
100 g de(NH4)2CO3 impuro
x
x = 0,156 moles de gases
0,156 moles de gases
100% rendimiento
=
x
85,6 % rendimiento
x = 0,134 moles de gases
P =
n · R · T
V
Ptotal=
0,134 mol · 0,082
L · atm
mol ·K
· 393 K
3,50 L
= 1,23 atm
Pgas= Ptotal . gas
PNH3
=1,23 atm ·
2 mol NH3
4 mol gases
= 0,62 atm
Material de Apoyo de Química General
Pág. 14
PCO2
=1,23 atm ·
1 mol CO2
4 mol gases
= 0,31 atm
PH2O=1,23 atm ·
1 mol H2O
4 mol gases
= 0,31 atm

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  • 1. Material de Apoyo de Química General Pág. 1 EJERCICIOS RESUELTOS DE ESTEQUIOMETRIA 1. Iguale las siguientes ecuaciones por el método algebraico: a) C3H5N6O9  CO2 + N2 + H2O + O2 Solución a C3H5N6O9  b CO2 + c N2 + d H2O + e O2 Para el C: 3a = b Para el H: 5a = 2d Para el N: 6a = 2c Para el O: 9a = 2b + d + 2e Resolviendo el sistema de ecuaciones: a = 4, b = 12, c =12, d = 10 y e = 1 4 C3H5N6O9  12 CO2 + 12 N2 + 10 H2O + O2 b) Ca5(PO4)3F + C + SiO2  CaSiO3 + P4 + CaF2 + CO Solución a Ca5(PO4)3F +b C + c SiO2  d CaSiO3 + e P4 + f CaF2 + g CO Para el Ca: 5a = d + f Para el P: 3a = 4e Para el O: 12a + 2c = 3d + g Para el F: a = 2 f Para el C: b = g Para el Si: c = d Resolviendo el sistema de ecuaciones: a = 4, b = 30, c = 18, d = 18, e =3, f =2, g =30 4 Ca5(PO4)3F +30 C + 18 SiO2  18 CaSiO3 + 3 P4 + 2 CaF2 + 30 CO 2. ¿Cuántas moléculas de oxígeno se necesitan para oxidar completamente 2 moléculas de etano (C2H6) a CO2 y H2O? C2H6 + O2  CO2 + H2O Solución Al igualar la ecuación:
  • 2. Material de Apoyo de Química General Pág. 2 2 C2H6 + 7 O2  4 CO2 + 6 H2O Se necesitan 7 moléculas de oxígeno 3. Dada la siguiente ecuación química, no igualada: Al + HCl  AlCl3 + H2 La cantidad de H2 obtenido al hacer reaccionar 3,0 mol de Al con 4,0 mol de HCl es: Solución Al igualar la ecuación: 2 Al + 6 HCl  2 AlCl3 + 3 H2 Se observa que los reactivos no están en la proporción estequiométrica, por lo tanto debe haber un reactivo limitante y uno en exceso: 2 mol de Al 6 mol de HCl = x mol de Al 4,0 mol de HCl x = 1,33 mol de Al Por lo tanto, el HCl es el reactivo limitante (se gasta completamente) y el Al tiene un exceso de (3,0 - 1,33) mol. Los cálculos siguientes deben basarse en el reactivo limitante: 6 mol de HCl 3 mol de H2 = 4,0 mol de HCl x x = 2,0 mol de H2 4. Determine el número de moléculas de CO2 que se obtiene cuando 2 mol de propano se queman en presencia de oxígeno, de acuerdo a la siguiente ecuación no igualada: C3H8 + O2  CO2 + H2O Solución Al igualar la ecuación: C3H8 + 5 O2  3 CO2 +4 H2O 1 mol de C3H8 3 mol de CO2 · 6,02 · 1023 moléculas mol = 2 mol de C3H8 x moléculas de CO2 x = 3,61 · 1024 moléculas de CO2
  • 3. Material de Apoyo de Química General Pág. 3 5. El zinc metálico reemplaza al cobre(II) en solución de acuerdo a la siguiente ecuación: Znº + CuSO4  Cuº + ZnSO4 ¿Qué cantidad de Zn se necesita para preparar 250 g de sulfato de zinc? Solución: La ecuación está igualada 1 mol de Zn 1 mol de ZnSO4 . 161,4 g mol = x mol de Zn 250 g de ZnSO4 x = 1,55 mol de ZnSO4 6. ¿Cuántas moléculas de O2 pueden obtenerse por la descomposición de 300 g de KClO3 de acuerdo a la siguiente ecuación no igualada? KClO3  KCl + O2 Solución Al igualar la ecuación: 2 KClO3  2 KCl + 3 O2 2 mol de KClO3 · 122,6 g mol 3 mol de O2 · 6,02 · 1023 moléculas mol = 300 g de KClO3 x moléculas de O2 X = 2,21 · 1024 moléculas de O2 7. Calcule el número total de moléculas gaseosa producidas por la combustión de 2,5 mol de sulfuro de carbono, de acuerdo a la siguiente ecuación: CS2 (l) + O2 (g)  CO2 (g) + SO2 (g) Solución Al igualar la ecuación CS2 (l) + 3 O2 (g)  CO2 (g) + 2 SO2 (g) 1 mol de CS2 3 mol de gases · 6,02 · 1023 moléculas mol = 2,5 mol de CS2 x moléculas de gases x = 4,52 · 1024 moléculas de gases
  • 4. Material de Apoyo de Química General Pág. 4 8. Si se hacen reaccionar 28,0 g de nitrógeno con 9,02 g de hidrógeno, la masa de amoníaco formada será: Solución De acuerdo a la ecuación: N2 + 3 H2  2 NH3 1 mol de N2 · 28,0 g mol 3 mol de H2 · 2,02 g mol = 28,0 g de N2 x g de H2 x = 6,06 g de H2 Por lo tanto el nitrógeno es el reactivo limitante y el cálculo debe basarse en él: 1 mol de N2 · 28,0 g mol 2 mol de NH3 · 17,1 g mol = 28,0 g de N2 x g de NH3 x = 34,2 g de NH3 9. El metanol (CH3OH) puede ser oxidado a ácido fórmico (HCOOH) por oxígeno, de acuerdo a: CH3OH + O2  HCOOH + H2O Si 2,5 mol de metanol se hacen reaccionar con 1,2 · 1024 moléculas de oxígeno, la masa de HCOOH formada será: Solución La ecuación está igualada. 1 mol de CH3OH 1 mol de O2 · 6,02 · 1023 moléculas mol = 2,5 mol deCH3OH x moléculas de O2 X = 1,5·1024 moléculas de O2 El reactivo limitante es el O2. Los cálculos deben basarse en el O2 1 mol de O2 · 6,02 · 1023 moléculas mol 1 mol de HCOOH · 46 g mol = 1,2 · 1024 moléculas de O2 x g de HCOOH
  • 5. Material de Apoyo de Química General Pág. 5 X = 91,7 g de HCOOH 10. Una de las preparaciones comerciales del oxígeno es la descomposición térmica, a 700ºC, del peróxido de bario de acuerdo a la siguiente ecuación química no igualada: BaO2  BaO + O2 El volumen de oxígeno, en L, obtenido a 25ºC y 1 atm a partir de la descomposición de 500 kg de peróxido de bario es: Solución Al igualar la ecuación: 2 BaO2  2 BaO + O2 2 mol de BaO2 · 169,3 g mol 1 mol de O2 = 5 · 105 g de BaO2 x mol de O2 x = 1477 mol de O2 � = � · � · � � V = 1477 mol · 0,082 L · atm mol · K · 298 K 1 atm = 36092 L de O2 11. Dada la siguiente reacción química: Ca(OH)2 + 2 SO2  Ca(HSO3)2 Determine la masa, en g, de sulfito ácido de calcio obtenida al hacer reaccionar 64,8 g de hidróxido de calcio con 52,4 g de dióxido de azufre. Solución La ecuación está igualada. 1 mol de Ca(OH)2 · 74,1 g mol 2 mol de SO2 · 64,0 g mol = 64,8 g Ca(OH)2 x g SO2 X = 112 g de SO2 El reactivo limitante es SO2
  • 6. Material de Apoyo de Química General Pág. 6 2 mol de SO2 · 64,0 g mol 1 mol de Ca(HSO3)2 · 202,1 g mol = 52,4 g de SO2 x g de Ca(HSO3)2 x = 82,7 g de Ca(HSO3)2 12. Considerando que todos los volúmenes están medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura determine el volumen de amoníaco producido al hacer reaccionar 3 L de hidrógeno con 2 L de nitrógeno. 3 H2(g) + N2(g)  2 NH3(g) Solución Según la ecuación, 3 mol de H2 reaccionan con 1 mol de N2 para producir 2 mol de NH3. De acuerdo a la Hipótesis de Avogadro esto implica que 3 volúmenes de H2 reaccionan con 1 volumen de N2 para producir 2 volúmenes de NH3, por lo tanto se puede decir que 3 L de H2 reaccionan con 1 L de N2 para producir 2 L de NH3 y queda 1 L de N2 sin reaccionar 13. La soda cáustica: NaOH, se prepara comercialmente mediante la reacción del carbonato de sodio con cal apagada, Ca(OH)2. Determine la masa de soda cáustica que se puede obtener al hacer reaccionar 50,0 kg de carbonato de sodio de 95,8 % de pureza con exceso de cal apagada. Na2CO3 + Ca(OH)2  NaOH + CaCO3 Solución Al igualar la ecuación: Na2CO3 + Ca(OH)2  2 NaOH + CaCO3 1 mol de Na2CO3 · 106 g mol 2 mol de NaOH · 40,0 g mol = 5 · 104 g de Na2CO3 impuro · 95,8 g de Na2CO3 puro 100 g de Na2CO3 impuro x g de NaOH x = 36150 g de NaOH = 36,2 kg de NaOH 14. Al calentar sulfuro de hierro (II) en presencia de oxígeno gaseoso se produce óxido de hierro (III) y dióxido de azufre. Determine la masa de óxido de hierro (III) producido al hacer reaccionar 240 g de sulfuro de hierro (II) de 87,2 % de pureza en exceso de oxígeno. FeS + O2  Fe2O3 + SO2
  • 7. Material de Apoyo de Química General Pág. 7 Solución Al igualar la ecuación: 4 FeS + 7 O2  2 Fe2O3 + 4 SO2 4 mol de FeS · 87,9 g mol 2 mol de Fe2O3 · 159,8 g mol = 240 g FeS impuro · 87,2 g de FeS puro 100 g de FeS impuro x g de Fe2O3 x = 190 g de Fe2O3 15. El tetracloruro de titanio se oxida en presencia de oxígeno dando como productos dióxido de titanio y cloro: TiCl4 + O2  TiO2 + 2 Cl2 Determine la pureza del tetracloruro de titanio empleado si al hacer reaccionar 4,00 toneladas de TiCl4 en exceso de oxígeno se obtuvo 1,40 ton de dióxido de titanio. (Suponga 100 % de rendimiento). Solución La ecuación está igualada. 1 mol de TiCl4 · 189,9 g mol 1 mol de TiO2 · 79,9 g mol = x ton de TiCl4 · 106 g ton 1,40 ton de TiO2 · 106 g ton x = 3,33 ton TiCl4 puro 3,33 ton TiCl4 puro 4,00 ton TiCl4 impuro = x ton TiCl4 puro 100 ton TiCl4 impuro x = 83,3 % de pureza 16. Al hacer reaccionar sulfuro de hidrógeno gaseoso con 2,10 Kg de una muestra que contiene plomo se obtienen 20 L de hidrógeno a 25ºC y 1 atm de presión, de acuerdo a la siguiente ecuación: H2S + Pb  PbS + H2 Considerando 100 % de rendimiento determine el porcentaje de plomo en la muestra. Solución La ecuación está igualada.
  • 8. Material de Apoyo de Química General Pág. 8 Primero determinamos la cantidad de hidrógeno que se obtiene: n = P · V R · T n = 1,00 atm · 20,0 L 0,082 L · atm mol · K · 298 K = 0,82 mol de H2 1 mol de Pb · 207 g mol 1 mol de H2 = x g de Pb 0,82 mol de H2 x = 170 g de Pb 170 g de Pb puro 2100 g de Pb impuro = x g de Pb puro 100 g de Pb impuro x = 8,10 % de pureza 17. Al calentar sulfuro de cinc en presencia de oxígeno se obtiene óxido de cinc y dióxido de azufre de acuerdo a la siguiente ecuación: ZnS + O2  ZnO + SO2 Si al hacer reaccionar 400 g de ZnS en exceso de oxígeno se obtiene 200 g de ZnO, el rendimiento de la reacción es: Solución Al igualar la ecuación: 2 ZnS + 3 O2  2 ZnO + 2 SO2 2 mol de ZnS · 97,4 g mol 2 mol de ZnO · 81,4 g mol = 400 g de ZnS x g de ZnO x = 334 g de ZnO 334 g de ZnO 100% rendimiento = 200 g de ZnO x x = 59,9 % rendimiento
  • 9. Material de Apoyo de Química General Pág. 9 18. Al calentar el clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Si al calentar 234 toneladas de clorato de potasio se obtuvo 120 toneladas de cloruro de potasio, determine el rendimiento de la reacción. Solución Se plantea e iguala la ecuación: 2 KClO3  2 KCl + 3 O2 2 mol de KClO3 · 122,6 g mol 2 mol de KCl · 74,6 g mol = 234 ton KClO3 x X = 142 ton de KCl 142 ton KCl 100% rendimiento = 120 ton de KCl x X = 84,5 % de rendimiento 19. El hidrógeno se puede obtener en el laboratorio haciendo reaccionar el hidruro de calcio con agua. Se obtiene, además, hidróxido de calcio. Determine el volumen de hidrógeno obtenido, a 1,20 atm y 25,0ºC, al hacer reaccionar 250 g de hidruro de calcio con exceso de agua, si el rendimiento de la reacción es de 85,0 %. Solución Se plantea e iguala la ecuación: CaH2 + 2 H2O  2 H2 + Ca(OH)2 1 mol de CaH2 · 42,1 g mol 2 mol de H2 = 250 g de CaH2 x x = 11,9 mol de H2 11,9 mol de H2 100% rendimiento = x 85,0 % de rendimiento x = 10,1 mol de H2 V= n · R · T P
  • 10. Material de Apoyo de Química General Pág. 10 V = 10,1 mol · 0,082 L·atm mol· K · 298 K 1,20 atm = 206 L de H2 20. Al hacer reaccionar óxido nítrico con oxígeno se obtiene dióxido de nitrógeno, de acuerdo a la siguiente ecuación no igualada: NO + O2  NO2 Determine el volumen de dióxido de nitrógeno obtenido al hacer reaccionar 20 L de NO con 15 L de O2, si el rendimiento de la reacción es de 75 %. Considere que todos los gases están medidos en CNPT. Solución Al igualar la ecuación: 2 NO + O2  2 NO2 Si todos los gases están a las mismas condiciones de P y T, según Avogadro: 2 mol NO 1 mol O2  2 L NO 1 L O2 = 20 L NO x x = 10 L de O2 Esto implica que NO es el reactivo limitante y los cálculos deben basarse en él. 2 L NO 2 L NO2 = 20 L NO x x = 20 L de NO2 20 L de NO2 100% rendimiento = x 75% rendimiento x = 15 L de NO2 21. El hidróxido de calcio es neutralizado por ácido nítrico para formar nitrato de calcio y agua: Ca(OH)2 + HNO3  Ca(NO3)2 + H2O Si el rendimiento de la reacción es de 75 %. ¿Qué masa de hidróxido debe tratarse en exceso de ácido nítrico para obtener 1,5 ton de nitrato de calcio? Solución Al igualar la ecuación: Ca(OH)2 + 2 HNO3  Ca(NO3)2 + 2 H2O
  • 11. Material de Apoyo de Química General Pág. 11 1,5 ton Ca(NO3)2 75% rendimiento = x 100% rendimiento x = 2,0 ton de Ca(NO3)2 1 mol de Ca(OH)2 · 74,1 g mol 1 mol de Ca(NO3)2 · 164,1 g mol = x 2,0 ton de Ca(NO3)2 x = 0,90 ton de Ca(OH)2 22. El hidróxido de sodio se puede preparar mediante la reacción de carbonato de sodio con hidróxido de bario, obteniéndose, además, carbonato de bario. Determine qué masa de carbonato de sodio debe tratar en exceso de hidróxido de bario para obtener 400 g de hidróxido de sodio, si el rendimiento de la reacción es de 92,3 %. Solución Se plantea e iguala la ecuación: Na2CO3 + Ba(OH)2  2 NaOH + BaCO3 400 g de NaOH 92,3 % rendimiento = x 100% rendimiento x = 433 g de NaOH 1 mol de Na2CO3 · 106 g mol 2 mol de NaOH · 40 g mol = x 433 g de NaOH x = 574 g de Na2CO3 23. El cloro gaseoso se puede obtener mediante la acción del ácido clorhídrico sobre el dióxido de manganeso, obteniéndose, además, cloruro de manganeso (II) y agua. Determine la cantidad mínima de MnO2 y de HCl que deberá hacer reaccionar para obtener 44,8 L de cloro medidos en CNPT si el rendimiento de la reacción es de 87,4 %. Solución Se plantea e iguala la ecuación: MnO2 + 4 HCl  Cl2 + MnCl2 + 2 H2O
  • 12. Material de Apoyo de Química General Pág. 12 44,8 L de Cl2 87,4 % rendimiento = x 100% rendimiento x = 51,3 L de Cl2 1 mol MnO2 1 mol Cl2 · 22,4 L mol = x 51,3 L de Cl2 x = 2,29 mol de MnO2 4 mol HCl 1 mol Cl2 · 22,4 L mol = x 51,3 L de Cl2 X = 9,16 mol de HCl 24. La obtención de níquel a partir de sulfuro de níquel se realiza en un proceso en dos etapas de acuerdo a las siguientes ecuaciones: 2 NiS(s) + 3 O2 (g) + calor  2 NiO(s) + 2 SO2 (g) NiO(s) + C(s) + calor  Ni (s) + CO (g) Si la primera reacción tiene un rendimiento de 65 %, la segunda tiene un rendimiento de 90 % y los reactivos son 100 % puros, determine la masa de níquel obtenida al hacer reaccionar 4,00 toneladas de sulfuro de níquel con exceso de oxígeno y de carbono. Solución Las ecuaciones están igualadas: 2 mol de NiS · 90,7 g mol 2 mol de NiO · 74,7 g mol = 4,00 ton NiS x x = 3,29 ton NiO 3,29 ton NiO 100% rendimiento = x 65% rendimiento X = 2,14 ton NiO 1 mol de NiO · 74,7 g mol 1 mol Ni · 58,7 g mol = 2,14 ton NiO x
  • 13. Material de Apoyo de Química General Pág. 13 x = 1,68 ton Ni 1,68 ton Ni 100% rendimiento = x 90% rendimiento x = 1,51 ton Ni 25. Al calentar 5,00 g de carbonato de amonio a 120ºC en un recipiente cerrado de 3,50 L se descompone completamente en amoníaco, dióxido de carbono y agua, de acuerdo a la siguiente ecuación: (NH4)2CO3 (s)  2 NH3 (g) + CO2 (g) + H2O(g) Considerando que la pureza del reactivo empleado es de 75,0 % y que el rendimiento de la reacción es de 85,6 % determine la presión parcial de cada uno de los productos formados. Solución La ecuación está igualada 1 mol de (NH4)2CO3 · 96,1 g mol 4 moles de gases = 5,00 g de (NH4)2CO3 · 75,0 g de(NH4)2CO3 puro 100 g de(NH4)2CO3 impuro x x = 0,156 moles de gases 0,156 moles de gases 100% rendimiento = x 85,6 % rendimiento x = 0,134 moles de gases P = n · R · T V Ptotal= 0,134 mol · 0,082 L · atm mol ·K · 393 K 3,50 L = 1,23 atm Pgas= Ptotal . gas PNH3 =1,23 atm · 2 mol NH3 4 mol gases = 0,62 atm
  • 14. Material de Apoyo de Química General Pág. 14 PCO2 =1,23 atm · 1 mol CO2 4 mol gases = 0,31 atm PH2O=1,23 atm · 1 mol H2O 4 mol gases = 0,31 atm