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General
Taller Estequiometría
1. Para la producción comercial de HNO3, se hace pasar ácido clorhídrico, sobre nitrato de sodio. Si se dispone de 250 gramos de nitrato de sodio, que contienen el 93% en peso de nitrato de sodio, y 245 ml de ácido clorhídrico, que tiene densidad 1,2 g/ml; con el 36% en peso de HCl. HCl + NaNO 3 HNO 3 + NaCl a. ¿Cuántos gramos de ácido nítrico con un 70% en peso de HNO 3 se puede obtener? b. ¿Cuántas moles del reactivo en exceso se consumieron? 2. Para la producción comercial de una sal, se hace pasar ácido clorhídrico, sobre hidróxido de calcio. Si se dispone de 180 gramos de hidróxido de calcio y 300 ml de ácido clorhídrico concentrado, densidad 1.19 g/ml y porcentaje en peso del 38%. 2HCl + Ca (OH) 2 CaCl 2 + 2H 2 O a. ¿Cuántos gramos de cloruro de calcio, que contiene un 80% de pureza se puede obtener? b. ¿Cuántas moles del reactivo en exceso quedaron sin reaccionar?. 3. ¿Cuántos gramos de fosfato de calcio que contiene el 80% de pureza se puede obtener por la reacción de 135 gramos de carbonato de calcio que contiene el 95% en peso y se hace reaccionar con 60.0 mL de ácido fosfórico, de densidad 1,68 g/mL. Los productos de reacción son fosfato de calcio, dióxido de carbono y agua. 4. ¿Cuántos gramos de fosfato de calcio que contiene el 65% de pureza se pueden obtener por la reacción de 45 gramos de hidróxido de calcio que contiene el 90% en peso de hidróxido de calcio que se hace reaccionar 20. mL de ácido fosfórico de densidad 1,68 g/ml, que tiene un porcentaje en peso del 70% de ácido fosfórico. ¿Cuánto en gramos de fosfato de calcio puro se obtienen si el rendimiento de la reacción es del 50%? 3Ca (OH) 2 + 2H 3 PO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 + 6H 2 O 5. El azufre se puede obtener por reacción entre el ácido nítrico y el ácido sulfhídrico, según la ecuación presentada. Si se tienen 30 ml de ácido nítrico de densidad 1,2 g/ml y con un porcentaje en peso del 68% y 18 gramos de ácido sulfhídrico que contienen el 79% en peso de ácido sulfhídrico. 2HNO 3 + 3H 2 S 2NO + 4 H 2 O+ 3S a. Calcular la masa de azufre obtenido, con el 80% de pureza, en esta reacción. b. Calcular la cantidad de reactivo en exceso. 6. La reacción entre el cloruro de calcio y nitrato de plata, produce: cloruro de plata y nitrato de calcio, según la ecuación: a. Escriba la ecuación química de la reacción e indique que tipo de reacción es. b. Cuántos gramos de cloruro de plata con 74% de pureza se pueden obtener por la reacción de: 120 gramos de cloruro de calcio, con 220 gramos de nitrato de plata que contiene el 65% en peso de nitrato de plata. c. Si la eficiencia de la reacción es del 93% ¿cuántos gramos de nitrato de calcio se obtienen? d. ¿Cuántos gramos de cloruro de plata del 80% de pureza se obtienen con la eficiencia del 93%?.
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7. El HCl se puede obtener por la reacción de H 2 SO 4 sobre cloruro de sodio, según la ecuación: 2NaCl + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2HCl a. Qué volumen de HCl de densidad 1.2 g/ml y con el 35% de pureza, se puede obtener por la reacción de 200 gramos de NaCl del 87% de pureza, cuando reaccionan con 100 ml de solución de ácido sulfúrico que tiene una densidad de 1,8 g/ml y con un porcentaje en peso de H 2 SO 4 del 78%. b. ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio se obtienen si la eficiencia de la reacción es del 60%?. 8. Para la producción comercial de carbonato de amonio (NH 4 ) 2 CO3, se hace pasar ácido carbónico, sobre hidróxido de amonio (NH 4 OH). Si se dispone de 200 ml de hidróxido de amonio 0,5 M y 2,5 g de ácido carbónico. ¿Qué cantidad de carbonato de amonio con el 80% en peso de carbonato de amonio, se puede obtener? H 2 CO 3 + NH 4 OH (NH 4 ) 2 CO3 + H 2 O 9. De un frasco de reactivos que contiene HCl etiquetado HCl concentrado, densidad 1,26 g/ml y con un porcentaje en peso de 36%; para preparar una solución diluida, se midieron 25 ml de esta solución concentrada y se llevaron con agua hasta un volumen de 250 ml en un matraz aforado. Calcular la concentración molar y normal de la solución preparada. 10. Qué volumen de solución de HNO 3 concentrado que contiene el 60% en peso de ácido nítrico, y con una densidad de 1,2 g/ml se debe utilizar para preparar 250 ml de solución 0,25 N. 11. Calcule el volumen aproximado de agua que debe adicionarse a 120 ml de solución de H 3 PO 4 2.5 N, para hacerla 1.5 N. Exprese la concentración de la solución anterior (1.5 N), en M, ppm y %p/v. ¿Cuántos gramos de KOH, serán necesarios para neutralizar 50 ml de la solución anterior? 12. Para la siguiente reacción, hallar agente oxidante, agente reductor, y sus respectivos pesos equivalentes. K 2 Cr 2 O 7 + FeSO 4 + H 2 SO 4 Cr 2 (SO 4 ) 3 + Fe 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 + H 2 O a. Calcular ¿cuántos gramos de sulfato ferroso, se necesitan para reducir completamente 50 gramos de dicromato de potasio. b. Cuantos gramos de sulfato férrico se deben obtener cuando reaccionan los 50 gramos del oxidante 13. Dada la reacción: Cu + HNO 3 Cu(NO 3 ) 2 + NO 2 + H 2 O a. Calcular los equivalentes de cobre necesarios, para que reaccionen 13 mL de HNO 3 0,11 N. b. Calcule los gramos de cobre empleados en esta reacción. c. Calcule los gramos de HNO 3 empleados en esta reacción. 14. ¿Cuántos gramos de yodo se obtienen por la reacción de 25 gramos de cloruro férrico que contiene el 67% en peso de cloruro férrico, cuando se hace reaccionar con 45 gramos de yoduro de potasio que contiene el 58% en peso de yoduro de potasio. Calcule los equivalentes de la sustancia oxidada en esta reacción
FeCl 3 + KI FeCl 2 + I 2 + KCl
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22. El clorato de potasio (KClO 3 ), se descompone en KCl y O 2 , de acuerdo a la siguiente reacción: KClO3(S) KCl(S) + O 2 (g)
Calcule el volumen de oxigeno producido a 20°C y 0.8 atmósferas de presión, cuando se calientan 200 gramos de clorato de potasio del 80% de pureza.
23. De acuerdo a la siguiente reacción: CS 2 (l) + 3O 2 (g) CO 2 (g) + 2SO 2 (g) a. Calcule el volumen de oxigeno a C.N. que debe hacerse reaccionar con 50 mililitros de CS 2 , que presenta una densidad de 1.2 g/ml. b. ¿Cuántos gramos de CO 2 se deben obtener? c. Halle el volumen de SO 2 producido a condiciones normales. 24. Hallar el volumen de CO 2 producido y la cantidad de agua en gramos, a una presión de 580 mmHg, cuando se hacen reaccionar 8.30 litros de gas propano con 200.0 gramos de oxigeno, a 27°C. C 3 H 8 (g) + 5O 2 (g) 3CO 2 (g) + 4H 2 O (g) 25. El paso final en la manufactura del metal platino (para el uso en convertidores catalíticos y otros productos) está dado por la reacción: Hexacloroplatinato (IV) de amonio → Platino + Cloruro de amonio + Nitrógeno (N 2 ) + Ácido clorhídrico
a. ¿Cuánto hexacloroplatinato (VI) de amonio se requiere para la producción de 2,500 kg de platino si la reacción que tiene un rendimiento del 94.0% (masa en g)? b. ¿Cuántas moles de nitrógeno se producen? c. ¿Cuántos átomos de hidrógeno correspondientes al cloruro de amonio? d. ¿Qué volumen (en L) de ácido clorhídrico si la densidad del ácido es 1,19 g / mL?
26. En la producción de sulfato de cobre (II) a partir de cobre metálico se llevan a cabo las siguientes reacciones: Cu + HNO 3 → Cu(NO 3 ) 2 + NO + H 2 O Cu(NO 3 ) 2 + NaHCO 3 → CuCO 3 + NaNO 3 + CO 2 + H 2 O CuCO 3 + H 2 SO 4 → CuSO 4 + CO 2 + H 2 O
Calcule la cantidad de cobre necesaria para producir 5,00 g de sulfato cúprico al 70% si el rendimiento de las reacciones son 80% (I) , 86% (II) y 90% (III) respectivamente.
27. El titanio es un metal que se utiliza en la fabricación de motores y estructuras de aeroplanos. Éste se puede obtener a partir de dióxido de titanio por el proceso que describen las siguientes ecuaciones químicas: TiO 2 (s) + C(s) + Cl 2 (g) → TiCl 4 (l) + CO 2 (g) + CO(g) Mg(s) + TiCl 4 (l) → MgCl 2 (s) + Ti(s) Para llevar a cabo la primera reacción se disponen en un vaso de reacción 4,15 g de dióxido de titanio y 5,67 g de carbono. Si la primera reacción se da con un rendimiento del 80% calcule: a. Las moles de monóxido de carbono producidas b. El número de moléculas de dióxido de carbono producidas c. Los gramos de cloruro de titanio al 87% de pureza producidos.
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Después de haberse llevado a cabo la primera reacción se extraen los gases producidos y se adicionan 3,52g de magnesio para lograr la última etapa para la producción de titanio. Si la segunda reacción se lleva a cabo con un rendimiento del 78%, calcule: d. La masa de titanio al 86% de pureza e. Las moles del reactivo en exceso que quedan sin reaccionar.
28. El cloruro de amonio es un compuesto inorgánico que se encuentra como un sólido cristalino altamente soluble en agua. Se usa como fuente de nitrógeno en diversos fertilizantes, como ingrediente en juegos pirotécnicos, como fijador en procesos metalmecánicos como el galvanizado y la soldadura, entre otras muchas aplicaciones. Usted es el ingeniero de planta de una industria metalmecánica que requiere hacer urgentemente un recubrimiento de estaño, proceso para el cual necesita un baño con cloruro de amonio; y su operario le informa que no encuentra este compuesto en bodega. Para solucionar este problema el almacenista le dice que le puede entregar 15.0L de gas amoniaco a 100 torr y 23°C y 25L de gas cloruro de hidrógeno a 150 torr y 23°C para que lleve a cabo la siguiente reacción: NH3(g) + HCl (^) (g) → NH 4 Cl(s) a. Calcule la masa de NH 4 Cl que puede obtener. b. Determine si la cantidad que puede obtener es suficiente para preparar los 50.0L de la solución 1,00 x 10-3M de cloruro de amonio que requiere para el proceso c. Identifique el gas que se encuentra en exceso y determine su presión (en torr) a 27°C luego de que la reacción se completa (en el volumen combinado de los dos frascos originales) 29. Sobre una cierta cantidad de sulfito alumínico se añade la cantidad estequiométrica de ácido clorhídrico, en forma de disolución acuosa al 9,5% en peso y densidad 1,20 g/mL para que se produzca la siguiente reacción: Sulfito alumínico (S) + ácido clorhídrico (aq) → dióxido de azufre (g) + cloruro alumínico + agua
El dióxido de azufre producido se recoge en un recipiente de 20L de capacidad, inicialmente lleno de airea a 20°C y 1atm de presión. La presión después de la introducción del dióxido de azufre resultó ser de 1,36 atm. Se pide: a. La reacción balanceada b. Las presiones parciales en el recipiente antes y después de la introducción del dióxido de azufre c. Moles de dióxido de azufre producido y la masa del sulfito alumínico gastado d. El volumen en mL de la disolución de ácido clorhídrico empleado. La molaridad de dicha solución y la concentración molar del cloruro alumínico obtenido
30. El peróxido de sodio (Na 2 O 2 ), se emplea en la purificación del aire en submarinos ya que reacciona con el dióxido de carbono. En una prueba piloto se ponen a reaccionar 15.0 g de peróxido de hidrógeno con 8. dm^3 de dióxido de carbono; si se obtienen 2.00 dm^3 de oxígeno, calcule el rendimiento porcentual de la reacción, considere que todos los gases se miden a 25°C y 1 atm. Na 2 O 2 + CO 2 → Na 2 CO 3 + O 2
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a. La ecuación química balanceada b. La semirreacción de oxidación cuando haya lugar c. La semirreacción de reducción cuando haya lugar d. El tipo de reacción química e. El grupo funcional inorgánico de cada uno de los elementos y compuestos
Reacciones: i. Dicromito ferroso + carbonato de sodio + oxígeno molecular → cromato de sodio + óxido férrico + dióxido de carbono ii. perclorato de amonio + aluminio → óxido de alumnio + nitrógeno molecular + ácido clorhídrico + agua iii. sulfato cuprico pentahidratado + fosfina → fosfuro cúprico + ácido sulfúrico + agua iv. clorato de potasio + cloruro de cromo (III) + hidróxido de potasio → cromato de potasio + agua + cloruro de potasio
35. En el laboratorio usted tomó un trozo de 0.759g de magnesio y lo llevó a la llama hasta obtener su ignición completa. Después de observar la llama brillante trasladó el residuo a un vaso de precipitado con aproximadamente 3.00 mL de agua. Al adicionar a la mezcla 3 gotas de fenolftaleína inmediatamente obtuvo un cambio de coloración de transparente a rosa brillante. a. ¿Cuál es el rango de pH que debería tener la solución obtenida? ¿Por qué? b. El número de moles de magnesio involucradas en la reacción. c. Escriba la(s) ecuación(es) química(s) correspondiente(s) a la(s) reacción(es) involucrada(s) en el procedimiento. d. Determine el tipo de cada una de las reacciones. e. Escriba el grupo funcional inorgánico de los compuestos involucrados en cada una de las reacciones. 36. El ácido tartárico, H 2 C 4 H 4 O 5 , tiene dos hidrógenos de carácter acido. Esta sustancia suele estar presente en vinos y se precipita de disolución conforme el vino se envejece. Una solución que contiene una concentración desconocida del ácido se titula con NaOH, se requiere 22.62 mL de disolución 0.2000 M de NaOH para titular ambos hidrógenos ácidos en 40.00 mL del vino: Escriba la ecuación iónica neta balanceada para la reacción de neutralización y calcule la molaridad de la disolución de ácido tartárico. ¿Cuál es la concentración en %p/v de ácido tartárico en el vino? 37. Un camión tanque que llevaba 5.0x10^3 kg de disolución concentrada de ácido sulfúrico se vuelca y derrama la carga. Si el ácido sulfúrico tiene 95% en masa de H 2 SO 4 y una densidad de 1.84 g/mL, ¿Cuántos kilogramos de carbonato de sodio se requiere para neutralizarlo? 38. Se prepara una disolución mezclando 12.0 g de NaOH y 75.0 mL de HNO 3 0.200 M. (a) Escriba la ecuación balanceada para la reacción que se da entre los solutos. (b) calcule la concentración de cada uno de los iones que permanecen en la disolución. (c) ¿la solución final es acida o básica?
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39. Se toman 0.6465 g de una muestra de mineral de hierro y se atacan con un exceso de HCl, con lo que todo el hierro contenido en la muestra pasa a la disolución en forma de cloruro ferroso. Esta disolución se valora con otra de KMnO 4 0.250 M, consiguiendo oxidar todo el Fe2+^ a Fe3+, necesitándose 80.10 mL hasta llegar al punto de equivalencia. Calcula el porcentaje en peso de hierro en el mineral. 40. A 50.0 ml de una disolución acuosa de sulfato de hierro (II) se añaden unas gotas de ácido sulfúrico y se valoran con una disolución 0.25 M de permanganato potásico, consiguiendo oxidar todo el Fe2+^ a Fe3+. Si para alcanzar el punto de equivalencia son necesarios 30.0 ml, ¿cuál es la molaridad de la disolución de sulfato de hierro (II)?. 41. El ácido oxálico H 2 C 2 O 4 es fuertemente tóxico para el organismo humano, (en el caso de nuestras prácticas de laboratorio se ha utilizado para estandarizar el NaOH en la práctica de titulación), De ser ingerido, se puede neutralizar con KMnO 4 en medio del HCl presente en el estómago. La reacción que se produce es: KMnO 4 + H 2 C 2 O 4 + HCl → MnCl 2 + CO 2 + KCl + H 2 O Si una persona ha ingerido 0,0500 moles de ácido oxálico y se le trata con 4,50g de permanganato de potasio a. ¿Cuál sustancia es el agente oxidante? b. ¿Cuál sustancia es el agente reductor? c. ¿Cuál sustancia se oxidó? d. ¿Cuál sustancia se redujo? e. ¿Cuántas moles de KMnO 4 se requieren para neutralizar el ácido? f. ¿Cuántas moles de KMnO 4 se pusieron en exceso? g. Gramos de MnCl 2 producidos 42. El electrolito en una batería de plomo debe tener una concentración de H 2 SO 4 entre 4.8 y 5.3 M para que la batería sea lo más efectiva posible. Una muestra de 5,00 mL del ácido de la batería necesita 49.74 mL de NaOH 0.935 M para reaccionar completamente. ¿La concentración del ácido está dentro del intervalo deseado? Si no es así, ¿cuánto H 2 SO 4 17.7 M o cuánta agua debe agregar a 100 mL de la solución de electrolito para obtener 150.0 mL de solución cuya concentración sea de 5.3 M en ácido sulfúrico? 43. Las baterías alcalinas funcionan a través de una reacción de oxidación-reducción. El ánodo está constituido de zinc en polvo, en tanto que el cátodo está compuesto de óxido de manganeso (IV). La reacción requiere el uso de un electrolito como el hidróxido de potasio (de ahí el nombre de alcalinas). La reacción global es: Zn(s) + MnO2(s) → ZnO(s) + Mn 2 O3(s) Si se tiene un cátodo de 8.00 g y un ánodo de 6.50 g, responda: a. ¿Cuál es el reactivo limitante? b. ¿Cuál es el peso equivalente para el agente oxidante y el agente reductor? c. ¿Cuánto óxido de zinc se formaría? 44. El óxido nitroso (N 2 O) también se denomina “gas hilarante”. Se puede preparar por la descomposición térmica de nitrato de amonio (NH 4 NO 3 ). El otro producto es agua. a. Escriba una ecuación balanceada para esta reacción b. ¿cuántos gramos de N 2 O se formarán si se utilizan 0.46 moles de NH 4 NO 3 para la reacción?
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50. Un volumen de 22.05 mL de una disolución que contiene 1.615 g de nitrato de magnesio se mezcló con 28. mL de una disolución que contiene 1.073 g de hidróxido de sodio. a. Calcular la concentración molar inicial de cada solución. b. Escriba y balancee la reacción que se da entre el nitrato de magnesio y el hidróxido de sodio. c. Calcular las concentraciones de los iones que permanecen en solución después de que la reacción se completa. Suponga que los volúmenes son aditivos. 51. El ácido muriático, un ácido clorhídrico de grado comercial que se usa para limpiar superficies de mampostería, contiene usualmente 10.0 % p/p de HCl y tiene una densidad de 1.20 g/mL. ¿Cuál es el volumen de HCl necesario para reaccionar con 5.250 g de carbonato de calcio (Pureza 94.5%)? 𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑠)+𝐻𝐶𝑙 (^) (𝑎𝑐)→𝐶𝑎𝐶𝑙2 (𝑎𝑐)+𝐶𝑂2 (𝑔) + 𝐻 2 𝑂(𝑙) 52. Una disolución de 100.0 mL de KOH 0.200M se mezcla con una disolución de 200.0 mL de NiSO 4 0.150 M. El producto principal es hidróxido de níquel (II). a. Escriba la ecuación química balanceada para la reacción que ocurre b. ¿Cuál es el precipitado que se forma? c. ¿Cuál es el reactivo limitante? d. ¿Cuántos gramos se forman de este precipitado? e. ¿Cuál es la concentración de cada ion que permanece en solución? 53. Una disolución se prepara mezclando 12.0 g de NaOH y 75.0 mL de HNO 3 0.200 M. a. Escriba una ecuación balanceada la reacción que ocurre entre los solutos b. Calcular la concentración de cada ión que permanece en la disolución c. La disolución resultante ¿Es ácida o es básica? 54. Una muestra de 3.455 g de una mezcla se analizó para determinar el ion bario. Para ello se adicionó ácido sulfúrico en exceso a una disolución acuosa de la muestra. La reacción resultante produjo un precipitado de sulfato de bario, el cual fue colectado por filtración, lavado, secado y pesado. Si se obtuvieron 0.215 g sulfato de bario, ¿Cuál fue el porcentaje en masa de bario en la muestra?
