By PROBLEMAS DE QUÍMICA RESUELTOS 1. Se quieren obtener 15 litros de dióxido de carbono (CNPT) según la reacción: Na2C03 + 2. HCl C02 + 1-420 + 2. NaCI Calcular: a) Volumen de solución de HCI 38 % p/p (6 = 1,19 g/cm3) necesario. b) Masa de Na2C03 necesaria. c) Masa de NaCl que se forma. Desarrollo La ecuación estequeometrica es la si uiente: Na2C03 6 p 2. HCl C02 H20 2. NaCI 2. 23g+ 12 g+3. 16g 106 g 2. (1 g+ 35,5 g) 73 g 12 g+2. 16g 44 g sulfúrico según la ecuación: 2. H2S04 + cu S02 + cuS04 + 2. H20 Si se tienen 30 g de cobre y 200 g de H2S04, calcular: a) ¿Qué reactivo está en exceso y en qué cantidad?. Número de moles de S02 que se desprenden. c) Masa de CuS04 que se forma. La ecuación estequeométrica es la siguiente: 2. H2S04 cu S02 cus04 2. H20 2. (2. 1 g+ 32 g + 4. 16 g) 196 g 63,5 g 32 g + 2. 16 g 64 g 63,5g 32+g4. 16g 159,5 g 2. (2. 1 g+ 16 g) 36 g a) Para calcular el reactivo exceso comenzamos por + 2. H20 Si reaccionan 3 moles de H2S04, calcular: a) Masa de HBr necesaria. b) Número de moles de Br2 formados, sabiendo que la reacción tiene un rendimiento del 90 c) Volumen de S02 que se desprende simultáneamente (medidos en CNPT). 4. La ecuación estequeométrica es la siguiente: H2S04 2.
HBr 2. 32g+4. 16g 98 g 2. (1 80 g) 162 g 2,80 g 160 g 2. (2. 1 162) 3 6 ¿Qué peso de sal cúprica se obtendrá?. 8. HN03 3. cu 2. N0 4. H20 8. (1 g+14g+3. 16g) 504 g 3. 63,5 g 190,5 g g + 2. (14g+ 3. 16 g)) 562,5 g 2. 04 g+ 16 g) 60 g 4. (2. 1 g+ 16 g) 72 g a) la masa de ácido nitrico será: 190,5 g de cu 504 g de HN03 200 g de Cu 4 6 3. 000. 000 g de NH3 V nitrógeno = (3. 000. 000 g de litros de g de NH3) V nitrógeno = 1. 972. 918,17 litros de N b) Para calcular la masa hidrógeno: 34,06122 g de NH3 6,04782 g de 1-42 m hidrógeno = (3. 000. 000 g de g de gde NH3) m hidrógeno = 532. 72,053 g de H2 532,67 kg de H2 . Se prepara gas hilarante (N20) por calentamiento de 60 g de nitrato de amonio según: NH4N03 (s) N20(g) + H20 (g) a. Calculá la cantidad (moles) y la masa de N20 que se obtiene. b. Calculá la cantidad y la masa de H20 que se obtiene. Resolución: Los cálculos que tenemos que hacer en este problema se llaman «cálculos estequiométricos». Se hacen a partir de una ecuación, que representa una reacción química. Es importantísimo que antes de empezar a hacer cuentas te asegures de que la ecuación esté balanceada.
Si hacés cuentas en base a una reacción no balanceada, te va a dar cualquier cosa. En este caso la ecuación no está balanceada. Así que la balanceamos: NH4N03(s) N20 (g) +2 H20 (g) 6 El enunciado nos dice qu 60 g de nitrato de de nitrato de amonio que se descompone, se obtiene 1 mol de gas hilarante (N20) y dos moles de agua (H20). pero no nos dice nada qué ocurre si se descomponen 60 g de nitrato de amonio, o cualquier otra masa… para saber cuánto se obtiene de los productos tenemos que pasar el dato de masa (60 g) a moles.
Para eso necesitamos calcular primero la Masa Molar del nitrato de amonio, ya que la masa y la cantidad de moles de una sustancia se relacionan según: Masa de sustancia (g) Cantidad de sustancia (no de moles) – Masa molar (g/mol) Entonces, calculamos la masa molar de la sig. manera: sumamos las masas atómicas de todos los elementos que aparecen en el compuesto, multiplicadas por la cantidad de átomos de cada uno que hay en la fórmula. En este caso es: M. M. NH4N03=2xMN 4xMH+3xMO 2×14+4×1 +3 xi6 (M = Masa atómica) Haciendo las cuentas: M. M.
NH4N03 = 80 g/mol Entonces, para saber cuántos moles de nitrato de amonio hay en 60 g, hacemos: Cantidad de NH4N03 – 80 g/mol = 0,75 mol Ahora que ya sabemos que van a reaccionar 0,75 moles de nitrato e amonio, vamos a ver qué nos pide el ejercicio: a) Primero tenemos que calcular la cantidad de gas hilarante que se obtiene. Acordáte que siempre que se te pida cantidad, la respuesta esperada es 6 6 hilarante que se obtiene. Acordáte que siempre que se te pida cantidad, la respuesta esperada es en moles. De la ecuación balanceada sabemos que por cada mol de nitrato de amonio que se descompone, se genera un mol de gas hilarante (N20).
Esto quiere decir que si se descomponen 0,75 moles de nitrato de amonio (ya traducimos los 60 g del enunciado a moles), se van a formar 0,75 moles de N20. Luego: Cantidad de N20 = 0,75 mol Ahora, nos piden calcular la masa de N20. Entonces, vamos a pasar este valor a masa, utilizando, como siempre, la Masa Molar (pero ojo, iahora la del N20! ): M. M. N20 2xMN+MO 2×14+16 44g,’mol Por lo tanto: Masa de N20(g) = Cantidad de N20 (moles) x Masa Molar N20 (g/mol) Masa de N20 C) = 0,75 mol = 33 gde N20 b) Ahora nos toca hacer lo mismo pero con el agua, que es el otro producto de la reacción.
Pero cuidado: acá tenemos que por cada mol de nitrato de amonio que se descompone, se obtienen 2 moles de agua. Entonces, como se descomponen 0,75 moles de NH4N03, se orman 1 ,5 moles de H20. Luego: Cantidad de H20 = 1,5 mol Para pasar este valor a masa, aplicamos el mismo procedimiento que en el inciso a: calculamos la Masa Molar del H20, que nos da 18 g/mol (verificálo! ). Por último: Masa de H20(2) – 7 OF 20 (moles) x Masa Molar Cantidad de H20 (moles) x Masa Molar H20 (g/mol) Masa de H20 (g) = 1,5 mol x 18 g/mol 27 g de H20 9. a. ?Cuántos moles de oxígeno gaseoso (02) se necesitan para preparar 142 g de P4010 a partir de fósforo blanco (P4)? (escribí y balanceá la ecuación) b. ¿A qué masa de oxigeno corresponde esta cantidad? c. ?Cuál es el volumen de oxígeno, medido a 1 atm y 300 K? Fijáte que en este caso no nos dan la ecuación, Sino que nos piden que la escribamos. Del enunciado se deduce que los reactivos son en oxígeno gaseoso (02) y el fósforo balnco, (P4), mientras que el único producto es P4010. Por lo tanto, la ecuacion sera: + 02 (g) P4010 ¿Está balanceada la ecuación?
NO. Ast que ahora la balanceamos: P4 + 5 02 (g) P4010 El enunciado nos dice que queremos obtener 142 g de producto (P4010). Como ya sabemos, antes que nada tenemos que pasar este dato a moles. Para eso calculamos primero la Masa Molar del óxido de fósforo recordemos que la masa y la cantidad de moles de una Cantidad de sustancia (no de moles) = – Entonces, calculamos la 80F 16 M. M. P4010=4xrv1P + x31 +10X16 atómica) Haciendo las cuentas: Y ahora calculamos: 142 g Cantidad de P4010 – 284 g/mol VI. M.
P4010 = mol Con este resultado sabemos que la cantidad de óxido de fósforo que hay que obtener es moles. Volquemos este dato en la ecuación para mayor claridad: P4 + 5 02 (g) P 4010 ¿? mol Volvamos al enunciado. ¿Qué nos pedía el ejercicio? a. Cuántos moles de oxígeno se necesitan: De la ecuación balanceada sabemos que para obtener 1 mol de ?xido de fósforo, necesitamos 5 moles de oxígeno (02). Esto quiere decir que si se quiere obtener 0,5 moles de óxido de fósforo, vamos a necesitar 2,5 moles de 02. Luego: Cantidad de 02 = 2,5 moles b.
Cuál es la masa de oxígeno: Para obtener la masa de 02, lo único que tenemos que hacer es pasar la cantidad ya calculada (en moles) a masa (en gramos). Calculamos entonces primero la Masa Molar (del 02): M. M. 02 = 2XAO = 2×16 = 32 gnnol Masa de 02 (g) = Cantidad de 02 (moles) x Masa Molar 02 (g/mol) Masa de 02 (g) = 2,5 mol x 32 g/mol = 80 g de 02 c. Cuál es el volumen d oso, medido a 1 atm y 16 300 K: os gases ideales para calcular el volumen: p . V = n. R. T , entonces: n. R. T 2,5 moles . 0,082 1. atm /(K. mol) . 00 K p 1 atm Cancelando las unidades y haciendo las cuentas, nos queda: volumen de 02 61,5 litros Nota: en el ej. 9 que acabamos de resolver, si en lugar de pedirnos el volumen de oxígeno a 1 atm y 300 K, nos hubieran pedido el volumen en Condiciones Normales de Presión y Temperatura (CNPT), no hubiera sido necesario utilizar la ecuación de los gases para determinar el volumen. En ese caso, debemos recordar que en las mismas condiciones de p y T, 1 mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa el mismo olumen, independientemente de cuál sea el gas en cuestión.
En CNPT, el volumen de 1 mol de cualquier gas se denomina «Volumen molar normal» y es Igual a 22,4 litros. Por lo tanto, tomando el ejemplo anterior, podríamos haber calculado el volumen de ox[geno así: Volumen de 02 (g) = 2,5 moles x 22,4 litros/mol = 56 litros Como habrás notado, si bien la cantidad de gas es la misma, el volumen que ocupa este gas a 273 K es menor que el que ocupa a 300 K (temperatura del g 9). 19. Se hacen reaccionar 16 g de S con exceso de oxígeno, obteniéndose trióxido de tuvieron 30 g del 0 16 producto, ¿Cuál fue el ren reacción?
