Tercera Serie de Problemas. Estequiometría y Reacción Química

Tercera Serie de Problemas. ESTEQUIOMETRÍA Y REACCIÓN QUIMICA Química General I Semestre 2010-1

MOL

1. ¿Cuántos átomos hay en 24 moléculas de glucosa, C6H12O6? 2. ¿Cuál es la masa de una molécula de H2O? 3. ¿Cuál es la masa atómica de un elemento que pesa 9.12 X 10-23 g? 11. ¿Cuántos átomos de hidrógeno hay en 135 g de propano, C3H8? 4. Una muestra de dicromato de amonio tiene 2.75 moles de átomos de hidrógeno. ¿Cuántas mol de átomos de oxígeno tiene la misma muestra? 5. ¿Cuántas milimoles hay en 45 g de H3AsO4? 6. ¿Cuántas moléculas hay en 15.5 g de cada una de las siguientes sustancias? a) CO2; b) N2; c) P4; d) S8; e) H2O; f) C6H6. 7. Completa la siguiente tabla:

Moles de compuesto

Moles de cationes

Moles de aniones

0.5 mol de NH4+

0.25 mol de SO42-

1 mol de NaClO4 2 moles de K2SO4 0.2 mol de sulfato de calcio

8. Calcula la molaridad (M) de a) 8.3 g de (COOH)2 en 600 mL de disolución y b) 8.25 g de (COOH)2·2H2O en 750 mL de disolución. 9. ¿Cuántas mol de ácido sulfúrico hay en 333 mL de una disolución al 39.77% m/m? La densidad de la disolución ácida es1.305 g/cm3. 10. Se hacen reaccionar 150 mL de ácido clorhídrico 4.32 M con 300 mL de hidróxido de sodio 2.16 M. ¿Cuántos gramos de cloruro de sodio se formarán al final de la reacción? 11. Se necesitan obtener 16.6 g de yoduro de potasio. En el laboratorio tienes a la mano ácido yodhídrico 9.0 M e hidróxido de sodio 4.5 M. ¿Cuántos mililitros de cada una de las disoluciones debes hacer reaccionar?

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12. ¿Cuántos mililitros de ácido acético 0.015 M debes agregar para neutralizar 18.7 mL de 0.0105 M de hidróxido de bario? 13. ¿Qué volúmenes de hidróxido de sodio 1.5 M y ácido fosfórico 3.0 M debes hacer reaccionar para producir un mol de fosfato monoácido de sodio? 14. 50 mL de hidróxido de calcio 0.05 M se hacen reaccionar con 10 mL de ácido nítrico 0.2 M. a) ¿La disolución resultante será ácida o básica?; b) ¿cuántos mililitros más de ácido o base tendrías que agregar para neutralizarla por completo? 15. Fueron requeridos 24.5 mL de ácido clorhídrico 0.0932 M para neutralizar una muestra de carbonato de calcio. ¿Cuántos gramos de carbonato de calcio reaccionaron? 16. 25 mL de 0.0513 M de ácido nítrico reaccionan completamente con 36.2 mL de una disolución de hidróxido de sodio de concentración desconocida. ¿Cuál es la concentración molar del hidróxido de sodio? MASAS FORMULARES Y ATÓMICAS

17. ¿Cuál es la relación en masa entre un átomo de rubidio y uno de bromo? 18. La masa de un átomo de un elemento duplica ligeramente la del átomo de carbono. Identifica al elemento. 19. Calcula la masa molar de las siguientes sustancias: a) bromo, Br2; b) peróxido de hidrógeno, H2O2; c) sacarina, C7H5NSO3; d) cromato de potasio, K2CrO4; e) sulfato de calcio, CaSO4; f) fosfato de uranilo, (UO2)3(PO4)2. 20. Una muestra de 6.68 g de calcio se combina con 6.33 g de flúor para dar fluoruro de calcio, CaF2. Determina la masa relativa de los átomos de calcio y flúor. Verifica tu respuesta consultando la tabla periódica. ESTEQUIOMETRÍA DE COMPOSICIÓN

21. Calcula el porcentaje en masa de hierro en el fosfato ferroso. 22. La composición en masa de un alcohol es de 60.00% C, 13.33% H y 26.67% O. En otro experimento se determinó que su masa molecular es 60 uma. ¿Cuál es la fórmula molecular del alcohol? 23. El escatol se encuentra en el alquitrán de hulla y heces humanas. Se compone de C, H y N. Contiene 82.40% de C y 6.92% de H en masa. ¿Cuál es su fórmula mínima?

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24. La testosterona se compone sólo de C, H y O. Contiene 79.12% de C y ).79% de H en masa. Cada molécula contiene 2 átomos de oxígeno. ¿Cuáles son a) la masa molecular y b) la fórmula molecular de la testosterona? 25. Determina la fórmula mínima de los siguientes compuestos: a) tartrato de cobre (II): 30.03% de Cu, 22.70% de C, 1.91% de H y 45.37% de O; b) fluoroborato de nitrosilo: 11.99% de N, 13.70% de O 9.25% de Br y 65.06% de F. 26. Durante el estrés, se libera en el organismo humano la hormona norepinefrina y provoca el aumento del ritmo metabólico. Al igual que muchos compuestos bioquímicos, la norepinefrina se compone de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La composición porcentual de esta hormona es de 56.8% de C, 6.56% de H, 28.4% de O y 8.28% de N. Determina su fórmula mínima. 27. La lisina es un aminoácido esencial. En un experimento se encontró que la molécula de lisina tiene dos átomos de nitrógeno. En otro experimento se determinó que la lisina contiene 19.2% de N, 9.64% de H, 49.3% de C y 21.9% de O en masa. ¿Cuál es la fórmula molecular de la lisina? 28. Después de una redada fuera del Café 76, la PFP encontró un polvo blanco sospechoso en la bolsa de tu bata de laboratorio. Una muestra de 0.30335 g de dicho polvo blanco resultó ser de 67.30% de C, 6.930% de H, 21.15% de O y 4.62% de N. La fórmula mínima de la cocaína es C17H21NO4. ¿Te meten al bote o no? 29. Calcula la composición porcentual de los compuestos: a) aspartame, C14H18N2O5; b) carborundo, SiC; c) aspirina, C9H8O4; d) dopa, C9H11NO4; e) vitamina E, C29H50O2. FÓRMULA MÍNIMA Y MOLECULAR

30. El cobre se obtiene de menas que contienen los siguientes minerales: azurita, Cu3(CO3)2(OH)2; calcocita, Cu2S; calcopirita, CuFeS2; covelita, CuS; cuprita, Cu2O y malaquita, Cu2CO3(OH)2. ¿Qué mineral tiene el mayor contenido de cobre expresado en porcentaje en masa? 31. Una muestra de 1.20 g de un compuesto produjo por combustión de oxígeno, 2.92 g de CO2 y 1.22 g de agua. Se sabe que el compuesto sólo contiene C, H y O. ¿Cuál es su fórmula mínima? 32. Una muestra de 0.1153 g de un hidrocarburo puro se quemó en un horno de combustión y produjo 0.3986 g de CO2 y 0.0578 g de agua. Determina la masa de C e H de la muestra y el porcentaje de estos elementos en el hidrocarburo.

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33. ¿Cuál es la cantidad máxima de dióxido de carbono que puede formarse por combustión de 0.377 g de etanol, C2H6O? 34. En los manantiales calientes tienen lugar reacciones químicas complejas sobre el fondo de los océanos. Un compuesto que se obtiene de estos manantiales contiene Mg, Si, H y O. De una muestra de 0.301 g se extrajo el Mg como 0.104 g de MgO; el H como 23.1 mg de H2O y el Si se recuperó como 0.155 g de SiO2. ¿Cuál es la fórmula mínima de este compuesto? 35. El mercurio se encuentra como sulfuro en un mineral llamado cinabrio, HgS. ¿Cuántos gramos de mercurio hay en 725 g de HgS puro? 36. a) ¿Cuántos gramos de cobre hay en 253 g de CuSO4? b) ¿Cuántos gramos de cobre hay en 253 g de CuSO4 · 5 H2O? 37. ¿Qué masa de permanganato de potasio contiene 35.0 g de manganeso? 38. Cuando una mol de CuSO4 · 5 H2O se calienta a 110º C, éste pierde cuatro moles de agua y forma CuSO4 · H2O. Cuando éste se calienta a temperaturas que superan los 150º C, se pierde la otra mol de agua. a) ¿Cuántos gramos de CuSO4 · H2O pueden obtenerse por calentamiento de 675 g de · 5 H2O a 110º C? b) ¿Cuántos gramos de CuSO4 anhidro pueden obtenerse por calentamiento de 584 g de CuSO4 · 5 H2O a 180º C? ESTEQUIOMETRÍA DE REACCIÓN

39. 102 g de amoniaco reaccionan con oxígeno en exceso. ¿Cuántos gramos de dióxido de nitrógeno se formaron? 40. Calcula los gramos de hidrógeno que se forman al hacer reaccionar 25 gramos de aluminio con ácido clorhídrico en exceso. 41. La reacción entre el dióxido de carbono y amoniaco produce agua y urea, CH4N2O. ¿Cuántos gramos de amoniaco se necesitan para producir 2 mol de urea? 42. ¿Cuántas mol de oxígeno se necesitan para producir 11.0 g de P4O6 a partir de fósforo elemental, P4? 43. 6.5 gramos de óxido férrico reaccionan con monóxido de carbono para producir 3.85 gramos de hierro elemental. El otro producto de reacción es dióxido de carbono. Calcula el rendimiento de esta reacción. 44. Cobre metálico reacciona con una disolución de nitrato de plata para producir nitrato de cobre (II) y plata metálica. ¿Cuántos gramos de plata se puede producir a partir de 0.750 mol de cobre metálico?

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45. Si se hace reaccionar 28 g de nitrógeno con 9.02 g de hidrógeno, calcula la masa de amoniaco formada. 46. Determina la masa en gramos de sulfito ácido de calcio obtenida al hacer reaccionar 64.8 g de hidróxido de calcio con 52.4 g de dióxido de azufre. 47. La sosa cáustica, NaOH, se prepara comercialmente mediante la reacción de carbonato de sodio con cal apagada, Ca(OH)2. Determina la masa de sosa cáustica que se puede obtener al hacer reaccionar 50.0 kg de carbonato de sodio de 95.8% m/m de pureza con exceso de cal apagada. 48. Al calentar sulfuro de hierro (II) en oxigeno gaseoso se produce oxido de hierro (III) y dióxido de azufre. Determina la masa de oxido de hierro (III) producido al hacer reaccionar 240 g de sulfuro de hierro (II) de 87.2 % de pureza en exceso de oxigeno. 49. Al calentar el clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxigeno. Si al calentar 234 ton de clorato de potasio se obtuvieron 120 ton de cloruro de potasio, determina el rendimiento de la reacción. 50. El gas propano, C3H8 , en presencia de oxigeno reacciona para dar CO2 y H2O. ¿Cuántos moles de CO2 se forman cuando se queman 110.0 g de propano en presencia de aire? REACCIÓN QUÍMICA

51. Balancea y clasifica cada una de las siguientes reacciones en su fórmula general y por su comportamiento químico: a) Zn (s) + CoCl3 (ac) → ZnCl2 (ac) + Co(s) b) ICl (s) + H2O (l) → HCl (ac) + HIO (ac) c) HgCl2 (ac) + KI (ac) → HgI2 (s) + KCl (ac) d) CaCO3 (s) + HNO3 (ac) → Ca(NO3)2 (ac) + CO2 (g) + H2O (l) e) PCl3 (l) + H2O (l) → HCl (ac) + H3PO3 (ac) 52. Escribe la ecuación química completa y balanceada para cada una de las siguientes reacciones. Clasifícalas. a) El aluminio reacciona con ácido sulfúrico para producir sulfato de aluminio e hidrógeno. b) El sulfuro de zinc reacciona con oxígeno para formar óxido de zinc y dióxido de azufre. c) El carbonato de cobre se descompone, térmicamente, en óxido de cobre y dióxido de carbono. d) El ácido fosfórico reacciona con amoniaco para producir fosfato de amonio y agua.

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e) El nitrato de plomo reacciona con yoduro de amonio para producir un sólido amarillo insoluble, yoduro de plomo, y nitrato de amonio. f) El óxido de calcio reacciona con el dióxido de silicio para producir silicato de calcio. g) El antimonio reacciona con cloro gaseoso para producir cloruro de antimonio (III). h) El peróxido de hidrógeno se descompone en agua y oxígeno molecular. i) El cobre metálico reacciona con sulfato de magnesio para producir sulfato de cobre (II) y magnesio metálico. j) El cloruro de bario reacciona con ácido sulfúrico diluido para producir un precipitado de sulfato de bario. k) El sulfato de aluminio y el hidróxido de calcio reaccionan para formar hidróxido de aluminio y sulfato de calcio. BALANCEO ION-ELECTRÓN

53. Balancea las siguientes reacciones mediante el método de ion-electrón. Identifica la especie que se oxida, la que se reduce, el agente oxidante y el agente reductor.

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DE PURO OCIO

54. Uno de los productos más problemáticos en el tratamiento de aguas residuales es el hidróxido de magnesio, un sólido gelatinoso difícil de separar. Una sugerencia es neutralizarlo con ácido clorhídrico para producir cloruro de magnesio, un producto completamente soluble. Calcula el volumen de ácido clorhídrico 12.0 M necesario para neutralizar 4750 L de una disolución que contiene 1.5 gramos de hidróxido de magnesio por litro. 55. La concentración típica de ácido clorhídrico en los jugos gástricos es de, aproximadamente, 8.0 X 10-2 M. La acidez estomacal comienza a “sentirse” cuando el ácido clorhídrico llega a una concentración 1.0 X 10-1 M. Una tableta de “antiácido” comercial contiene 334 mg de NaAl(OH)2CO3. Asumiendo un volumen de 800 mL de ácido clorhídrico 0.1 M en el estómago, calcula el número de milimoles que pueden ser neutralizados por una pastilla de “antiácido”. Los productos de neutralización son cloruro de sodio, cloruro de aluminio, dióxido de carbono y agua. 56. Si se quema por completo una muestra de 2.5 moles de los siguiente compuestos, ¿cuál de ellos producirá más moles de agua?, ¿cuál producirá menos? a) CH3CH2OH, b) CH3OH, c) CH3OCH3. 57. ¿Qué masa de NaCl tendría igual número de iones que 365 g de MgCl2? 58. Se encontraron dos depósitos de minerales que contienen plata. Uno de ellos contiene óxido de plata, el otro, sulfuro de plata. Los dos depósitos pueden explotarse al mismo precio por tonelada de compuesto de plata, sin embargo, la compañía sólo puede hacer la explotación de uno de ellos. ¿De cuál de los depósitos recomendarías la exploración y por qué? Fíjate bien, porque la compañía te dará el 30% de las ganancias si eliges la correcta. 59. Un estudiante de la FQ sometió a combustión una muestra de 0.625 g de un compuesto que sólo tienen carbono, hidrógeno y oxígeno y obtuvo 1.114 g de CO2 y 0.455 g de agua. En otro análisis determinó que la masa molar del compuesto era de 74.1 g/mol. ¿Cuáles son las fórmulas empírica y molecular del compuesto? 60. A temperatura ambiente, la densidad del agua es de 1.00 g/mL y la del etanol de 0.789 g/mL. ¿Qué volumen de etanol tiene el mismo número de moléculas que 225 mL de agua?

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