Problemas de Selectividad Quimica

INTRODUCCIÓNElaprendizajedelaQuímicaconstituyeunretoalqueseenfrentancadaañolos,cadavezmás

escasos,estudiantesde2°debachilleratoqueeligen lasopcionesde“Ciencias”,“Cienciasde la

Salud”e“IngenieríayArquitectura”.Estotambiénconstituyeunretoparalosprofesoresque,no

solodebensercapacesdebuscarlaformamáseficazparaexplicarestadisciplina,sinoademás,

inculcarelinterésquenacedelreconocimientodelpapelquejuegalaQuímicaenlavidayenel

desarrollodelassociedadeshumanas.

Enestecontexto, lasOlimpiadasdeQuímicasuponenunaherramientamuy importanteyaque

ofrecen un estímulo, al fomentar la competición entre estudiantes procedentes de diferentes

centrosycondistintosprofesoresyestilosoestrategiasdidácticas.

Estacoleccióndecuestionesyproblemassurgiódelinterésporpartedelosautoresderealizar

unarecopilaciónde losexámenespropuestosendiferentespruebasdeOlimpiadasdeQuímica,

conel findeutilizarloscomomaterialdeapoyoensusclasesdeQuímica.Unavez inmersosen

esta labor, y a la vista del volumen de cuestiones y problemas reunidos, la Comisión de

OlimpiadasdeQuímicadelaAsociacióndeQuímicosdelaComunidadValencianaconsideróque

podía resultar interesante supublicaciónparaponerloadisposiciónde todos losprofesoresy

estudiantesdeQuímicaa losque lespudiera resultardeutilidad.Deestamanera,elpresente

trabajosepropusocomounposiblematerialdeapoyopara laenseñanzade laQuímicaen los

cursos de bachillerato, así como en los primeros cursos de grados del área de Ciencia e

Ingeniería. Desgraciadamente, no ha sido posible ‐por cuestiones que no vienen al caso‐ la

publicación del material. No obstante, la puesta en común de la colección de cuestiones y

problemasresueltospuedeservirdegermenparaeldesarrollodeunproyectomásamplio,enel

queeldiálogo,elintercambiodeideasylacomparticióndematerialentreprofesoresdeQuímica

condistintaformación,origenymetodología,peroconobjetivoseinteresescomunes,contribuya

aimpulsarelestudiodelaQuímica.

En elmaterial original sepresentan los exámenes correspondientesa las últimasOlimpiadas

NacionalesdeQuímica(1996‐2011)asícomootrosexámenescorrespondientesafaseslocalesde

diferentesComunidadesAutónomas.Enesteúltimo caso, sehan incluido sólo las cuestionesy

problemasquerespondieronalmismoformatoquelaspruebasdelaFaseNacional.Sepretende

ampliarelmaterialcon lascontribucionesquerealicen losprofesores interesadosen impulsar

este proyecto, en cuyo caso se harámención explícita de la persona que haya realizado la

aportación.

Las cuestiones sonde respuestasmúltiplesy sehan clasificadopormaterias,de formaqueal

final de cada bloque de cuestiones se indican las soluciones correctas. Los problemas se

presentancompletamenteresueltos.Enlamayorpartedeloscasosconstandevariosapartados,

queenmuchasocasionessepodríanconsiderarcomoproblemasindependientes.Esporelloque

enelcasodelasOlimpiadasNacionalessehaoptadoporpresentarlaresolucióndelosmismos

planteandoelenunciadodecadaapartadoy,acontinuación,laresolucióndelmismo,en lugar

de presentar el enunciado completo y después la resolución de todo el problema. En las

cuestionesyenlosproblemassehaindicadolaprocedenciayelaño.

Losproblemasycuestionesrecogidosenestetrabajohansidoenviadospor:

Juan A. Domínguez (Canarias), Juan Rubio (Murcia), Luis F. R. Vázquez y Cristina Pastoriza

(Galicia), JoséA.Cruz,NievesGonzález,Gonzalo Isabel (CastillayLeón),AnaTejero (Castilla‐

LaMancha),PedroMárquez(Extremadura),PilarGonzález(Cádiz),ÁngelF.Sáenzde laTorre

(La Rioja), José Luis Rodríguez (Asturias),Matilde Fernández (Baleares), Fernando Nogales

(Málaga).

Finalmente,losautoresagradecenaHumbertoBuenosuayudaenlarealizacióndealgunasde

lasfigurasincluidasenestetrabajo.

Losautores

ProblemasyCuestionesdelasOlimpiadasdeQuímica.Volumen7.(S.Menargues&F.Latre) 1

1.CONCEPTODEMOLYLEYESPONDERALES

1.1.Unagotadeácido sulfúricoocupaun volumende0,025mL.Si ladensidaddelmismo es1,981g· ,calculeelnúmerodemoléculasdeácidosulfúricoquehayenlagotayelnúmerodeátomosdeoxígenopresentesenlamisma.¿Cuántopesaunamoléculadeácidosulfúrico?

(Dato.NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(Canarias1996)

ElnúmerodemolesdeH SO contenidosenunagotaes:

1gotaH2SO40,025mLH SO1gotaH SO

1,981gH SO1mLH SO

1molH SO98gH SO

5,1 10 4molH SO

ElnúmerodemoléculasdeH SO ydeátomosdeOcontenidosenunagotaes:

5,1·10 4molH SO6,022·10 moleculasH SO

1molH SO=3,0·1020moléculas

3,0·1020moleculasH SO4atomosO

1moleculaH SO=1,2·1020átomosO

LamasadeunamoléculadeH SO es:

98gH SO1molH SO

1molH SO

6,022·10 moleculasH SO=1,6·10 22

gmolécula

1.2. Por análisis de un compuesto orgánico líquido se determina que contiene 18,60% decarbono,1,55%dehidrógeno,24,81%deoxígenoyelrestodecloro.a)Determinarlafórmulaempíricadelcompuesto.Alevaporar1,29gramosdedichasustanciaenunrecipientecerrado,alatemperaturade197°Cypresiónatmosféricanormal,éstosocupanunvolumende385 .b)¿Cuáleslafórmulamoleculardelcompuesto?Al disolver 2,064 gramos del compuesto, en estado líquido, en agua destilada suficiente paraobtener 500mL de disolución, se detecta que ésta tiene carácter ácido; 50 de ella seneutralizancon32 deunadisoluciónobtenidaaldisolver2gdehidróxidodesodiopuroenaguadestilada,hastaconseguir1litrodedisolución.c) Escriba la posible ecuación química correspondiente a la reacción entre las sustancias eindiqueelnúmerodemolesdecadaunadeellasquehanreaccionado.d)¿CuáleselpHdeladisolucióndehidróxidodesodio?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Murcia1997)

a‐b)Elporcentajedecloroenesecompuestoes:

100%compuesto(18,60%C+1,55%H+24,81%O)=55,04%Cl

Para evitar erroresde redondeo resultamásútil calcularprimero la fórmulamoleculardelcompuestoXapartirdesumasamolar.Suponiendoqueenestadogaseosoéstesecomportacomogasideal,pormediodelaecuacióndeestadoseobtienesumasamolar:


M=1,29g 0,082atm·L·mol 1·K 1 197+273 K

1atm·385cm10 cm1L

=129,1g·mol 1

ParaobtenerlafórmulamoleculardeX:

18,60gC100gX

1molC12gC

129,1gX1molX

=2molCmolX

1,55gH100gX

1molH1gH

129,1gX1molX

=2molHmolX

24,81gO100gX

1molO16gO

129,1gX1molX

=2molOmolX

55,04gCl100gX

1molCl35,5gCl

129,1gX1molX

=2molClmolX

fórmulamolecular:

Simplificandolafórmulaanteriorseobtienelafórmulaempíricaosencilla, .

Dada la fórmulamolecular C Cl H O , y teniendo en cuenta que se trata de un compuestoácido,sufórmulasemidesarrolladapodríaserCHCl COOH.

c)Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónes:

(aq)+NaOH(aq) (aq)+H2O(l)

Comolareacciónesmolamol,elnúmerodemolesquereaccionandeambasespecieseselmismo.

LaconcentracióndeladisolucióndeNaOHes:

NaOH =2gNaOH

1Ldisolucion1molNaOH40gNaOH

=0,05M

ElnúmerodemolesdeNaOHqueseneutralizanes:

32mLNaOH0,05M0,05molNaOH

103mLNaOH0,05M=1,6·10 3molNaOH

LaconcentracióndeladisolucióndeCHCl2‐COOHes:

CHCl COOH =2,064gCHCl COOH500mLdisolucion

1molCHCl COOH129,1gCHCl COOH

103mLdisolucion1Ldisolucion

=0,032M

ElnúmerodemolesdeCHCl COOHqueseneutralizanes:

50mLCHCl COOH0,032M0,032molCHCl COOH

103mLCHCl COOH0,032M=1,6·10 3mol

d) ElNaOH es una base fuerte que se encuentra completamente disociada en iones, por lotanto,[OH ]=[NaOH]=0,05M:

NaOH(aq)Na (aq)+OH (aq)


pOH=‐log 0,05 =1,3pH=141,3=12,7

1.3.Elnitrógeno formatresóxidos,en losque losporcentajesenmasadeoxígenoson36,35%,53,32% y 69,55%, respectivamente. Comprueba que se cumple la ley de las proporcionesmúltiples.

(C.Valenciana1998)

LaleydeDaltondelasproporcionesmúltiplesdiceque:

“lasmasas de un elemento que se combinan con unamasa fija de otro, para formardiferentescompuestos,estánenrelacióndenúmerosenterossencillos”.

Considerandounamasafijade,porejemplo28gdeN ,lasmasasdeO quesecombinanconestaencadaunodelostresóxidosA,ByCson:

ÓxidoA(36,35%O )

28gN 36,35gO63,65gN

=15,99gO

ÓxidoB(53,32%O )

28gN 53,32gO46,68gN

=31,98gO

ÓxidoC(69,55%O )

28gN 69,55gO30,45gN

=63,95gO

RelacionandoentresílasmasasdeO2seobtiene:

63,95gO (oxidoC)31,98gO (oxidoB)

=21

63,95gO (oxidoC)15,99gO (oxidoA)

=41

31,98gO (oxidoB)15,99gO (oxidoA)

=21

ValoresquedemuestranquesecumplelaleydeDaltondelasproporcionesmúltiples.

1.4.Contestaverdaderoofalsoalasafirmacionessiguientes,justificandolarespuesta.Enlareaccióndecombustión:

(g)+132

(g)

4 (g)+5 O(l)

secumpleque:a)Cuandosequema1moldebutanoseforman4molesde .b)Cuandosequema1moldebutanoquepesa58g/mol,seforman266gdeproductos.c)Cuando sequeman10Ldebutano en condicionesnormales se forman40Lde en lasmismascondiciones.d)Cuandosequeman5gdebutanoseforman20gde .

(C.Valenciana1999)

a)Verdadero.YaquelarelaciónestequiométricaexistenteentreC H yCO es1:4.

b)Verdadero.DeacuerdoconlaleydeconservacióndelamasadeLavoisier,lamasainicial(reactivos)suponiendoquelareacciónestotales:


1molC H 58gC H1molC H

+6,5molO 32gO1molO

=266g

Valorquecoincideconlamasadelosproductosformados.

c)Verdadero.RelacionandoelvolumendeC H yeldeCO :

10LC H1molC H22,4LC H

4molCO1molC H

22,4LCO1molCO

=40LCO

d)Falso.RelacionandolamasadeC H yladeCO :

5gC H1molC H58gC H

4molCO1molC H

44gCO1molCO

=15,2gCO

1.5.Contestaverdaderoofalsoalasafirmacionessiguientes,justificandolarespuesta.a)TodoslospuntosdelateoríaatómicadeDaltonseaplicanenlaactualidad.b)LateoríaatómicadeDaltonnopuedeexplicarlaleydeconservacióndelamasa.c)LateoríaatómicadeDaltonnopuedeexplicarlaleydelosvolúmenesgaseososdeGay‐Lussac.d)Todos los elementosdel sistemaperiódico sonmonoatómicos comoHe,Li,…odiatómicoscomoO2,N2,…

(C.Valenciana1999)

a)Falso.YaqueeldescubrimientodelelectrónporpartedeJ.J.Thomsonacabólapropuestadequelosátomossonindivisibles.

Lademostraciónde la existenciade isótoposporpartedeAston acabó con lapropuestadetodoslosátomosdeunmismoelementosonidénticos.

La demostración de que algunos elementos formaban moléculas diatómicas por parte deCannizzaroacabóconlapropuestadequelosátomosdediferenteselementossecombinabanenproporcionessencillasparaformarmoléculas.

b)Falso.YaqueaunqueparaDaltontodosloselementosdebíansermonoatómicos,lamasaenunareacciónquímicasemanteníaconstanteindependientementedequeseequivocaraenlafórmulaquedebíantenerlasmoléculasdeloscompuestosresultantes.

c) Verdadero. Existía una contradicción entre la propuesta de moléculas gaseosasmonoatómicas deDalton y el resultado experimental obtenido por Gay‐Lussac. Sólo podíaexplicarselaleysiseaceptabaquelasmoléculasgaseosasdeelementoserandiatómicas.

d) Verdadero. Todos los elementos son monoatómicos excepto los siete capaces formarmoléculasdiatómicascomosonH ,N ,O ,F ,Cl ,Br eI ,quenoerancontempladosporlateoríadeDalton.

1.6.Enel fondodeunreactorsehaencontradounaescoriadesconocida.Analizados12,5gdeestepolvosehaencontradoqueconteníaun77,7%dehierroyun22,3%deoxígeno.¿Cuáleslafórmulaestequiométricadeestecompuesto?

(Galicia2000)

Secalculaelnúmerodemolesdeátomosdecadaelemento:

12,5gescoria77,7gFe

100gescoria1molFe55,85gFe

=1,39molFe


12,5gescoria22,3gO

100gescoria1molO16gO

=1,39molO

Relacionandoentresíelnúmerodemolesdecadaelementoseobtienelafórmulaempíricaosencilladelcompuesto:

1,39molFe1,39molO

=1molFemolO

Formulaempırica:FeO

1.7.UnamezcladeAgClyAgBrcontieneun21,28%deBr.a)¿CuáleselporcentajedeAgBrenlamezcla?b)¿CuáleselporcentajedeAgenlamezcla?

(Canarias2001)

a)LamasadeAgBrcontenidaen100gdemezclaes:

21,28gBr100gmezcla

1molBr79,9gBr

1molAgBr1molBr

187,8gAgBr1molAgBr

=0,5gAgBrgmezcla

50%AgBr

ElrestodelamezclaesAgCl,50%.

b)LamasadeAgprocedentedelAgBrcontenidaen100gdemezclaes:

50gAgBr100gmezcla

1molAgBr187,8gAgBr

1molAg1molAgBr

107,9gAg1molAg

=0,287gAg

gmezcla28,7%Ag

LamasadeAgprocedentedelAgClcontenidaen100gdemezclaes:

50gAgCl100gmezcla

1molAgCl143,4gAgCl

1molAg1molAgCl

107,9gAg1molAg

=0,376gAg

gmezcla37,6%Ag

Elporcentajetotaldeplataenlamezclaes:

28,7%Ag(procedentedelAgBr)+37,6%Ag(procedentedelAgCl)=66,3%Ag

1.8.Elanálisisdeunescapedeunproyectildeartilleríadela1ªGuerraMundialdalossiguientesresultados:hidrógeno=3,88%yarsénico=96,12%.¿Cuáleslafórmulaestequiométricadeestecompuesto?

(Galicia2001)

Tomando una base de cálculo de 100 g de compuesto, se calcula el número de moles deátomosdecadaelemento:

100gcompuesto3,88gH

100gcompuesto1molH1gH

=3,88molH

100gcompuesto96,12gAs

100gcompuesto1molAs74,9gAs

=1,28molAs

Relacionandoentresíelnúmerodemolesdecadaelemento,seobtienelafórmulaempíricaosencilladelcompuesto:

3,88molH1,28molAs

=3molHmolAs

formulaempırica:AsH3


1.9.Unamuestrade30,0gdeuncompuestoorgánico,formadoporC,HyO,sequemaenexcesodeoxígenoyseproducen66,0gdedióxidodecarbonoy21,6gdeagua.a)Calculeelnúmerodemoléculasdecadaunodeloscompuestosqueseforman.b)¿Cuáleslafórmulamoleculardelcompuesto,sisumasamoleculares100?

(Extremadura2001)

a)ElnúmerodemoléculasdeCO es:

66,0gCO 1molCO44gCO

6,022·1023moleculasCO

1molCO=9,0·1023moléculas

ElnúmerodemoléculasdeH Oes:

21,6gH O1molH O18gH O

6,022·1023moleculasH O

1molH O=7,2·1023moléculasH2O

b) Teniendo en cuenta que en la combustión del compuesto orgánico (X) todo el C setransformaenCO yelHenH2O,losmolesdeátomosenlamuestradelcompuestoXson:

66,0gCO 1molCO44gCO

1molC1molCO

=1,5molC


2molH1molH O

=2,4molH

EloxígenocontenidoenelcompuestoXsecalculapordiferencia:

30gX– 1,5molC12gC1molC

+2,4molH1gH1molH

=9,6gO

9,6gO1molO16gO

=0,6molO

ParaobtenerlafórmulamolecularserelacionanlosmolesdeátomosdecadaelementoconlamasamolardelcompuestoX:

1,5molC30gX

100gX1molX

=5molCmolX

2,4molH30gX

100gX1molX

=8molHmolX

0,6molO30gX

100gX1molX

=2molOmolX

formulamolecular:C5H8O2

(Esteproblemaapareceresueltoenelapartadob)delproblemaO.Q.N.CiudadReal1997).

1.10.Cuandosecalientan2,451gde puroyseco,seliberan0,96gdeoxígenoyseobtienetambiénuncompuestosólido,MX,quepesa1,491g.Cuandoestaúltimacantidadsetrataconexceso de reacciona completamente y forma 2,87 g deAgX sólido. Calcula lasmasasatómicasdeMyX.

(Canarias2002)


LlamandoxalamasamolardelelementoXeyaladelelementoM.

RelacionandolascantidadesMXO yO:

2,451gMXO1molMXO

x+y+48 gMXO3molO

1molMXO16gO1molO

=0,96gO

RelacionandolascantidadesMXyAgX:

1,491gMX1molMXx+y gMX

1molX1molMX

1molAgX1molX

x+107,9 gAgX1molAgX

=2,87gAgX

Seobtienenlassiguientesecuaciones:

74,55=x+y

0,52 107,9+x =x+y

LasmasasmolaresdeloselementosXyMson,respectivamente:

x=35,45g· y=39,1g·

1.11.Cuandosequeman2,371gdecarbono,seforman8,688gdeunóxidodeesteelemento.Encondicionesnormales,1litroesteóxidopesa1,9768g.Encontrarsufórmula.

(Baleares2002)

Enprimerlugarsecalculalamasamolardelóxido:

M=1,9768gL·22,4

Lmol

=44,2gmol

Lacantidaddeoxígenoquecontienelamuestradeóxidoes:

8,688góxido–2,371gC=6,317gO

Paraobtenerlafórmulamoleculardelóxido:

2,371gC8,688goxido

1molC12gC

44,2goxido1moloxido

=1molC

moloxido

6,317gO8,688goxido

1molO16gO

44,2goxido1moloxido

=2molO

moloxido

Formulamolecular:CO2

Setratadeldióxidodecarbono,CO2.

1.12. Se introducen en un tubo graduado (eudiómetro) 20 de un hidrocarburo gaseosodesconocido, ,y50 deoxígeno.Despuésdelacombustiónylacondensacióndelvapordeaguaal volvera las condiciones iniciales quedaun residuo gaseosode 30 queal sertratadoconpotasacáusticasereducea10 .Determinelafórmuladelhidrocarburo.

(CastillayLeón2002)

Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelhidrocarburoes:

C H + x+y4O xCO +

y2H O


Alatravesar losgases fríosprocedentesde lacombustión(CO yO sobrante) ladisoluciónacuosadeKOHseproducelaabsorcióndelCO quedandoelO sonreaccionar.Portanto,silos30cm degasessereducena10cm ,quieredecirquelamezclacontenía20cm deCO y10cm deO sinreaccionar.

Considerandocomportamiento idealpara losgases, ydeacuerdocon la leydeAvogadro, larelaciónvolumétricacoincideconlarelaciónmolar:

20cm CO20cm hidrocarburo

1molCO

1molhidrocarburo

1molC1molhidrocarburo

ElvolumendeO consumidoporelcarbonodelhidrocarburoes:

20cm CO 1cm O1cm CO

=20cm O

Siseconsumen40cm deO y20cm sonconsumidosporelcarbono,los20cm restantesreaccionanconelhidrógeno:

20cm O20cm hidrocarburo

1molO

1molhidrocarburo2molH1molO

2molH

1molhidrocarburo

Larelaciónmolares:

2molH1molhidrocarburo

1molC1molhidrocarburo

=2molH1molC

2molH1molH

=4molH1molC

Formulamolecular:CH4

Elhidrocarburoencuestióneselmetano,CH4.

1.13.Indicaen1molde :a)Elnúmerototaldeátomos.b)Elnúmerototaldemoléculas‐fórmula.c)Elnúmerototaldeionesdivalentes.d)Elnúmerototaldeionestrivalentes.

(Dato.NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(C.Valenciana2002)

a)Elnúmerototaldeátomoses:

1molFe O 5molesatomos1molFe O

Latomos

1molatomos=3,01·1024átomos

b)Elnúmerototaldemoléculas‐fórmulaes:

1molFe O Lmoleculas‐formula

1molFe O=6,02·1023moléculas‐fórmula

c)Elnúmerototaldeionesdivalenteses:

1molFe O 3molesO1molFe O

LionesO1molO

=1,81·1024ionesO2‐


d)Elnúmerototaldeionestrivalenteses:

1molFe O2molesFe1molFe O

LionesFe1molFe

=1,20·1024iones

1.14.Calculalafórmulaempíricadeuncompuestocuyacomposicióncentesimales:C=24,25%;H=4,05%yCl=71,7%.Sabiendoque3,1gdedichocompuestoenestadogaseosoa110°Cy744mmHgocupanunvolumende1L,calculalafórmulamolecular.¿Cuántosmolesymoléculasdelcompuestohabráenlos3,1g?

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(Canarias2003)


M=3,1g 0,082atm·L·mol 1·K 1 110+273 K

744mmHg·1L760mmHg

1atm=99,5g·mol 1

ParaobtenerlafórmulamoleculardelasustanciaX:

24,25gC100gX

1molC12gC

99,5gX1molX

=2molCmolX

4,05gH100gX

1molH1gH

99,5gX1molX

=4molHmolX

71,7gCl100gX

1molCl35,5gCl

99,5gX1molX

=2molClmolX

formulamolecular:

Deacuerdoconlamasamolarobtenida,elnúmeromolesymoléculasdelcompuestoC Cl H es:

3,1gC Cl H1molC Cl H99,5gC Cl H

=0,031mol

0,031molC Cl H6,022·10 moleculasC Cl H

1molC Cl H=1,9· moléculas

1.15. El análisis elemental de un determinado compuesto orgánico proporciona la siguienteinformaciónsobresucomposición:carbono30,45%;hidrógeno3,83%;cloro45,69%yoxígeno20,23%.Ladensidaddesuvapores5,48vecesladelaire,queesiguala1,29g/Lenc.n.¿Cuáleslafórmulamoleculardelcompuesto?

(Baleares2003)

Previamente,secalculalamasamolardelcompuesto.

d Xaire

d=densidadrelativaX=densidaddelcompuestoXaire=densidaddelaire

sustituyendo


X=5,48 1,29g·L1 =7,07g·L 1

Comoelvolumenmolardeungas;encondicionesnormales,es22,4L·mol 1:

M= 7,07g·L 1 22,4L·mol 1 =158,3g·mol 1

ParaobtenerlafórmulamoleculardelcompuestoorgánicoX:

30,45gC100gX

1molC12gC

158,3gX1molX

=4molCmolX

3,83gH100gX

1molH1gH

158,3gX1molX

=6molHmolX

45,69gCl100gX

1molCl35,5gCl

158,3gX1molX

=2molClmolX

20,23gO100gX

1molO16gO

158,3gX1molX

=2molOmolX

formulamolecular:C4H6Cl2O2

1.16.Unamuestrade1,5g·deuncompuestoorgánicoformadoporC,HyOsequemaenexcesode oxígeno produciéndose 2,997 g de y 1,227 g de . Si 0,438 g del compuesto, alvaporizarlo a 100°C y 750mmHg, ocupan 155mL, deducir la fórmula molecular de dichocompuesto.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Cádiz2003)


M=0,438g 0,082atm·L·mol 1·K 1 100+273 K

750mmHg·155mL760mmHg

1atm10 mL1L

=87,6g·mol 1

ElCcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeCO .

2,997gCO1,5gX

1molCO44gCO

1molC1molCO

87,6gX1molX

=4molCmolX

ElHcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeH O:

1,227gH O1,5gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

87,6gX1molX

=8molHmolX

ElOcontenidoenelcompuestoXsedeterminapordiferencia:

87,6gX 4molC12gC1molC 6molH

1gH1molH

1molXgO

1molO16gO

=2molOmolX

Lafórmulamolecularoverdaderaes .


1.17.Cuandosecalientaunhidratodesulfatodecobre,sufreunaseriedetransformaciones:Unamuestrade2,574gdeunhidrato"A"secalentóa140°Ctransformándoseen1,833gdeotrohidrato "B", que al ser calentada a 400°C se transformó en 1,647 g de sal anhidra. Ésta,calentadaa1000°Cproporcionó0,819gdeunóxidodecobre.Calculalasfórmulasdeloshidratos"A"y"B"ydelóxidodecobre.

(C.Valenciana2003)

Loshidratosestánconstituidosporlassiguientescantidades:

HidratoA1,647gsalanhidra

2,547 1,647 gH O=0,927gH O

HidratoB1,647gsalanhidra

1,833 1,647 gH O=0,186gH O

Enprimerlugar,hayquedeterminardequésulfatodecobresetrata.Ladeterminaciónpuedehacerseapartirlacantidaddeóxidodecobreobtenidoalfinaldelproceso:

0,819gCu O1molCu O

63,5x+16 gCu O1molCu SO1molCu O

63,5x+96 gCu SO1molCu SO

=1,647gCu SO

Seobtienex≈1.Setratadel .

ParaobtenerlafórmuladeloshidratosserelacionanlosmolesdeCuSO ydeH O:


=1,03·10 molH O

1,647gCuSO1molCuSO159,5gCuSO

=1,03·10 molCuSO

1,03·10 molH O

1,03·10 molCuSO=1

LafórmuladelhidratoBes · .


=5,15·10 molH O

1,647gCuSO1molCuSO159,5gCuSO

=1,03·10 molCuSO

5,15·10 molH O

1,03·10 molCuSO=5

LafórmuladelhidratoAes ·5 .

1.18.Cuandosellevaacabolacombustióncompletade2gdeciertohidrocarburo,seobtienen6,286gde y2,571gdevaporde .Sesabeque2gdecompuestoa20°Cy710mmHgocupanunvolumende0,9195L.Determinalafórmulamoleculardedichocompuesto.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;1atm=760mmHg)(Canarias2004)

Suponiendoqueenestadogaseosoelhidrocarburosecomportacomogasideal,pormediodelaecuacióndeestadoseobtienelamasamolar:


M=2g 0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

710mmHg·0,9195L760mmHg

1atm=55,9g·mol–1

ElCcontenidoenelhidrocarburoXsedeterminaenformadeCO :

6,286gCO2gX

1molCO44gCO

1molC1molCO

55,9gX1molX

=4molCmolX

ElHcontenidoenelhidrocarburoXsedeterminaenformadeH O:

2,571gH O2gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

55,9gX1molX

=8molHmolX


1.19. El análisis elemental de una cierta sustancia orgánica indica que está compuestaúnicamenteporC,HyO.Aloxidarestasustanciaenpresenciadelcatalizadoradecuado,todoelcarbono se oxida a dióxido de carbono y todo el hidrógeno a agua. Cuando se realiza estaoxidacióncatalíticacon1gdecompuestoseobtienen0,978gdedióxidodecarbonoy0,200gdeagua.Yaqueelpesomoleculardeestasustanciaes90g/mol:a)Determinalafórmulamoleculardelcompuesto.b)Nombraelcompuestoorgánicodelquetrataelproblema.

(Baleares2004)

Paraobtenerlafórmulamoleculardelcompuestoorgánico(X):

ElCcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeCO :

0,978gCO 1gX

1molCO 44gCO

1molC1molCO

90gX1molX

=2molCmolX


0,200gH O1gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

90gX1molX

=2molHmolX


90gX 2molC12gC1molC 2molH

1gH1molH

1molXgO

1molO16gO

=4molOmolX


Conesa fórmulamolecular,uncompuestocondosátomosdeCdebetener losátomosdeHunidos a sendos átomosdeO formandogrupos–OHy losdos restantesátomosdeoxígenodeben estar unidos a los átomosde carbonopor enlaces dobles formando grupos−C=O, esdecir,laúnicaposibilidadesqueelcompuestopresente,porlotanto,dosgruposcarboxilo.SetratadelácidoetanodioicouoxálicocuyafórmulasemidesarrolladaesCOOH−COOH.


1.20.Uncompuestoorgánicocontieneun51,613%deoxígeno,38,709%decarbonoy9,677%dehidrógeno.Calcula:a)Sufórmulaempírica.b)Si2g·de esta sustancia,ocupan0,9866La1atmdepresióny100°C, ¿cuál es su fórmulamolecular?


Para evitar erroresde redondeo resultamásútil calcularprimero la fórmulamoleculardelcompuesto X a partir de su masa molar y simplificando ésta obtener la fórmula empírica.Suponiendoqueenestadogaseosoestesecomportacomogasideal,pormediodelaecuacióndeestadoseobtienesumasamolar:

M 2g 0,082atm L mol 1 K 1 100+273 K

1atm 0,9866L 62,0g mol 1

Tomandocomobasedecálculo100gdecompuestoX:

38,709gC100gX

1molC12gC

62,0gX1molX

=2molCmolX

9,677gH100gX

1molH1gH

62,0gX1molX

=6molHmolX

51,613gO100gX

1molO16gO

62,0gX1molX

=2molOmolX

formulamolecular:C2H6O2

Simplificandolafórmulamolecularseobtienequelafórmulaempíricaosencillaes .

1.21. El 68,8% de una mezcla de bromuro de plata y sulfuro de plata es plata. Calcula lacomposicióndelamezcla.

(C.Valenciana2004)

Partiendode100gdemezclayllamandoxalosmolesdeAgBreyalosmolesdeAg Senlamezcla,sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

xmolAgBr187,8gAgBr1molAgBr

+ymolAg S247,8gAg S1molAg S

=100gmezcla

Lacantidaddeplatacontenidaenloscompuestosinicialeses:

xmolAgBr1molAg1molAgBr

+ymolAg S2molAg1molAg S

=68,8gAg1molAg107,9gAg

Resolviendoensistemaformadoporambasecuacionesseobtiene:

x=0,329molAgBr y=0,155molAg S

Lacomposicióndelamezclaexpresadacomoporcentajeenmasaes:

0,329molAgBr187,8gAgBr1molAgBr

100=61,7%AgBr


0,155molAg S247,8gAg S1molAg S

100=38,3%Ag2S

1.22.Determinaladensidaddelorometálico,sabiendoquecristalizaenunaredcúbicacentradaenlascarasyquesuradioatómicoes0,144nm.

(Datos.Masaatómicarelativadeloro=197;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(C.Valenciana2004)(C.Valenciana2007)

Comoseobservaenlafigura,unaredcúbicacentradaenlascarascontiene4átomos.Además,ladiagonaldeunacaradelcuboestá integradaporcuatroradiosatómicos.Apartirdeestevalorsepuedeobtenerlaaristadelcubod,yconella,elvolumendelmismo.

8atomos(vertices)8

+6atomos(caras)

2=4atomos

d2+d2=(4r)2

d=2√2r=2√2(0,144nm)1cm

107nm=4,07·108cm

V=d3=(4,07·108cm)3=6,757·1023cm3

Relacionandomasa,átomosyvolumenseobtieneladensidaddelmetal:

197gmol

1mol

Latomos4atomoscubo

1cubo

6,757·1023cm3=19,4g·cm3

1.23. Por combustión de 0,6240 g de un compuesto orgánico que sólo contiene C, H y O seobtienen0,2160gdeagua.Todoelcarbonocontenidoen0,4160gdeldichocompuestoorgánicosetransformóen1,2000gdecarbonatodecalcio.Elcompuestoorgánicoesunácidotriprótico(tricarboxílico),ysusalcontieneun61,22%deplata.Calculalasfórmulasempíricaymoleculardelcompuesto.

(C.Valenciana2004)

Teniendo en cuenta que por tratarse de un ácido tricarboxílico la sal correspondientecontendrá3molesdeplata(Ag3A),sepuedecalcular,enprimerlugar,lamasamolardelácido(H3A):

3molAg1molAg3A

107,9gAg1molAg

1molAg3AMgAg3A

=61,22gAg100gAg3A

Seobtiene,M=528,7g/molAg3A.

Lamasamolardelácido(H3A)seobtienereemplazandolaplatadelasalporhidrógeno:

528,7gAg3A 3molAg107,9gAg1molAg

+ 3molH1gH1molH

=208g

ElCsedeterminaenformadeCaCO3.


1,2000gCaCO30,4160gH3A

1molCaCO3100gCaCO3

1molC

1molCaCO3208gH3A1molH3A

=6molCmolH3A

ElHsedeterminaenformadeH2O.

0,2160gH2O0,6240gH3A

1molH2O18gH2O

2molH1molH2O

208gH3A1molH3A

=8molHmolH3A

ElOsedeterminapordiferencia.

208gH3A 6molC12gC1molC 8molH

1gH1molH

1molH3AgO

1molO16gO

=8molOmolH3A

LafórmulamolecularoverdaderaesC6H8O8.

Simplificando,seobtienequelafórmulaempíricaosencillaes .

1.24.Lacombustiónde5,60gdeuncicloalcanopermiteobtener17,6gdedióxidodecarbono.Sesabe que la densidad del compuesto es 2,86 g· a 1 atm y 25°C. Determina la fórmulamoleculardedichocompuesto.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Canarias2005)

Para evitar erroresde redondeo resultamásútil calcularprimero la fórmulamoleculardelcicloalcano.Suponiendoqueenestadogaseosoestesecomportacomogasideal,pormediodelaecuacióndeestadoseobtienelamasamolar:

M=2,86g·L 1 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=69,9g·mol 1

ElCcontenidoenelcicloalcanosedeterminaenformadeCO :

17,6gCO5,60gcicloalcano

1molCO44gCO

1molC1molCO

69,9gcicloalcano1molcicloalcano

=5molC

molcicloalcano

Comoloscicloalcanossonhidrocarburoscíclicossaturados,elrestodelcontenidodelmismoeshidrógenoysedeterminapordiferencia:

69,9gcicloalcano 5molC12gC1molC gH

1molcicloalcano1molH1gH

=10molH

molcicloalcano

LafórmulamolecularoverdaderadelcicloalcanoesC5H10.

1.25.Enunmatrazde0,5litrossecolocaunaláminadehierroquepesa0,279gysellenaconoxígenoa lapresiónde1,8atmy300K.Tras la reacciónpara formarunóxidodehierro, lapresiónenelinteriordelmatrazresultaser1,616atm.Calcule:a)Gramosdeóxidodehierroquesehanformado.b)Fórmuladedichoóxido.


LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreFeyO es:


2xFe(s)+yO (g)2Fe O (s)

AlserelO elúnicogaspresenteenelmatraz, ladiferenciaentrelapresióninicialylafinalproporciona la cantidad de O reaccionado. Aplicando la ecuación de estado de los gasesideales:

n=1,8 1,616 atm 0,082atm·L·mol 1·K 1 300K

0,5L=3,7·10 molO

Losgramosdeóxidoformadoseobtienenapartirdelascantidadesreaccionadas:

0,279gFe+3,7·10 molO32gO1molO

=0,397g

Secalculaelnúmerodemolesdeátomosdecadaunodeloselementos:

0,279gFe1molFe55,8gFe

=5,0·10 molFe

3,7·10 molO2molO1molO

=7,4·10 molO

Larelaciónmolarentreamboselementoses:

7,4·10 molO

5,0·10 molFe=1,5

molOmolFe

=3molO2molFe

LaformuladeloxidoesFe2O3

1.26. La espinaca tiene un alto contenido en hierro (2mg/porción de 90 g de espinaca) ytambiénes fuentede ionoxalato ( )que secombinacon los ioneshierropara formareloxalatodehierro,sustanciaque impidequeelorganismoabsorbaelhierro.Elanálisisdeunamuestra de 0,109 g de oxalato de hierro indica que contiene 38,82% de hierro. ¿Cuál es lafórmulaempíricadeestecompuesto?

(Baleares2005)

Paraobtenerlafórmulasecalculaelnúmerodemolesdecadaunadelasespecies:

0,109gmuestra38,82gFe

100gmuestra1molFe55,8gFe

=7,6·10 molFe

Elrestohasta100%correspondealcontenidodeoxalato:

0,109gmuestra61,18gC O100gmuestra

1molC O

88gC O=7,6·10 molC O

Relacionandoentresíambascantidades:

7,6·10 molFe

7,6·10 molC O=1

molFe

molC Oformulaempırica:FeC2O4

1.27. La hemoglobina de los glóbulos rojos de la mayoría de los mamíferos contieneaproximadamente 0,33% de hierro en peso. Simediante técnicas físicas se obtiene un pesomolecularde68000,¿cuántosátomoshierrohayencadamoléculadehemoglobina?

(Galicia2005)


Relacionandoelhierroconlahemoglobina(hemo):

0,33gFe100ghemo

1molFe55,8gFe

68000ghemo1molhemo

=4molFe

molhemo4

átomosFemoléculahemo

1.28.Deuncompuestoorgánicogaseososesabeque1gdelmismoocupaunvolumende1La200°Cy0,44atm.Lacombustiónde10gdedichocompuestodalugara0,455molesde y0,455molesde .SidichocompuestoestáconstituidoporC,HyO,sepide:a)Obtenersusfórmulasempíricaymolecular.b) Escribir las fórmulas de todos los isómeros posibles que se corresponden con la fórmulamolecularobtenida.


a)Paraevitarerroresderedondeoresultamásútilcalcularprimerolafórmulamoleculardelcompuesto X y, simplificando ésta, obtener la fórmula empírica. Suponiendo que en estadogaseosoéste se comporta comogas ideal,pormediode laecuaciónde estado seobtiene lamasamolar:

M=1g 0,082atm·L·mol 1·K 1 200+273 K

0,44atm·1L=88,2g·mol 1

ElCcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeCO :

0,455molCO 10gX

1molC1molCO

88,2gX1molX

=4molCmolX


0,455molH O10gX

2molH1molH O

88,2gX1molX

=8molHmolX



1gH1molH

1molXgO

1molO16gO

=2molOmolX

La fórmula molecular o verdadera es C4H8O2 y simplificándola, se obtiene su fórmulaempíricaosencilla .

Alavistadelafórmulamolecularycomparándolaconladelhidrocarburosaturadodecuatrocarbonos,C4H10,sededucequeelcompuestodebepresentaruna insaturación,portanto,sicontiene dos átomos de oxígeno los compuestos posibles,más corrientes, deben ser ácidoscarboxílicosyésteres:

– – –COOH ácidobutanoico

–CH –COOH ácidometilpropanoico

– –COO– propanoatodemetilo

–COO– – acetatodeetilo

H–COO– – – formiatodepropilo


H–COO–C formiatodeisopropilo

1.29.Unamezclade2,6482gde y sesometióadiferentesoperacionesquedieronlugara2,248gde .Calculalacomposicióndelamezclainicial.Datos.Masasmolecularesrelativas: =181,88; =82,94; =149,88.

(C.Valenciana2005)

LlamandoxeyalosmolesdeV O yVO ,respectivamente,presentesenlamezclasepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

xmolV O181,88gV O1molV O

+ymolVO 82,94gVO1molVO

=2,6482gmezcla

LascantidadesdeV O obtenidasapartirdelasmasasinicialesdelosóxidosson:

xmolV O2molV

1molV O1molV O2molV

149,88gV O1molV O

=149,88xgV O

ymolVO 1molV1molVO

1molV O2molV

149,88gV O1molV O

=74,94ygV O

Apartirdelosvaloresanterioressepuedeplantearlasiguienteecuación:

149,88x+74,94y gV O =2,248gV O

Resolviendoelsistemaformadoporambasecuacionesseobtiene:

x=y=0,01mol

Lasmasasdeóxidosdelamezclainicialson:

0,01molV O 181,88gV O1molV O

=1,8188gV O

0,01molVO 82,94gVO1molVO

=0,8294gVO

Lacomposicióndelamezclaexpresadacomoporcentajeenmasaes:

1,8188gV O2,6482gmezcla

100=68,68% 0,8294gVO2

2,6482gmezcla100=31,32%

1.30.DeSainte‐Marie‐aux‐Mines, localidad francesa,situadaen laregióndeAlsacia, juntoa lafronteraalemana,famosaporsusyacimientosmineros,ricosenmineralesdecobreyplata,sehaextraídounmineralargentíferoquecontieneun12,46%declorurodeplata,delqueseobtieneeste metal con un rendimiento en el proceso metalúrgico del 90,4%. La plata obtenida setransformaenunaaleacióndeplatacuyaleyesde916gdeAg/1000gdealeación.Calcularlacantidaddealeaciónquepodráobtenerseapartirde2750kgdemineral.

(Murcia2006)

LamasadeAgClcontenidaenelminerales:

2750kgmineral103gmineral1kgmineral

12,46gAgCl100gmineral

=3,43·105gAgCl


LamasadeAgquesepuedeextraerdelAgCles:

3,43·105gAgCl1molAgCl143,4gAgCl

1molAg1molAgCl

107,9gAg1molAg

=2,58·105gAg

LamasadeAgteniendoencuentaelrendimientoes:

2,58·105gAg90,4gAg(reales)100gAg(teoricos)

=2,33·105gAg

LamasadealeaciónquesepuedefabricarconlaAgobtenidaes:

2,33·105gAg1000galeacion

916gAg1kgaleacion1000galeacion

=254,4kgaleación

1.31.CiertocompuestoorgánicosólocontieneC,HyO,ycuandoseproducelacombustiónde10gdelmismo,seobtienen8,18gdeaguay11,4Ldedióxidodecarbonomedidosalapresiónde740mmHgy25°C.Ademássesabeque9,2gdedichocompuestoocupanunvolumende14911mLmedidosalapresiónde250mmHgy300°C.a)Determinalasfórmulasempíricaymoleculardeestecompuesto.b)Formulaynombradoscompuestosorgánicoscompatiblesconlafórmulamolecularobtenida.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(PreselecciónC.Valenciana2006)

a)Paraevitarerroresderedondeoresultamásútilcalcularprimerolafórmulamoleculardelcompuesto X y simplificando esta obtener la fórmula empírica. Suponiendo que en estadogaseosoexistecomportamientoideal,pormediodelaecuacióndeestadoseobtienelamasamolar:

M=9,2g 0,082atm·L·mol 1·K 1 300+273 K

250mmHg·14911mL760mmHg1atm

10 mL1L

=88,1g·mol1


Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeCO es:

n=740mmHg·11,4L

0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm760mmHg

=0,454molCO

0,454molCO 10gX

1molC1molCO

88,1gX1molX

=4molCmolX


8,18gH O10gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

88,1gX1molX

=8molHmolX



1gH1molH

1molXgO

1molO16gO

=2molOmolX


La fórmula molecular o verdadera es C4H8O2 y simplificándola, se obtiene su fórmulaempíricaosencilla .

b)Loscompuestosconesa fórmulamolecularpresentanuna insaturación(dobleenlace)yaque,elhidrocarburosaturadodecuatrocarbonostendríaporfórmulamolecularC4H10.Podríatratarse,entreotros,deunácidocarboxílicoobiendeunéster,por loquedoscompuestoscompatiblesconesafórmulapodríanser:

– – –COOHácidobutanoico

–COO– – acetatodeetilo

1.32.Calculacuántoaumentará lamasade3,5gde siseconviertecompletamenteen·10 .

(C.Valenciana2006)(O.Q.N.Castellón2008)

Relacionandosustanciaanhidraconsustanciahidratada:

3,5gNa SO1molNa SO142gNa SO

1molNa SO ·10H O

1molNa SO=0,025molNa SO ·10H O

0,025molNa SO ·10H O322gNa SO ·10H O1molNa SO ·10H O

=8,0gNa SO ·10H O

Elaumentodemasaqueseregistraes:

Δm= 8,0gNa SO ·10H O 3,5gNa SO =4,5g

1.33.Lasproteínasseencargandelaformaciónymantenimientodelamaquinariaestructuralycatalíticade lacélulaviva.Siseconsumenmásproteínasde lasnecesarias, losaminoácidosenexceso experimentan la desaminación (pierden los grupos amino), los residuos libres denitrógenoseutilizanparacompletarlosdepósitosdegrasasehidratosdecarbonoyelnitrógenoseelimina,atravésdelaorina,enformadeamoníaco,ureayácidoúrico.Enestasoperacioneselhígadodesarrollaunpapelfundamental.La mayoría de los animales acuáticos, incluyendo muchos peces, pero no todos, excretansimplemente amoníaco, sin transformarlo. En los anfibios y en los mamíferos encontramospreferentementeurea,yenlosreptilesyaves,ácidoúrico.Suponiendoqueenun servivo seproduce ladesaminaciónde2gdiariosdeácidoglutámico( )yqueel5%delnitrógenototalsetransformaenamoníaco( ),el60%enurea( ) y el 5% en ácido úrico ( ). Calcula la cantidad máxima de estos trescomponentes,expresadaenmg,presenteenlaorinadiaria.

(C.Valenciana2006)

Lamasadenitrógenocontenidaenlos2gdeácidoglutámico(C5H9NO4)es:

2gC5H9NO41molC5H9NO4147gC5H9NO4

1molN

1molC5H9NO4103mmolN1molN

=13,6mmolN

Siel5%delnitrógenototalseconvierteenamoníaco(NH3):

13,6mmolN5mmolN(transf)100mmolN(total)

1mmolNH31mmolN

17mgNH31mmolNH3

=12mgNH3


Siel60%delnitrógenototalseconvierteenurea(CH4N2O)


1mmolCH4N2O

2mmolN60mgCH4N2O1mmolCH4N2O

=245mgCH4N2O

Siel5%delnitrógenototalseconvierteenácidoúrico(C5H4N4O3):


1mmolC5H4N4O3

4mmolN168mgC5H4N4O31mmolC5H4N4O3

=29mgC5H4N4O3

1.34.El volumenmolar ( /mol) de la plata sólida es 10,3. Sabiendo que sólo un 74% delvolumentotaldeuntrozodeplatametálicaestáocupadoporátomosdeplata(suponiendoqueelrestoesespaciovacíoquequedaentrelosátomos),calculaelradiodeunátomodeplata.

(Datos.1Å=10 m; =4/3 ;L=6,022·10 )(Canarias2007)

Apartirdelvolumenmolarsepuedeobtenerelvolumenqueocupaunátomodeplata:

10cm3

mol

1mol

6,022·1023atomos=1,71·10

cm3

atomo

Comolosátomosdeplatasoloaprovechanel74%delespaciodelaredcristalina,elvolumenefectivoqueocupaunátomodeplataes:

1,71·10cm3

atomo74cm3(efectivos)

100cm3(totales)=1,27·10

cm3

atomo

Siseconsideraquelosátomosdeplatasonesféricos,elradiodelosmismoses:

R=3V4

3

=3 1,27·10 cm3

4

3

=1,45 10 cm1m

100cm

1Å

10 m=1,45Å

1.35.Lacombustióncompletade3gdeunalcoholproduce7,135gde y3,65gde .Sesabequedichoalcoholposeeunátomodecarbonoasimétrico(carbonoquiral)yqueenestadogaseoso3gdelmismoocupan1,075La25°Cy700mmdeHg.Determinarsufórmulamolecularysufórmulaestructural.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;1atm=760mmHg)(Canarias2007)

Suponiendo que en estado gaseoso el alcohol se comporta como gas ideal, pormediode laecuacióndeestadoseobtienelamasamolar:

M=3g 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

700mmHg·1,075L760mmHg1atm

=74g·mol 1

ElCcontenidoenelalcoholROHsedeterminaenformadeCO :

7,135gCO 3gROH

1molCO44gCO

1molC1molCO

74gROH1molROH

=4molCmolROH

ElHcontenidoenelalcoholROHsedeterminaenformadeH O:

Proble

ElO

Lafór

Alavcualefórmu

1.36.condia)Cab)Indc)Jus

Lafórsepro

Porlo

Tenievolumceton

Relac

Seob

Setra

emasyCuestion

3,65gH O3gROH

Ocontenido

74gX 4

rmulamolec

vistadelafóes es un carulasecorres

Al quemaricionesnormlculeelpesodiquecuálesstifiquesitien

rmulaempíoducesiemp

CnH2nO+O

oque,1mol

endo en cuemendeCO na:

CnH2nO=1

cionandoCO

2,7LCO12

btienen=4,

atadelabut

nesdelasOlim

1molH O18gH O

enelalcoho

4molC12g1mo1m

cularoverda

órmulamolerbono asimspondecon

r completammalesde .moleculardssufórmulaneisómeros

ricadeunapreCO yH

O nCO

deCnH2nOp

enta que 1producido

12·n+2·n+

O conlaceto

1molCO22,4LCO

1

portantoel

tanonacuya

mpiadasdeQuí

2molH1molH O

olROHsedet

gColC 10m

molROH

aderaesC4H

ecular,setrétrico, es del2‐butano

mente 2,16 g.delacetona.desarrolladayencasoafi

cetonasatuO,deacuer

O +nH O

producenm

mol de gasseráden·2

16=(14·n+

ona:

molCnH2nOnmolCO

pesomolec

afórmulaes

mica.Volumen

74gROH1molROH

terminapor

molH1gH1mol

H10 .

ratadeunaldecir, que tiol,cuyafórm

g de una c

aynómbrelafirmativo,for

uradaesCnHdoconlare

molesdeCO

en condicio2,4L.Consi

+16)g/mol

O14n+161molC

culardelace

–CO–

n7.(S.Menargu

H=10

molmolR

rdiferencia:

HlH gO

1m16

lcoholsaturiene cuatromualestructu

cetona satu

a.rmúlelosynó

H2nO.Alqueacción:

.

ones normaiderando,ad

gCnH2nOCnH2nO

=

etonaesM=

– .

ues&F.Latre)

HROH

molOgO

=1m

mo

radode4casustituyenturales:

rada se ob

ómbrelos.

maruncom

ales ocupa 2demás lama

2,16gCnH2

=14·4+16=

molOolROH

arbonos,unotes diferent

tiene 2,7 li

(Gali

mpuestocarb

22,4 L, entoasamolecula

2nO

=72

22

odelostes. Esa

itros en

icia2007)

bonílico

onces elarde la

Proble

Notieques

1.37.químiPCBcmolar(g)ma)Cab)Escc)Cald)Dib

a‐b)PdelAr

ElC

ElH

ElC

36

La fóconti

Simpl

c)Elp

d)La

emasyCuestion

eneisómeroon:

Enuntiempica,perosecontienensorde360,88gmientrasquelculacuántocribelafórmlculaelporcbujalaestru

Paraevitarroclorysim

Ccontenidoe

2,2240g1,5200gAr

Hcontenido

0,2530g2,5300gAr

Clcontenido

60,88gAroc

órmulamoleene6átomo

lificandolaa

porcentajed

6molCl1molAroc

estructuram

nesdelasOlim

osdecadena

– –

but

po, losbifeniencontróquolamentecarg· .Lalacombustióosátomosdemulaempíriccentajeenpeucturamolec

erroresdermplificandoe

enelAroclor

COroclor

1m44

enelAroclo

H Oroclor

1m18

enelAroclo

clor 12m

1m

ecular o verosdecloro.

anterior,se

decloroene

lclor

35,5gC1molC

moleculard

mpiadasdeQuí

a,nideposi

– –CHO

tanal

ilospoliclorauerepresentrbono,hidrógcombustiónónde2,5300eclorocontieadelcompuesodecloroqculardelcom

redondeoreestaobtener

rsedetermi

olCOgCO

1m1mo

orsedeterm

olH OgH O

2m1m

orsedeterm

molC12gC1molC

molAroclor

rdadera es C.

obtieneque

elAroclor‐12

ClCl1molA

360,88gA

elcompuest

mica.Volumen

ición,niópt

ados(PCB) ftabanunriesgenoycloronde1,5200g0gproduce0eneunamoléesto.quecontienempuesto.

esultamásúlafórmulae

inaenforma

molColCO

360,1m

inaenforma

molHmolH O

3601

minapordife

CC 4mol

C12H4O6, po

elafórmulae

254es:

roclorAroclor

100

topodríaser

2,2’,4

n7.(S.Menargu

icos,perosí

–

2‐meti

fueronamplsgopara lao.ElAroclorgdeAroclor0,2530gdeéculadeAro

eelcompuest

útilcalcularempírica.

adeCO .

88gAroclormolAroclor

adeH O.

0,88gAroclomolAroclor

erencia.

H1gH1molH

or lo que ca

empíricaos

0=59%Cl

r:

alaquecor

4,4’,5,5’‐hexa

ues&F.Latre)

ítiene2isó

–CHO

lpropanal

liamenteusasaludyelmr‐1254esun‐1254produ

.clor‐1254.

to.

(Preselecc

primero la

r=12

mmolA

orr

=4mo

molA

gCl1molC35,5g

adamolécul

sencillaes C

rrespondeel

acloro‐1,1’‐b

ómerosdef

O

adosen la inmedioambiePCBconunuce2,2240g

ciónC.Valencia

fórmulamo

molCAroclor

olHAroclor

ClCl=6

momolA

la de Aroclo

C6H2O3 .

lnombre

bifenilo(PCB

23

función

ndustriante.Losnamasade

ana2007)

olecular

olClAroclor

or‐1254

B)


1.38.Uncompuestoorgánicoestáconstituidoporcarbono,hidrógenoyoxígeno.Sisequemantotalmente2,9gdedichocompuestoseobtienen6,6gde y2,7gde .Sepide:a)Hallar la fórmula empírica ymolecular del compuesto sabiendo que los 2,9 g ocupan unvolumende1,2La1atmy25°C.b) Indica y nombra cuatro posibles fórmulas estructurales que correspondan al compuestodesconocido.c)Sabiendoquelaoxidacióndelcompuestodesconocidodaunácidocarboxílicoyporreduccióndaundeterminadoalcohol,determinacuálesdichocompuesto.


a)Paraevitarerroresderedondeoresultamásútilcalcularprimerolafórmulamoleculardelcompuesto X y simplificando esta obtener la fórmula empírica. Suponiendo que en estadogaseosoexistecomportamientoideal,pormediodelaecuacióndeestadoseobtienelamasamolar:

M 2,9g 0,082atm L mol1 K1 25 273 K

1atm 1,2L 59,1g mol1


6,6gCO 2,9gX

1molCO44gCO

1molC1molCO

59,1gX1molX

=3molCmolX


2,7gH O2,9gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

59,1gX1molX

=6molHmolX



1gH1molH

1molXgO

1molO16gO

=1molOmolX

La fórmula molecular o verdadera es C3H6 . Como no se puede simplificar, la fórmulaempíricaeslamisma.

b) De acuerdo con la fórmula general de los hidrocarburos saturados, CnH2n+2, la fórmulageneraldelosalcoholessaturadosseráCnH2n+2O,yaqueunátomodeHsesustituyeporungrupoOH.Paran=3, la fórmuladeberíaserC3H8O,comoseobservaunadiferenciadedosátomosdeHentre lafórmulamolecularobtenidayladelalcoholsaturado,quieredecirqueexisteundobleenlaceenlaestructura,luegocompuestosposiblespodríanser,entreotros,deun aldehído o de una cetona, de un alcohol o de un éter insaturados. Las fórmulasestructuralesdecuatrocompuestoscompatiblesconesafórmulason:

Propanalopropionaldehído

Acetonaopropanona


1‐Propen‐1‐ol

Metoxieteno

c)Comopor reduccióndel compuestoX seobtieneun alcohol, el compuestoXdebe serunaldehídoounacetona;perosialoxidarloseobtieneunácidocarboxílicodebetratarsedeunaldehído,yaquelafunciónoxigenadadebeencontraseenunátomodecarbonoprimario.Porlotanto:

CompuestoXPropanal

AlcoholprocedentedelareduccióndeX1‐Propanol

ÁcidoprocedentedelaoxidacióndeXPropanoico

1.39.Elmentolesunalcoholsecundariosaturado,queseencuentraenlosaceitesdementa;seemplea en medicina y en algunos cigarrillos porque posee un efecto refrescante sobre lasmucosas.Unamuestrade100,5mgsequemaproduciendo282,9mgde y115,9mgde ;enunexperimentodistinto sehadeterminadoelpesomoleculardelmentol resultando serde156g.¿Cuáleslafórmulamoleculardelmentol?

(Murcia2008)

ElCcontenidoenelmentolsedeterminaenformadeCO :

282,9mgCO 100,5mgmentol

1mmolCO 44mgCO

1mmolC1mmolCO

156mgmentol1mmolmentol

=10mmolC

mmolmentol

ElHcontenidoenelmentolsedeterminaenformadeH O:

115,9mgH O100,5mgmentol

1mmolH O18mgH O

2mmolH1mmolH O

156mgmentol1mmolmentol

=20mmolH

mmolmentol

ElOcontenidoenelmentolsedeterminapordiferencia:

156mgmentol 10mmolC12mgC1mmolC 20mmolH

1mgH1mmolH

1mmolmentol=

16mgOmmolmentol

16mgOmmolmentol

1mmolO16mgO

=1mmolO

mmolmentol

LafórmulamolecularoverdaderadelmentolesC10H20 .

1.40.Lacombustiónde0,216gdeuncompuestoformadoporC,HyOproduce0,412gde y0,253gde .a)Obténlafórmulaempíricadeestecompuesto.b)Escribelafórmulaestructural,ysucorrespondientenombrequímico,dedosposiblesisómerosdelcompuesto.c)Indica,encadaunodelosisómeros,lahibridacióndelosorbitalesdelosátomosdeCyO.d)Escribelaecuacióndecombustióndelcompuesto.

(Galicia2008)


a)ElCcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeCO :

0,412gCO1molCO44gCO

1molC1molCO

=9,36·103molC

ElHcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeH2O:


2molH1molH O

=2,81·102molH

ElOcontenidoenelcompuestosedeterminapordiferencia:

0,216gX 9,36·103molC12gC1molC

2,81·102molH1gH1molH

=0,076gO

0,076gO1molO16gO

=4,72·103molO

Relacionandotodaslascantidadesconlamenorseobtienelafórmulaempírica:

9,36·103molC

4,72·103molO=2

molCmolO

2,81·102molH

4,72·103molO=6

molHmolO

formulaempırica:C2H6O

b)Lafórmulaestructuraldedosisómeroses:

Alcoholetílicooetanol Dimetiléterometoximetano

c) En los dos isómeros los átomosdeC yOparticipan en enlaces sencillos, por lo tanto, elmodelodehibridaciónquepermiteexplicarlaspropiedadesdeamboscompuestostendráqueser:hibridación ,entodosloscasos.

C

C

OC

O

C

H

H

H

H

H

H

H

H

H

HH

Hsp3

sp3

sp3sp3

sp3

sp3

d)Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndecombustióndelcompuestoes:

C2H6 (l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2 (l)


1.41. El laboratorio de control de calidad de cierta industria química efectúa análisis demateriasprimasqueseutilizanenlafabricacióndesusproductos.AlanalizarciertocompuestoorgánicoquesólocontieneCeH,sedeterminóqueenlacombustióndeunamuestrade0,6543gseproducían2,130gdedióxidodecarbonoy0,6538gdeagua.Ademássesabeque0,540gdedichocompuestoocupanunvolumende299,9mLmedidosa lapresiónde640mmHgy35°C.Determinalasfórmulasempíricaymoleculardeestecompuesto.


Para evitar erroresde redondeo resultamásútil calcularprimero la fórmulamoleculardelcompuesto X y simplificando esta obtener la fórmula empírica. Considerando que este secomportadeformaidealsepuedecalcularlamasamolardelmismo:

M=0,540g 0,082atm·L·mol 1·K 1 35+273

640mmHg·299,9mL760mmHg1atm

103mL1L

=54g·mol1


2,130gCO 0,6543gX

1molCO 44gCO

1molC1molCO

54gX1molX

=4molCmolX

ElHcontenidoenelcompuestoXsedeterminaenformadeH O.

0,6538gH O0,6543gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

54gX1molX

=6molHmolX

La fórmula molecular del compuesto X es C4H6. Simplificándola, se obtiene la fórmulaempírica, C2H3 .

1.42.Unaarcilla típicadeMoróutilizadaen la fabricacióndebaldosasdepasta roja tiene lasiguientecomposición:

Sustancia Otras%enpeso68,219,27,74,9

Calculael%enpesodeSi,AlyFequecontienelaarcilla.(C.Valenciana2008)

Tomandocomobasedecálculo100gdearcilla,losporcentajesdecadaunodeloselementosseleccionadosson:

68,2gSiO100garcilla

1molSiO60gSiO

1molSi1molSiO

28gSi1molSi

100=31,8%Si

19,2gAl O100garcilla

1molAl O102gAl O

2molAl

1molAl O27gAl1molAl

100=10,2%Al

7,7gFe O100garcilla

1molFe O159,8gFe O

2molFe

1molFe O55,9gFe1molFe

100=5,4%Fe


1.43.Siseempleancubiertosdeplata,nosedebencomerconelloshuevosrevueltosopasadosporagua,porquelonormalesqueseennegrezcan,alformarsesulfurodeplata,porreaccióndeaquellaconelazufredelosaminoácidoscaracterísticosdelasproteínasdelhuevo.Allimpiarlos,sevaelsulfurodeplata,yconello,aunquenolocreas,variosmillonesdeátomosdeplata.Siuntenedorde80gramosdepeso,conunporcentajedeplatadel85%,despuésdeunabuenadietaabasehuevos,hacombinadoel0,5%desuplataenformadesulfuro.Calcule:a)Elnúmeroaproximadodeátomosdeplataqueseperderánenlalimpiezadeltenedor.b) Si la plata en orfebrería tiene un precio aproximado de 10 € por gramo, ¿qué coste, sinconsiderarlosdetergentesempleados,supondráesalimpieza?

(Murcia2009)

a)Lamasadeplataquepierdeeltenedores:

80gtenedor85gAg

100gtenedor0,5gAg(combinada)100gAg(total)

=0,34gAg

Elnúmerodeátomosdeplataes:

0,34gAg1molAg107,9gAg

6,022·1023atomosAg

1molAg=1,9·1021átomosAg

b)Elcosteenplatadellavadodeltenedores:

0,34gAg10€1gAg

=3,4€

1.44.UnamezcladeNaBry contieneun29,96%deNaenmasa.Calcula:a)Elporcentajeenmasadecadacompuestoenlamezcla.b)Elporcentajeenmasadesodiodecadacompuesto.

(Córdoba2009)

a)Paradeterminarlacomposicióndelamezclaseplanteanlassiguientesecuaciones:

xgNaBr+ygNa SO =100gmezcla

xgNaBr1molNaBr102,9gNaBr

1molNa1molNaBr

+

+ygNa SO1molNa SO132gNa SO

2molNa

1molNa SO=29,96gNa

1molNa23gNa

Comosepartede100gdemezclaelresultadoproporcionalacomposiciónexpresadacomoporcentajeenmasa:

x=39,1%NaBry=60,9%

b)ElporcentajedeNacadacompuestoes:

1molNa1molAgBr

23gNa1molNa

1molNaBr102,9gNaBr

100=22,4%Na

2molNa1molNa SO

23gNa1molNa

1molNa SO132molNa SO

100=34,8%


1.45. Cierto compuesto orgánico presenta la siguiente composición centesimal (en masa):C=62,1%;H=10,3%yO=27,6%.Además,a100°Cy1atmelcompuestoseencuentraenfasegaseosaytieneunadensidadde1,9g/L.Determinasufórmulamolecular.



M=1,9g·L 1 0,082atm·L·mol 1·K 1 100+273 K

1atm=58,1g·mol 1

ParaobtenerlafórmulamoleculardelasustanciaX:

62,1gC100gX

1molC12gC

58,1gX1molX

=3molCmolX

10,3gH100gX

1molH1gH

58,1gX1molX

=6molHmolX

27,6gO100gX

1molO16gO

58,1gX1molX

=1molOmolX

formulamolecular:C3H6O

1.46. Se indican a continuación lasmasas atómicas relativas y la composición isotópica delmagnesioyantimonio:

=23,9850(78,60%) =25,9826(11,29%) =24,9858(10,11%)=122,9042(42,75%) =120,9038(57,25%)

Conestosdatoscalculalamasamoleculardel .(C.Valenciana2009)(C.Valenciana2011)

LasmasasatómicasmediasdeloselementosMgySbson,respectivamente:

78,60at Mg23,9850uat Mg

+ 10,11at Mg24,9858uat Mg

+ 11,29at Mg25,9826uat Mg

100atMg=24,31u

57,25at Sb120,9038uat Sb

+ 42,75at Sb122,9042uat Sb

100atSb=121,76u

LamasamoleculardelMg Sb es:

3atMg24,31uatMg

+2atSb121,76uatSb

=316,45u


1.47.Setomóunamuestrade0,2394g·deunnuevo fármacocontra lamalariaysesometióaunaseriedereaccionesen laque todoelnitrógenodelcompuestose transformóennitrógenogas.Recogidoestegasocupóunvolumende19mLa24°Cy723mmHg.Cuandosequemaunamuestrade6,478gdeestemismofármacoseobtienen17,57gde y4,319gde .SesabequeelcompuestoformadoporC,N,HyO,yquelamasamolaresde324g.¿Cuálessufórmulamolecular?


Para evitar erroresde redondeo resultamásútil calcularprimero la fórmulamoleculardelcompuestoXapartirdesumasamolar.


17,57gCO6,478gX

1molCO44gCO

1molC1molCO

324gX1molX

=20molCmolX


4,319gH O6,478gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

324gX1molX

=24molHmolX

Lacantidad,enmoles,deN obtenidoes:

n=723mmHg·19mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 24+273 K

1atm760mmHg

1L

10 mL=7,4·10 4molN

7,4·10 4molN0,2394gX

2molN1molN

324gX1molX

=2molNmolX



1gH1molH 2molN

14gN1molN

1molX=32

gOmolX

32gOmolX

1molO16gO

=2molOmolX

La fórmula molecular o verdadera esC20H24N2O2.

Se trata de la quinina cuya fórmulaestructurales:

1.48.Lareacciónentre50gdealuminioenpolvoyenexcesodebromolíquidoproduce494gdeuncompuesto.Deduzca:a)Eltipodereacciónylamasadebromoenestecompuesto.b)Lafórmulamoleculardelcompuestosisumasamolaresde534g· ·.

(Baleares2010)


a)LareacciónentreAl(s)yBr (l)debeserdeoxidación‐reducción.Enlamisma,elAlsedebedeoxidaraAl yelBrsedebereduciraBr .

DeacuerdoconlaleydeLavoisier,lamasadeBrcontenidaenelcompuestoes:

494gcompuesto–50gAl=444gBr

b)Paraobtenerlafórmulamoleculardelcompuesto:

50gAl494gcompuesto

1molAl27gAl

534gcompuesto1molcompuesto

=2molAl

molcompuesto

444gBr494gcompuesto

1molBr80gBr

534gcompuesto1molcompuesto

=6molBr

molcompuesto

LafórmulamoleculardelcompuestoesAl2Br6.

1.49. Se sabe que los elementos presentes en la vitamina C son C,H yO.En una experienciaanalíticaserealizólacombustiónde2,0gdevitaminaC,enpresenciadelacantidadnecesariadeoxígeno,yseobtuvieron3,0gde y0,816gde .a)HallalafórmulaempíricadelavitaminaC.b)Aunquenosedisponedeldatode lamasamolarde lavitaminaC,sesabequesuvalorestácomprendidoentre150y200g/mol.Determinasufórmulamolecular.

(PreselecciónC.Valenciana2010)

a)ElCcontenidoenlavitaminaCsedeterminaenformadeCO :

3,0gCO1molCO44gCO

1molC1molCO

=6,82·10 molC

ElHcontenidoenlavitaminaCsedeterminaenformadeH O:


2molH1molH O

=9,07·10 molH


2,0gvitC 6,82·10 molC12gC1molC

9,07·10 molH1gH1molH

=1,091gO

1,091gO1molO16gO

=4,72·10 molO

Relacionandotodaslascantidadesconlamenorseobtienelafórmulaempírica:

6,82·10 molC

6,82·10 molO=1

molCmolO

3molC3molO

9,07·10 molH

6,82·10 molO=1,33

molHmolO

4molH3molO

formulaempırica:C3H4O3


b)Lamasamolardelcompuestomássencilloes:

M=3molC12gC1molC

+4molH1gH1molH

+3molO16gO1molO

=88g·mol 1

Como lamasamolarde lavitaminaCdebeestarcomprendidaentre150y200,entonces lamasamolardebesereldobledelvalorcalculado,176g·mol .PortantolafórmulamoleculardelavitaminaCesC6H8O6.

1.50. La sal de Epsom es un sulfato demagnesio con una determinada cantidad de agua decristalización, ·x .Cuando sedeshidratan completamente30gde saldeEpsom,atemperaturaadecuada,lapérdidademasaobservadaesde15,347g.Determinaelvalordex.

(C.Valenciana2010)

LarelaciónmolarentreH OyMgSO es:

15,347gH O30 15,347 gMgSO

1molH O18gH O

120,3MgSO1molMgSO

=7mol

mol

Elvalordexes7.

1.51. A veces elmétodo gravimétrico permite descubrir nuevos compuestos. Por ejemplo, lagravimetría del ácido bórico permite revelar la existencia de un compuesto X.Al calentar elácidobóricosedescomponeendosetapasacompañadasdedisminucióndemasadelsólido.EnlaprimeraseproduceelcompuestoXy,porencimade110°CelcompuestoXsedescomponeasuvez:

(s)X(s)+ (g)

X(s) (s)+ (g) (lasecuacionesnoestánajustadas)Resultadosdelosexperimentos:

T/°C 40 110 250

m/g 6,2 4,4 3,5

CalculelafórmulaempíricadelcompuestoX.(C.Valenciana2010)

Lasmasasdecadaelementocontenidasenlamuestrainicialde6,2gdeH BO son:

6,2gH BO1molH BO61,8gH BO

1molB

1molH BO10,8gB1molB

=1,08gB


3molH

1molH BO1,0gH1molH

=0,30gH


3molO

1molH BO16,0gO1molO

=4,82gO

LamasadeH Oquesepierdeenlaprimerareacciónes:

6,2gH BO –4,4gX=1,8gH O

Lasmasasdehidrógenoyoxígenocontenidasenlos1,8gdeH Oeliminadason:



2molH1molH O

1,0gH1molH

=0,20gH

1,8gH O–0,20gH=1,60gO

De acuerdo con la ley de conservación de la masa, la sustancia X está constituida por lassiguientescantidades:

0,30gH(inicial)–0,20gH(eliminado)=0,10gH(enX)

4,82gO(inicial)–1,60gO(eliminado)=3,22gH(enX)

1,08gB(inicial)–0,00gB(eliminado)=1,08gB(enX)

RelacionandoelnúmerodemolesdelelementoqueestépresenteenmenorcantidadconelrestodeloselementosseobtienelafórmulaempíricaosencilladeX:

1,08gB1molB10,8gB

=0,10molB

0,10gH1molH1gH

=0,10molH

3,22gO1molO16gO

=0,20molO

0,20molO0,10molB

=2molO1molB

0,10molH0,10molB

=1molH1molB

LafórmulaempíricaosencillaqueseobtieneparaelcompuestoXesHBO2.

1.52.Elcobrecristalizaenunaredcúbicacentradaenlascaras(ocúbicadeempaquetamientocompacto)ysudensidadesde8,95g/ a20°C.¿Cuáles la longitudde laaristade laceldaunidad?

(Datos.Masaatómicarelativadeloro=63,55;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(C.Valenciana2010)

Segúnseobservaenlafigura,unaredcúbicacentradaenlascarascontiene4átomos:

8atomos(vertices)8

+6atomos(caras)

2=4atomos

Apartirdeladensidadsepuedeobtenerelvolumendelaceldillaunidad:

1cm3Cu8,95gCu

63,55gCu1molCu

1molCu

6,022·1023atomos4atomoscubo

=4,72·1023cm3

cubo


Apartirdelvolumensepuedeobtenerlaaristadelcuboa:

a= 4,72·1023cm3=3,61·108cm1cm

107nm=0,361nm

1.53.Un compuestodebario yoxígenode fórmuladesconocida sedescompone térmicamenteliberando366mLdeoxígeno,medidosa273,1Ky1atmdepresión,yunresiduode2,5gdeBaOpuro.Indicalafórmulaempíricadelcompuestodesconocidoysumasainicial.

(Baleares2011)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndelcompuestodesconocidoes:

Ba O (s)BaO(s)+O (g)

Elnúmerodemolesdeátomosdeoxígenoliberadoses:

366mLO1LO

10 mLO1molO22,4LO

2molO1molO

=3,27·102molO

Elnúmerodemolesdeátomosdebarioquequedanenelresiduoes:

2,5gBaO1molBaO153,5gBaO

1molBa1molBaO

=1,63·102molBa

Larelaciónmolarentreamboselementoses:

3,27·102molO1,63·102molBa

=2molOmolBa

Formula:BaO2

DeacuerdoconleydeconservacióndelamasadeLavoisier,lamasademuestrainiciales:

2,5gBaO+3,27·102molO16gO1molO

=3,023g

(Hasidonecesariocorregirundatodelproblemaparaevitarquesalieraunresultadoabsurdoenlaresolución).

1.54. La esmeralda es una piedra preciosa de color verde, variedad delmineral denominadoberilo, cuya fórmula es . Es muy valorada debido a su rareza, pues desde laantigüedad se descubrieron piedras preciosas de color verde como la malaquita, pero laesmeraldaeslaúnicacristalina.Sunombresignificapiedraverdeysuverdeestanespecialqueensuhonor,seledenominaverdeesmeralda.ElmayorproductordeesmeraldasenelmundoesColombia seguidoporBrasil. Su color esmás omenos intensodebidoa la variación entre elnúmerodeátomosdeberilioyaluminio.Paraunaesmeraldade10quilates(1quilate=200mg),calcular:a)Losmolesdeátomosdeberilio.b)Eltotaldeátomosdeoxígeno.c)Porcentajedealuminioysilicio.d) Ordenar todos los elementos que forman la esmeralda, de acuerdo a su radio yelectronegatividad.

(Murcia2011)

Elnúmerodemolesdeesmeraldaes:


10quilates200mg1quilate

1g

10 mg1molBe Al Si O537gBe Al Si O

=3,7·103molBe Al Si O

a)Elnúmerodemolesdeátomosdeberilioenlamuestraes:

3,7·103molBe Al Si O3molBe

1molBe Al Si O=1,1· molBe

b)Elnúmerodeátomosdeoxígenoenlamuestraes:

3,7·103molBe Al Si O18molO

1molBe Al Si O=6,7·102molO

6,7·102molO6,022·10 atomoO

1molO=4,0· átomoO

c)Elporcentaje(enmasa)deAlySienlaesmeraldaes:

2molAl1molBe Al Si O

1molBe Al Si O537gBe Al Si O

27gAl1molAl

100=10,1%Al

6molSi1molBe Al Si O

1molBe Al Si O537gBe Al Si O

28gSi1molSi

100=31,3%Si

d) Siendo elementos de diferentes periodos, Be y O (n = 2) y Al y Si (n =3), el factordeterminantedeltamañoeselnúmerodecapaselectrónicas,portanto,AlySitienenmayortamañoqueBeyO.

Respectoelementosdeunmismoperiodo,eslacarganuclearefectivaelfactordeterminantedeltamaño.Enunperiodo,éstaesmayorenelelementoquetienemayornúmeroatómicoloquehacequelaatracciónnuclearseamayor,portanto,eltamañoserámenor.

Atendiendoloscriteriosanteriores,elordencrecientedetamañosatómicos(pm)es:

O(73)<Be(112)<Si(117)<Al(143)

La electronegatividad, χ, mide la capacidad que tiene un átomo para atraer hacia sí loselectronesdesuenlaceconotrosátomos.Suvalorsepuedecalcularapartirdelosvaloresdelaenergíadeionización,I,ydelaafinidadelectrónica,AE,deformaqueaumentaalaumentarambaspropiedades.

Laelectronegatividaddeunelementoesmayorcuantomenoressuradioatómicoycuantomayoressucarganuclearefectiva.Portanto,laelectronegatividaddeunátomoenun:

‐grupo:disminuyeaumentarelvalordelnúmerocuánticoprincipaln.

‐periodo:aumentaalaumentarelvalordelnúmeroatómico.

Elordencrecientedeelectronegatividad(segúnPauling)deloselementosdadoses:

Be(1,57)<Al(1,61)<Si(1,90)<O(3,44)


1.55. Una amina primaria que contiene un carbono quiral, tiene la siguiente composicióncentesimal:65,753%deC,15,068%deHy19,178%deN.Sisesabequesumasamolecularesmenorde100,determinalafórmulaestructuraldedichaaminaynómbrala.

(Canarias2011)

RelacionandoelnúmerodemolesdelelementoqueestépresenteenmenorcantidadconelrestodeloselementosseobtienelafórmulaempíricaosencilladelaaminaX:

65,753gC1molC12gC

=5,48molC

15,068gH1molH1gH

=15,07molH

19,178gN1molN14gN

=1,37molN

5,48molC1,37molN

=4molC1molN

15,07molH1,37molN

=11molH1molN

LafórmulaempíricaosencillaqueseobtieneparalaaminaXes C4H11N .

Comolamasamolecularesmenorque100ylamasadelafórmulamássencillaes73,elvalordendebeser1,portanto,lafórmulamoleculardelaaminaesC4H11N.

Teniendoencuentaqueposeeuncarbonoquiral,sufórmulaestructuralysunombreson:

1‐metilpropilamina.

1.56.SesabequeloselementospresentesenellimonenoCeH.Apartirde10kgdelimonesseextrajeron240gdelimoneno.Enlacombustiónde2,56gdelimoneno,conlacantidadnecesariadeoxígeno,seobtuvieron8,282gde y2,711gde .a)Hallalafórmulaempíricadellimoneno.b)Aunque no se dispone del dato de lamasamolar del limoneno, se sabe que su valor estácomprendidoentre120y150g/mol.Determinasufórmulamolecular.


a)ElCcontenidoenellimonenosedeterminaenformadeCO :

8,282gCO1molCO44gCO

1molC1molCO

=0,188molC

ElHcontenidoenellimonenosedeterminaenformadeH O:


2molH1molH O

=0,301molH

Relacionandoambaslascantidadesseobtienelafórmulaempírica:


0,301molH0,188molC

=1,6molHmolC

16molH10molC

formulaempırica:C10H16

b)Lamasamolardelcompuestomássencilloes:

M=10molC12gC1molC

+16molH1gH1molH

=136g·mol1

Como la masa molar del limoneno debe estar comprendida entre 120 y 150, entonces lafórmulamolecularcoincideconlaempírica.

Lafórmulaestructuraldellimonenoes:

1.57. Por combustión de 0,2345 g de un compuesto orgánico que sólo contiene C, H y O seobtienen0,48gdedióxidode carbono.Alquemar0,5321gdelmismo compuesto se obtienen0,3341 g de agua. La densidad del compuesto orgánico en estado gaseoso, respecto de ladensidaddelnitrógeno,esde3,07,enlesmismascondicionesdepresiónytemperatura.Calculadlafórmulaempíricaymoleculardelcompuesto.

(C.Valenciana2011)

ParafacilitarloscálculossedeterminapreviamentelafórmulamoleculardelcompuestoXysimplificándolaseobtienelafórmulaempírica.Paraelloesprecisodeterminarpreviamentelamasamolardelasustancia.Considerandocomportamientoideal:

ρX=3,07ρN2MX

Vmolar=3,07

MN2

VmolarMX=3,07 28g·mol

1 =86g·mol1

ElCcontenidoenelcompuestosedeterminaenformadeCO :

0,48gCO0,2345gX

1molCO44gCO

1molC1molCO

86gX1molX

=4molCmolX

ElHcontenidoenelcompuestosedeterminaenformadeH O:

0,3341gH O0,5321gX

1molH O18gH O

2molH1molH O

86gX1molX

=6molHmolX



1gH1molH

1molXgO

1molO16gO

=2molOmolX

LafórmulamolecularoverdaderaesC4H6O2

Simplificandolaanteriorseobtienequelafórmulaempíricaosencillaes C2H3O .


1.58.El clorurode sodio esun sólido iónicoque cristaliza enuna red cúbica centrada en lascarasdeaniones,conloscationesocupandoloshuecosoctaédricos.a)Dibujalaceldaunidad.b)Indicaelíndicedecoordinacióndelcatiónydelaniónysupoliedrodecoordinación.c)ExplicalarazónporlaqueasignamosalclorurodesodiolafórmulaNaCl.d)Justificalafórmulaquecorrespondealaceldaunidad.e)Losradiosde losiones y son0,95·10 y1,81·10 cm,respectivamente.Calcula ladensidaddelclorurodesodio.f)Enlossólidosiónicosesfrecuentelaexistenciadedefectosreticulares,ycomoconsecuencia,lano estequiometría. ¿Cuántos aniones cloruro faltan, pormol de compuesto, en un cristal quetienedefórmula , ?¿Cuálserálafórmuladeunamuestradeclorurodesodioen laquefaltan13milmillonesdecationessodioporcadamoldeanionescloruro?


a‐c)Enunempaquetamientodeesferassegúnunaredcúbicacentradaenlascaras,lasesferasquedefinenelretículocristalinosesitúanenlosvérticesycentrodelascarasdeuncubo.Enelcasodeunsólidoiónico,untipodeiones,elquedefineelretículo(cationesoaniones,pueslasposiciones catiónicas y aniónicas son intercambiables), se sitúaenestasposiciones y, elotrotipodeiones,ocuparálatotalidaddehuecosoctaédricos,quecoincidenconloscentrosdelasaristasyelcentrodelcristal.

Por ejemplo, en el caso del NaCl, se puedesuponer que los aniones cloruro se sitúanenlosvérticesyenloscentrosdelascarasdel cubo, mientras que los cationes sodioocupanloscentrosdelasaristasyelcentrodelcristal.

Lafraccióndecadaionenunaestructuracúbicadependedelaposiciónqueocupeenésta.EnelcasodelNaClelnúmerodeionesporceldaunidades:

aniones cationes

8aniones(vertice)·18=1anion

6aniones(cara)·12=3aniones

12cationes(arista) ·14=3cationes

1cation(centro) ·1 =1cation

4aniones 4cationes

b)El índicedecoordinacióndel catiónydelaniónes6:6Elpoliedrodecoordinaciónesunoctaedro.


Por lo tanto, se asigna al cloruro de sodio la fórmulaNaCl, porque un cristal ideal declorurodesodioestáformadoporunempaquetamientocompactodeiones,conigualnúmerodecationesydeaniones.Enlossólidosiónicoslafórmulacorresponde,portanto,alafórmulaempírica.Noesunafórmulamolecular,puesenlossólidosiónicos,comoelclorurosódico,noexisteunaunidaddiscreta,conexistenciareal,“unamolécula”,formadaporuncatiónsodioyunanióncloruro.

d)Comosehavistoenelapartadoanterior,lafórmuladelaceldaunidades:Na4Cl4.

e)Para calcular ladensidad, esnecesariodeterminarpreviamenteelvolumende la celdillaunidad,yparaconoceréstelalongituddelaarista.

Comolosionessituadosenunaaristaseencuentrantangentes,lalongituddelaaristavienedeterminadapordosveceselradiodelaniónydosveceselradiodelcatión:

a=2R +2R

a=2 0,95·10 +1,81·10 cm=5,52·10 cm

V=a3= 5,52·10 cm 3=1,68·10 cm3

Relacionandomasayvolumen:

58,5g·mol

1,68·10 cm3·celda

1mol

2·6,022·1023iones8iones1celda

=2,31g·cm

f)Sifaltan 1−0,98 molesdeionesCl :

0,02molCl6,022·1023ionesCl

1molCl=1,2·1022iones

Sifaltan1,3·10 ionesNa :

1,3·10 ionesNa1molNa

6,022·1023ionesNa=2,16·10 molNa

Lafórmulaqueseobtienees:

1 2,16·10 molNa

1molCl=0,9999999999998molNa

1molClNa0,9999999999998Cl

Noobstante,lafórmulaesNaClyaquedeberíanfaltarmásionesparaquenosecumplieralaestequiometría1:1.


2.GASES

2.1.Lacombustiónde produce y .Secolocanenunrecipientede5L,un litrodeetano,medidoa25°C y745 torr, y6gde gaseoso.La combustión se iniciamedianteunachispaeléctrica.¿Cuálserálapresiónenelinteriordelrecipienteunavezqueseenfríaa150°C?

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;1atm=760Torr)(O.Q.L.Canarias1996)

LaecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelC H es:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)

ConsiderandocomportamientoidealelnúmerodemolesdeC H (g)es:

n=745Torr·1L

0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K1atm

760Torr=0,04molC H

ElnúmerodemolesdeO (g)es:

6gO1molO32gO

=0,19molO

Larelaciónmolares:

0,19molO0,04molC H

=4,7

Como la relaciónmolar es<3,5quieredecirquesobraO ,por loque eselreactivolimitantequedeterminalacantidaddegasesformados.

RelacionandoC H conO :

0,04molC H7molO2molC H

=0,14molO

LacantidaddeO sobrantees:

0,19molO (inicial)–0,14molO (consumido)=0,05molO (exceso)

RelacionandoC H conlosproductosgaseososformados:

0,04molC H2+3 molesgas1molC H

=0,20molgas

Lapresiónejercidaporlamezclagaseosaes:

p=0,05+0,20 moles 0,082atm·L·mol 1·K 1 150+273 K

745Torr·1L=1,7atm


2.2.Sepreparóunamezclapara lacombustiónde abriendouna llavequeconectabadoscámarasseparadas,unaconunvolumende2,125Lde aunapresiónde0,750atmylaotra,con un volumen de 1,500 L y llena de a 0,500 atm. Los dos gases se encuentran a unatemperaturade80°C.a)Calculalafracciónmolardel enlamezclaylapresiónejercidaporesta.b)Silamezclasepasasobreuncatalizadorparalaformaciónde yposteriormentevuelvealosdosrecipientesoriginalesconectados,calcula lasfraccionesmolaresylapresióntotalen lamezclaresultante.Suponerque laconversióndel es totalconsiderando lacantidadde conlaquesecuenta.


a)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesgascontenidoencadacámaraes:

n =0,75atm·2,125L

0,082atm·L·mol 1·K 1 80+273 K=0,055molSO

n =0,5atm·1,500L

0,082atm·L·mol 1·K 1 80+273 K=0,026molO

LafracciónmolardeSO es:

y =0,055molSO

0,055molSO +0,026molO=0,68

Lapresióntotaldelamezclaalconectarambascámarases:

p=0,055+0,026 mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 80+273 K

2,125+1,500 L=0,65atm

b)Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreambosgaseses:

2SO (g)+O (g)2SO (g)

Alexistirmolesdeambassustanciasesprecisodeterminarcuáldeellasesellimitante:

0,055molSO0,026molO

=2,1

Comolarelaciónestequiométricaes>2quieredecirquesobraSO ysegastatodoel queesellimitantedelareacciónquedeterminalacantidaddeSO formado.

RelacionandoellimitanteconO ySO :

0,026molO2molSO1molO

=0,052molSO (consumido)

0,055molSO (inicial)−0,052molSO (consumido)=0,003molSO (exceso)

0,026molO2molSO1molO

=0,052molSO

Lasfraccionesmolaresdelosgasesdespuésdelareacciónson:


y =0,003molSO

0,003molSO +0,052molSO=0,055

y =0,052molSO

0,003molSO +0,052molSO=0,945

Lapresióntotaldelamezclagaseosafinales:

p=0,003+0,052 moles 0,082atm·L·mol 1·K 1 80+273 K

2,125+1,500 L=0,44atm

2.3.AnteladenunciapresentadaenlaOficinadeConsumoMunicipalrespectoalcontenidodelaconocida“bombona”debutano,yaquesetemequecontengaunamezcladeestegasypropano,sehaceanalizarunadeellas.Paraellosetomaunamuestragaseosade60 ,seintroducenen un recipiente adecuado y se le añaden 600 de oxígeno; se provoca la combustióncompletayseobtieneunvolumenfinaldemezclagaseosade745 .Lasmedidasdelosvolúmenesanterioresserealizaronbajolasmismascondicionesdepresiónytemperatura, siendoéstas talesque todas lasespeciesquímicas implicadas seencontrabanenestadogaseoso.¿Conteníapropanolamuestra?Razonesurespuesta.

(Murcia1997)

Partiendodelassiguientessuposiciones:

▪Quela“bombona”contienexcm C H

ycm C H

▪Quealfinaldelareacciónquedanzcm deO sinreaccionar.

Aplicando la ley de Gay‐Lussac de las combinaciones volumétricas y escribiendo lasecuacionesquímicascorrespondientesa lasreaccionesdecombustióndelbutanoypropano(seindicanlascantidades,envolumen,consumidasdereactivosyformadasdeproductos).

Combustióndelbutano

C H (g)+132O (g)4CO (g)+5H O(g)

xcm 13x2cm 4xcm 5xcm

Combustióndelpropano

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(g)

xcm 5xcm 3xcm 4xcm

Sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

mezclainicial C H +C H :x+y=60

mezclafinal CO +H O+O sobrante :9x+7y+z=745

oxıgeno O consumido+O sobrante :6,5x+5y+z=600


Seobtiene:

x=50 y=10 z=225

Comoseobserva,lamuestraconteníapropano.

2.4.Enun recipiente cerradoexisteunamezclademetanoyetano.Sequemaestamezcladegases con exceso de oxígeno recogiéndose 3,070 g de dióxido de carbono y 1,931 g de agua.Determinelarelaciónentrelapresiónparcialejercidaporelmetanoylaejercidaporeletano.

(Extremadura1999)

Lasecuacionesquímicascorrespondientesalacombustióndeamboshidrocarburoses:

CH (g)+2O (g)CO (g)+2H O(g)

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)

LlamandoxeyalosmolesdeCH yC H ,respectivamente,sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

xmolCH1molCO1molCH

+ymolC H2molCO1molC H

=3,070gCO1molCO44gCO

(ec.1)

xmolCH2molH O1molCH

+ymolC H3molH O1molC H

=1,931gH O1molH O18gH O

(ec.2)

Resolviendoelsistemaseobtiene:

x=5,24·10 molCH

y=3,23·10 molC H

DeacuerdoconlaleydeDaltondelaspresionesparciales,lapresiónparcialdeungasenunamezclagaseosasecalculamediantelaexpresión:

p =p·y

Laspresionesparcialesdeambosgasesson:

p =p5,24·10 molCH

5,24·10 molCH +3,23·10 molC H=0,14p(atm)

p =p3,23·10 molC H

5,24·10 molCH +3,23·10 molC H=0,86p(atm)

LarelaciónentrelaspresionesdelCH yC H es:

p

p=0,14p0,86p

=0,16


2.5.Enunrecipientede3Ldecapacidadserecogen5Ldeoxígenoa2atmdepresióny10Ldenitrógenoa4atm.Seextraen20Lde lamezclagaseosaa1atmdepresión.Sabiendoque latemperaturapermaneceinvariablea25°C,calcule:a)Lapresiónfinalenelrecipiente.b)Losgramosdeoxígenoydenitrógenoquecontieneelrecipientealfinaldelproceso.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(CastillayLeón2000)

a)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdecadagases:

nO2=2atm·5L

Ratm·L·mol 1·K 1·TK=

10molO

n =4atm·10L


40molN

Lacantidadtotaldegasqueseintroduceenelrecipientees:

ninicial=10RT

+40RT

=50RT

mol

Elnúmerodemolesdegasextraídodelrecipientees:

nextraıdo=1atm·20L


20mol

Elnúmerodemolesdegasquequedaenelrecipientees:

nfinal=50RT

+20RT

=30RT

mol

Lapresiónqueejerceestacantidaddegasenelrecipientees:

p=

30RT mol ·Ratm·L·mol

1·K 1·TK

3L=10atm

b)Lasfraccionesmolaresdecadagasenlamezclainicialson:

y =

10RT molO

10RT molO +

40RT molN

=0,2

y =1–y y =1–0,2=0,8

Considerandoquelamezclafinaltienelamismafracciónmolar,elnúmerodemolesdecadagasenlamismaes:

n =0,230RT

molO n =0,830RT

molN

Lasmasasdelosgasesson:

m =0,230

0,082·298molO

32molO1molO

=7,9g


m =0,830

0,082·298molN

28molN1molN

=27,5g

2.6.Undepósitode700 ,queseencuentraaunatemperaturade15°C,estállenodeungascuyacomposiciónes70%depropanoy30%debutanoenpeso.Lapresióninicialeneldepósitoes250atm.Elgasalimentaaunquemadordondeseconsumearazónde30,2L/min,medidoa25°Cy1atm.Elsistemadecontroldelquemadorlanzaunaseñaldeavisocuandolapresióneneldepósitoesinferiora12atm.a)¿Cuántotiempocabeesperarquetardeenproducirseelaviso?b)¿Quécaudaldeaire,expresadoenL/min,esnecesarioparaquemarelgas?Condiciones,25°Cy1atm.

(Datos.Constantede losgases=0,082atm·L· · ;Composiciónvolumétricadelaire:21%deoxígenoy79%deotrosgasesinertesaefectosdelacombustión)

(Extremadura2000)

a)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesinicialesyfinalesdegases:

niniciales=250atm·700L

0,082atm·L·mol 1·K 1 15+273 K=7410,2mol

nfinales=12atm·700L

0,082atm·L·mol 1·K 1 15+273 K=355,7mol

Elnúmerodemolesdegasquehansalidodeldepósitoes:

n= 7410,2–355,7 mol=7054,5mol

Elvolumenqueocupanencondicionesambientaleses:

V=7054,5mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=1,72·10 L

Relacionandoelvolumenconelcaudalvolumétricoseobtieneeltiempoquepuedefuncionarelquemador:

1,72·10 L1min30,2L

=5695min

b)Si lamezclaestáformadapor70%deC H y30%deC H , lasfraccionesmásicasde lamismason:

Y =0,7Y =0,3

Cambiandolasfraccionesmásicasafraccionesmolares:

y =0,7gC H

1molC H44gC H

0,7gC H1molC H44gC H +0,3gC H

1molC H58gC H

=0,755

y =1–yC3H8

=0,245


Las ecuaciones químicas correspondientes a la combustión de los dos hidrocarburos de lamezclason:

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(g)

C H (g)+132O2(g)4CO2(g)+5H2O(l)

DeacuerdoconlaleydeAvogadro,lacomposiciónmolardeunamezclagaseosacoincideconlavolumétrica,asíquesepuederelacionarelcaudaldemezclagaseosaquesequemaconelO yairenecesarioparalacombustión:

30,2Lmezclamin

0,755LC H1Lmezcla

5LO1LC H

100Laire21LO

=543Lairemin

30,2Lmezclamin

0,245LC H1Lmezcla

13LO2LC H

100Laire21LO

=229Lairemin

=772Lairemin

2.7.Unrecipientede20mLcontienenitrógenoa25°Cy0,8atmyotrode50mLcontienehelioa25°Cy0,4atm.a)Determinaelnúmerodemoles,demoléculasydeátomosencadarecipiente.b) Si se conectan los dos recipientes a través de un tubo capilar, ¿cuáles son las presionesparcialesdecadagasylatotaldelsistema?c)Calculalaconcentracióndecadagasenlamezcla,expresadaenfracciónmolaryporcentajeenmasa.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )

(Canarias2001)

a)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdecadagases:

n =0,8atm·0,02L

0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K=6,55·10 mol

nHe=0,4atm·0,05L

0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K=8,18·10 molHe

Elnúmerodepartículascontenidasencadarecipientees:

6,55·10 molN6,022·10 moleculasN

1molN=3,9·10 moléculas

3,9·1020moleculasN2atomosN

1moleculasN=6,8·10 átomosN

8,18·10 molHe6,022·10 atomosHe

1molHe=4,9·10 átomosHe

b)Alconectarambosrecipienteselvolumentotaldelsistemaes:

V =V +V = 0,05+0,02 L=0,07L

Lasrespectivaspresionesson:


p =6,55·10 mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

0,07L=0,229atm

pHe=8,18·10 mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

0,07L=0,286atm

De acuerdo con la ley deDalton, la presión total de lamezcla es la suma de las presionesparcialesdeloscomponentes:

ptotal=p +pHe=(0,229+0,286)atm=0,515atm

c)Lasfraccionesmolaresson:

y =6,55·10 molN

6,55·10 molN +8,18·10 molHe=0,445

yHe=8,18·10 molHe

6,55·10 molN +8,18·10 molHe=0,555

Lamasamolarmediadelamezclagaseosaes:

M=(0,445·28+0,555·4)g·mol 1=14,67g·mol 1

Lamasadecadaunodeloscomponentesdeunmoldemezclaes:

m =0,445molN28gN1molN

=12,45gN

mHe=0,555molHe4gHe1molHe

=2,22gHe

Lacomposiciónexpresadacomoporcentajeenmasaes:

12,45gN14,67gmezcla

100=84,9% 2,22gHe

14,67gmezcla100=15,1%He

2.8.Un laboratoriodedicadoal estudiode los efectosde losproductosquímicos en el cuerpohumanohaestablecidoquenosepuedesobrepasar laconcentraciónde10ppmdeHCNenelairedurante8horasseguidassisequierenevitarriesgosparalasalud.Sabiendoqueunadosisletaldecianurodehidrógenoenelaire(segúnelíndiceMerck)esde300mgdeHCNporkgdeaire,atemperaturaambiente,calcule:a)¿AcuántosmgdeHCNporkgdeaireequivalenlas10ppm?b)¿Quéfraccióndedosisletalrepresentanlas10ppm?c)Siseconsideraque ladosis letaldelHCNensangreequivaleaunaconcentraciónde1,1mgporkgdepeso,¿quévolumendeunadisolucióndeHCN0,01Msedebeadministraraunacobayadelaboratoriode335gramosdepesoparasufallecimiento?(Datos.Composiciónmediadelaireenvolumen:79%denitrógenoy21%deoxígeno.1ppm=1 / )

(Murcia2002)

a)LadosisdeHCNenelairees:


10ppmHCN=10cm3HCNm3aire

Parapasardem deaireakgdeaireseprecisasumasamolar.Sabiendoquesucomposiciónmedia envolumen es79%denitrógenoy21%deoxígeno yque, de acuerdo con la leydeAvogadro,estacoincideconlacomposiciónmolar:

M=79molN

28gN1molN +21molO

32gO1molO

100molaire=28,8g·mol 1

Teniendoencuentaque1moldecualquiergasocupaVL,endeterminadascondicionesdepyT,sepuedeobtenerlarazónmolardelHCNenaire:

10cm3HCNm3aire

m3aire

103Laire

1Laire

103cm3aireVLaire1molaire

1molHCNVLHCN

=10 5 molHCNmolaire

Convirtiendolarazónmolarenrazónmásica:

10 5 molHCNmolaire

1molaire28,8gaire

27gHCN1molHCN

103gaire1kgaire

103mgHCN1gHCN

=9,4mgHCNkgaire

b)Relacionandolas10ppmconladosisletal:

9,4mgHCNkgaire

300mgHCNkgaire

100=3,1%

c)ElnúmerodemolesdeHCNenlasangredelacobayaparaalcanzarladosisletales:

1,1mgHCNkg

0,335kg1gHCN

103mgHCN1molHCN27gHCN

=1,4·10 5molHCN

Relacionandoladosisletalensangreenlacobayaconladisolución:

1,4·10 5molHCN103mLHCN0,01M

0,01molHCN=1,4mLHCN0,01M

2.9.Unrecipientecerradode1000Ldecapacidadcontiene460gdeetanolpuro(líquido)yaire(composición 80% y 20%

en volumen) a 27°C y 1 atm de presión. Se provoca la

combustión y se espera hasta que nuevamente la temperatura sea de 27°C.El volumen totalpermaneceinalteradoysedesprecianlosvolúmenesquepuedenocuparlossólidosyloslíquidosfrentealosgases.Calcule:a)Númerototaldemoléculaspresentesantesydespuésdelacombustión.b)Laspresionesparcialesdecadacomponentedespuésdelacombustiónylapresióntotaldelamezclaresultante.c)Ladensidadmediadelamezclafinaldegases.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(Córdoba2003)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoles:


C H OH(l)+3O (g)2CO (g)+3H O(l)

a)Elnúmerodemolesydemoléculasdeetanolexistentesantesdelacombustiónes:

460gC H OH1molC H OH46gC H OH

=10molC H OH

10molC H OH6,022·1023moleculasC H OH

1molC H OH=6,0·1024moléculas

Considerandocomportamiento idealelnúmerodemolesdeairecontenidosenelrecipientees:

n =1atm·1000L

0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K=40,7molaire

De acuerdo con la ley de Avogadro, la composición volumétrica de una mezcla gaseosacoincideconlacomposiciónmolar,portantoelnúmerodemolesymoléculasdecadagasdelairees:

40,7molaire80molN100molaire

=32,6molN

32,6molN6,022·1023moleculasN

1molN=2,0·1025moléculas

40,7molaire20molO100molaire

=8,1molO

8,1molO6,022·1023moleculasO

1molO=4,9·1024moléculas

LarelaciónmolarentreC H OHyO es:

8,1molO10molC H OH

=0,8

Comolarelaciónes<3,quieredecirquesobraC H OHyqueel eselreactivolimitantequedeterminalascantidadesdeCO yH2Oqueseproducen.

Elnúmerodemolesydemoléculasdeetanolexistentesdespuésdelacombustiónes

8,1molO1molC H OH3molO

=2,7molC H OH

10molC H OH(inicial)–2,7molC H OH(gastado)=7,3molC H OH(exceso)

7,3molC H OH6,022·1023moleculasC H OH

1molC H OH=4,4·1024moléculas

ElnúmerodemolesydemoléculasdeCO yH Oexistentesdespuésdelacombustiónes

8,1molO2molCO3molO

=5,4molCO


5,4molCO6,022·1023moleculasCO

1molCO=3,3·1024moléculas

8,1molO3molH O3molO

=8,1molH O

8,1molH O6,022·1023moleculasH O

1molH O=4,9·1024moléculas

b) Antes de la combustión los gases presentes en el recipiente son O y N . Considerandocomportamientoideallaspresionesparcialesejercidasporestosson:

p =8,1mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

1000L=0,2atm

p =32,6mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

1000L=0,8atm

Después de la combustión los gases presentes son N (que no ha reaccionado) y el CO formado.LapresiónparcialejercidaporelN es lamismayaquenocambia lacantidaddeestepresenteenelrecipiente,ylapresiónparcialdeCO es:

p =5,4mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

1000L=0,13atm

c)Ladensidaddelamezclagaseosapresentealfinaldelareacciónes:

=32,6molN

28molN1molN +5,4molCO2

44molCO21molCO2

1000L=1,15g·L–1

2.10.Semezclanenunrecipienteherméticode25L;5,6gdeeteno,8,8gdepropanoy57,6gdeoxígenoaunatemperaturade300K.a)Calcula lapresióna laque seencuentra sometida lamezcladegasesy calcula también lapresiónparcialdecadaunodelosgasesdelamezcla.A continuación, se realiza la reacción de combustión de los compuestos de la mezclarefrigerandoelrecipienteymanteniendolatemperaturaconstantea300K.b)¿Cuáleslapresióndelamezclaresultantedespuésdelareacción?c)¿Cuálseríalapresióndelamezclaresultantedespuésdelareacciónsilatemperaturafuerade500°C?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Baleares2004)

a)Previamente,secalculaelnúmerodemolesdesustanciasqueformanlamezcla:

5,6gC H1molC H28gC H

=0,2molC H


=0,2molC H


57,6gO1molO32gO

=1,8molO

Elnúmerototaldemolesdemezclaes:

n = 0,2+0,2+1,8 mol=2,2mol

Considerandocomportamientoideal,lapresiónejercidaporlamezclagaseosaes:

p=2,2mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 300K

25L=2,2atm

Para determinar la presión parcial ejercida por cada gas se aplica la ley deDalton de laspresionesparciales:

p =p·y

p =p =2,2atm0,2mol2,2mol

=0,2atm

p =2,2atm1,8mol2,2mol

=1,8atm

b)Paraconocerlapresióndespuésdelareacciónesprecisoescribirlasecuacionesquímicascorrespondientes a las reacciones de combustión que tienen lugar y calcular el número demolesdeespeciesgaseosasalfinaldelamisma:

C H (g)+3O (g)2CO (g)+2H O(l)

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(l)


=0,6molO


=1,0molO

1,6molO consumido

1,8molO (inicial)–1,6molO (consumido)=0,2molO (exceso)

0,2molC H2molCO1molC H

=0,4molCO

0,2molC H3molCO1molC H

=0,6molCO

1,0molCO

0,2molC H2molH O1molC H

=0,4molH O

0,2molC H4molH O1molC H

=0,8molH O

1,2molH O

Elnúmerodemolesdegasdespuésdelacombustiónes(1,0molCO +0,2molO ).Aplicandolaecuacióndeestadodelosgasesideales:


p=1,2mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 300K

25L=1,2atm

c)Alatemperaturade500°CelH Oestáenestadogaseoso,porlotanto,elnúmerodemolesdegasalfinaldelareaccióneselanteriormás1,2molH O:

Considerandocomportamientoideal,lapresiónejercidaporlamezclagaseosaes:

p=2,4mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 500+273 K

25L=6,1atm

2.11.Ungasdecombustióntienelasiguientecomposiciónenvolumen:Nitrógeno 79,2%Oxígeno 7,2%Dióxidodecarbono 13,6%

Unmoldeestegassepasaaunevaporador,queseencuentraaunatemperaturade200°Cyaunapresiónde743mmHg,enelqueincorporaaguaysaledelevaporadoraunatemperaturade85°Cyaunapresiónde740mmHg,conlasiguientecomposiciónenvolumen:

Nitrógeno 48,3%Oxígeno 4,4%Dióxidodecarbono 8,3%Agua 39,0%

Calcule:a)Elvolumendegasquesaledelevaporadorporcada100litrosdegasqueentra.b)Elpesodeaguaevaporadaporcada100litrosdegasqueentra.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Extremadura2005)

a)Paradeterminarelvolumendegasquesaledelevaporadorsehaceunbalancedemateriarespectoaunocualquieradelosgasesdelamezcla,porejemploN2:

GE·yN2E=GS·yN2

S

Considerandocomportamientoidealparalamezclagaseosa:

100Lgas·743mmHg1atm

760mmHg

0,082atm·L·mol 1·K 1 200+273 K0,792=

VLgas·740mmHg1atm

760mmHg

0,082atm·L·mol 1·K 1 85+273 K0,483

Seobtiene,V=124,6L

b)Elnúmerodemolesdegasasalidaes:

GS=124,6Lgas·740mmHg

0,082atm·L·mol 1·K 1 85+273 K

1atm760mmHg

=4,13mol

Lamasadeaguaevaporadacontenidaenelgases:

4,13molgas39molH O100molgas

18gH O1molH O

=29g


2.12.Undepósitode4,0Lde capacidadque contienegasnitrógenoa8,5atmdepresión, seconectaconotrorecipientequecontiene7,0Ldegasinerteargóna6,0atmdepresión.¿Cuáleslapresiónfinalenlosdosrecipientes?

(Baleares2007)

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegascontenidoencadadepósitoes:

nN2=8,5atm·4L


34RT

mol

nAr=6atm·7L


42RT

mol

Siseconectanambosdepósitoslapresiónenamboses:

p=

34RT +

42RT mol·Ratm·L·mol 1·K 1·TK

4+7 L=6,9atm

2.13.Sehaceestallar50mLdeunamezclademetano(CH4),eteno(C2H4)ypropano(C3H8),enpresencia de 250mL de oxígeno.Después de la combustión, y condensado el vapor de aguaproducido, el volumende losgases era175mL,quequedaron reducidosa60mLdespuésdeatravesar una disolución concentrada deNaOH. Calcula la composición (en%) de lamezclagaseosainicial.Nota:TodoslosvolúmenesestánmedidosenlasmismascondicionesdepyT.

(C.Valenciana2007)

Aplicando la ley de Gay‐Lussac de las combinaciones volumétricas y escribiendo lasecuaciones químicas correspondientes a las reacciones de combustión delmetano, eteno ypropano, se indican las cantidades, en volumen, consumidas de reactivos y formadas deproductos:

Combustióndelmetano:


xmL2xmLxmL2xmL

Combustióndeleteno:

C H (g)+3O (g)2CO (g)+2H O(g)

ymL3ymL2ymL2ymL

Combustióndelpropano:

C H (g)+5O (g)3CO (g)+4H O(g)

zmL5zmL3zmL4zmL

Teniendoencuentaque lamezcladegasesdespuésdeenfriada(paraquecondenseH O)yabsorbido el CO por reacción con NaOH sólo contiene O , el volumen de final de 60 mLcorrespondealO quequedasinreaccionar(k).

Sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:


mezclainicial x+y+z=50

O introducido 2x+3y+5z+k=250

mezclafinal CO +O sobrante x+2y+3z+k=175

O sobrante k=60

EliminandoelO sobrantesepuedenreescribirlasecuacionescomo:

mezclainicial CH +C H +C H x+y+z=50

O consumido 2x+3y+5z=190

CO absorbidoporNaOH x+2y+3z=115


x=10mLCH y=15mLC H z=25mLC H

Expresandoelresultadocomoporcentajeenvolumen:

10mLCH50mLmezcla

100=20%

15mLC H50mLmezcla

100=30%

25mLC H50mLmezcla

100=50%

2.14.Enunrecipientecerradoyvacíode20Lseintroducen0,3gdeetano;2,9gdebutanoy16gdeoxígeno.Seproducelacombustióna225°C.Calcula:a)Elvolumendeaire,enc.n.,queseríanecesarioparatenerlos16gdeoxígeno.b)Lapresióntotalylaspresionesparcialesenlamezclagaseosafinal.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;composiciónvolumétricadelaire:20%O2,80%N2)

(Cádiz2008)

a)Teniendoencuentaqueenlasmezclasgaseosaslacomposiciónvolumétricacoincideconlacomposiciónmolar,relacionandoO conaire:

16gO1molO32gO

100molaire20molO

22,4Laire1molaire

=56Laire

b) Las ecuaciones químicas ajustadas correspondientes a las combustiones de los doshidrocarburosson:

C H (g)+72O (g)2CO (g)+3H O(g)

C H (g)+132O (g)4CO (g)+5H O(g)

RelacionandoloshidrocarburosconO seobtienelamasadeestequequedasonreaccionar:



7molO2molC H

32gO1molO

=1,12gO


13molO2molC H

32gO1molO

=10,40gO

LacantidadO quequedasinreaccionares:

16gO (inicial)– 1,12+10,40 gO (consumido)1molO32gO

=0,14molO (exceso)

Relacionando los hidrocarburos con los productos se obtienen los moles de CO y H Oformados:


2molCO1molC H

=0,02molCO


4molCO1molC H

=0,20molCO

0,22molCO


3molH O1molC H

=0,03molH O


5molH O1molC H

=0,25molH O

0,28molH O

Laspresionesparcialesdecadagasseobtienenaplicandolaecuacióndeestadodelosgasesideales:

p =xRTV

=0,14mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 225+273 K

20L=0,29atm

pC =xRTV

=0,22mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 225+273 K

20L=0,45atm

p =xRTV

=0,28mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 225+273 K

20L=0,58atm

Lapresióntotaldelamezclaes:

pt= 0,29+0,45+0,58 atm=1,32atm

2.15. Se dispone de 25 L de hidrógenomedidos a 700mmHg y 30°C y de 14 L de nitrógenomedidosa730mmHgy20°C.Sehacenreaccionarambosgasesenlascondicionesadecuadas.a)Ajustalareaccióndesíntesisycalculalamasa,engramos,deamoníacoproducido.b)Sisesuponequelareaccióntranscurreconunrendimientodel100%,calculalacantidadengramosdeldelosreactivo/squenohanreaccionado.


a‐b)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealasíntesisdeNH es:


N (g)+3H (g)2NH (g)

Alexistirinicialmentecantidadesdeambosreactivosesprecisodeterminarpreviamentecuálde ellos es el reactivo limitante. Considerando comportamiento ideal, el número de molesinicialesdecadareactivoes:

pH2=700mmmHg·25L

0,082atm·L·mol 1·K 1 30+273 K

1atm760mmmHg

=0,93mol

p =730mmmHg·14L

0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

1atm760mmmHg

=0,56mol

Comolarelaciónmolar:

0,93molH0,56molN

=1,66<3

lo que quiere decir que sobra N , por lo que se consume todo el que es el reactivolimitanteydeterminalacantidaddeNH formado.

RelacionandoH conNH :

0,93molH2molNH3molH

17gNH1molNH

=10,54g

RelacionandoH conN seobtienelacantidaddeestesobrante:

0,93molH1molN3molH

=0,31molN

0,56molN (inicial)0,31molN (reaccionado)=0,25molN (enexceso)

0,25molN28gN1molN

=7,0g

2.16.Ungasdegasógenotienelasiguientecomposiciónexpresadaen%envolumen: 8,0%;CO23,2%; 17,7%; 1,1%; 50%.Calculaladensidaddelgasa23°Cy763mmHg.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(C.Valenciana2008)

DeacuerdoconlaleydeAvogadro,elporcentajeenvolumendeunamezclagaseosacoincideconsuporcentajeenmoles.

Lamasadecadaunodelosgasescontenidosen100molesdemezclaes:

8,0molCO44gCO1molCO

=352gCO 23,2molCO28gCO1molCO

=649,6gCO

17,7molH2gH1molH

=35,4gH 1,1molCH16gCH1molCH

=17,6gCH

50,0molN28gN1molN

=1400gN

Lamasatotaldegaseses:


352gCO +649,6gCO+35,4gH +17,6gCH +1400gN =2454,6ggasógeno

Considerando comportamiento ideal, el volumen ocupado por los 100moles de gas en lascondicionesdadases:

V=100mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 23+273 K

763mmHg760mmHg1atm

=2417,7L

Ladensidaddelgasdegasógenoes:

ρ=2454,6g2417,7L

=1,015g·L 1

2.17.Elgasqueestádentrodeunrecipienteejerceunapresiónde120kPa.Seextraeunaciertacantidaddelgasqueocupa230 a100kPa.Elgasrestantedelrecipienteejerceunapresiónde80kPa.Todaslasmedidassehanrealizadoalamismatemperatura.Calculaelvolumendelrecipiente.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;1atm=101326Pa)(Baleares2009)

Considerando comportamiento ideal y llamando p a la equivalencia entre kPa y atm, elnúmerodemolesdegascontenidoenelrecipientees:

niniciales=120kPa·VL

Ratm·L·mol ·K ·TK1atmpkPa

=120VpRT

mol

Elnúmerodemolesdegasextraídosdelrecipientees:

nextraıdos=100kPa·230L


=2,3·10pRT

mol

Elnúmerodemolesdegasquequedanenelrecipientees:

nrestantes=80kPa·VL


=80VpRT

mol

Haciendounbalancedemateriadelgas:

niniciales=nextraıdos+nrestantes

120VpRT

2,3·10pRT

80VpRT

V=575L


3.DISOLUCIONES

3.1.Alprepararunadisolucióndeácidoclorhídrico1Mharesultadoalgodiluido,puessóloes0,932M.Calculaelvolumendeácidoclorhídricode riqueza32,14%enmasaydensidad1,16g/mLqueesnecesarioañadira1Ldeladisoluciónoriginalparaqueresulteexactamente1M.Suponerquenohaycontraccióndevolumenalmezclarlosdosácidos.

(Canarias1997)(C.Valenciana1998)(Extremadura2000)(Baleares2001)

MolesdeHClquecontieneladisoluciónmalpreparada:

1Ldisolucion0,932molHClLdisolucion

=0,932molHCl

SiseañadenxmLdeHCldel32,14%aladisolución,elnúmerodemolesdeHClquecontienees:

xmLHCl32,14%1,16gHCl32,14%1mLHCl32,14%

32,14gHCl

100gHCl32,14%1molHCl36,5gHCl

=0,0102xmolHCl

Almezclarambasdisolucionessedebeobtenerunadisolucióndeconcentración1M:

0,932+0,0102x molHCl1+0,001x Ldisolucion

=1Mx=7,4mLHCl32,14%

3.2.Sedisponede6,5gdedisoluciónacuosadehidróxidode litio (LiOH)de1,07dedensidadrelativay0,08defracciónmolarenLiOH.Calcular:a)Lamolalidaddeladisolución.b)Laconcentraciónen%enpeso.c)Lamolaridaddelamisma.d)¿Cuántosgramosdeaguahabráqueañadira lacitadacantidaddedisoluciónparaque lafracciónmolarenLiOHseaahora0,04?

(Murcia1998)

a) En primer lugar se calculan las cantidades de soluto y disolvente contenidas en unadisolucióndeLiOHde fracciónmolar0,08 (tomandocomobasede cálculouna cantidaddedisolucióntalqueelnúmerodemolesdeLiOHmáselnúmerodemolesdeH Osealaunidad).Porlotanto,existirán0,08molesdeLiOHporcada0,92molesdeH O.

0,08molLiOH24gLiOH1molLiOH

=1,92gLiOH

0,92molH O24gH O1molH O

=16,56gH O

18,48gdisolucion

LasmasasdeLiOHyH Ocontenidasenlos6,5gdedisoluciónson:

6,5gdisolucion1,92gLiOH

18,48gdisolucion=0,68gLiOH

6,5gdisolución–0,68gLiOH=5,82gH2O

Lamolalidaddeladisoluciónes:


0,68gLiOH5,82gH O

1molLiOH24gLiOH

10 gH O1kgH O

=4,8m

b)Laconcentracióndeladisoluciónexpresadacomoporcentajeenmasaes:

0,68gLiOH6,5gdisolucion

100=10,4%

c)Laconcentraciónmolardeladisoluciónes:

0,68gLiOH6,5gdisolucion

1molLiOH24gLiOH

1,07gdisolucion1mLdisolucion

10 mLdisolucion1Ldisolucion

=4,6M

d)LanuevadisolucióncontienelamismacantidaddeLiOHynmolesdeH O:

0,68gLiOH1molLiOH24gLiOH

0,68gLiOH1molLiOH24gLiOH +nmolH O

=0,04n=0,068molH O


=12,24gH O

Comoladisoluciónyacontiene5,82gdeH O,lamasadeestasustanciaaañadires:

12,24gH O(total)–5,82gH O(inicial)=6,42g (añadida)

3.3.En1000gdeaguaa20°Csedisuelven725Ldeamoníaco,medidosa20°Cy744mmHg.Ladisoluciónresultantetieneunadensidadde0,882g· .Calculalamolaridaddeladisoluciónyelaumentodevolumenqueexperimentaelaguaaldisolverelamoníacogaseoso.

(Canarias1998)

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesde quesedisuelvenenelaguaes:

n=744mmHg·725L

0,082atm·L·mol ·K (20+273)K

1atm760mmHg

=29,5molNH

Lamasacorrespondientees:

29,5molNH17gNH1molNH

=501,5gNH

Lamasatotaldedisoluciónresultantees:

1000gH O+501,5gNH =1501,5gdisolución

Elvolumenocupadoporladisoluciónes:

1501,5gdisolucion1mLdisolucion0,882gdisolucion

=1702mLdisolucion

Considerandoqueelaguatienedensidad0,998alatemperaturade20°C,elvolumenocupadopor1000gdelamismaes:


1000gH O1mLH O0,998gH O

=1002mLH O

ElaumentodevolumenqueexperimentaelH OaldisolverseelNH es:

V=1702mLdisolución–1002mLH O=700mL

Laconcentraciónmolardeladisoluciónresultantees:

29,5molNH31702mLdisolucion


=17,3M

3.4.Setienendosdisolucionesacuosasdeácidoclorhídrico,unadel36%enmasayρ=1,1791g/ yotradel5%enmasayρ=1,0228g/ .Calculeelvolumenquedebetomarsedecadaunade ellasparapreparar500 deunadisolucióndel15% enmasa conuna ρ=1,0726g/ .Resuelvaelproblemasuponiendoquelosvolúmenessonaditivosysuponiendoquenoloson.

(Extremadura1998)

Lamasadeladisoluciónapreparar(15%)es:

500mLHCl15%1,0726gHCl15%1mLHCl15%

=536,3gHCl15%

LamasadeHClcontenidaendichadisoluciónes:

536,3gHCl15%15gHCl

100gHCl15%=80,445gHCl

Suponiendovolúmenesaditivosyquesedeseanpreparar500mLdedisolución:

LacantidaddeHClenV mLdeladisoluciónconcentrada(36%)es:

mLHCl36%1,1791gHCl36%1mLHCl36%

36gHCl

100gHCl36%=0,4245 gHCl

LacantidaddeHClenV2mLdeladisolucióndiluida(5%)es:

mLHCl5%1,0228gHCl5%1mLHCl5%

5gHCl

100gHCl5%=0,0511 gHCl

Resolviendoelsistema:

V1+V2=500

0,4245V1+0,0511V2=80,445

V1=147mLHCl36%

V2=353mLHCl5%

Suponiendovolúmenesnoaditivosyquesedeseanpreparar500mLdedisolución:

LacantidaddeHClenm gdeladisoluciónconcentrada(36%)es:

m1gHCl36%36gHCl

100gHCl36%=0,36m1gHCl

LacantidaddeHClenm mLdeladisolucióndiluida(5%)es:


m2gHCl5%5gHCl

100gHCl5%=0,05m2gHCl

Resolviendoelsistema:

m1+m2=536,3

0,36m1+0,05m2=80,445

m1=136,7gHCl36%

m2=363,3gHCl5%

Losvolúmenesquesedebenmezclarson:

136,7gHCl36%1mLHCl36%

1,1791gHCl36%=116mLHCl36%

363,3gHCl5%1mLHCl5%

1,0228gHCl5%=355mLHCl5%

3.5.Sedisponede35kgdeunadisoluciónquetienelasiguientecomposición:Fracciónmolardeetanol0,02Fracciónmolardeagua0,98.

a) Calcule lamasa de agua que habrá que evaporar de lamisma para convertirla en unadisoluciónacuosa2mdeetanol.b)Sabiendoqueladensidaddeladisoluciónresultantees0,987g· ,calculesumolaridadysutemperaturadeebullición.

Dato.Constanteebulloscópicadelagua=0,52°C·kg· .(CastillayLeón2000)

a) Dadas las fracciones molares de los componentes de la disolución se puede calcular lafracciónmásicadelamisma:

0,02molC H OH0,98molH O

46gC H OH1molC H OH

1molH O18gH O

=0,92gC H OH17,64gH O

0,92gC H OH

18,56gdisolucion

LasmasasdeC H OHydeH Ocontenidasenlos35kgdedisoluciónson:

35kgdisolucion103gdisolucion1kgdisolucion

0,92gC H OH

18,56gdisolucion=1735gC H OH

35kgdisolucion– 1735gC H OH1kgC H OH

103gC H OH=33,625kgH O

LlamandoxaloskgdeH Oaevaporardeladisoluciónanteriorparaquesea2molal:

2=1735gC H OH33,625–x kgH O

46gC H OH1molC H OH

x=14,8kg

b)Sialadisoluciónanteriorselehanevaporado14,8kgdeH Oquedan 35–14,8 =20,2kgdedisoluciónquecontienen1735gdeC H OH.

Sabiendo que la densidad de la disolución es 0,897 g·cm , es decir, 0,897 kg·L , laconcentraciónmolares:


1735gC H OH20,2kgdisolucion

46gC H OH1molC H OH

0,897kgdisolucion1Ldisolucion

=1,67M

Latemperaturadeebullicióndeunadisoluciónsecalculamediantelaexpresión:

ΔT =k m 1+α n–1

k =constantecrioscopicam=concentracionmolalα=gradodedisociacionionican=numerodeiones

TeniendoencuentaquesetratadeunadisoluciónacuosadeC H OH,solutonoiónico(0)conloquelaexpresiónsesimplificaa:

ΔT =k mTeb=0,52°C·kgmol

2molkg

=1,04°C

Considerando que el disolvente es H O que tiene una T = 100°C, la temperatura deebullicióndeladisoluciónes:

T =100°C+ΔT =101,4°C

3.6.¿Cuáleslamolalidaddeunadisoluciónacuosaenlaquelafracciónmolardelsolutoes0,1?(Canarias2000)

Encualquiermezclabinariasecumpleque:

x +x =1x =0,9

Tomandocomobasedecálculounacantidaddedisoluciónquecontenga0,1molesdesoluto,tambiéncontendrá0,9molesdeH O.

Lamolalidaddeladisoluciónes:

0,1molsoluto1molH O

1molH O18gH O

103gH O1kgH O

=6,2m

3.7.SedisponededosdisolucionesAyB.LadisoluciónAcontiene6,00gde en1kgdeyladisoluciónBestáformadapor6,00gde y1kgde .A20°C,ladensidadde

la disolución A esmenor que la densidad de la disolución B. Indique cuál de las siguientesproposicionesrelativasaestasdisolucionesescierta:a)LasdisolucionesAyBtienenlamismamolaridad.b)Ambasdisolucionestienenlamismamolalidad.c)Lasfraccionesmolaresde enAyBsoniguales.d)Elporcentajede esdiferenteenAyB.

(Canarias2000)(CastillayLeón2001)

Ambas disoluciones contienen igual masa de soluto (m ) y por tanto, moles de soluto (n),idénticamasadedisolución(m )ydedisolvente(m ),yademás,respectodelasdensidades,expresadasenkg/L,secumplequeρ <ρ .

a)Falso.SiM =M :


MA=nmolCH3OH

m kgA 1LAρ kgA

M =nmolCH3OH

m kgB 1LBρ kgB

MM

=ρρ

Comoρ <ρ secumplequeM <M .

b)Verdadero.Sim =m :

m =nmolCH OH

m kgdisolvente

m =nmolCH OH

m kgdisolvente

=

c)Falso.Six =x :

x =nmolCH OH

nmolCH OH+10 gH O1molH O18gH O

x =nmolCH OH

nmolCH OH+10 gCCl1molCCl154gCCl

xx=

n+1000154

n+100018

<1

Comoseobserva, ladisolución cuyodisolvente tienemayormasamolar (CCl4) tienemayorfracciónmolar.

d)Falso.Si%CH OH(A)%CH OH(B):

%A=m gCH OH

m gdisolucion100

%B=m gCH OH

m gdisolucion100

%A%B

=1

Comoseobserva,%CH OH(A)=%CH OH(B).

Larespuestacorrectaeslab.

3.8.Unácidosulfúricoconcentradotieneunadensidadde1,81g· yesdel91%enmasadeácidopuro.Calculeelvolumendeestadisoluciónconcentradaquesedebetomarparapreparar500 dedisolución0,5M.

(Canarias2000)

LamasadeH SO quesenecesitaparapreparar500cm dedisolucióndeH SO 0,5Mes:

500cm H SO 0,5M0,5molH SO 1LH SO 0,5M

1LH SO 0,5M

103cm H SO 0,5M98gH SO 1molH SO

=24,5gH SO


ComosedisponedeH SO concentradoderiqueza91%enmasaydensidad1,81g·cm :

24,5gH SO100gH SO 91%

91H SO1cm H SO 91%1,81gH SO 91%

=14,9 91%

3.9.Sedisponedeunadisolución(DisoluciónA)deácidoclorhídricodel36%enpesoydensidad1,18g· .a)Calcularelvolumenquehayqueañadirdeestadisolucióna1litrodeotradisolucióndeácidoclorhídrico del 12% en peso y densidad 1,06 g· para que la disolución resultante seaexactamentedel25%enpeso.b) ¿Qué volumen de la disolución A hay que añadir a 500mL de otra disolución de ácidoclorhídrico0,92Mparaquelanuevadisoluciónresulteexactamente1M?c) ¿Qué volumen de la disoluciónA se necesita para neutralizar 50mL de una disolución dehidróxidodesodioquecontiene100g· ?

(Murcia2000)

a)LasmasasdedisoluciónyHClcontenidasen1LdedisolucióndiluidadeHCl(12%)son:

1LHCl12%103cm HCl12%1LHCl12%

1,06gHCl12%1cm HCl12%

=1060gHCl12%

1060gHCl12%12gHCl

100gHCl12%=127,2gHCl

LasmasasdedisoluciónyHCl contenidasenxmLdedisoluciónconcentradadeHCl (36%)son:

xcm HCl36%1,18gHCl36%1cm HCl36%

=1,18xgHCl36%

1,18xgHCl36%36gHCl

100gHCl36%=0,425xgHCl

Si se mezclan x cm de HCl 36% con 1 L de HCl del 12% se obtiene una disolución deconcentración25%enmasadeHCl:

1,18xgHCl36%127,2+0,425x gHCl

1060+1,18x gHCl25%100=25%x=1062 HCl36%

b)ElnúmerodemolesdeHClcontenidosen500mLdisolucióndeHCl0,92Mes:

500mLHCl0,92M1LHCl0,92M

103mLHCl0,92M0,92molHCl1LHCl0,92M

=0,46molHCl

ElnúmerodemolesdeHClcontenidosenymLdedisoluciónconcentradadeHCl(36%)es:

ymLHCl36%1,18gHCl36%1mLHCl36%

36gHCl

100gHCl36%1molHCl36,5gHCl

=1,16·10 ymolHCl

Suponiendo volúmenes aditivos, al mezclar ambas disoluciones se debe obtener unadisolucióndeconcentración1M:

0,46+1,16·10 y molHCl500+10 y LHCl1M

=1Mx=4 HCl36%


c)LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónentreHClyNaOHes:

HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2O(l)

ElnúmerodemolesdeNaOHcontenidosen50mLdedisolucióndeNaOHdeconcentración100g/Les:

50mLNaOH100g/L100gNaOH

103mLNaOH100g/L1molNaOH40gNaOH

=0,125molNaOH

RelacionandoNaOHconladisolucióndeHCl36%(A):

0,125molNaOH1molHCl1molNaOH

1mLHCl36%

1,16·10 molHCl=10,8mLHCl36%

3.10.Adiferenciadelagua,quereaccionaviolentamenteconlosmetalesalcalinos,elamoníacolíquidosecombinaconellosformandodisolucionesdeintensocolorazul.Suponiendoquetiene1707 g de una disolución de sodio en amoníaco líquido, siendo la fracciónmolar delmetal0,0937, ¿cuántos gramos de amoníaco debería evaporar si necesita que la fracción molaraumentea0,1325?

(Extremadura2001)(CastillayLeón2001)

Unadisoluciónquetienefracciónmolar0,0937paraunodesuscomponentes,paraelotrolafracciónmolares 1–0,0937 =0,9063.

Convirtiendolarazónmolarenrazónmásicayfracciónmásica:

0,0937molNa0,9063molNH

23gNa1molNa

1molNH17gNH

=0,14gNagNH

0,14gNa

1,14gdisolucion

LasmasasdeNayNH contenidasen1707gdeladisoluciónanteriorson:

1707gdisolucion0,14gNa

1,14gdisolucion=210gNa

1707gdisolución–210gNa=1497gNH

Unadisoluciónquetienefracciónmolar0,1325paraunodesuscomponentes,paraelotrolafracciónmolares 1–0,1325 =0,8675.

Convirtiendolarazónmolarenrazónmásica:

0,1325molNa0,8675molNH

23gNa1molNa

1molNH17gNH

=0,207gNagNH

Si la disolución dada contiene 210 g de Na y lo que se evapora es NH , la masa de éstenecesariaparaobtenerladisoluciónresultantees:

210gNa1gNH30,207gNa

=1014gNH3

LamasadeNH aevaporares:

1497gNH (inicial)–1014gNH (final)=483g (aevaporar)

Proble

3.11.usualdeterc.n.Ela)¿Cub)Pronatur

a)La

Laec

Relac

b)La

Segúnelectrcorrecada

3.12.carbodilucicontie

Laec

Relac

emasyCuestion

La concentlmente de lrminadacanloxígenoprouáleslamolopongaunaralezadesus

expresión8

8mLmLdisoluc

uaciónquím

2H O (aq

cionandoO2

8mLmLdisoluc

estructurad

n el modelorones solitaespondeunnátomodeox

Se necesitaonato sódicoiónapartirene93,64%

uaciónquím

Na CO (s)

cionandoNa

nesdelasOlim

tración unala forma “atidaddedisovienedelalaridadenestructuramsenlaces.

8volúmenes

LO2cionH O

micaajustada

q)2H O

conH O :

LO2cionH O

122

deLewisde

o RPECV serios alredednúmeroestéxígenoylag

1 litro de uoanhidro.Cadeotroácide .

micacorresp

)+H SO (a

a CO yH SO

mpiadasdeQuí

disoluciónagua oxigensoluciónpuedisociaciónd

deunagmolecularp

squieredeci

acorrespon

O(l)+O2(g

mmolO22,4mLO2

2

lH O es:

e trata unadorde cadaérico(m+n)geometríaes

un cierto ácalcular lamido sulfúrico

ondienteal

aq)Na

O :

mica.Volumen

acuosa de pnada de xdeproducirdelperóxidoguaoxigenadarael ,

irquehay:

dientealad

)

2mmolH O1mmolO2

sustancia cátomo cent=4porloqscomollama

cido sulfúricomolaridaddeo concentrad

lareaccióne

SO (aq)+C

n7.(S.Menargu

peróxido devolúmenes”xvecessuvodehidrógendade8volú,justificando

descomposic

=0,71M

cuya distributral se ajustqueladisposanalgunosa

o para reace esteácidodo conuna

entreNa CO

CO (g)+H

ues&F.Latre)

hidrógeno”. Esto quievolumendenoenaguaymenes?osugeomet

cióndelH O

ución de ligta a la fórmsiciónestetrautorescon“

cionar totaly cómopoddensidadde

O yH SO e

O(l)

( ) seere decir qoxígenogasyoxígeno.

tríaenfunció

(Extremadu

O es:

gandos y paulaAX2E2 araédricares“formadeli

lmente con 1dríapreparae1,830g/mL

(Balea

s:

66

expresaue unaseosoen

óndela

ura2001)

ares dea laquespectoaibro”.

1 kg dearseporL yque

res2002)


1000gNa CO1molNa CO106gNa CO

1molH SO1molNa2CO3

=9,43molH SO

Lamolaridaddeladisoluciónácidaes:

9,43molH SO1Ldisolucion

=9,43M

LamasadedisolucióndeH SO deriqueza93,64%necesariaparapreparar1Ldedisolución9,43Mes:

9,43molH SO98gH SO1molH SO

100gH SO 93,64%

93,64gH SO=987g 93,64%

Elprocedimientoexperimentales:

▪Sepesan987gdeH SO del93,64%.

▪Seintroduceunpocodeaguaenunrecipienteconcapacidadparaunlitrodedisolución.

▪Seañaden lentamente los987gdeH SO del93,64%a lavezqueseagitaconcuidadolamezcla.

▪Elprocesodedisolucióndelácidosulfúricoenaguaesfuertementeexotérmico,porloqueunavezquelamezclasehayaenfriado,secompletaconaguahastaobtener1Ldedisolución.

También se podría haber calculado el volumen correspondiente a los 987 g de H SO del93,64%aañadir:

100gH SO 93,64%1mLH SO 93,64%1,830gH SO 93,64%

=539mL 93,64%

pero en el laboratorio resulta más problemático medir ese volumen con una probeta quemedirlamasaconunabalanza.

3.13.Lalegislaciónmedioambientalestablecelossiguienteslímitesparalasconcentracionesdeionesdemetalespesadosenlosvertidosdeaguasresiduales:

cadmio<0,05ppm aluminio<0,5ppm.Unlaboratoriodeanálisisdemetalespesadosgeneracomoresiduounadisoluciónacuosaquees10 Mennitratodealuminioy10 Mennitratodecadmio.Calcule:a)Elcontenidodelosiones y dedichadisoluciónexpresadosenmg/L.b)Elvolumendeaguapuraquedebemezclarseconcada litrodeestadisoluciónparaqueelvertidocumplalalegislaciónvigente.


a)Portratarsededisolucionesacuosasdiluidassepuedeconsiderarlaconcentraciónenppmcomomgsoluto/Lagua.

LaconcentracióndeAl deladisolución,expresadaenmg/L,es:

10 molAl NO1Ldisolucion

1molAl

1molAl NO27gAl1molAl

103mgAl1gAl

=0,27mg

L

Elvalor0,27ppm<0,5ppm,valormáximopermitidoporlalegislación,porlotantorespectoalAl sepuederealizarelvertidosinproblemas.


LaconcentracióndeCd ,expresadaenppm,deladisoluciónes:

10 molCd NO1Ldisolucion

1molCd

1molCd NO112,4gCd1molCd

103mgCd1gCd

=1,12mg

L

El valor 1,12 ppm > 0,05 ppm, valor máximo permitido por la legislación, por lo tantorespectoal seránecesariodiluirparapoderrealizarelvertidodelaguacontaminada.

b)Considerandovolúmenesaditivos,yllamandoValoslitrosdeaguaaañadirparaconseguirlaconcentraciónpermitidaenelcasodelCd:

1,12mgCd1+V Ldisolucion

=0,05mgCd

LdisolucionV=21,5LH2O

3.14. En la fabricación de ácido sulfúrico por elmétodo de las cámaras de plomo, ahora endesuso,seobtieneunácidosulfúricoconunariquezadel63,66%enmasa.Calculelacantidaddeaguaquesedebeevaporar,porkgdemezclainicial,paraconcentrardichoácidohastaun75%enmasaderiqueza.


LasmasasdeH SO yH Ocontenidasen1kgdedisoluciónderiqueza63,66%es:

10 gH SO 63,66%63,66gH SO

100gH SO 63,66%=636,6gH SO

Llamando x a lamasa de H O que debe evaporar de la disolución anterior para tener unariquezadel75%:

636,6gH SO(1000–x)gdisolucion

100=75%x=151,2g

3.15.Sedeseanpreparar30gdeunadisoluciónal60%enpesodeetanol.Paraello,partiremosdeuna disolución acuosa de etanol al 96% en volumen y de agua destilada. A la temperatura detrabajo, ladensidadde ladisolucióndeetanolal96%es0,81g/mLy ladensidaddelagua1,000g/mL.¿Quévolumendeambassustanciastendremosquemezclarparaprepararladisolución?Calculetambiénlafracciónmolardeletanolenladisoluciónobtenida.Dato:densidaddeletanolabsoluto=0,79g/mL.

(Murcia2004)

Lasmasasdeetanol,C H O,ydeaguacontenidasen30gdedisolucióndeetanolal60%enpesoson:

30gC H O60%(w/w)60gC H O

100gC H O60%(w/w)=18gC H O

30gC H O60%(w/w)–18gC H O=12gH O

Relacionandoeletanolabsoluto(100%)conladisolucióndel96%envolumen:

18gC H O1mLC H O

0,79mLC H O100mLC H O96%(v/v)

96mLC H O=23,7mL O96%(v/v)

Elvolumendeaguaaañadir:


23,7mLC H O96%(v/v)0,81gC H O96%(v/v)1mLC H O96%(v/v)

=19,2gC H O96%(v/v)

30gC H O60%(w/w)–19,2gC H O96%(v/v) gH O1mLH O1,000gH O

=10,8mL

Lafracciónmolardeladisoluciónobtenidaes:

x O=18gC H O

1molC H O46gC H O

18gC2H6O1molC H O46gC H O +12gH O

1molH O18gH O

=0,37

3.16. Al preparar una disolución al 50% de hidróxido potásico partiendo de un productocomercialconun90%deriqueza,seagregóunexcesodeagua,resultandouna lejíadel45%.¿Cuánto producto comercial debe añadirse a 200 gramos de esta disolución para tener laconcentracióndeseada?

(Galicia2004)

LamasadeKOHcontenidaen200gdedisolucióndeKOHal45%enmasaes:

200gKOH45%45gKOH

100gKOH45%=90gKOH

LamasadeKOHcontenidaenxgdedisolucióndeKOHal60%enmasaes:

xgKOH60%60gKOH

100gKOH60%=0,6xgKOH

Al mezclar ambas disoluciones se puede obtener una cuya concentración sea del 50% enmasa:

90+0,6x gKOHx+200 gKOH50%

100=50%x=100gKOH60%

3.17.Sepreparaunadisoluciónmezclando30mLdeagua,dedensidad1000kg/ y40mLdeacetona de densidad 0,6 g/ . La densidad de la disolución resultante es igual a 0,9 kg/L.Calculalaconcentracióndeacetonaexpresadaen%enmasayenmolaridad.

(Baleares2005)

LasmasasdeH OydeC H Oquesemezclanson:

30mLH O1000kgH O1m3H O

1000gH O1kgH O

1m3H O

106mLH O=30gH O

40mLC H O0,6gC H O1mLC H O

=24gC H O

Laconcentracióndeladisoluciónexpresadacomo%enmasaes:

24gC H O24+30 gdisolucion

100=44%

Laconcentraciónmolardeladisoluciónes:


24gC H O24+30 gdisolucion

1molC H O58gC H O

10 gdisolucion1kgdisolucion


=6,9M

3.18.Calculaelvolumendeácidosulfúrico(tetraoxosulfato(VI)dehidrógeno)comercial(ρ=1,8g· yriqueza90%enmasa)quesenecesitaparapreparar500 deunadisolucióndeácidosulfúrico0,1M.

(Canarias2006)

LamasadeH SO quesenecesitaparapreparar500cm deladisolución0,1Mes:

500cm H SO 0,1M1LH SO 0,1M

103cm H SO 0,1M0,1molH SO1LH SO 0,1M

98gH SO1molH SO

=4,9gH SO

Como sedisponedeH SO comercial de riqueza90%y = 1,8 g·cm , el volumenque senecesitaes:

4,9gH SO100gH SO 90%

90gH SO1cm H SO 90%1,8gH SO 90%

=3 90%

3.19.Calculalosgramosdesolutoqueesprecisoañadira400mLdeunadisoluciónderiqueza30%ydensidad1,32g· paraconvertirlaenotradel40%.

(Baleares2006)

Lasmasasdedisoluciónydesolutode400mLdeunadisoluciónderiqueza30%es:

400mLdisolucion30%1,32gdisolucion30%1mLdisolucion30%

=528gdisolucion30%

528gdisolucion30%30gsoluto

100gdisolucion30%=158gsoluto

Llamando x a masa de soluto a añadir a la disolución anterior para que la concentraciónaumentehastael40%:

158+x gsoluto528+x gdisolucion

100=40%x=88gsoluto

3.20.Lacervezaqueseconsumecorrientementetieneun3,5%decontenidoenalcoholetílico,.Calculalamasadealcoholpresenteenunabotellaquecontiene330mL(“untercio”)

decervezasuponiendoqueladensidaddeestaesiguala1,00g· .(Baleares2007)

La masa de alcohol etílico (C H OH) contenida en un botellín de cerveza de 330 mL dedisoluciónes:

330mLcerveza1gcerveza1mLcerveza

3,5gC H OH100gcerveza

=11,6g

3.21.Semezclan30mLdeaguadedensidad1000kg/ con40mLdeacetona( )dedensidad0,6g/mL.Ladensidaddeladisoluciónresultantees0,9kg/L.Calculalaconcentracióndeestadisoluciónexpresadaen%masayenmolaridad.

(C.Valenciana2007)

Lasmasasdeacetonayaguaquesemezclanson:


40mLCH COCH0,6gCH COCH1mLCH COCH

=24gCH COCH

30mLH O1m3H O

106mLH O1000kgH O1m3H O

103gH O1kgH O

=30gH O

Aplicandoelconceptodeporcentajeenmasa:

24gCH COCH24gCH COCH +30gH O gdisolucion

100=44,4%

Aplicandoelconceptodemolaridad:

24gCH COCH54gdisolucion

1molCH COCH58gCH COCH

103gdisolucion1kgdisolucion


=6,9M

3.22.Unwhiskycontieneun40%envolumendealcohol.Aproximadamente,el15%delalcoholingeridopasaalasangre.¿Quéocurreconelrestodelalcohol?¿Cómosepierde?Calculalaconcentracióneng/ yenmol/Ldealcoholensangredeunhombretrasbebertreswhiskiesenunafiesta.Elhombretiene70kgdepeso.Silaconcentraciónde0,003g/ esindicativadeintoxicaciónetílica,¿seintoxicóelhombre?Datos.Alcohol= ;volumendeunacopadewhisky=100mL;densidaddelalcohol=0,79kg/L;elvolumendesangrevaríasegúnelpesodelcuerpo.Enunhombreyen litroseselresultadodel8%delamasacorporal.Comodatoscuriososdiremosqueelmáximopermitidoparaconducires0,3g/Lensangreyqueconunacantidadde4g/Lseentraencomaetílico.

(Galicia2008)

LamasadeCH CH OH(=0,79g·mL )queingiereelhombrealtomarlastrescopases:

3copas100mLwhisky

1copa40mLCH CH OH100mLwhisky

0,79gCH CH OH1mLCH CH OH

=94,8gCH CH OH

LamasadeCH CH OHquepasaalasangrees:

94,8gCH CH OH15gCH CH OH(sangre)100gCH CH OH(ingerido)

=14,2gCH CH OH(sangre)

Elvolumendesangredeunhombrede70kges:

70kg8Lsangre100kg

=5,6Lsangre

Despreciando el volumen ocupado por el alcohol etílico en la sangre, la concentraciónexpresadacomog·cm es:

14,2gCH CH OH5,6Lsangre

1Lsangre

103cm3sangre=0,0025

gcm3sangre

Estevaloresmayorque0,003g·cm ,portanto,elhombrenosufrió intoxicaciónetílica.Sinembargo,estevalores10vecessuperioralpermitidoporlaleyparaconducir(0,3g·L ).


Despreciando el volumen ocupado por el alcohol etílico en la sangre, la concentraciónexpresadacomomol·L es:

14,2gCH CH OH5,6Lsangre

1molCH CH OH46gCH CH OH

=0,055molL

El restodealcohol ingerido se repartepor losórganosdel cuerpoy se eliminaa travésdelaliento,orina,sudor.

3.23.Ciertaempresa fabricabateríasparaautomóvilesynecesitapreparar4500Ldiariosdeácido sulfúrico del 34% de riqueza en peso (densidad 1,25 g/mL). ¿Cuántos litros de ácidosulfúricoconcentrado(98%deriquezaenpeso,densidad1,844g/mL)serequeriránparacubrirlasnecesidadesdiariasdelasempresa?


Lamasadedisolucióndel34%quesenecesitaes:

4500LH SO 34%103mLH SO 34%1LH SO 34%

1,25gH SO 34%1mLH SO 34%

=5,63·106gH SO 34%

LamasadeH SO quecontienees:

5,63·106gH SO 34%34gH SO

100gH SO 34%=1,91·106gH SO

Comosedisponededisolucióndel98%:

1,91·106gH SO100gH SO 98%

98gH SO=1,95·106gH SO 98%

Elvolumendedisolucióndel98%es:

1,95·106gH SO 98%1mLH SO 98%1,844gH SO 98%

1LH SO 98%

103mLH SO 98%=1057L 98%

3.24.Apartirdeácido clorhídricocomercialdedensidad1,18g/mLy36%enpeso, sequierepreparar500mLdeunadisolución0,5Myposteriormente100mLdeunadisolución0,1Mapartirdelaanterior.Indiqueloscálculosnecesariosyelprocedimientoaseguir.CalculeelnúmerodegramosdeHquehayenlosúltimos100mLdedisolución, incluyendolosprocedentesdeagua.

(Murcia2009)

Parapreparar500mLdedisolucióndeHCl0,5MapartirdeHClderiqueza36%.



36,5gHCl1molHCl

=9,1gHCl

Como se dispone de HCl comercial de riqueza 36% y = 1,18 g·mL , el volumen que senecesitaes:

9,1gHCl100gHCl36%

36gHCl1mLHCl36%1,18gHCl36%

=21,5mLHCl36%



▪Sellenaconaguahastasumitadunmatrazaforado500mL.

▪ Se miden con una pipeta 21,5 mL de HCl de riqueza 36% y se introducen en el matrazaforado.

▪Seagitalamezclaysecompletaconaguahastallegarelaforo,cuidandodeañadirlaúltimaporcióndeaguaconuncuentagotas.

Parapreparar100mLdedisolucióndeHCl0,1MapartirdeHCl0,5M



=0,01molHCl

ComosedisponedeHCl0,5M,elvolumenquesenecesitaes:

0,01molHCl1LHCl0,5M0,5molHCl


=20mLHCl0,5M


▪Sellenaconaguahastasumitadunmatrazaforado100mL.

▪Semidenconunapipeta21,5mLdedisolucióndeHCl0,5Myse introducenenelmatrazaforado.

▪Seagitalamezclaysecompletaconaguahastallegarelaforo,cuidandodeañadirlaúltimaporcióndeaguaconuncuentagotas.

LamasadeHcontenidosenelHClañadidoes:

0,01molHCl1molH1molHCl

1gH1molH

=0,01gH

Comoladisolución0,1Mcontienepocosolutosepuedesuponerquesudensidades1g·mL ,conloquelamasadeH Ocontenidaenlos100mLdedisolución0,1Mes:

100gHCl0,1M–0,01molHCl36,5gHCl1molHCl

=99,64gH O


2molH1molH O

1gH1molH

=11,07gH

LamasatotaldeHcontenidaenladisoluciónes:

0,01gH+11,07gH=11,08gH

3.25. El etilenglicol, − , o simplemente glicol, es un líquido de densidad 1,115g/ que se utiliza como disolvente y anticongelante. ¿Qué volumen de esta sustancia esnecesariodisolverparapreparar750mLdeunadisolucióndeglicol0,250M?

(Baleares2009)

Elnúmerodemolesdeglicolcontenidosen750mLdedisolución0,250Mes:


750mLglicol0,250M1Lglicol0,250M

103mLglicol0,250M0,250molglicol1Lglicol0,250M

=0,1875molglicol

Elvolumendeglicoles:

0,1875molglicol62gglicol1molglicol

1cm3glicol1,115gglicol

=10,4cm3glicol

3.26.Una disolución de ácido nítrico tiene una densidad de 1,124 g/mL y 20,69% (P/PT). Setoman40mLdedichadisoluciónysediluyenconaguaa15°C(ρ=1g/mL)hastaunvolumende250mL.¿Cuáleslaconcentracióneng/Ldeladisolucióndiluida?

(Córdoba2010)

LamasadeHNO contenidaen40mLdedisoluciónderiqueza20,69%es:

40mLHNO 20,69%1,124gHNO 20,69%1mLHNO 20,69%

20,69gHNO

100gHNO 20,69%=9,3gHNO

Laconcentracióndeladisoluciónes:

9,3gHNO250mLdisolucion


=37,2g/L

3.27.Semezclan50mLdeunadisoluciónquecontiene54,6gdesulfatodeamonioen500mLdedisolucióncon75mLdeotradisolución0,52Mdelamismasal.Deladisoluciónresultantedelamezclansetoman30mLysediluyenconaguahastaobtener100mLdedisoluciónfinal.Calculelaconcentracióndeladisoluciónfinalexpresandoelresultadoenconcentraciónmolaryppm.


Laconcentraciónmolardeladisolución(A)es:

54,6g NH SO500mLdisolucionA

1mol NH SO132g NH SO

1000mLdisolucionA

1LdisolucionA=0,827M

Elnúmerodemmolesdesolutocontenidosen50mLdeestadisoluciónes:

50mLdisolucionA0,827mmol NH SO1mLdisolucionA

=41mmol NH SO

Elnúmerodemmolesdesolutocontenidosen75mLdeladisoluciónB(0,52M)es:

75mLdisolucionB0,52mmol NH SO1mLdisolucionB

=39mmol NH SO

Considerandovolúmenesaditivos, la concentraciónmolarde ladisolución resultante (C)demezclarlosvolúmenesdadosdelasdisolucionesAyBes:

41+39 mmol NH SO50+75 mLdisolucionC

=0,64M

Elnúmerodemmolesdesolutocontenidosen30mLdeladisoluciónCes:

30mLdisolucionC0,64mmol NH SO1mLdisolucionC

=19,2mmol NH SO


Considerandovolúmenesaditivos, laconcentraciónmolardeladisoluciónfinal(D)obtenidaaldiluirenaguaelvolumendadodeladisoluciónC:

19,2mmol NH SO100mLdisolucionD

=0,192M

Laconcentracióndeladisoluciónfinal(D)expresadaenppmes:

0,192mmol NH SO1mLdisolucionD

132mg NH SO1mmol NH SO

10 mLdisolucionD1LdisolucionD

=25344ppm

3.28.El término “proof” queaparece en lasbotellasdebebidasalcohólicas sedefine como eldobledelporcentaje en volumende etanolpuro en ladisolución.Así,unadisolucióndel95%(v/v)deetanoles190proof.¿Cuáleslamolaridaddeunadisoluciónquesea92“proof”?

(Datos.Etanol, ;densidaddeletanol:0,8g/ ;densidaddelagua:1g/ )(C.Valenciana2011)

Tomandocomobasedecálculo100mLdebebidayaplicandoelconceptodemolaridad

M=46mLCH CH OH100mLbebida

0,8gCH CH OHmLCH CH OH

1molCH CH OH46gCH CH OH

1000mLbebida

1Lbebida=8

molL


4.REACCIONESQUÍMICAS

4.1.Unamuestragranuladadeunaaleaciónparaaviones(Al,MgyCu)quepesa8,72gsetratóinicialmenteconunálcaliparadisolverelaluminio,ydespuésconHClmuydiluidoparadisolverelmagnesiodejandounresiduodecobre.Elresiduodespuésdehervirloconálcalipesó2,10g,yelresiduo insolubleenácidoapartirdelanteriorpesó0,69g.Determina lacomposiciónde laaleación.

(Canarias1997)

LamuestradealeaciónestáformadaporxgAlygMgzgCu

portanto,sepuedeescribirque:

x+y+z=8,72

AltratarlaaleaciónconálcalisedisuelveelAlqueseseparadelamezcla:

Al(s)+3OH (aq)Al OH (aq)


y+z=2,10x=6,62gAl

AltratarelresiduodeMgyCuconHClsedisuelveelMgqueseseparadelamezcla:

Mg(s)+2HCl(aq)MgCl (aq)+H (g)


z=0,69gCudedondey=1,41gMg

4.2.Unglobosellenaconhidrógenoprocedentedelasiguientereacción:

(s)+ (l) (aq)+ (g)a)Ajustelareacción.b) ¿Cuántos gramos de hidruro de calcio harán falta para producir 250 mL de hidrógeno,medidosencondicionesnormales,parallenarelglobo?c) ¿Qué volumendeHCl 0,1M seránecesariopara que reaccione todo el hidróxido de calcioformado?d)¿Quévolumenadquiriráelglobosiasciendehastalazonadondelapresiónesde0,5atmylatemperaturade‐73°C?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Extremadura1998)

a)Laecuaciónquímicaajustadaes:

(s)+ (l) (aq)+ (g)

b)Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegasaobteneres:

n=1atm·0,25L

0,082atm·L·mol 1·K 1 273K=1,1·10 2molH2


RelacionandoH yCaH :

1,1·10 2molH1molCa OH

2molH42gCa OH1molCa OH

=0,235g

c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaneutralizacióndelCa OH conHCles:

2HCl(aq)+Ca OH (aq)CaCl (aq)+2H O(l)

RelacionandoH yHCl:

1,1·10 2molH1molCa OH

2molH

2molHCl1molCa OH

1LHCl0,1M0,1molHCl

=0,11LHCl

d)Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoelgasencondicionesdiferentesalasinicialeses:

V=1,1·10 2mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 273 73 K

0,5atm=3,7L

Eldescensodelatemperaturadebereducirelvolumenocupadoporelgas,peroeldescensode presión hace aumentar el volumen del gas y este aumento compensa la reducción delvolumenproducidaporelenfriamientodelgas.

4.3.Altratar0,558gdeunaaleacióndecincyaluminioconácidoclorhídrico,sedesprendieron609mL de hidrógeno que fueron recogidos sobre agua a 746mmHg de presión y 15°C detemperatura.a)Escribelasreaccionesdelcincyelaluminioconelácidoclorhídrico.b)Calculaelnúmerodemolesdehidrógenoqueseobtuvieronenelexperimento.c)Calculalacomposicióndelamuestraexpresandoelresultadoen%.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;presióndevapordelaguaa15°C=13mmHg)(C.Valenciana1998)

a)LasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdelosmetalesconHClson:

Zn(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)

Al(s)+6HCl(aq)2 (aq)+3 (g)

b)Aplicandolaecuacióndeestadodeungasideal:

n=(746 13)mmHg

1atm760mmHg 609mL

1L103mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 15+273 K=2,49·102molH2

c) Llamandox ey, respectivamente, a los gramos de Zn yAl en la aleación y relacionandoestascantidadesconelH formado:

xgZn1molZn65,4gZn

1molH1molZn

=0,0153xmolH

ygAl1molAl27gAl

3molH2molAl

=0,0556ymolH 2


Sepuedeplantearelsiguientesistemadeecuaciones:

xgZn+ygAl=0,558gmezcla

0,0153xmolH +0,0556ymolH =0,0249molH

x=0,152gZn

y=0,406gAl

Expresandoelresultadoenformadeporcentajeenmasa:

0,152gZn0,558gmezcla

100=27,2%Zn0,406gAl

0,558gmezcla100=72,8%Al

4.4.Porlaaccióndelaguasobreelcarburodealuminio( )seobtienemetanoehidróxidode aluminio. Calcula el volumen de gasmetano,medido sobre agua a 16°C y 736mmHg depresión,queseobtiene,suponiendounapérdidadegasdel1,8%,partiendode3,2gdecarburodealuminiodel91,3%deriqueza.

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;presióndevapordelaguaa16°C=13,6mmHg)(C.Valenciana1998)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónquímicaentreAl C yH Oes:

Al C (s)+12H O(l)3CH (g)+4Al OH (aq)

RelacionandoAl C conCH4:

3,2gmuestra91,3gAl C100gmuestra

1molAl C144gAl C

3molCH1molAl C

=6,09·10‐2molCH

Teniendoencuentalapérdidadegas:

6,09·10 2molCH (teorico)1,8molCH (perdido)100molCH (teorico)

=1,1·10 3molCH (perdido)

6,09·10 2molCH (teorico)‐1,1·10 3molCH (perdido)=5,98·10 2molCH (real)

Considerandocomportamiento idealy teniendoencuentaqueel gas seencuentra recogidosobreagua:

V=5,98·10 2mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 16+273 K

736‐13,6 mmHg760mmHg1atm

=1,49LCH4

4.5.Setienen90gdeetano( )gas.Suponiendoqueeletanoesungasideal,calcula:a)Volumenqueocupaa1atmy25°C.b)Númerodemoléculasdeetanoquehayenlos90g.c)Volumende (gas,consideradotambiénideal)quesepuedeformar,alamismapresiónytemperatura, a partir del etano si la reacción siguiente es completa (ajusta previamente laecuaciónquímica):

(g)+ (g) (g)+ (l)

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;NúmerodeAvogadro,L=6,022·10 )(C.Valenciana1998)

Elnúmerodemolesdegascorrespondientealos90gdeetanoes:


90gC H 1molC H30gC H

=3molC H

a) Considerando comportamiento ideal, el volumen ocupado por el gas en las condicionesdadases:

V=3mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=73,3L

b)Aplicandoelconceptodemol,elnúmerodemoléculascorrespondientealamasadegases:

3molC H 6,022·1023moleculasC H

1molC H=1,8·1024moléculas

c)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndeletanoes:

C H (g)+72O (g)

2 CO (g)+3H O(l)

RelacionandoC H yCO :

3molC H 2molCO21molC H

=6molCO

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgasenlascondicionesdadases:

V=6mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=146,6L

4.6.Setratan6gdealuminioenpolvocon50mLdedisoluciónacuosa0,6Mdeácidosulfúrico.Suponiendoqueelprocesoquetienelugares:

Al(s)+ (aq) (aq)+ (g)Determina,trashaberajustadolaecuaciónquímica:a) El volumen de hidrógeno que se obtendrá en la reacción, recogido en una cubetahidroneumáticaa20°Cy745mmHg.(Lapresióndevapordelaguaa20°Ces17,5mmHg).b)Lacantidadde · queseobtendráporevaporacióndeladisoluciónresultantedelareacción.c)Elreactivoquesehallaenexcesoylacantidadquesobra,expresadaengramos.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(C.Valenciana1998)

Paralaresolucióndelosapartadosa)yb)esprecisoresolveranteselapartadoc).c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreH SO yAles:

2Al(s)+3H SO (aq)Al SO (aq)+3H (g)

Paradeterminarcuáleselreactivolimitante,esprecisocalcularelnúmerodemolesdecadaunadelasespeciesreaccionantes:

6gAl1molAl27gAl

=0,222molAl

50mLH SO 0,6M0,6molH SO

103mLH SO 0,6M=0,03molH SO

0,03molH SO0,222molAl

=0,13


Comolarelaciónmolaresmenorque1,5quieredecirquesobraAlquequedasinreaccionary que el es el reactivo limitante que determina las cantidades de sustancias quereaccionanyseproducen.

RelacionandoH SO yAl:

0,03molH SO 2molAl

3molH SO27gAl1molAl

=0,54gAl(gastado)

6,0gAl(inicial)–0,54gAl(gastado)=5,46gAl(enexceso)

a)RelacionandoH SO yH :

0,03molH SO 3molH

3molH SO=0,03molH

Considerandocomportamiento idealyqueademásel gas se encuentra recogido sobreagua(cubetahidroneumática),elvolumenqueocupaes:

V=0,03mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

745‐17,5 mmHg760mmHg1atm

=0,75L

b)RelacionandoH SO yAl SO :

0,03molH SO1molAl SO3molH SO

=0,01molAl SO

ComosetratadeAl SO ·H O:

0,01molAl SO1molAl SO ·H O1molAl SO

360gAl SO ·H O1molAl SO ·H O

=3,6g · O

4.7.Paradeterminarlariquezadeunamuestradecincsetoman50gdeellaysetratanconunadisolucióndeácidoclorhídricodedensidad1,18g·cm–3y35%enpesodeHCl,necesitándoseparalacompletareaccióndelcinccontenidoenlamuestra,129cm3dedichadisolución.a)Establecerlaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónquetienelugar.b)Determinarlamolaridaddeladisolucióndeácidoclorhídrico.c)Hallarelporcentajedecincenlamuestra.d) ¿Qué volumen de hidrógeno, recogido a 27°C y a la presión de 710mmHg, se desprenderáduranteelproceso?


a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClyZnes:


b) Tomando como base de cálculo 100 g de disolución de HCl de riqueza 35%, suconcentraciónmolares:

35gHCl100gHCl35%

1molHCl36,5gHCl

1,18gHCl35%1cm3HCl35%

103cm3HCl35%1LHCl35%

=11,3M

c)ElnúmerodemolesdeHClquereaccionanes:


123cm3HCl35%11,3molHCl

103cm3HCl35%=1,46molHCl

ParacalcularlariquezadelamuestraserelacionanlosmolesdeHClyZn:

1,46molHCl1molZn2molHCl

65,4gZn1molZn

=47,6gZn

47,6gZn

50gmuestra100=95,3%Zn

d)RelacionandoHClconH :


=0,73molH

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:

V=0,73mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

710mmHg760mmHg1atm

=19,2L

4.8.Paraconocer lacomposicióndeunaaleacióndealuminioycinc, se trataunamuestrade0,136 g de ésta con exceso de ácido clorhídrico y se recogen 129,0mL de hidrógeno gas encondicionesnormalesdepresiónytemperatura.

(Galicia1999)(Canarias2000)

LasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdelosmetalesconelHClson:

Zn(s)+2HCl(aq)ZnCl (aq)+H (g)

2Al(s)+6HCl(aq)2AlCl (aq)+3H (g)

ElnúmerodemolesdeH desprendidoes:

129,0mLH1LH

103mLH1molH22,4LH

=5,8·10 3molH

Llamando x e y a las masas de Zn y Mg contenidas en la aleación y relacionando estascantidadesconelH formado:

xgZn1molZn65,4gZn

1molH1molZn

=1,5·10 2xmolH

ygAl1molAl27gAl

3molH2molAl

=5,6·10 2ymolH


xgZn+ygAl=0,136galeacion

1,5·10 2x+5,6·10 2y molH =5,8·10 3molH

x=0,045gZn

y=0,091gAl



0,044gZn0,136galeacion

100=32,4%Zn0,092gAl

0,136galeacion100=67,6%Al

(EnCanarias2000elgasserecogea27°Cy1atm).

4.9.Elorigende formacióndeunacuevaseencuentraen ladisolucióndelcarbonatodecalciograciasalaguadelluviaquecontienecantidadesvariablesde ,deacuerdoconelproceso:

(s)+ (g)+ (l) (aq)+2 (aq)a)Suponiendoqueunacueva(subterránea)tieneformaesféricayunradiode4m,queelaguadelluviacontieneenpromedio20mgde /L,quelasuperficiesobrelacuevaesplanay,portanto,eláreadondecaelalluviaresponsabledelaformacióndelacuevaescircular,de4mderadio,yqueenpromediocaen240L/ alañoenellugardondesehaformadolacueva,calculaeltiempoquehanecesitadoparaqueseformaralacueva.b)Calculalaconcentración(enmol/Lyenmg/L)quetendríael enelaguasubterráneadeesa cueva, suponiendoque laúnica fuentedeagua fuera la lluvia y laúnica fuentede calciofuera lareacciónarriba indicada.Sise tomaraun litrodeaguade lacuevayseevaporaraelagua,enestascondiciones,¿quécantidaddebicarbonatodecalcioseobtendría?c) En realidad se ha analizado el agua de la cueva, observándose que tiene la siguientecomposición enmg/L: 40,0; 13,1; 7,8; 153,0; 23,8 y 10,9.Suponiendo que al evaporar un litro de agua mineral, todo el calcio se combina con elbicarbonato,calcula lamasade formado.Sielbicarbonatoquesobra secombinaconelsodio,calculalamasade formado.Sielsodiosobrantesecombinaconelcloruro,calcula lamasa de cloruro de sodio que se forma. Si el cloruro sobrante se combina con elmagnesio, calcula la masa de cloruro de magnesio obtenida. Si el magnesio que sobra secombinaconelsulfato,calculalamasadesulfatodemagnesioobtenida.Sifinalmenteelsulfatoque sobrasecombinaracon ,¿cuánto debería tenerelagua (enmg/L),yquemasade

seformaría?

(Datos. esfera=4/3π ; círculo=π ;densidad (s)=2,930g· )(C.Valenciana1999)

a)Eláreasobrelaquecaeelaguadelluviaes:

A=π· 4m =50,265m

Elvolumendeaguaquecaesobrelacuevaenunañoes:

50,265m240Lm ·ano

=12064Lano

ElvolumendelacuevayportantodeCaCO quesedisuelvees:

V=43π 4m

106cm1m

=2,681·108cm CaCO

LacantidaddeCaCO quesetienequedisolverenlacuevaes:

2,681·108cm CaCO2,930gCaCO1cm CaCO

1molCaCO100gCaCO

=7,855·106molCaCO

RelacionandoCaCO yCO :


7,855·106molCaCO1molCO1molCaCO

44gCO1molCO

=3,456·108gCO

RelacionandoCO yaguadelluvia:

3,456·108gCO103mgCO1gCO

1Lagua20mgCO

=1,728·1010Lagua

Eltiemponecesariopararecogerelaguadelluviaes:

1,728·1010Lagua1ano12064L

=1,432·106años

b)Teniendoencuentaqueelaguadelluviacontiene20mgCO /LlaconcentracióndeCa expresadaenmol/Lymg/Les:

20mgCOL

1gCO

103mgCO1molCO44gCO

1molCa1molCO

=4,54·10 4mol

L

4,54·10 4 molCaL

40gCa1molCa

103mgCa1gCa

=18,2mg

L

c)Trabajandoenmmolesymg,lasmasasdelassalesqueseformanson:

Ca HCO (considerandolimitanteelionCa )

40mgCa1mmolCa40mgCa

1mmolCa HCO

1mmolCa162mgCa HCO1mmolCa HCO

=162mgCa HCO

NaHCO (obtenidoconelionHCO sobrante)

162mgCa HCO –40mgCa =122mgHCO

153mgHCO (total)–122mgHCO (gastado)=31mgHCO (sobrante)

31mgHCO1mmolHCO61mgHCO

1mmolNaHCO1mmolHCO

84mgNaHCO1mmolNaHCO

=42,7mg

NaCl(obtenidoconelionNa sobrante)

42,7mgNaHCO –31mgHCO =11,7mgNa

13,1mgNa (total)–11,7mgNa (gastado)=1,4mgNa (sobrante)

1,4mgNa1mmolNa23mgNa

1mmolNaCl1mmolNa

58,5mgNaCl1mmolNaCl

=3,6mgNaCl

MgCl (obtenidoconelionCl sobrante)

3,7mgNaCl–1,4mgNa =2,3mgCl

10,9mgCl (total)–2,3mgCl (gastado)=8,6mgCl (sobrante)

8,6mgCl1mmolCl35,5mgCl

1mmolMgCl2mmolCl

95,3mgMgCl1mmolMgCl

=11,5mg


MgSO (obtenidoconelionMg sobrante)

11,5mgMgCl –8,6mgCl =2,9mgMg

7,8mgMg (total)–2,9mgMg (gastado)=4,9mgMg (sobrante)

4,9mgMg1mmolMg24,3mgMg

1mmolMgSO1mmolMg

120,3mgMgSO1mmolMgSO

=24,3mg

K SO (obtenidoconelionSO sobrante)

24,3mgK SO –4,9mgMg =19,4mgSO

23,8mgSO (total)–19,4mgSO (gastado)=4,4mgSO (sobrante)

4,4mgSO1mmolSO

96mgSO1mmolK SO

1mmolSO174,2mgK SO1mmolK SO

=8,0mg

LamasadeionK necesariaparaesacantidaddeK SO es:

8,0mgK SO –4,4mgSO =3,6mg

4.10.Aun laboratorio llegaunamuestrahúmedaqueesunamezcladecarbonatosdecalcioymagnesiodelaquesedeseaconocerlacomposiciónporcentual.Paraellosepesan2,250gdelamisma y se calcinan en un crisol de porcelana hasta su total descomposición a los óxidoscorrespondientes.Enelprocesosedesprendedióxidodecarbonogaseoso,quemedidoa1,5atmy30°Cocupaunvolumende413,1 .Unavezfríoelcrisolseprocedeasupesada,llegandoalaconclusióndequeelresiduosólidoprocedentedelacalcinacióntieneunamasade1,120g.Calculelacomposiciónporcentualdelamezcla.(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )


Lasecuacionesquímicascorrespondientesaladescomposicióntérmicadeamboscarbonatosson:

CaCO (s)CaO(s)+CO (g)

MgCO (s)MgO(s)+CO (g)

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdeCO desprendidoes:

n=1,5atm·413,1mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 30+273 K1L

103mL=2,5·10 2molCO

LlamandoxeyalasmasasdeCaCO yMgCO3contenidasenlamezclayrelacionandoestascantidadesconelCO formado:

xgCaCO1molCaCO100gCaCO

1molCO1molCaCO

=x100

molCO

ygMgCO1molMgCO84,3gMgCO

1molCO

1molMgCO=

y84,3

molCO

x100

+y

84,3=2,5·10 2

RelacionandolasmasasdeCaCO yMgCO conelCaOyMgOformados:



1molCaO1molCaCO

56gCaO1molCaO

=56x100

gCaO


1molMgO1molMgCO

40,3gMgO1molMgO

=40,3y84,3

gMgO

56x100

+84,3y84,3

=1,12

Resolviendoelsistemadeecuacionesseobtiene:

x=0,717gCaCO y=1,503gMgCO

Elporcentajedecadacarbonatorespectodelamuestrahúmedaes:

0,717gCaCO2,25gmezcla

100=31,9% 1,503gMgCO2,25gmezcla

100=66,8%

4.11.Enlasbotellasdeaguamineralsuelefigurarelanálisisquímicodelassalesquecontieney,además, el residuo seco,que correspondeal residuo sólidoquedejaun litrodeaguamineralcuando se evapora a sequedad. Este número no coincide con la suma de las masas de lassustancias disueltas, porque al hervir, algunas sustancias sufren transformaciones, como porejemplo,losbicarbonatosquesetransformanencarbonatos,conlacorrespondientepérdidadedióxidodecarbonoyagua:

(aq) (s)+ (g)+ (g)Elanálisisdeunaguamineralenmg/Leselsiguiente:

40,87,813,1124,116,630,7

a)Compruebaquetienelamismacantidaddecargaspositivasynegativas.b) Suponiendo que todo el calcio se encuentra en forma de bicarbonato de calcio y que seproducen las pérdidas indicadas en la introducción, calcula el residuo seco al evaporar asequedadunlitrodeaguamineral.c) Sial evaporara sequedad, todo el sulfato se encuentra en formade sulfatode sodio, ¿quémasadesulfatodesodio,declorurodesodio,declorurodemagnesioydecarbonatodecalcioseobtienenenelresiduoseco?

(C.Valenciana2000)

a)Secalculaelnúmerodemmolescorrespondientesaloscationes(molesdecargaspositivas)yaniones(molesdecargasnegativas)contenidosenunlitrodeaguamineral:

40,8mgCa1mmolCa40mgCa

2mmol(+)1mmolCa

=2,04mmol(+)


2mmol(+)1mmolMg

=0,64mmol(+)


1mmol(+)1mmolNa

=0,57mmol(+)

3,25mmol(+)

Procediendodelamismaformaconlosaniones:


124,1mgHCO1mmolHCO61mgHCO

1mmol(‐)

1mmolHCO=2,03mmol(‐)

16,6mgSO1mmolSO

96mgSO2mmol(‐)

1mmolSO=0,35mmol(‐)

30,7mgCl1mmolCl35,5mgCl

1mmol(‐)1mmolCl

=0,87mmol(‐)

3,25mmol(‐)

Haciendounbalancedecargasseobservaquecoincideelnúmerodecargaspositivasconeldecargasnegativas.

b)El residuosecoestará formadopor lasmasasde los cationesyanionesa laquehayquedescontarlamasadelosgasesqueseliberanenlareacción(CO yH O):

m . =m –m m . =m – m +m

m =[ 40,8+7,8+13,1 + 124,1+16,6+30,7 ]mg=233,1mg

m =40,8mgCa +124,1mgHCO =164,9mgCa HCO

TodoelCa secovierteenCaCO :

Ca HCO (aq)CaCO (s)+CO (g)+H O(g)

m =40,8mgCa1mmolCa40mgCa

1mmolCaCO1mmolCa

100mgCaCO1mmolCaCO

=102,0mgCaCO

Portanto,lamasadelresiduosecoes:

m . =(233,1mgiones)–[164,9mgCa HCO +102,0mgCaCO ]=170,2mg

c)Lasmasasdelassalescontenidasenlasbotellason:

Na SO (considerandolimitanteelionSO )

16,6mgSO1mmolSO96mgSO

1mmolNa SO1mmolSO

142mgNa SO1mmolNa SO

=24,6mg

NaCl(obtenidoconelionNa sobrante)

16,6mgSO1mmolSO

96mgSO2mmolNa

1mmolSO23mgNa1mmolNa

=8,0mgNa

13,1mgNa (total)–8,0mgNa (gastado)=5,1mgNa (sobrante)


1mmolNaCl1mmolNa

58,5mgNaCl1mmolNaCl

=13,0mgNaCl

MgCl (considerandolimitanteelionMg quereaccionaconelCl sobrante)


1mmolMgCl1mmolMg

95,3mgMgCl1mmolMgCl

=30,6mg

CaCO (calculadoenelapartadoanterior)=102,0mg


4.12.Unamuestrade3g,mezcladeclorurodeamonio ( )yclorurode sodio (NaCl) sedisuelveen60 deunadisolucióndehidróxidodesodioquecontiene26g· deNaOH.Sehierveladisoluciónresultantehastaconseguireldesprendimientodetodoelamoníacoformado.El exceso de NaOH se valora, hasta neutralización, con 24 de una disolución de ácidosulfúricoquecontiene39,5g· de .Calculeelcontenidodeclorurodeamonioenlamuestraoriginal.

(Murcia2001)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreNaOHyNH Cles:

NH Cl(s)+NaOH(aq)NaCl(aq)+NH (g)+H O(l)

LosmolesdeNaOHquereaccionanconNH ClseobtienenmedianteladiferenciadelosmolestotalesylosconsumidosconH SO .

▪MolestotalesdeNaOH

60cm disolucion26gNaOH

103cm disolucion1molNaOH40gNaOH

=0,039molNaOH

▪MolesenexcesodeNaOH(reaccionadosconH SO )

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreH SO yNaOHes:

H SO (aq)+2NaOH(aq)Na SO (aq)+2H O(l)

LosmolesdeNaOHquereaccionanconladisolucióndeH SO deconcentración39,5g/L:

24cm disolucion39,5gH SO

103cm disolucion1molH SO98gH SO

2molNaOH1molH SO

=0,019molNaOH

▪MolesdeNaOHquereaccionanconNH Cl

0,039molNaOH 0,019molNaOH =0,020molNaOH

RelacionandoNaOHyNH Cl:

0,020molNaOH1molNH Cl1molNaOH

53,5gNH Cl1molNH Cl

=1,07gNH Cl

Lariquezadelamuestraes:

1,07gNH Cl3gmezcla

100=35,7%

4.13.Lafermentacióndelaglucosa, ,paraproduciretanoltienelugardeacuerdoconlareacción(noajustada):

+ Calcula lacantidaddeetanol,enkg,queproduciría la fermentaciónde2,5kgdeglucosasielrendimientodelareacciónesdel25%.

(C.Valenciana2001)

Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealafermentacióndelaglucosaes:


C H O (s)2CH CH OH(l)+2CO (g)

Relacionandoglucosaconetanol:

2,5kgC H O103gC H O1kgC H O

1molC H O180gC H O

2molCH3CH2OH1molC H O

=27,8molCH CH OH

27,8molCH CH OH46gCH CH OH1molCH CH OH

1kgCH CH OH

103gCH CH OH=1,28kgCH CH OH

Teniendoencuentaunrendimientodel25%:

1,28kgCH CH OH25kgCH CH OH(real)100kgCH CH OH(total)

=0,32kg

4.14.Enelorigende laTierra, lacortezasólidaestabarodeadadeunaatmósferaqueestabaconstituidapor , , , y vapordeagua.Estaatmósfera, sometidaa la radiaciónsolar, descargas eléctricas y erupciones volcánicas, originó el medio químico en el que seformaronlosprimerosseresvivos.En1952,S.MilleryH.Ureyintrodujeronenunaparato , , , ydespuésdesometerlamezclaalaaccióndedescargaseléctricas,comprobaronalcabodeunosdíaslaformacióndemoléculassencillas: HCHO(formaldehídoometanal) (ácidoláctico) (glicina) (urea)En una experiencia de laboratorio, que reproduce el experimento deMiller yUrey, se partióexclusivamente de , y . Al final de la experiencia el análisis dio el siguienteresultado: 0,1273gdeformaldehído 0,0543gdeácidoláctico 0,1068gdeácidoacético 0,1190gdeurea

0,0962gdeglicina yciertacantidaddehidrógenomolecular.Calculalamasadelastressustanciasdepartidaylacantidaddemolesdehidrógenomolecularalfinaldelaexperiencia.

(C.Valenciana2001)

En los productos obtenidos, el carbono procede del CH , el oxígeno procede del H O y elnitrógenodelNH .Porcomodidadserealizantodosloscálculosenmgymmoles.

Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeformaldehído,CH O,es:

CH (g)+H O(g)CH O(g)+2H (g)

Elnúmerodemolesdeformaldehídoes:

0,1273gCH O10 mgCH O1gCH O

1mmolCH O30mgCH O

=4,24mmolCH O

Relacionandolacantidaddedeformaldehídoconelrestodesustancias:

4,24mmolCH O1mmolCH1mmolCH O

16mgCH1mmolCH

=67,9mg

4,24mmolCH O1mmolH O1mmolCH O

18mgH O1mmolH O

=76,4mg


4,24mmolCH O2mmolH1mmolCH O

=8,48mmol

Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeácidoláctico,C H O ,es:

3CH (g)+3H O(g)C H O (g)+6H (g)

Elnúmerodemolesdeácidolácticoes:

0,0543gC H O10 mgC H O1gC H O

1mmolC H O90mgC H O

=0,60mmolC H O

Relacionandolacantidaddeácidolácticoconelrestodesustancias:

0,60mmolC H O3mmolCH

1mmolC H O16mgCH1mmolCH

=29,0mg

0,60mmolC H O3mmolH O

1mmolC H O18mgH O1mmolH O

=32,6mg

0,60mmolC H O6mmolH

1mmolC H O=3,62mmol

Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeácidoacético,C H O ,es:

2CH (g)+2H O(g)C H O (g)+4H (g)

Elnúmerodemolesdeácidoacéticoes:

0,1068gC H O10 mgC H O1gC H O

1mmolC H O60mgC H O

=1,78mmolC H O

Relacionandolacantidaddeácidoacéticoconelrestodesustancias:

1,78mmolC H O2mmolCH

1mmolC H O16mgCH1mmolCH

=57,0mg

1,78mmolC H O2mmolH O

1mmolC H O18mgH O1mmolH O

=64,1mg

1,78mmolC H O4mmolH

1mmolC H O=7,12mmol

Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeurea,CON H ,es:

CH (g)+H O(g)+2NH (g)CON H (g)+4H (g)

Elnúmerodemolesdeureaes:

0,1190gCON H10 mgCON H1gCON H

1molCON H60gCON H

=1,98mmolCON H

Relacionandolacantidaddeureaconelrestodesustancias:


1,98mmolCON H1mmolCH

1mmolCON H16mgCH1mmolCH

=31,7mg

1,98mmolCON H1mmolH O

1mmolCON H18mgH O1mmolH O

=35,7mg

1,98mmolCON H2mmolNH

1mmolCON H17mgNH1mmolNH

=67,4mg

1,98mmolCON H4mmolH

1mmolCON H=7,92mmol

Laecuaciónquímicacorrespondientealaformacióndeglicina,C H NO ,es:

2CH (g)+2H O(g)+NH (g)C H NO (g)+5H (g)

Elnúmerodemolesdeglicinaes:

0,0962gC H NO10 mgC H NO1gC H NO

1molC H NO75gC H NO

=1,28mmolC H NO

Relacionandolacantidaddeglicinaconelrestodesustancias:

1,28mmolC H NO2mmolCH

1mmolC H NO16mgCH1mmolCH

=41,0mg

1,28mmolC H NO2mmolH O

1mmolC H NO18mgH O1mmolH O

=46,2mg

1,28mmolC H NO1mmolNH

1mmolC H NO17mgNH1mmolNH

=21,8mg

1,28mmolC H NO5mmolH

1mmolC H NO=6,40mmol

Presentandolosresultadosparcialesenformadetabla:

masa(mg) mol(mmol)Sustancia m(mg)

127,3 67,9 76,4 — 8,48 54,3 29,0 32,6 — 3,62 106,8 57,0 64,1 — 7,12 119,0 31,7 35,7 67,4 7,92 96,2 41,0 46,2 21,8 6,40

Total 503,6 226,6 255,0 89,2 33,50


4.15.Cuandoelgas obtenidoalhacerreaccionar41,6gdeAlconunexcesodeHClsehacepasarsobreunacantidadenexcesodeCuO:

Al(s)+HCl(aq) (aq)+ (g)

(g)+CuO(s)Cu(s)+ (l)a)¿CuántosgramosdeCuseobtendrán?b)¿Cuálseríaelrendimientosiseobtuvieran120gdeCu?

(Canarias2002)

a)Lasecuacionesquímicasajustadascorrespondientesalasreaccionesdadasson:

2Al(s)+6HCl(aq)2AlCl (aq)+3H (g)

H (g)+2CuO(s)Cu(s)+H O(l)

RelacionandoAlyCu:

41,6gAl1molAl27gAl

3molH2molAl

1molCu1molH

63,5gCu1molCu

=146,8gCu

b) Para calcular el rendimiento del proceso se relacionan las cantidades experimental yteóricadeCu:

120gCu(experimental)146,8gCu(teorica)

100=81,8%

4.16.Elfosfatotricálcico,principalcomponentedelarocafosfática,esinsolubleenaguay,portanto,nopuedeutilizarsecomoabono.Porreacciónconelácidosulfúricoseoriginaunamezcladedihidrógenofosfatodecalcioysulfatodecalcio.Esamezcla,queseconoceconelnombrede“superfosfatodecal”,síqueessolubleenagua.

+2 +2 Sedeseaobtenerunatoneladadesuperfosfatodecalapartirderocafosfáticaquecontiene70%de riqueza en peso de fosfato de calcio y de ácido sulfúrico del 93% de riqueza y densidad1,75g/mL.Calculaelpesodemineralnecesarioyelvolumendeácidoconsumido,sabiendoqueserequiereun10%deexcesodelácidoyqueelrendimientodelprocesoesdel90%.¿QuéporcentajedeCa,SyPcontieneelsuperfosfato?

(C.Valenciana2002)

Elsuperfosfatodecalesunamezclaformadapor:

1molCa HPO234gCa HPO1molCa HPO

=234gCa HPO

2molCaSO136gCaSO1molCaSO

=272gCaSO4

506gmezcla

Sedeseaobtener1tdemezclaperoelrendimientoesdel90%,lacantidadteóricaaproducires:

xtmezcla(teorica)90gmezcla(real)

100tmezcla(teorica)=1tmezcla(real)x=1,11tmezcla


Relacionandolamezclaconunodesuscomponentes,porejemplo,CaSO :

1,11tmezcla10 gmezcla1tmezcla

2molCaSO506gmezcla

=4387,4molCaSO

RelacionandoCaSO conCa PO :

4387,4molCaSO1molCa PO2molCaSO

310gCa PO1molCa PO

=6,8·105gCa PO

Comolarocafosfáticatieneunariquezadel70%:

6,8·105gCa PO100groca

70gCa PO1kgroca

103groca=971kgroca

RelacionandoCaSO conH SO :

4387,4molCaSO2molH SO2molCaSO

98gH SO1molH SO

=4,30·105gH SO

ComoseutilizaunadisolucióndeH SO del93%deriqueza:

4,30·105gH SO100gH SO 93%

93gH SO1mLH SO 93%1,75gH SO 93%

=2,64·105mLH SO 93%

Comoseañadeunexcesodel10%deladisolucióndeH SO :

2,64·105mLH SO 93%10mLH SO 93%(exceso)

100mLH SO 93%(necesario)=2,64·104mLH SO 93%

Elvolumentotaldeácidogastado:

2,64·105+2,64·104 mLH SO 93%1LH SO 93%

103mLH SO 93%=290,4L 93%

ElporcentajedeCa,SyPenelsuperfosfatoes:

3molCa506gmezcla

40gCa1molCa

100=23,7%Ca2molS

506gmezcla32gS1molS

100=12,6%S

2molP506gmezcla

31gP1molP

100=12,3%P

4.17. Se mezclan 20 g de cinc puro con 200 mL de HCl 6 M. Una vez terminado eldesprendimientodehidrógeno,loqueindicaquelareacciónhaterminado,¿cuáldelosreactivosquedaráenexceso?Calculaelvolumendehidrógeno,medidoencondicionesnormales,quesehabrádesprendidoalfinalizarlareacción.


LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClyZnes:



Paradeterminarcuáleselreactivolimitante,esprecisocalcularelnúmerodemolesdecadaunadelasespeciesreaccionantes:

Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

20gZn1molZn65,4gZn

=0,306molZn

200mLHCl6M6molHCl

103mLHCl6M=1,2molHCl

1,2molHCl0,306molZn

=3,9

Como la relación molar es > 2 quiere decir que sobraHCl, por lo que Zn es el reactivolimitantequedeterminalacantidaddeH formada:

0,306molZn1molH1molZn

=0,306molH

RelacionandoHClyZn:

0,306molZn2molHCl1molZn

103mLHCl6M

6molHCl=102mLHCl6M(gastado)

200mLHCl6M(inicial)–102mLHCl6M(gastado)=98mLHCl6M(enexceso)

Considerandocomportamientoideal,elvolumenqueocupaelgases:

V=0,306mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 273K

1atm=6,9L

4.18.Elamoníaco,sindudaunodeloscompuestosmásimportantesdelaindustriaquímica,seobtiene industrialmentemediante elproceso ideado en1914porFritzHaber (1868‐1934) encolaboraciónconelingenieroquímicoCarlBosch(1874‐1940).Lapreparacióndehidróxidodeamonioylaobtencióndeureasondosdesusmuchasaplicaciones.a) ¿Qué volumen de amoníaco,medido en las condiciones del proceso (400°C y 900 atm), seobtendríaapartirde270 litrosdehidrógenoy100litrosdenitrógeno,medidosen lasmismascondiciones,sisesabequeelrendimientodelareacciónesdel70%.b)¿Cuántoslitrosdehidróxidodeamonio,del28%ydensidad0,90g· ,sepodránprepararconelamoníacoobtenidoenelapartadoanterior?c) La urea (carbamida), , es un compuesto sólido cristalino que se utiliza comofertilizanteycomoalimentoparalosrumiantes,alosquefacilitaelnitrógenonecesarioparalasíntesisde lasproteínas.Suobtención industrial se llevaacaboporreacciónentredióxidodecarbono y amoníacoa350°C y35atm. ¿Cuál será el volumen dedióxido de carbono y eldeamoníaco,medidosambos en las condicionesdelproceso,necesariosparaobtener100 kgdeureasielrendimientodelprocesoesdel80%?


a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareaccióndeobtencióndeNH es:

N (g)+3H (g)2NH (g)


AlexistirinicialmentecantidadesdeambosreactivosesprecisodeterminarcuáldeelloseselreactivolimitanteparapodercalcularlacantidaddeNH obtenida.Teniendoencuentaque1moldecualquiergasocupaVLendeterminadascondicionesdepyT.

270LH1molHVLH

=270V

molH

100LN1molNVLN

=100V

molN

270V molH

100V molN

=2,7

Comoseobserva,larelaciónmolaresmenorque3,locualquieredecirquesobraN ,porloque se gasta todo el que es el reactivo limitante que determina la cantidad de NH obtenido.

Para relacionar el reactivo limitante, H , con NH se tiene en cuenta la ley de lascombinacionesvolumétricasdeGay‐Lussac:

270LH2LNH3LH

=180LNH

Comoelrendimientodelprocesoesdel70%elvolumenobtenidoes:

180LNH70LNH (real)

100LNH (teorico)=126L

b)Parasaberelvolumendedisoluciónacuosaquesepuedeprepararconlos126LdeNH ,medidos a 900 atm y 400°C, del apartado anterior es preciso conocer el número demolescorrespondientealosmismos.Aplicandolaecuacióndeestadodeungasideal:

n=900atm·126L

0,082atm·L·mol 1·K 1 400+273 K=2055molNH3

Comoelhidróxidodeamonioesunadisoluciónacuosadel28%deamoniaco,NH (aq):

2055molNH317gNH1molNH

100gNH 28%

28gNH3=1,25·105gNH4OH28%

1,25·105gNH 28%1mLNH 28%0,9gNH 28%

1LNH 28%

10 mLNH 28%=139L 28%

c)Sedeseaobtener100kgdeureayelrendimientodelprocesoesdel80%,luegolacantidadquehabráquepreparares:

xkgCO NH (teorico)80kgCO NH (real)

100kgCO NH (teorico) 100kgCO NH (real)

seobtiene,x=125kgCO NH (teorico).

Losmolesdeureaaprepararson:

125kgCO NH10 gCO NH1kgCO NH

1molCO NH60gCO NH

2084molCO NH

Laecuaciónquímicacorrespondientealaobtencióndelaureaes:


CO (g)+2NH (g)CO NH (s)+H O(l)

RelacionandoureaconCO :

2084molCO NH1molCO

1molCO NH 2084molCO

Considerandocomporamientoideal,elvolumendeCO quesenecesitaenlareacciónes:

V=2084mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 350+273 K

35atm=3042L

ComoelnúmerodemolesgastadosdeNH eseldoblequedeCO ,yambassustanciassongaseosas,elvolumen,medidoen lasmismascondicionesdepresiónytemperatura,tambiénseráeldoble,V=6084L .

4.19.Unagota(0,05mL)deHCl12Mseextiendesobreunahojadelgadadealuminiode0,10mmde espesor.Supongaque todoelácido reaccionay traspasa la láminadeun ladoaotro.Conociendo que la densidad del aluminio es de 2,70 g· , ¿cuál será el área del agujerocircular producido? ¿Qué volumen de hidrógeno, medido a 27°C y 101000 Pa, se habrádesprendido?

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;1atm=101325Pa)(Murcia2003)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreHClyAl:

6HCl(aq)+2Al(s)2AlCl (aq)+3H (g)

LosmolesdeHClgastados:

0,05mLHCl12M12molHCl

103mLHCl12M=6·10 molHCl

RelacionandoHClconAl:

6·10 molHCl2molAl6molHCl

27gAl1molAl

1cm3Al2,70gAl

=2·10 cm3Al

Suponiendo que el agujero formado es circular, en la chapa desaparece un cilindro de Al.ComoelvolumendelcilindroesV=S·h,siendoSlasuperficiebásicayhlaalturadelcilindro,seobtiene:

S=2·10 cm3Al0,10mmAl

=0,2cm2

RelacionandoHClconH :

6·10 molHCl3molH6molHCl

=3·10 molH

Considerando comporamiento ideal, el volumendeH ,medido a101000Pay27°C,que sedesprendeenlareacciónes:


V=3·10 mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

101000Pa101325Pa1atm

103mLH21LH2

=7,4mL

4.20.Unamezcladecarbonatodesodioycarbonatodepotasio,depesototal1,000g,setratacon ácido clorhídrico en exceso. La disolución resultante se lleva a sequedad y el residuoobtenido (nadamásmezclade clorurosde sodio ypotasio)pesa1,091g. Calcula la fracciónmolardelosdoscompuestosenlamezclainicial.

(Baleares2003)

LasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdeloscarbonatosconHClson:

Na CO (s)+2HCl(aq)2NaCl(s)+CO (g)+H2O(g)

K CO (s)+2HCl(aq)2KCl(s)+CO (g)+H2O(g)

LlamandoxeyalosmolesdeNa CO ydeK CO ,respectivamente,contenidosenlamezcla,seobtienenlassiguientescantidadesdemezclainicialyderesiduo:

xmolNa CO106gNa2CO31molNa2CO3

106xgNa CO

ymolK CO106gK CO1molK CO

138ygK CO

xmolNa CO2molNaCl

1molNa CO58,5gNaCl1molNaCl

117xgNaCl

ymolK CO2molKCl

1molK CO74,5gKCl1molKCl

149ygKCl


106xgNa CO +138ygK CO =1,000gmezcla

117xgNaCl+149ygKCl=1,091gresiduo

x=4,4·10 molNa CO

y=3,9·10 molK CO

Lasrespectivasfraccionesmolaresson:

x =4,4·10 molNa CO

4,4·10 molNa CO +3,9·10 molK CO=0,47

x =3,9·10 molK CO

4,4·10 molNa CO +3,9·10 molK CO=0,53

4.21.Unamezclade4,800gdehidrógeno y36,400gde oxígeno reaccionan completamente.Demuestreque lamasatotalde lassustanciaspresentesantesydespuésde lareacciónson lasmismas.


LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreH yO es:

2H (g)+O (g)2H O(l)


Lamasainicialdelasespeciespresentesenlareacciónes:

4,800gH +36,400gO =41,2g

AlexistirinicialmentecantidadesdeambosreactivosesprecisodeterminarcuáldeelloseselreactivolimitanteparapodercalcularlacantidaddeH Oobtenida.

4,800gH1molH2gH

=2,4molH

36,400gO 1molO32gO

=1,1375molO

2,4molH

1,1375molO=2,1

Comoseobserva,larelaciónmolaresmayorque2,locualquieredecirquesobraH ,porloque se gasta todo el , que es el reactivo limitante y que determina la cantidad de H Oobtenida.

RelacionandoH conO sepuedeobtenerlamasadeH sobrante:

1,1375molO2molH1molO

2gH1molH

=4,55gH

4,800gH (inicial)–4,550gH (gastado)=0,25gH (exceso)

RelacionandoH conH2Oseobtienelamasadeéstaformada:

1,1375molO2molH O1molO

18gH O1molH O

=40,95gH O

Lamasafinaldelasespeciespresentesenlareacciónes:

0,25gH (exceso)+40,95gH O=41,2g,portanto,secumplelaleydeLavoisier.

4.22. Al hacer reaccionar con oxígeno 5,408 g de una aleación deMg y Al, se obtiene comoresiduounamezcladelosóxidosdeambosmetalesquepesa9,524g.DeterminarelporcentajeenpesodelMgenlaaleación.

(Extremadura2003)

Lasecuacionesquímicascorrespondientesalaoxidacióndeambosmetaleses:

Mg(s)+O (g)MgO(s)

2Al(s)+32O (g)Al O (s)

Llamandox ey a losmolesdeMg yAl, respectivamente, sepuedenplantear las siguientesecuaciones:

xmolMg24,3gMg1molMg

+ymolAl27gAl1molAl

=5,408galeacion

xmolMg1molMgO1molMg

40,3gMgO1molMgO

+ymolAl1molAl O2molAl

102gAl O1molAl O

=9,524goxidos



x=0,1234molMg y=0,0892molAl

LamasadeMgenlaaleaciónes:

0,1234molMg24,3gMg1molMg

=2,999galeacion

ElporcentajedeMgenlaaleaciónes:

2,999gMg5,408galeacion

100=55,4%Mg

4.23. Una muestra de 1,02 g·que contenía solamente carbonato de calcio y carbonato demagnesio,secalentóhastadescomposicióndeloscarbonatosaóxidosy (g).Lasreaccionesqueseproducenson:

(s)CaO(s)+ (g)

(s)MgO(s)+ (g)Elresiduosólidoquequedódespuésdelcalentamientopesó0,536g.Calcula:a)Lacomposicióndelamuestra.b)Elvolumende producido,medidoenc.n.

(Cádiz2003)

a) Llamandox ey, respectivamente, a losmoles de CaCO yMgCO en lamezcla se puedeplantearlasiguienteecuación:

xmolCaCO100gCaCO1molCaCO

+ymolMgCO84,3gMgCO1molMgCO

=1,02gmezcla

Relacionandoestascantidadesconelresiduoformado:

xmolCaCO1molCaO1molCaCO

56gCaO1molCaO

+ymolMgCO1molMgO1molMgCO

40,3gMgO1molMgO

=0,536gresiduo


x=5,90·10 molCaCO y=5,09·10 molMgCO

Lasmasascorrespondientesson:

5,90·10 molCaCO100gCaCO1molCaCO

=0,590gCaCO

5,09·10 molMgCO84,3gMgCO1molMgCO

=0,429gMgCO


0,590gCaCO1,02gmezcla

100=57,8% 0,429gMgCO1,02gmezcla

100=42,1%

b)RelacionandolosmolesdecadacomponenteconelCO producido:

5,90·10 molCaCO1molCO1molCaCO

+5,09·10 molMgCO1molCO

1molMgCO=0,011molCO


Elvolumencorrespondientemedidoencondicionesnormaleses:

0,011molCO22,4LCO1molCO

=0,25L

4.24.Lamayoríadelaspastillasantiácidocontienen,entreotrascosas,unamezcladecarbonatodecalcioycarbonatodemagnesio.Paracalcularelcontenidoencarbonatosseañadeunexcesodeácidoclorhídrico,conloquetodoelcarbonatosetransformaendióxidodecarbono:

(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)+ (l)

(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)+ (l)Acontinuación,sevaloraelexcesodeácidoclorhídricoconunadisolucióndeNaOH:

NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+ (l)Datosdelaexperiencia:

Pesodelapastillaantiácido:1,4576gPesodelfragmentodepastillautilizadoenelanálisis:0,3515gDisolucióndeácidoclorhídrico:0,18MDisolucióndehidróxidodesodio:0,10M

Procedimiento:Seintroduceelfragmentodepastillaenunmatrazerlenmeyerde250mLyseañaden25mLdedisolucióndeHCl0,18M.Conayudadeunavarillaagitadorasedisuelvelamuestra.Seañadentresgotasdedisoluciónderojocongo,queesunindicadorácido‐basequetomacolorvioletaenmedio ácido y color rosa enmedio básico, y se valora con disolución deNaOH hasta que elindicador vire del color violeta a rosa. En la experiencia se consumieron 7,3 mL de estadisolución.Calcula:a)Molesdecarbonatodecontenidosenlamuestrautilizadaparaelanálisis.b)Molesdecarbonatodecontenidosenunapastilla.c)Gramosdecarbonatodecalcioydemagnesiocontenidosenunapastilla, sabiendoquedelpeso totaldecarbonatosel89,47%correspondeacarbonatodecalcioyel10,53%restanteacarbonatodemagnesio.

(C.Valenciana2004)

a)MolesdeHCltotalesañadidos:

25mLHCl0,18M0,18molHCl

103mLHCl0,18M=4,5·103molHCl

MolesdeHClenexceso(reaccionanconNaOH):

7,3mLNaOH0,10M0,10molNaOH

103mLNaOH0,10M1molHCl1molNaOH

=7,3·104molHCl

MolesdeHClquereaccionanconCO :

4,5·103‐7,3·104 molHCl=3,8·103molHCl

Portanto,losmolesdecarbonatoenlamuestrason:

3,8·103molHCl1molCO2molHCl

=1,9·10‐3mol


b)RelacionandolapastillaantiácidoylosmolesdeCO :

1,4576gpastilla1,9·103molCO0,3515gpastilla

=7,9·103mol

c)Llamandoxey,respectivamente,alosgramosdeCaCO yMgCO contenidosenlapastillaantiácido,losmolesdecarbonatocorrespondientesson:


1molCO1molCaCO

=x100

molCO


1molCO1molMgCO

=y

84,3molCO

x100

+y

84,3=7,9·103molCO


x100

+y

84,3=7,9·103molCO

xgCaCOygMgCO

=89,47gCaCO10,53gMgCO

x=0,686g

y=0,081g

4.25.Enel laboratorioencontramosun frascoviejoquecontieneunamuestradecinc,sinmásinformación.Para saber cuál es su riqueza sehace reaccionar4,25gde esamuestra conunexcesodeácidoclorhídrico6M, loqueda lugara la formacióndehidrógenogasyclorurodecinc.Elgashidrógenoserecogea20°Cy745mmHgocupandounvolumende950mL.Calcular:a)Lariquezadeesamuestradecincen%.b)Quévolumendedisoluciónácidaesnecesarioparaobteneresevolumendehidrógenogas.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Galicia2004)

a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreHClyZnes:


Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegases:

n=745mmmHg·950mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

1atm760mmHg

1L

103mL=3,9·102molH

RelacionandoH yZn:

3,9·102molH1molZn1molH

65,4gZn1molZn

=2,55gZn

ElporcentajedeZnenlamuestraes:

2,55gMg4,25gmuestra

100=60,0%Zn

b)RelacionandoH conHClseobtieneelvolumendedisoluciónácidanecesariaparaobtenerelgas:


3,9·102molH2molHCl1molH

103mLHCl6M

6molHCl=13mLHCl6M

4.26.Elsulfatodeamonioseobtieneindustrialmenteburbujeandoamoníacogaseosoatravésdeácidosulfúricodiluido,según:

2 (g)+ (l) (s)Calcula:a)Elvolumendeamoníaco,a20°C y700mmHg,necesarioparaobtener50kgde sulfatodeamoniodel80%deriquezaenpeso.b)El volumendeácido sulfúricodel 50% de riqueza enpeso ydensidad 1,40g· que seconsumiráendichapreparación.


Lacantidadde NH SO aobteneres:

50·103g NH SO 80%80g NH SO

100g NH SO 80%1mol NH SO132g NH SO

=303mol NH SO

a)Relacionando NH SO conNH :

303mol NH SO2molNH

1mol NH SO=151,5molNH

Suponiendocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:

V=151,5mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

700mmHg760mmHg

1atm=3952L

b)Relacionando NH SO conH SO :

303mol NH SO1molH SO

1mol NH SO98gH SO1molH SO

=2,97·104gH SO

ComosedisponedeunadisolucióndeH2SO4deriqueza50%:

2,97·104gH SO100gH SO 50%

50gH SO1mLH SO 50%1,40gH SO 50%

=4,24·104mL 50%

4.27.Unamuestra que consiste en unamezcla de cloruros de sodio y potasio pesa 0,3575 g,produce0,1162gdepercloratodepotasio.Calculalosporcentajesdecadaunodelosclorurosdelamezcla.

(Cádiz2004)

Comoelpercloratodepotasioformadoprocededelcloruropotasiodelamezclaoriginal:

0,1162gKClO1molKClO138,6gKClO

1molCl

1molKClO1molKCl1molCl

74,6gKCl1molKCl

=0,0625gKCl

Elporcentajedepercloratodepotasioenlamezclaoriginales:


0,0625gKCl0,3575gmezcla

100=17,5%KCl

Elrestoesclorurodesodio:

100%mezcla–17,5%KCl=82,5%NaCl

4.28.ElprocesoOstwaldpara la fabricaciónde llevaconsigo laoxidacióndelamoníacoporairesobreuncatalizadordeplatino,según:

4 (g)+5 (g)6 +(g)+4NO(g)

2NO(g)+ (g)2 (g)¿Quévolumendeaire(estecontieneun21%deoxígenoenvolumen)a27°Cy1atmsenecesitaparalaconversióncompletaporesteprocesode5toneladasde en ?


Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónglobales:

4NH (g)+5O (g)6H2O+(g)+4NO(g)

ElnúmerodemolesdeNH atransformares:

5tNH10 gNH1tNH

1molNH17gNH

=2,94·10 molNH

RelacionandoNH conO (1ªreacción):

2,94·105molNH5molO4molNH

=3,68·10 molO

RelacionandoNH conO (2ªreacción):

2,94·105molNH4molNO4molNH

1molO2molNO

=1,47·10 molO

LacantidadtotaldeO2consumidoes:

3,68·10 molO (1ªreacción)+1,47·10 molO (2ªreacción)=5,15·10 molO (total)

En una mezcla gaseosa la composición volumétrica coincide con la composición molar,relacionandoO conaire:

5,15·105molO100molaire21molO

=2,45·106molaire

Suponiendocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelairees:

V=2,45·106mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

1atm=6,03·107Laire


4.29. La industria química utiliza grandes cantidades de ácidos.De hecho entre los diversosproductos químicos de más producción de la industria española (tanto orgánicos comoinorgánicos)estáelácidonítricoqueencuentrasusprincipalesaplicacionesen la industriadelosfertilizantes,explosivosyfabricacióndeproductosquímicos.a)Enunfrascodeácidonítricoconcentrado,seleelassiguientesinscripciones:

masamolecular:63,01densidad:1,38riquezaenpeso:60%

a1)¿CuántosmLdeesteácidosonnecesariosparapreparar250mLdeunadisoluciónde 2M?a2)¿CuántosmLde 2Msonnecesariosparaalcanzarelpuntodeequivalenciaenunatitulaciónde50mLdehidróxidoamónico0,5M? Justifique,cualitativamentesienelpuntodeequivalenciaelpHseráácido,básicooneutro.b)Seledioaunestudianteunácidodesconocido,quepodíaserácidoacético,( ),ácidopirúvico ( ) o ácido propiónico ( ). El estudiante preparó unadisolución del ácido desconocido disolviendo 0,100 g del mismo en 50,0 mL de agua. Acontinuación,valoróladisoluciónhastaelpuntodeequivalenciaconsumiéndose11,3mLdeunadisolucióndeNaOH0,100M.Identifiquerazonadamenteelácidodesconocido.

(Sevilla2004)

a1)LamasadeHNO quesenecesitaparaprepararladisolución2Mes:

250mLHNO 2M2molHNO

10 mLHNO 2M63,01gHNO1molHNO

=31,51gHNO

Comosedisponededisolucióndel60%:

31,51gHNO100gHNO 60%

60gHNO1mLHNO 60%1,38gHNO 60%

38mL %

a2)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareaccióndeneutralizaciónes:

HNO (aq)+NH (aq)NH NO (aq)+H O(l)

Elnúmerodemmolessolutocontenidosenladisoluciónbásicaes:

50mLNH 0,5M0,5mmolNH1mLNH 0,5M

=2,5mmolNH

RelacionandoNH yHNO 2M:

2,5mmolNH1mmolHNO1mmolNH

1mLHNO 2M2mmolHNO

=12,5mL 2M

Comoreaccionancantidadesestequiométricas,enelpuntodeequivalenciasólohayNH4NO3:

NH NO (aq)NH (aq)+NO (aq)

Elionnitratonosehidrolizayaqueeslabaseconjugadadelácidonítrico(ácidofuerte);yelionamonioeselácidoconjugadodelamoníaco(basedébil),portanto,sehidrolizadeacuerdoconlareacción:

NH (aq)+H O(l)NH (aq)+H O (aq)


Comoseobserva,enestareacciónseproduceniones ,luegoelpHdeladisoluciónesácido.

b)LlamandoHXalácidodesconocido,lareaccióndeneutralizacióndelmismoes:

HX(aq)+NaOH(aq)NaX(aq)+H O(l)

ElnúmerodemolesdeHXneutralizadosconNaOHes:


103mLNaOH0,1M1molHX

1molNaOH=1,13·103molHX

RelacionandolosgramosymolesdelácidoHX:

0,100gHX

1,13·103molHX=88,5g·mol1

Calculandolasmasasmolaresdelosácidospropuestos:

Ácido Fórmula M(g·mol1)acético CH COOH 60propiónico CH CH COOH 74pirúvico CH COCOOH 88

Seobservaquelamasamolarobtenidaapartirdelareaccióndeneutralizacióncoincideconladelácidopirúvicoque,portanto,serálasustanciaproblema.

4.30.Alatemperaturade25°Cy750mmHgdepresiónreaccionancompletamente250gdeunapiedracalizaconunadisolucióndeHCldel35%enpesoydensidad1,18g/mLsegúnlasiguientereacción:

(s)+2HCl(aq) (aq)+ (g)+ (l)sabiendoquelapiedracalizatieneunariquezaen (s)del80%,calcule:a)Elvolumendedióxidodecarbonoproducidomedidoenlasmismascondicionesdepresiónytemperaturadelareacción.b)ElvolumendeladisolucióndeHClnecesario.c)Cantidaddepiedracalizanecesariaparaobtener1kgde (s).

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Córdoba2004)

ElnúmerodemolesdeCaCO contenidosenlamuestradecalizaes:

250gcaliza80gCaCO100gcaliza

1molCaCO100gCaCO

=2molCaCO

a)RelacionandoCaCO yCO :

2molCaCO1molCO1molCaCO

=2molCO



V=2mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

750mmmHg760mmHg1atm

1L

103mL=49,5L

b) Relacionando CaCO y HCl se obtiene el volumen de disolución ácida necesaria para lareacción:

2molCaCO2molHCl1molCaCO

36,5gHCl1molHCl

100gHCl35%


= mLHCl35%

c)RelacionandoCaCl yCaCO :

1kgCaCl103gCaCl1kgCaCl

1molCaCl111gCaCl

1molCaCO1molCaCl

=9molCaCO

RelacionandoCaCO ycaliza:

9molCaCO100gCaCO1molCaCO

100gcaliza80gCaCO

= gcaliza

4.31.Ante laposible faltade reservasdepetróleo sehanensayadoenalgunosvehículosotrostiposdecombustibles,entreellosunamezcladebutanoyetanol.a)Escribelasreaccionesdecombustióndecadasustancia.b)Determinacuáldeelloscontribuyemásalefectoinvernadero(emisiónde )sisequeman100gdecadauno.

(Canarias2005)

a)Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndelbutanoes:

(g)+132

(g)4 (g)+5 (l)

Laecuaciónquímicacorrespondientealacombustióndeletanoles:

(g)+3 (g)2 (g)+3 (l)

b)LamasadeCO producidaenlacombustiónde100gdebutanoes:

100gC H1molC H58gC H

4molCO1molC H

44gCO1molCO

=303g

LamasadeCO producidaenlacombustiónde100gdeetanoles:

100gC H O1molC H O46gC H O

2molCO1molC H O

44gCO1molCO

=191g

A la vista de los resultados obtenidos, se concluye que el butano contribuyemás que eletanolalefectoinvernadero.


4.32.Duranteunproceso industrialdeproduccióndeácido sulfúrico12M sehacometidounerrorquedacomoresultadolaobtencióndeunácido10,937M.a)Calculeelvolumendeácidosulfúrico,de90%deriquezaenpesoydensidad1,8g/mL,quehayqueañadira1000litrosdeaquelladisoluciónparaqueresulteexactamente12M.Supongaquelosvolúmenessonaditivos.b)Esteácidoseutilizaparalafabricacióndesulfatocálcico.Laempresanecesitaproducir7800kg de este compuesto. Para ello dispone de suficiente cantidad de las dosmaterias primasnecesarias:carbonatodecalcioyácido sulfúrico.Elprimero seencuentraenestadopuroyelsegundo es 12M. Si se sabe que el rendimiento de la reacción es del 84% ¿qué volumen dedisolucióndeácidosulfúricodebeemplearse?

(Murcia2005)

a)ElnúmerodemolesdeH SO enladisoluciónpreparadaes:

1000LH SO 10,397M10,937molH SO1LH SO 10,397M

10937molH SO

ElnúmerodemolesdeH SO contenidosenxmLdeunadisolucióndeH SO del90%deriquezaenpesoydensidad1,8g/mLes:

xmLH SO 90%1,8gH SO 90%1mLH SO 90%

90gH SO

100gH SO 90%1molH SO98gH SO

=1,65·102xmolH SO

Ladisoluciónresultantedelamezcladeambasdisolucionesdeberátenerunaconcentración12M:

10,937+1,65·102x molH SO

1000+x·103 Ldisolucion=12Mx=2,35·105L %

b)Sielrendimientodelprocesoesdel84%lacantidadteóricadeCaSO aproducires:

xkgCaSO (teo)84kgCaSO (real)100kgCaSO (teo)

=7800kgCaSO (real)x=9286kgCaSO (teo)

LaecuaciónquímicacorrespondientealaobtencióndeCaSO es:

CaCO (s)+H SO (g)CaSO (s)+CO (g)+H O(l)

RelacionandoCaSO conladisolucióndeH SO 12M:

9286·103gCaSO1molCaSO132gCaSO

1molH SO 4

1molCaSO1LH SO 12M12molH SO

5690L 12M

4.33. Elmetano es uno de los gases que contribuyen al efecto invernadero y se produce encantidades importantescomoconsecuenciade losresiduosde lasgranjasdeanimalespara laalimentación.Lareaccióndelmetanoconaguaesunaformadeprepararhidrógenoquepuedeemplearsecomofuentedeenergíanetaenlaspilasdecombustible.

(g)+ (g)CO(g)+3 (g)Secombinan995gdemetanoy2510gdeagua:a)¿Quiéneselreactivolimitante?b)¿Cuáleslamasamáximadehidrógenoquesepuedepreparar?c)¿Quémasadereactivoenexcesoquedarácuandoacabelareacción?

(O.Q.L.Baleares2005)


a)Relacionandoentresílosmolesdeambassustancias:

995gCH1molCH16gCH

=62,2molCH

2150gH O1molH O18gH O

=139,4molH O

62,2molCH139,4molH O

=0,45

Comolarelaciónmolares<1quieredecirquesobra ,porloqueelreactivolimitanteesCH .

b)LacantidaddeH formadodependedelacantidaddereactivolimitante:

62,2molCH3molH1molCH

2gH1molH

=373g

c)LosmolesdeH Oconsumidosenlareaccióndependendelacantidaddereactivolimitante:

62,2molCH1molH O1molCH

=62,2molH O

LosmolesdeH Oenexcesoson:

139,4molH O(inicial)62,2molH O(gastado)=77,2molH O(exceso)

LamasadeH Oenexcesoes


=1390g

4.34.Elclorogaseoso( )puedeobtenerseenellaboratorio,enpequeñascantidadeshaciendoreaccionareldióxidodemanganesoconácidoclorhídricoconcentrado,según:

(s)+4HCl(aq) (aq)+ (g)+2 (l)Sehacenreaccionar100gde con0,8LdedisolucióndeHCldel35,2%enmasaydensidad1,175g· Calcule:a)Lamolaridaddelácidoempleado.b)Elvolumendecloroproducidoencondicionesnormales.

(Cádiz2005)

a)Tomandocomobasedecálculo1LdedisolucióndeHCl:

103mLHCl35,2%1LHCl35,2%

1,175gHCl35,2%1mLHCl35,2%

35,2gHCl

100gHCl35,2%1molHCl36,5gHCl

=11,3M

b) Para calcular la cantidad de Cl producido es necesario calcular previamente cuál es elreactivolimitante:

100gMnO1molMnO86,9gMnO

=1,15molMnO

0,8LHCl11,3M11,3molHCl1LHCl11,3M

=9,07molHCl

9,07molHCl1,15molMnO

=7,9


Como la relaciónmolar es> 4quieredecir que sobraHCl, por loqueMnO2eselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeCl formada:

1,15molMnO1,15molCl1molMnO

22,4LCl1molCl

=25,8L

4.35.Unamuestradehullacontiene1,6%enpesodeazufre.Mediantelacombustión,elazufreseoxidaadióxidodeazufregaseoso:

S(s)+ (g) (g)quecontaminalaatmósfera.Untratamientoposteriordeldióxidodeazufreconcalviva(CaO)transformael en .Siunacentraltérmicaconsumediariamente6600tdehulla,calcule:a)Lamasa(enkg)de queseproduce.b)Elvolumen(en )de queseliberaaunatemperaturade20°Cy1atmdepresión.c)SielconsumodiariodeCaOesde150t¿sepuedeeliminartodoel producido?Encasocontrario,¿quécantidadde seliberaalaatmósfera?


a)LacantidadSpresenteenlahullaes:

6600thulla106ghulla1thulla

1,6gS

100ghulla1molS32gS

3,3·106molS

RelacionandoSySO liberadoenlacombustión:

3,3·106molS1molSO1molS

64gSO1molSO

1kgSO

103gSO2,1·105kg

b)Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelgases:

V=3,3·106mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

1atm1m3

103L=7,9·104m3

c)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreSO yCaOes:

SO (g)+CaO(s)CaSO (s)

RelacionandoCaOySO seobtienelacantidaddeSO eliminado:

150·106gCaO1molCaO56gCaO

1molSO1molCaO

64gSO21molSO

1kgSO

103gSO1,7·105kg

Estacantidadesmenorque laobtenidaenelapartadoa), luegoNOseeliminatodoelSO producido.

2,1·105kgSO (producido)1,7·105kgSO (eliminado)=4,0·104kg (liberado)


4.36.Losnutrientesdelasplantascontenidosenlosfertilizantessonelnitrógeno,elfósforoyelpotasio.Enlaetiquetadecualquierfertilizanteapareceelporcentajequecontienedecadaunode estos elementos expresado en forma de , y . Un fertilizante utilizadofrecuentemente es “Compo Fertilizante Universal 7‐5‐6”, que indica que contiene un 7% denitrógeno,5%de y6%de .Un método sencillo para analizar el fósforo contenido en un fertilizante consiste en laprecipitación y pesada en forma de ·6 (tetraoxofosfato (V) de amonio ymagnesio hexahidrato), lo que constituye un ejemplo típico de análisis gravimétrico ogravimetría.Laprecipitacióndeestasalseproducealadicionarcatión ycatión aunadisoluciónquecontengaelanión :

(aq)+ (aq)+ (aq)+ (aq)+5 (l) ·6 (s)Enunerlenmeyerde1Lseintroducen20,47gdefertilizanteysedisuelvenen150mLdeaguadestilada.Seadicionan60mLdedisolución0,4Mdesulfatodemagnesio.Seañadenunasgotasdefenolftaleínayseguidamente,lentamenteyagitando,seadicionadisolución1Mdeamoníacohastaqueseformeunprecipitadoblancoyseproduzcaelvirajedelindicadordeincoloroarojo.Enestaoperaciónseconsumen30mLdedisolucióndeamoníaco.Despuésdeesperar15minutospara que sedimente el precipitado, se filtra sobre papel de filtro, previamente pesado, en unembudoBuchner,utilizandotrompadeaguaparavacío.Despuésdecalentarenlaestufaa40°C,hastaunpesoconstante,seobtuvounprecipitadoquepesó3,64g.a)Teóricamenteel fertilizantees7‐5‐6,esdecir,7%denitrógeno,5%de y6%de .Calculaconestosdatosteóricoselporcentajedenitrógeno,fósforoypotasio.b)Conlosdatosdelproblema,calculaelporcentajerealde ydeP.c)Calculalosmolesdecatión utilizadosenexceso.d)Calculalosmolesde utilizadosenexceso.e)Sielprecipitadorecogidofuera ·6 (s)enlugarde ·6 (s),¿cuálhabríasidoelresultadodelporcentajedePcontenidoenelfertilizante?f)Elfósforocontenidoenelfertilizantesueleencontrarseenformade y ,porqueloshidrógenofosfatosy losdihidrógenofosfatossonsolublesenagua,mientrasque los fosfatossoninsolubles.Justificalasrazonesporlascualeslaprecipitaciónde ·6 sehaderealizarenmediobásico,razónporlacualseutilizafenolftaleínacomoindicadoryseadicionaamoníacohastaelvirajedelindicador.

(C.Valenciana2005)

a)Tomandocomobasedecálculo100gdefertilizantequesegúnsuetiquetacontiene7%denitrógeno,5%deP O y6%deK O,losporcentajesteóricosdeP,KyNson:

5gP O1molP O142gP O

2molP

1molP O31gP1molP

=2,2%P

6gK O1molK O94,2gK O

2molK1molK O

39,1gK1molK

=5,0%K

ysegúndiceelenunciado,7,0%N.

b)ElporcentajedePenel“compo”es:

3,64gNH MgPO ·6H O1molNH MgPO ·6H O245,3gNH MgPO ·6H O

=0,0148molNH MgPO ·6H O

0,0148molNH MgPO ·6H O1molP

1molNH MgPO ·6H O=0,0148molP


0,0148molP20,47gcompo

31gP1molP

100=2,2%P

Sabiendoqueel“compo”contiene2,2%deP,lacantidadcorrespondientedeP O es:

2,2gP1molP31gP

1molP O2molP

142gP O1molP O

100=5,0%

c)MmolesMg utilizados:

60mLMgSO40,4M0,4mmolMgSO41mLMgSO40,4M

1mmolMg1mmolMgSO4

=24,0mmolMg

▪MmolesMg gastados:

0,0148molNH MgPO ·6H O1molMg

1molNH MgPO ·6H O=0,0148molMg

0,0148molMg10 mmolMg1molMg

=14,8mmolMg

▪MmolesMg enexceso:

24,0mmolMg (utilizado)–14,8mmolMg (gastado)=9,2mmol (exceso)

d)MmolesNH utilizados:

30mLNH 1M1mmolNH1mLNH 1M

=30,0mmolNH

▪MmolesNH gastados:

0,0148molNH MgPO ·6H O1molNH

1molNH MgPO ·6H O 0,0148molNH

0,0148molNH10 mmolNH1molNH

1mmolNH1mmolNH

=14,8mmolNH

▪MmolesNH3enexceso:

30,0mmolNH3(utilizado)–14,8mmolNH3(gastado)=15,2mmolNH3(exceso)

e)ElporcentajedePenel“compo”considerandoprecipitadodeKMgPO4 6H2Oes:

3,64gKMgPO ·6H O1molKMgPO ·6H O266,3gKMgPO ·6H O

1molP

1molKMgPO ·6H O=0,0137molP

0,0137molP20,47gcompo

31gP1molP

100=2,1%P

f)Enmedioácidoseencuentranpresenteslasespecies:HPO ,H PO yH PO ;mientrasqueen medio básico, sólo se encuentra presente el ion PO que es el que debe existir endisoluciónparaqueprecipiteelNH MgPO ·6H O.


4.37.Una industriaquímicaobtieneácidosulfúricoycincapartirdeblenda(ZnS).La fábricatratadiariamente100toneladasdemineralqueposeeunariquezadel60%.a)Siel1%delazufresepierdecomodióxidodeazufre,calculeelvolumendeestegasexpulsadodiariamentealexterior,suponiendoquesalea27°Cy1atm.b)Siel0,1%deldióxidodeazufresetransformaen laatmósferaenácidosulfúricoycaeaunestanquequecontiene1000 deagua,calculelamolaridaddeladisoluciónácidaformada.


a) La ecuación química correspondiente al proceso de transformación de blenda en ácidosulfúricoes:

ZnS(s)SO (g)H SO (aq)

RelacionandolacantidaddeblendaconladeSO :

100tblenda106gblenda1tblenda

60gZnS100gblenda

1molZnS97,4gZnS

1molSO1molZnS

=6,16·105molSO

Siel1%delSO producidoseexpulsaalexterior:

6,16·105molSO (producido)1molSO (expulsado)100molSO (producido)

=6,16·103molSO


V=6,16·103mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

1atm=1,52·105L

b)LacantidaddeH SO formadoapartirdelSO expulsadoes:

6,16·104molSO (expulsado)0,1molSO (transformado)100molSO (expulsado)

1molH SO100molSO

=6,16molH SO

Suponiendo que no existe variación de volumen, la concentración molar de la disoluciónobtenidaes:

6,16molH SO1000m3agua

1m3agua1000Lagua

=6,16·10 6M

4.38.Elnitritodesodiosepuedeobtenerhaciendopasarunamezclagaseosademonóxidodenitrógeno y oxígeno a través de una disolución acuosa de carbonato sódico. La reacción sinajustareslasiguiente:

(aq)+NO(g)+ (g) (aq)+ (g)A través de 250mL de (aq) 2 molar, se hace pasar 45 g de NO (g) y (g) enconsiderableexceso,obteniéndose62,1gdenitritodesodio.a)Determinarcuáleselreactivolimitante.b)Calcularelrendimientoenlaobtencióndelnitritodesodio.

(Almería2005)


2Na CO (aq)+4NO(g)+O (g)4NaNO (aq)+2CO (g)


Para determinar el reactivo limitante se calculan los moles iniciales de cada una de lassustanciasreaccionantes.

45gNO1molNO30gNO

=1,5molNO

0,25LNa CO 2M2molNa CO1LNa CO 2M

=0,5molNa CO

1,5molNO

0,5molNa CO=3

Comolarelaciónmolaresmayorque2quieredecirquesobraNO,porloque eselreactivolimitante.

b)ParacalcularelrendimientodelareacciónesprecisocalcularlacantidaddeNaNO2quesedebería haber obtenido a partir del reactivo limitante y relacionarla con la cantidad desustanciaobtenida:

0,5molNa CO4molNaNO2molNa CO

69gNaNO1molNaNO

=69gNaNO

η 62,1gNaNO (experimental

69gNaNO (teórico100=90%

4.39.Calculalacantidaddehidróxidodesodioquehayenunadisolución,sabiendoque100mLdelamismanecesitan,paraserneutralizados,76mLdeácidosulfúrico1,0M.

(Canarias2006)

Laecuaciónquímicaajustadaes:

H SO (aq)+2NaOH(aq)Na SO (aq)+2H O(l)

RelacionandoH SO conladisolucióndeNaOH:

76mLH SO 1,0M1,0molH SO

103mLH SO 1,0M2molNaOH1molH SO

40gNaOH1molNaOH

6,1gNaOH

4.40.Unamuestrade1800gdepiedracaliza( )sesometeacalentamientodemodoqueparcialmentesetransformaenóxidocálcico(CaO),segúnlareacción:

(s)CaO(s)+ (g)Seobtieneasíunresiduode1000gcompuestopor yCaO,quetratadoconunadisolución12MdeHClconsume2,5Lsegúnlasreacciones:

(s)+2 (aq) (aq)+ (g)+ (l)

CaO(s)+2 (aq) (aq)+H2O(l)Calcule:a)Elporcentajede enlapiedracaliza.b)Elvolumende queseproduceenelprocesomedidoa80°Cy1,5atm.


a)ElnúmerodemolesdeHClconsumidoenlasreaccioneses:


2,5LHCl12M12molHCl1LHCl12M

30molHCl

Llamandox ey a lasmasas de CaCO y CaO contenidas en lamezcla y relacionando estascantidadesconelHClconsumido:


2molHCl1molCaCO

=x50

molHCl

ygCaO1molCaO56gCaO

2molHCl1molCaO

=y28

molHCl

x50

+y28

=30

RelacionandolasmasasdeCaCO yCaOconlamezcla:

xgCaCO +ygCaO=1000gmezcla


x=364gCaCO y=636gCaO

ElporcentajedeCaCO respectodelamuestrainicialdecalizaes:

364gCaCO1800gcaliza

100=20,2%

b)ElCO seproducesóloapartirdelCaCO contenidoenlacaliza:

364gCaCO1molCaCO100gCaCO

1molCO1molCaCO

=3,64molCO


V=3,64mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 80+273 K

1,5atm=70,2L

4.41. La cerusita, unmineral que contiene plomo, es carbonato de plomo (II) impuro. Paraanalizar unamuestra delmineral y determinar su contenido en se trata lamuestraprimeroconácidonítricoconelfindedisolverelcarbonatodeplomo(II):

(s)+ (aq) (aq)+ (g)+ (l)Alañadirácidosulfúricoprecipitasulfatodeplomo(II):

(aq)+ (aq) (s)+ (aq)El sulfatodeplomo (II)puro se separay sepesa.Suponiendoqueunamuestrade0,583gdemineralproduce0,628gde .Ajusta laestequiometríade lasdosreaccionesycalculaelporcentajeenmasade enlamuestrademineral.

(Baleares2006)

Lasecuacionesquímicasajustadascorrespondientesalasreaccionesdadasson:

(s)+2 (aq) (aq)+ (g)+ (l)

(aq)+H2SO4(aq) (s)+2 (aq)

RelacionandoPbSO ymineral:


0,628gPbSO0,583gmineral

1molPbSO303,2gPbSO

1molPbCO1molPbSO

267,2gPbCO1molPbCO

100 , %

4.42.Hallarlapurezadeunamuestradesulfatodeamoniosabiendoquealtratar1,316kgdesulfato de amonio sólido impuro con disolución de hidróxido de sodio se recogen 377 L deamoníaco(quecorrespondenal90%delvolumentotaldeamoníacodesprendido),medidosalatemperaturade18°Cylapresióndemercuriode742mmHg.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Cádiz2006)(Asturias2006)

Laecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentre NH SO yNaOHes:

NH SO (s)+2NaOH(aq)Na SO (aq)+2NH (g)+2H O(l)

ElvolumendeNH desprendidoes:

377LNH (recogido)100LNH (desprendido)90LNH (recogido)

=418,8LNH (desprendido)

Suponiendocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegases:

n=742mmHg·418,8L

0,082atm·L·mol 1·K 1 18+273 K

1atm760mmHg

=17,1mol

RelacionandoNH con NH SO :

17,1molNH1mol NH SO

2molNH132g NH SO1mol NH SO

=1129g NH SO

Lariquezadelamuestraes:

1129g NH SO1,316kgmuestra

1kgmuestra

103gmuestra100=85,8%

4.43. Las plantas utilizany para formar azúcares mediante en el proceso de

fotosíntesis,deacuerdoalareaccióngeneral:

11 +12 +12 a) ¿Qué volumende a30°C y730mmHgutilizaunaplantapara sintetizarun500gdesacarosa( )?b)Sabiendoqueelcontenidoenunamuestradeairecontiene0,035%v/vde ,¿quévolumendeaire,enlascondicionesnormalesdepresiónytemperatura,purificalaplantaporcada100gdeazúcaressintetizados?


a)RelacionandoC H O conCO :


12molCO

1molC H O=17,5molCO



V=17,5mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 30+273 K

730mmHg760mmHg

1atm=453L

b) Relacionando C H O con CO y teniendo en cuenta que de acuerdo con la ley deAvogadro, en unamezcla gaseosa, la composición volumétrica coincide con la composiciónmolar:


12molCO

1molC H O100molaire0,035molCO

=1·104molaire

Suponiendocomportamientoideal,elvolumendeairepurificadoes:

1·104molaire22,4Laire1molaire

=2,2·105Laire

4.44. Las primeras cerillas no tóxicas fueron patentadas en Estados Unidos por la DiamondMatchCompanyen1910.Comomaterial inflamable,para lacabezade lacerilla, seutilizabatrisulfurodetetrafósforo.Estesulfurosepreparacalentandounamezcladeazufreyfósfororojoenproporciónestequiométrica:

4P(s)+3S(s) (s)CuandoardelacerillasedesprendenhumosblancosdeP4O10ySO2según:

(s)+8 (g) (s)+3 (g)a)Calculalacantidaddefósfororojonecesariaparaobtener25tde sielrendimientodelprocesoesdel80%.b)CalculaelvolumenenmL,medidoa200°Cy770mmHg,de desprendidoenlacombustióncompletade0,25gde .


a)Sielrendimientodelprocesoesdel80%,lacantidaddeP S quehabríaquesintetizarparatenerrealmente25tes:

xtP S (teo)80tP S (real)100tP S (teo)

=25tP S (real)x=31,25tP S

RelacionandoP S yP:

31,25tP S10 gP S 1tP S

1molP S 220gP S

4molP1molP S

31gP1molP

1tP10 gP

=17,6tP

b)RelacionandoP4S3ySO :

0,25gP4S31molP4S3220gP4S3

3molSO1molP4S3

=3,4·10 3molSO

Considerandocomportamientoidealelvolumenocupadoporelgases:

V=3,4·10 3mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 200+273 K

770mmHg103mL1L

1atm

760mmHg=130mL


4.45.El ácido fosfórico, también llamado ortofosfórico, se puede obtener tratando elmineralfosforita(fosfatodecalcioimpuro)conácidosulfúricoconcentrado,segúnlasiguienteecuaciónquímica:

(s)+3 (aq)2 (aq)+3 (s)Se hacen reaccionar 2 kg de fosforita (70% en peso de fosfato de calcio) con la cantidadadecuadadeácidosulfúricoconcentrado,obteniéndoseunadisoluciónacuosadeácidofosfóricodedensidad1,34g· yriqueza50%enpeso.Calculaelvolumenobtenido,enlitros,delácidofosfóricodelariquezaydensidadcitados.


LacantidaddeCa PO contenidoenlafosforitaes:

2kgfosforita103gfosforita1kgfosforita

70gCa PO 100gfosforita

1molCa PO310gCa PO

=4,52molCa PO

RelacionandoCa PO yH PO :

4,52molCa PO2molH PO

1molCa PO 98gH PO1molH PO

=886gH PO

ComoelH PO esunadisoluciónderiqueza50%:

886gH PO100gH PO 50%

50gH PO1mLH PO 50%1,34gH PO 50%

1LH PO 50%

103mLH PO 50%=1,32L 50%

4.46.Unamuestrade0,738gdelsulfato ,alreaccionarcon enexceso,produjo1,511gde .CalculalamasaatómicadeM.

(C.Valenciana2006)

LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreelsulfatometálicoyBaCl es:

M SO (s)+3BaCl (aq)2MCl (aq)+3BaSO (s)

RelacionandoBaSO conM SO seobtienelamasadelmetalM:

1,511gBaSO1molBaSO

233,33gBaSO1molM SO3molBaSO

2x+288 gM SO1molM SO

=0,738gM SO

Seobtiene,x=26,94g· .

Masamolarquecorrespondealelementoaluminiocuyonúmerodeoxidaciónes+3.

4.47.El óxidode cobre (II) y óxidodehierro (III)pueden reducirse con hidrógenogaseoso yformarmetalyagua.a)Formulayajustacadaunadelasreaccionesdereducción.b) Se hacen reaccionar con hidrógeno gaseoso 27,1 g de unamezcla de los óxidos cúprico yférricoyseobtienen7,7gdeagua.¿Cuáleslacomposicióncentesimaldelamezcla?

(Baleares2007)

a)Lasecuacionesquímicasajustadascorrespondientesalasreaccionesdadasson:

CuO(s)+ (g)Cu(s)+ (g)


(s)+3 (g)2Fe(s)+3 (g)

b)ElnúmerodemolesdeH Oqueseobtieneenambasreaccioneses:


0,43molH O

Llamandox ey a lasmasas de Fe O y CuO contenidas en lamezcla y relacionando estascantidadesconelH Oproducida:

xgFe O1molFe O159,8gFe O

3molH O1molFe O

=3x

159,8molH O

ygCuO1molCuO79,5gCuO

1molH2O1molCuO

=y

79,5molH O

3x

159,8+

y79,5

=0,43

RelacionandolasmasasdeFe O yCuOconlamezcla:

xgFe O +ygCuO=27,1gmezcla


x=14,4gFe O y=7,3gCuO

Expresandoelresultandoenformadeporcentajeenmasa:

14,4gFe O21,7gmezcla

100=66,4% 7,3gCuO

21,7gmezcla100=33,6%CuO

4.48.El antimonio tiene una creciente importancia en la industria de semiconductores, en laproducción de diodos y de detectores de infrarrojos. Compuestos de antimonio en forma deóxidos, sulfuros, antimoniatos y halogenuros se emplean en la fabricación de materialesresistentesal fuego,esmaltes,vidrios,pinturasycerámicas.Eltrióxidodeantimonioeselmásimportante y se usa principalmente como retardante de llama. Estas aplicaciones comoretardantes de llama comprenden distintos mercados como ropa, juguetes o cubiertas deasientos.ElmetalantimoniosepuedeobtenerapartirdeSb4O6porreacciónconcarbono,según:

(s)+6C(grafito)4Sb(s)+6CO(g)a) Si seutilizan125gdeC y300gde , ¿qué cantidadde Sbmetálico se obtiene, si elrendimientodelareacciónesdel80%?b)¿Quécantidaddemineraldeantimoniodel75%deriquezaen esnecesarioconsumirparaquesedesprendan28LdeCO(g)medidosa740mmHgy40°C?


a)Alexistircantidadesinicialesdeambosreactivossedebedeterminarpreviamentecuáldeelloseselreactivolimitante:

125gC1molC12gC

=10,4molC

300gSb O1molSb O583,2gSb O

=0,5molSb O

10,4molC

0,5molSb O=21


Como la relaciónmolar esmayor que 6 quiere decir que sobra C, por lo que es elreactivolimitante.

RelacionandoSb O conSb:

300gSb O1molSb O583,2gSb O

4molSb

1molSb O121,8gSb1molSb

=250,6gSb

Teniendoencuentaqueelrendimientodelprocesoesdel80%:

250,6gSb80gSb(experimental)100gSb(teorico)

=200,5gSb

b)Suponiendocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegases:

n=740mmHg·28L

0,082atm·L·mol 1·K 1 40+273 K

1atm760mmHg

=1,06molCO

RelacionandoCOconmineral:

1,06molCO1molSb O6molCO

583,2gSb O1molSb O

100gmineral75gSb O

=137,6gmineral

4.49. En un experimento para estudiar el efecto de algunos factores sobre la velocidad dereacción,unestudiantepesódosmuestrasdiferentesdecarbonatocálcicode2gcadauna.Cadamuestrafuecolocadaenunmatrazsobreelplatodeunabalanzaelectrónicacomoseapreciaenlafigura.Lamuestra1constadegrandespartículasde ,mientrasquelamuestra2estáformadaporpartículasmuchomáspequeñas.Elestudianteañadió100mLdeHCl0,5Ma lamuestra1 y siguió la evoluciónde lamasaa18°C como semuestra en la figuraadjunta.Lareacciónquetienelugares:

(s)+2HCl(aq) (aq)+ (l)+ (g)

Paralamuestra1ysuponiendolareaccióncompletadelcarbonatocálcico:a)Calcula,enlitros,elvolumende producidoa18°Cy1atmdepresión.b)Calculalavariacióntotaldemasa.c)CalculalaconcentracióndeHClquepermaneceenelmatraz.Conlamuestra2serealizaunexperimentosimilar.d)Dibujaunesquemadelagráficadevariacióndemasaconeltiempocomparándolaconlaqueseobtuvoparalamuestra1.Razonaelmotivodeestecomportamiento.e)Sielmatrazesde1litroysetapatraslaadicióndeHCl,calculalapresiónenelinteriordelmatraz tras ladesaparicióndelcarbonatodecalcio.Suponerque la temperaturasemantieneconstante.



a)ElnúmerodemolesdeCO queseobtienees:

2gCaCO1molCaCO100gCaCO

1molCO1molCaCO

0,02molCO


V=0,02mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 18+273 K

1atm=0,48L

b) La pérdida de masa que se registra en el sistema se corresponde con la masa de CO desprendido:

0,02molCO44gCO1molCO

0,88g

c)ElnúmerodemolesdeHClqueseintroducenenelmatrazes:



RelacionandoCaCO yHClseobtieneelnúmerodemolesdeestasustanciaqueseconsumenenlareacciónes:

0,02molCaCO2molHCl1molCaCO

0,04molHCl

LacantidaddeHClquequedasinreaccionaralfinaldelprocesoes:

0,05molHCl(inicial)–0,04molHCl(gastado)=0,01molHCl(exceso)

Considerando que no existe variación de volumen en la reacción, la concentración de ladisolucióndeHClsobrantees:

0,01molHCl100mLdisolucionHCl

103mLdisolucionHCl1LdisolucionHCl

=0,1M

d)Lamuestra2seencuentramásfinamentepulverizada(mayorsuperficieespecífica),porloquelareacciónconHClserámásrápida.Lacurvaqueseobtienees:

0 2 4 6

Masa/g

tiempo/s

mvs.t

Muestra2


e) Suponiendo comportamiento ideal ydespreciandoel volumenocupadopor ladisoluciónresultante,lapresiónenelinteriordelmatrazsedebealCO generado:

p=0,02mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 18+273 K

1L=0,48atm

4.50. La Comunidad Autónoma de Galicia acoge en su territorio algunas de las centralestérmicas en las que se produce energía eléctrica a partir de la combustión de combustiblesfósiles. El contenido en azufre de estos combustibles es la causa de que en la combustión seproduzca dióxido de azufre, que es uno de los gases contaminantes de la atmósfera. En laatmósfera el dióxido de azufre puede combinarse con el oxígeno para formar el trióxido deazufre.Porotraparteeltrióxidodeazufresecombinaconaguaparadarlugaralaformacióndeácidosulfúrico.a)Escribayajustelasreaccionesdeformacióndedióxidodeazufreapartirdeazufreelemental,deltrióxidodeazufreapartirdeldióxidoydelácidosulfúricoapartirdeltrióxidodeazufre.b) Si en la central térmica se quema un combustible con un contenido del 1,25% de azufre,determine la masa de ácido sulfúrico que se produce por cada tonelada de combustiblequemado, teniendo en cuenta que el rendimiento de la reacción de formación del dióxido deazufreesdel90%yeldelaformacióndeltrióxidodeazufreesdel30%.

(Galicia2007)

a)Lasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdelprocesoson:

FormacióndelSO apartirdelazufre

S(s)+ (g) (g)

FormacióndelSO apartirdelSO

2 (g)+ (g)2 (g)

FormacióndelH SO apartirdelSO

(g)+ (l) (aq)

b)Sabiendoquelamuestracontieneun1,25%deS,sepuedeconocerlacantidaddeSquehayen1000kgdecombustible(1toneladason106g):

1000kgcombustible10 gcombustible1kgcombustible

1,25gS

100gcombustible1molS32gS

=390,6molS

RelacionandoSySO yteniendoencuentaelrendimientodeesareacción:

390,6molS1molSO1molS

90molSO (experimental)100molSO (teorico)

=351,6molSO

RelacionandoSO ySO yteniendoencuentaelrendimientodeesareacción:

351,6molSO21molSO1molSO2

30molSO (experimental)100molSO (teorico)

=105,5molSO

SitodoelSO setransformaenH2SO4:


105,5molSO1molH SO1molSO

98gH SO1molH SO

1kgH SO10 gH SO

=10,3kg

4.51.Elbromosepuedeobtenerenel laboratorioporreacciónentreelbromurodepotasio,elácidosulfúricoyelóxidodemanganeso(IV),deacuerdoconlaecuación:

2KBr+ +3 2 + + +2 Calcule:a)Lacantidad(engramos)de

del60%deriquezaenpesoquesenecesitaparaobtener

60,0gde .b)Sisehacenreaccionar6,372gdeKBrcon11,42gde del60%deriquezaenpeso,enpresenciadeexcesodedióxidodemanganeso,demuestrecuálde loscompuestoseselreactivolimitante.

(Cádiz2007)

a)RelacionandoBr conH SO :

60,0gBr1molBr159,8gBr

3molH SO1molBr

98gH SO1molH SO

=110,4gH SO

ComosedisponedeH SO deriqueza60%:

110,4gH SO100gH SO 60%

60gH SO=184g 60%

b)Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

6,372gKBr1molKBr119gKBr

=0,054molKBr

11,42gH SO 60%60gH SO

100gH SO 60%1molH SO98gH SO

=0,070molH SO

Larelaciónmolarentreamboses:

0,070molH SO0,054molKBr

=1,3

Comolarelaciónmolaresmenorque1,5quieredecirquesobraKBr,porloque eselreactivolimitante.

4.52.Unpesticidacontieneentreotras sustancias, sulfatode talio.Aldisolverunamuestrade10,20gdelpesticidaenaguayañadiryodurodesodioseobtieneunprecipitadode0,1964gdeyodurodetalio.Lareacciónqueseproducees:

(aq)+2NaI(aq)2TlI(s)+ (aq).a)¿Cuáleselporcentajeenmasade enlamuestraoriginal?b)MolesdedisolucióndeNaInecesarios.c)¿Cuántoslitrosdeunadisoluciónconteniendo20mg/Ldetaliopuedenprepararsecon250gdelpesticida?

(Córdoba2007)

a)LacantidaddeTlIqueprecipitaproporcionaladeTl SO contenidaenelpesticida:


0,1964gTlI10,20gpesticida

1molTlI331,3gTlI

1molTl SO2molTlI

504,8gTl SO1molTl SO

100=1,47%

b)LacantidaddeTlIqueprecipitaproporcionalaNaInecesariaparalaprecipitación:

0,1964gTlI1molTlI331,3gTlI

2molNaI2molTlI

=5,9·10 4molNaI

c)LacantidaddeTlquecontieneelpesticidaes:

250gpesticida1,47gTl SO100gpesticida

1molTl SO504,8gTl SO

2molTl

1molTl SO204,4gTl1molTl

=2,976gTl

RelacionandolacantidaddeTlquecontieneelpesticidaconladisoluciónapreparar:

2,976gTl10 mgTl1gTl

1Ldisolucion20mgTl

=148,8Ldisolución

4.53.Ciertaempresacompra5000kgdecincconelfindeusarloparagalvanizarunapartidadehierro con objeto de evitar su corrosión. Para determinar la riqueza del cinc adquirido setomaron 50,00 g delmismo y se trataron con ácido clorhídrico de riqueza 37% en peso ydensidad1,110g· ,consumiéndose126 dedichoácido.Calcula:a)LamolaridaddeladisolucióndeHClutilizada.b)Elporcentajedecincenlamuestra.c)Elvolumendehidrógenoobtenidoenelensayoanalítico,siéstesemidea25°Cy740mmHg.Nota.Laecuacióncorrespondientealareacciónentreácidoclorhídricoycinces:



a)Tomandocomobasedecálculo100gdedisolucióndeHCl,lamolaridaddelamismaes:

37gHCl100gHCl37%

1molHCl36,5gHCl

1,11gHCl37%1cm HCl37%

10 cm HCl37%1LHCl37%

=11,3M

b)RelacionandoelHClconsumidoconlamuestraseobtienelariquezadelamisma:

126cm HCl37%1,11gHCl37%1cm HCl37%

37gHCl


=1,42molHCl

1,42molHCl50,00gmuestra

1molZn2molHCl

65,4gZn1molZn

100=92,7%Zn

c)RelacionandoelHClconsumidoconH :

126cm HCl37%1,11gHCl37%1cm HCl37%

37gHCl


1molH2molHCl

=0,71molH

Considerandocomportamientoidealelvolumenocupadoporelgases:

V=0,71mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

740mmHg760mmHg1atm

=17,8L


5.54. Losmineros del siglo pasado iluminaban las galerías quemando acetileno (etino). Estasustancia se obtenía in situ por reacción del carburo de calcio ( ) con agua según lasiguientereacción:

(s)+2 (l) (g)+ (aq)Calculalapurezadeunamuestrade sabiendoquealtratar2,056gdeCaC2conagua,seobtienen656 deacetileno,medidosobreaguaa22°Cy748mmHg.Lapresióndevapordelaguaa22°Ces19,8mmHg.


Considerandocomportamientoidealelnúmerodemolesdegassecoes:

n=748 19,8 mmHg

1atm760mmHg ·656cm

1L10 cm

0,082atm·L·mol 1·K 1 22+273 K=2,6·10 2molC H

RelacionandoelC H producidoconelCaC empleado:

2,6·10 2molC H2,056gmuestra

1molCaC1molC H

64gCaC1molCaC

100=80,9%

4.55.Unamuestrade0,4278gdeunelementometálicoXdemasaatómica139,del93%deriqueza,sedisolviótotalmenteenácidoclorhídricoconcentradodel32,14%deriquezaenpesoydensidad1,16g/mL.Elhidrógenodesprendidoserecogiósobreagua,a17,5°Cy735mmHg,ocupandounvolumende107mL.a)CalculalafórmulaempíricadelclorurodeX.b)¿Quévolumendedisolucióndeácidoclorhídricoconcentradoseconsumió?c)¿Quépesodeclorurometálicoseformó?

(Datos.ConstanteR=0,082atm·L· · ;presióndevapordelaguaa17,5°C=15mmHg.Nota.Lasimpurezasdelamuestrasoninertesynoreaccionanconelácido)

(C.Valenciana2007)

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealareacciónentreelmetalXyHCles:

2X(s)+2nHCl(aq)2XCl (aq)+nH (g)

Paradeterminarlafórmuladelcloruro,bastaconcalcularelvalorden,paraloquesenecesitacalcularpreviamenteelnúmerodemolesdeXydeH .

MolesdeXcontenidosenlamuestrametálica:

0,4278gmuestra93gX

100gmuestra 1molX139gX

=2,86·10 3molX

ConsiderandocomportamientoidealelnúmerodemolesdeH secoes:

n=735 15 mmHg·107mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 17,5+273 K760mmHg1atm

1L

10 mL=4,26·10 3molH

RelacionandomolesdeH ymolesdeCl:


4,26·10 3molH2nmolHClnmolH

1molCl1molHCl

=8,52·10 3molCl

La relación entre los moles de Cl y los de X proporciona la fórmula empírica del clorurometálico:

8,52·10 3molCl

2,86·10 3molX≈3

molClmolX

Fórmulaempírica:

b)RelacionandoH yHCl:

4,26·10 3molH2nmolHClnmolH

36,5gHCl1molHCl

=0,311gHCl

Comosedisponededisoluciónderiqueza32,14%:

0,311gHCl100gHCl32,14%

32,14gHCl1mLHCl32,14%1,16gHCl32,14%

=0,83mLHCl32,14%

c)RelacionandoXyXCl :

2,86·10 3molX1molXCl1molX

245,5gXCl1molXCl

=0,702g

4.56.Unamuestrade2,5gdeunamezcladecloruroamónicoyuncloruroalcalinosedivideendospartesiguales.Unadeellassetrataconnitratodeplata0,1Myelclorurodeplataformadoselava,secaypesa3,28g.Laotrapartesetrataconunadisolucióndehidróxidodesodioal30%m/vy,comoconsecuencia,sedesprenden236mLdeamoníaco,medidosa25°Cy734mmHg.Calcula:a)Lacomposicióndelamezcla.b)¿Dequécloruroalcalinosetrata?


a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreNH ClyNaOHes:

NH Cl(s)+NaOH(aq)NaCl(aq)+NH (g)+H O(l)

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdegases:

n=734mmHg·236mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm760mmHg

1L

103mL=9,3·10 3molNH

RelacionandoNH conlamezcladecloruros:

9,3·10 3molNH1,25gmezcla

1molNH Cl1molNH

53,5gNH Cl1molNH Cl

100=39,9%

Elrestodelamezcla,(100–39,9)%=60,1%escloruroalcalino.

b) Las ecuaciones químicas ajustadas correspondientes a las reacciones entre los cloruroscomponentesdelamezclayelAgNO son:

paraNH Cl:


NH Cl(aq)+AgNO (aq)AgCl(s)+NH NO (aq)

paraelcloruroalcalino,XCl:

XCl(aq)+AgNO (aq)AgCl(s)+XNO (aq)

Relacionando ambos cloruros con el AgCl se puede determinar la masa molar del cloruroalcalinoeidentificarlo:

9,3·10 3molNH1molNH Cl1molNH

1molAgCl1molNH Cl

=9,3·10 3molAgCl

1,25gmuestra60,1gXCl

100gmuestra1molXClMgXCl

1molAgCl1molXCl

=0,751M

molAgCl

9,3·10 3+0,751M

molAgCl143,4gAgCl1molAgCl

=3,28gAgCl

Seobtiene,M=55,2g·mol .Lamasamolardelcloruroalcalinomáscercanaalaobtenidaes58,5g·mol quecorrespondealNaCl.

4.57. El peróxido de hidrógeno puro es un líquido viscoso casi incoloro y extremadamentecorrosivo.Normalmente se utiliza en disoluciones acuosas diluidas que hay quemanejar conguantesyprotecciónparalosojos.El peróxido de hidrógeno puede actuar tanto como oxidante como reductor, aunque esmáscomún su comportamiento comooxidante.Noobstante, frenteaoxidantesmás fuertesqueélactúacomoreductor.El peróxido de hidrógeno tiene una aplicación importante en la restauración de pinturasantiguas. Uno de los pigmentos blancos favoritos era un carbonato básicomixto de plomo,

. Trazas de sulfuro de hidrógeno del ambiente hacen que este compuestoblancoseconviertaensulfurodeplomo(II)negro,conloquelapinturaoscurece.Laaplicacióndeperóxidodehidrógenooxidaestesulfuroasulfatodeplomo(II)blanco,conloqueserestauraelcolorcorrectodelapintura.En medio ácido, el anión dicromato oxida el peróxido de hidrógeno a oxígeno gaseosoreduciéndosea (aq) y se convierte enoxígenomolecular.La ecuaciónquímicaajustadacorrespondientealprocesoes:

(aq)+8 (aq)+3 (l)2 (aq)+3 (g)+7 (l)Setratan100mLdeunadisolución2,0Mdedicromatodepotasioconunexcesodeperóxidodehidrógenoenmedioácido.Eloxígenoresultantedeestareacciónserecogeenunrecipientede2,0 L a 20°C que contiene, inicialmente, unamezcla de hidrógeno y nitrógeno a 2,0 atm depresión y una composición en volumen del 60% de hidrógeno y el 40% de nitrógeno. En lamezclagaseosa final sehace saltaruna chispa eléctricaqueprovoca la formacióndeaguaapartirdehidrógenoyoxígeno,elevándoselatemperaturadelamezclaa120°C.Calcula:a)Lacantidaddeaguaquesehaformado.b)Lapresiónparcialdecadacomponentey lapresión totalde lamezclagaseosaa120°C, sidespués de haber hecho saltar la chispa eléctrica todas las sustancias se encuentran en fasegaseosa.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Asturias2008)


a)RelacionandoK Cr O conH O:

100mLK Cr O 0,2M0,2molK Cr O

103mLK Cr O 0,2M

7molH O1molK Cr O

18gH O1molH O

=25,2g

b)ElnúmerodemolesdeO producidosapartirdelH O quereaccionaes:

100mLK Cr O 0,2M0,2molK Cr O

103mLK Cr O 0,2M

3molO1molK Cr O

=0,6molO

ApartirdelaleydeDaltonsepuedencalcularlaspresionesparcialesdelamezcladeN yH quecontieneelrecipienteenelqueseinyectaelO formado.También,deacuerdoconlaleydeAvogadro, la composiciónvolumétricade lamezcladegasesproporciona la composiciónmolar,así:

40%volN y =0,460%volH y =0,6

Laspresionesparcialesrespectivasson:

p =p·y =2atm·0,4=0,8atmp =p·y =2atm·0,6=1,2atm

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemolesdecadagases:

n=0,8atm·2L

0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K=0,067molN

n=1,2atm·2L

0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K=0,1molH

AlsaltarunachispaenlamezcladeN ,H yO seproducelacombustióndelH deacuerdoconlaecuación:

2H (g)+O (g)2H O(g)

LarelaciónmolarentreH yO es:

0,1molH0,6molO

=0,2

Comolarelaciónmolaresmenorque2quieredecirsobraO quequedasinreaccionaryquese consume completamente que es el reactivo limitante que determina la cantidad deH Oqueseforma.

LacantidaddeO consumidoes:

0,1molH1molO2molH

=0,05molO

LacantidaddeO sobrantees:

0,6molO (inicial)0,05molO (consumido)=0,55molO (exceso)

LacantidaddeH Oformadaes:


0,1molH2molH O2molH

=0,1molH O

Considerandocomportamientoideal,lapresiónparcialejercidaporcadagasa120°Ces:

p =0,067molN 0,082atm·L·mol 1·K 1 120+273 K

2L=1,07atm

p =0,55molO 0,082atm·L·mol 1·K 1 120+273 K

2L=8,86atm

p =0,1molH O 0,082atm·L·mol 1·K 1 120+273 K

2L=1,61atm

4.58. Se usa el término de roca caliza para nombrar a aquella formada principalmente porcarbonatodecalcio.Normalmente son rocasdeorigen sedimentario formadasapartirde losdepósitos de esqueletos carbonatados en los fondos de los océanos. Cuando tienen altaproporcióndecarbonatodemagnesiosedenominandolomitas.Larocasedisuelve lentamenteenlasaguasaciduladasporloqueelaguadelluvia,océanosyríos(ligeramenteácidas)provocaladisolucióndelacaliza,creandountipodemeteorizacióncaracterísticadenominadakársticao cárstica.EnAsturias,enespecialen lazonaoriental,podemosencontrarbellos ejemplosdeestas formaciones cársticas. Las calizas tienen innumerables aplicaciones industriales siendoquizáslamásimportantelaobtencióndecemento.AllaboratoriodelacementeradeAboño(Gijón)hallegadounamuestrademineralcalizoparadeterminarsuriquezaencarbonatocálcico.Unamuestrade0,490gsedisuelveen50,0mLdeHCl0,150M.Estosuponeunexcesodeácidoyésteconsumeenunavaloración4,85mLdeNaOH0,125M.a)¿Cuáleselporcentajedecarbonatocálcicoquecontienelamuestra?b) ¿Qué volumendedióxidode carbono sedesprende,en condicionesestándar,aldisolver los0,490gramosdemuestra?c) Describe el procedimiento experimental para valorar el exceso de HCl con NaOH. Señalarazonadamente cuál será el indicadormás adecuado como indicador del punto final de estavolumetría.

Indicador IntervalodevirajeRojodemetilo 4,4‐6,2Azuldebromotimol 6,0‐7,6Fenolftaleína 8,2‐9,8


a) Las ecuaciones químicas correspondientes a la reacción delHCl conNaOHy CaCO son,respectivamente:

HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H O(l)

2HCl(aq)+CaCO (s)CaCl (aq)+CO (g)+H O(l)

ElnúmerototaldemmolesdeHClquereaccionanconambasbaseses:


1mLHCl0,15M=7,5mmolHCl


ElnúmerototaldemmolesdeHClenexcesoquereaccionanconNaOHes:

4,85mLNaOH0,125M0,125mmolNaOH1mLNaOH0,125M

1mmolHCl1mmolNaOH

=6,06mmolHCl

ElnúmerototaldemmolesdeHClquereaccionanconCaCO es:

7,5·mmolHCl(total)–6,06·mmolHCl(exceso)=6,89·mmolHCl

RelacionandoHClconCaCO :

6,89mmolHCl1mmolCaCO2mmolHCl

100mgCaCO1mmolCaCO

=345mgCaCO

RelacionandoCaCO concalizaseobtienelariqueza:

345mgCaCO490mgcaliza

100=70,3%

b)RelacionandoCaCO conCO :

345mgCaCO1mmolCaCO100mgCaCO

1mmolCO1mmolCaCO

=3,45mmolCO


V=3,45mmol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=84,3mL

4.59.Apartirdelsulfurodecalcioseobtienesulfurodehidrógenosegúnlareacción:

CaS+ + + Elsulfurodehidrógenoobtenidoseoxidaparaobtenerazufresegúnlareacción:

+ +Sa)¿Quécantidaddeazufrepuedeobtenerseapartirde500kgdeunamuestraquecontieneun80%deCaS?b)¿Quévolumendeaire,medidoenc.n.,esnecesarioutilizarparaoxidarelsulfurodehidrógenoprocedentedelaprimerareacción?(Composicióndelaire:20%deoxígeno).

(Cádiz2008)

a)Relacionandolamuestraconazufre:

500·103gCaS80%80gCaS

100gCaS80%1molCaS72gCaS

1molS1molCaS

32gS1molS

=1,78·105gS

b)RelacionandolamuestraconH S:

500·103gCaS80%80gCaS

100gCaS80%1molCaS72gCaS

1molH S1molCaS

=5,56·103molH S

RelacionandoH SconO yaire:

5,56·103molH S1molO1molH S

22,4LO1molO

100Laire20LO

=6,23·105Laire


4.60.Sedisponede1200litrosdeagua(ρ=1g/mL)yde1000kgdecarburodealuminio(Al4C3)deunapurezadel91,3%.a)Determineelreactivolimitanteenlareaccióndeobtencióndemetano:

+12 3 +4 b)Calculeelvolumendemetanoquesepuedeobteneraunatemperaturade16°Cy736mmHg,suponiendounapérdidadel1,8%delgasproducido.c) Calcule el volumen de aire necesario para la combustión del metano en las condicionesmencionadas.

(Datos. Constante R = 0,082 atm·L· · ; porcentaje de oxígeno en el aire = 21% envolumen)

(Córdoba2008)

a)Elnúmerodemolesdecadareactivoes:

1200LH O103mLH O1LH O

1gH O1mLH O

1molH O18gH O

=6,67·104molH O

1000kgAl C103gAl C1kgAl C

1molAl C144gAl C

=6,94·103molAl C

Larelaciónmolarentreambassustanciases:

6,67·104molH O

6,94·103molAl C=9,6

comolarelaciónmolaresmenorque12quieredecirquequedaAl C sinreaccionarpor loqueel eselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeCH queseobtiene.

b)RelacionandoH OconCH yteniendoencuentaquesisepierdeel1,8%delCH formadoseobtieneenlaprácticaun98,2%delmismo:

6,67·104molH O3molCH12molH O

98,2molCH (real)100molCH (teo)

=1,64·104molCH4

Aplicandolaecuacióndeestadodelosgasesidealesseobtieneelvolumenocupadoporelgas:

V=1,64·104mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 16+273 K

736mmHg760mmHg1atm

1m

103L=401,3

c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelCH es:


RelacionandoCH conO :

1,64·104molCH2molO1molCH

=3,28·104molO


V=3,28·104mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 16+273 K

736mmHg760mmHg1atm

1m

103L=802,6m O


RelacionandoO conaire:

802,6m O100m aire21m O

=3822 aire

(EsteproblemaessimilaralpropuestoenC.Valenciana1998).

4.61.Elcementoaluminosocontieneensucomposición,entreotros,un40%deóxidodecalcioyun40%deóxidodealuminio.Enuna fábricadeterminada sedeseaobtenerdiariamenteunaproducciónde1200 tdeestecemento,empleándose comomateriaprimacaliza (mineralquecontienecarbonatodecalcio),quealcalcinarsesedescomponeendióxidodecarbonoyóxidodecalcio,ybauxita(mineralquecontieneóxidodealuminio).Sielrendimientoglobaldelprocesoesdel91%,calcula:a) Lamasa diaria de caliza necesaria, expresada en toneladas, si su riqueza es del 83% encarbonatodecalcio.b)Lamasadiariadebauxitanecesaria, expresada en toneladas, si su riqueza esdel57% enóxidodealuminio.c)La emisiónanualdedióxidode carbonoa laatmósfera, expresada en a20°C y1atm,provocadaporelprocesodecalcinacióndelacaliza.d)Lasolubilidaddeldióxidodecarbonoenaguaes2g·· ,a20°C,siestadisoluciónsetratacondisoluciónacuosadehidróxidode sodio se formaunadisoluciónacuosade carbonatodesodio.Calcula la concentraciónde la citadadisolución expresada comoporcentaje enmasa ymolaridad.(Consideraqueladensidaddeladisoluciónes1g· ).


Comoelrendimientodelprocesoesdel91%secalculapreviamentelacantidaddecementoquesedeseaproducir:

xtcemento(teo)91tcemento(real)100tcemento(teo)

=1200tcemento(real)x=1319tcemento

Lascantidadesdeóxidoscontenidosenelcementoson:

1319tcemento40tCaO

100tcemento=527,6tCaO

a)LaecuaciónquímicacorrespondientealaobtencióndeCaOapartirdeCaCO es:


RelacionandoCaOconCaCO :

527,5tCaO106gCaO1tCaO

1molCaO56gCaO

1molCaCO1molCaO

100gCaCO1molCaCO

1tCaCO

106gCaCO=942,0tCaCO

RelacionandoCaCO concalizadel83%:

942,0tCaCO100tcaliza83tCaCO

=1134,9tcaliza

b)RelacionandoAl O conbauxitadel57%:


527,5tAl O100tbauxita57tAl O

=925,3tbauxita

c)RelacionandocementoconCO :

1319tcementodıa

40tCaO

100tcemento106gCaO1tCaO

1molCaO56gCaO

1molCO1molCaO

=9,42·106molCO

dıa

Lacantidademitidaenunañoes:

9,42·106molCOdıa

365dıaano

=3,44·109molCO

ano

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelCO es:

V=3,44·109molCO

ano0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

1atm1m3

103L=8,26·107m3

año

d)LaecuaciónquímicacorrespondientealaabsorcióndeCO conNaOHes:

CO (s)+2NaOH(aq)Na CO (aq)+H2O(l)

SisepartedeunadisoluciónconunaconcentracióndeCO de2g/LlamolaridadrespectoalNa CO formadoes:

2gCOLdisolucion

1molCO44gCO

1molNa CO1molCO

=0,045M

LaconcentracióndeladisolucióndeNa CO expresadacomo%enmasaes:

2gCOLdis

1molCO44gCO

1molNa CO1molCO

106gNa CO1molNa CO

Ldis

103mLdis1mLdis1gdis

100=0,48%

4.62.Unaindustriaquímicautiliza10t/díadesulfatodeamonioquepreparasegúnlasiguientereacción:

2 (aq)+ (aq) (aq)a) Si la reacción transcurre conun80%de rendimiento, ¿qué volumendedisolución2Mdeácidosulfúricoseránecesarioutilizardiariamente?b)En lareacciónseutilizaamoníacogaseosoqueestácontenidoenundepósitode10 decapacidadyaunatemperaturade25°C,¿cuálserálapresióndelgasdentrodelrecipientesisecarganenél100kgde ?c)¿Aquétemperaturasetendríaqueabrirlaválvuladeseguridaddeldepósito,siéstesoportaunapresiónmáximainteriorde20atm?d)Cuandosecargóelamoníacoeneldepósito, fuenecesariohacerunbarridode lastuberíasintroduciendoenéste0,5kgde (gas inerte).Calcula lapresiónparcialdelnitrógenoeneldepósitoylapresióntotal.


a)Comoelrendimientodelprocesoesdel80%,previamentehayquecalcularlacantidaddesustanciaquesequiereobtener:


xt NH SO (teo)80t NH SO (real)100t NH SO (teo)

=10t NH SO (real)x=12,5t NH SO

12,5t NH SO106g NH SO1t NH SO

1mol NH SO132g NH SO

=9,47·105mol NH SO

Relacionando NH SO conH SO :

9,47·105mol NH SO1molH SO

1mol NH SO=9,47·105molH SO

Altratarsededisolución2M:

9,47·105molH SO1LH SO 2M2molH SO

1m H SO 2M

103LH SO 2M=43,75 2M

b)ElnúmerodemolesdeNH introducidoseneldepósitoes:

100kgNH103gNH1kgNH

1molNH17gNH

=5882molNH

Considerandocomportamientoideal,lapresiónqueejerceelNH enelinteriordelrecipientees:

p=5882mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

10m 1m

103L=14,4atm

c)Comose tratadeunrecipientedeparedesrígidaselvolumenesconstantepor loquedeacuerdoconlaleydeCharles:

pT=pT

14,4atm(25+273)K

=20,0atm

T T =414K

d)ElnúmerodemolesdeN introducidosparalimpiareldepósitoes:

0,5kgN103gN1kgN

1molN28gN

=17,9molN

Considerandocomportamientoideal, lapresiónqueejerceelN enel interiordelrecipientees:

p =17,9mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

10m3 1m3

103L=0,044atm

De acuerdo con la ley de Dalton de las presiones parciales, la presión total de la mezclagaseosaes:

ptotal=p +p ptotal= 0,044+14,4 atm=14,444atm


4.63.Sedisponedeunaaleaciónligeraformadapormagnesioycinc.Sisetomaunamuestradeellade1,00gysequematotalmenteenatmósferadeoxígenoseobtiene1,41gdelamezcladeóxidos.Determinecuáleslacomposiciónporcentualdelaaleaciónoriginal.


Las ecuaciones químicas correspondientes a las reacciones de formación de los óxidosmetálicosson:

2Mg(s)+O (g)2MgO(s)

2Zn(s)+O (g)2ZnO(s)

Llamandoxey,respectivamente,alosgramosdeMgyZnenlaaleaciónyrelacionandoestascantidadesconlosóxidosformados:

xgMg1molMg24,3gMg

2molMgO2molMg

40,3gMgO1molMgO

=1,658xgMgO

ygZn1molZn65,4gZn

2molZnO2molZn

81,4gZnO1molZnO

=1,245ygZnO


xgMg+ygZn=1,00galeacion

1,658xgMgO+1,245ygZnO=1,41goxidos

x=0,40gMg

y=0,60gZn


0,40gMg1,00galeacion

100=40%Mg0,60gZn

1,00galeacion100=60%Zn

4.64. El fósforo blanco, , se puede obtener tratando el mineral fosforita (fosfato cálcicoimpuro) con carbón y arena (sílice). El proceso se realiza en un horno eléctrico según lasiguienteecuaciónquímica:

2 (s)+10C(s)+6 (s)6 (s)+10CO(g)+ (s)Se hacen reaccionar 20 kg de fosforita (70% en peso de fosfato cálcico) con las cantidadesnecesariasdelosdemásreactivos.Sabiendoqueelrendimientodelprocesoesdel80%,calcula:a)Lacantidad(enkg)defósforoblancoobtenido.b)Elvolumen(enL)demonóxidodecarbonogeneradomedidoa35°Cy780mmHg.c)Lacantidaddecarbón(enkg)necesariasisuriquezaesdel60%.


a)LosmolesdeCa PO quehayenlafosforitason:

20kgfosforita103gfosforita1kgfosforita

70gCa PO100gfosforita

1molCa PO310gCa PO

=45,2molCa PO

Sielrendimientodelprocesoesdel80%:

45,2molCa PO80molCa PO (real)100molCa PO (teo)

=36,1molCa PO


RelacionandoCa PO conP :

36,1molCa PO1molP

2molCa PO124gP1molP

1kgP

103gP=2,24kg

b)RelacionandoCa PO conCO:

36,1molCa PO10molCO

2molCa PO=180,5molCO


V=180,5mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 35+273 K

780mmHg760mmHg1atm

=4442LCO

c)RelacionandoCa PO conC:

36,1molCa PO10molC

2molCa PO12gC1molC

1kgC

103gC100kgcarbon

60kgC=3,61kgcarbón

4.65.Elcuerpohumanocontieneaproximadamente4gramosdehierroyel70%estálocalizadoenlahemoglobina,proteínapresenteenlosglóbulosrojos.Lasnecesidadesdehierrovaríansegúnlaedadyelsexo,perosepuedetomarcomomedia15mgde hierro por día. Por término medio sólo se absorbe el 10% del hierro contenido en losalimentos.Laalimentaciónnormalnocubrelasnecesidadesdehierroentodosloscasos,loqueobligaaadministrarciertasmedicinascomoFerro‐gradumet.Una técnica clásica para determinar el hierro presente en una disolución es lapermanganimetría,queutilizaelpoderoxidantedelpermanganatodepotasio( ):

+8 +5 +5 +4 Laconcentracióndeunadisolucióndepermanganatosedeterminaporvaloraciónfrenteaunasustanciapatróncomoeloxalatodesodio( ):

2 +16 +5 +10 +8

a)Teniendoencuentaqueelvolumendesangredeunadultoesde4,5Lyquecontiene4,7·10 glóbulosrojospormL,calculaelnúmerodeátomosdehierropresentesencadaglóbulorojo.b)Paravalorarunadisolucióndepermanganatodepotasiosepesarontresmuestrasdeoxalatode sodiode0,1573;0,1324 y0,1285g y sedisolvieron enunErlenmeyer, enpresenciadeunexcesodeácidosulfúrico.Losvolúmenesdedisolucióndepermanganatodepotasioconsumidosen cada muestra fueron 42,4; 35,5 y 34,2 mL respectivamente. Calcula la molaridad de ladisolucióndepermanganatodepotasio.c)UnagrageadeFerro‐gradumetsedisolvióenpresenciadeácidosulfúricoenexcesoyparavalorar el contenido en hierro se consumieron 32,1 mL de la disolución anterior depermanganato.Calculaelpesode ·1,5 contenidoenunagragea.d)Lasalmejasymejillones(lassustanciasmásricasenhierro)contienen25mgdehierroporcada100gdeproducto,mientrasquelaslentejassólocontienen7mg.¿Quécantidaddealmejasodelentejashabríaqueconsumirdiariamenteparacubrirlasnecesidadesdeunadulto,segúntodalainformaciónaportadaanteriormente?


a)Lamasadehierrocontenidaenlahemoglobinaes


4gFe(total)70gFe(hemo)100gFe(total)

=2,8gFe(hemo)

Elnúmerodeglóbulosrojosenlasangrees:

4,5Lsangre103mLsangre1Lsangre

4,7·106globulos1mLsangre

=2,12·1010globulos

RelacionandolacantidaddeFeconlosglóbulosrojos:

2,8gFe

2,12·1010globulos1molFe55,85gFe

6,022·1023atomosFe

1molFe=1,43·1012

átomoFeglóbulo

b)RelacionandoNa C O condisolucióndeKMnO encadaunadelasvaloraciones:

0,1573gNa C O42,4mLdisolucion

1molNa C O134gNa C O

2molKMnO5molNa C O


=0,01107M



2molKMnO5molNa C O


=0,01113M



2molKMnO5molNa C O


=0,01121M

Como las tres valoraciones son concordantes, el valor medio de la concentración de ladisolucióndepermanganatodepotasioes:

0,01107M+0,01113M+0,01121M3

=0,01114M

c)RelacionandoKMnO conFe2+:

32,1mLdisoluciongragea

0,01114molKMnO

103mLdisolucion5molFe2

1molKMnO=1,79·10 3molFe2

gragea

LamasadeFeSO ·1,5H OcontenidaenunagrageadeFerro‐gradumetes:

1,79·10 3molFe2

gragea1molFeSO ·1,5H O

1molFe2178,85gFeSO ·1,5H O1molFeSO ·1,5H O

=0,32g ·1,5

gragea

d) Considerando que por término medio un adulto necesita 15 mg Fe/día, las masas dealimentosricosenhierronecesariasdiariamenteson:

Almejas15mgFe

dıa100galmejas25mgFe

=60galmejas

día

Lentejas15mgFe

dıa100glentejas

7mgFe=214,3glentejas

día


4.66.UnmétodoparaajustarlaconcentracióndeunadisolucióndeHClesañadirleunapequeñacantidaddeMg:

Mg+2HCl + ¿CuántosmgdeMghayqueañadirsobre250mLdeHCl1,023Mparaquedisoluciónresultanteseaexactamente1,000M?

(C.Valenciana2008)

ElnúmerodemolesdeHClsobrantesdeladisolucióndeHCles:

250mLdisolucion1,023 1,000 molHCl

103mLdisolucion=5,75·10 molHCl

RelacionandoHClconMg:

5,75·10 molHCl1molMg2molHCl

24,3gMg1molMg

103mgMg1gMg

=70mgMg

4.67.100mLdeunadisoluciónde seneutralizancon25mLdeunadisolución2Mde¿Cuálserálaconcentraciónde ?

(Canarias2009)

Laecuaciónquímicacorrespondientea lareaccióndeneutralizaciónentreAl OH yH SO es:

2Al OH (aq)+3H SO (aq)2Al SO (aq)+3H O(l)

ElnúmerodemmolesdeAl OH aneutralizares:

25mLAl OH 2M2mmolAl OH1mLAl(OH)32M

=50mmolAl OH

RelacionandoAl OH conH SO :

50mmolAl OH100mLH SO

3mmolH SO2mmolAl OH

=0,75M

4.68.Sesospechaqueunamezclade y contieneCaO.Parasalirdeladudasetomaunamuestrade80gy secalientahastadescomposiciónde las sales,en sus respectivosóxidos.Serecogen3gde y25gde ¿Cuáleslacomposicióndelamezcla?

(Murcia2009)

Las ecuaciones químicas ajustadas correspondientes a las reacciones de descomposicióntérmicadelCa HCO yCaCO son:

Ca HCO (s)CaCO (s)+CO (g)+H O(g)


El H O formada procede solo de la descomposición del Ca HCO lo que proporciona lacantidaddeestasustanciaenlamuestraoriginal:

3gH O80gmezcla

1molH O18gH O

1molCa HCO

1molH O162gCa HCO1molCa HCO

100 33,8%


ElCO formadoprocededeladescomposicióndeambassales.ElprocedentedelCa HCO es:

80gmezcla33,8gCa HCO100gmezcla

1molCa HCO162gCa HCO

2molCO

1molCa HCO44gCO1molCO

=14,7gCO

ElrestodelCO deberáprocederdeladescomposicióndelCaCO :

25 14,7 gCO80gmezcla

1molCO44gCO

1molCaCO1molCO

100gCaCO1molCaCO

100 29,3%

Comosecomprueba,lamuestrasícontieneCaO:

100%mezcla–[33,8%Ca HCO +29,3%CaCO ]=36,9%CaO

4.69.Alcalentardicromatodeamonioseproduceunareacciónvigorosaenlacualsedesprendenitrógeno,aguayóxidodecromo(III).Escribelaecuacióndelprocesoycalculalacantidaddeeste óxido que se forma y el volumen de nitrógeno desprendido en condiciones normales depresiónytemperaturacuandosedescomponen21,4gdedicromatodeamonio.

(Baleares2009)

Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióntérmicadel NH Cr O es:

(s) (s)+ (g)+4 (g)

Relacionando NH Cr O conCr O :

21,4g NH Cr O1mol NH Cr O252g NH Cr O

1molCr O

1mol NH Cr O152gCr O1molCr O

12,9g

Relacionando NH Cr O conN :

21,4g NH Cr O1mol NH Cr O252g NH Cr O

1molN

1mol NH Cr O22,4LN1molN

1,9L

4.70.Unaaleaciónesunproductohomogéneo,depropiedadesmetálicas,compuestodedosomáselementos,unode loscuales,almenos,debe serunmetal.Algunasde lasaleacionesmásconocidasson:bronce(estaño+cobre),acero(hierro+carbono+otrosmetales),latón(cobre+cinc).Altratar2,5gdeunaaleacióndealuminioycincconácidosulfúricosedesprenden1,58Lde medidosenc.n.depresiónytemperatura.Calculelacomposicióndelaaleación.

(Galicia2009)

LasecuacionesquímicascorrespondientesalasreaccionesdelosmetalesconH SO son:

Zn(s)+H SO (aq)ZnSO (aq)+H (g)

2Al(s)+3H SO (aq)2Al SO (aq)+3H (g)

Elnúmerodemolesdegasobtenidoes:

1,58LH1molH22,4LH

=7,05·10 molH


Llamandoxey,respectivamente,alosgramosdeZnyAlenlaaleaciónyrelacionandoestascantidadesconelH formado:

xgZn1molZn65,4gZn

1molH1molZn

=1,53·10 xmolH

ygAl1molAl27gAl

3molH2molAl

=5,56·10 ymolH


xgZn+ygAl=2,5galeacion

(1,53·10 x+5,56·10 y)molH =7,05·10 molH

x=1,698gZn

y=0,802gAl


1,698gZn2,5galeacion

100=67,9%Zn0,802gAl

2,5galeacion100=32,1%Al

4.71. En la industria aeronáutica se utilizan aleaciones de Al/Cu. Un proceso que permiteanalizarlacomposicióndedichaaleaciónesportratamientoconunadisoluciónacuosadeácidoclorhídricoyaqueelcobrenoreaccionaconesteácidoyelaluminioreaccionaensutotalidaddandotriclorurodealuminio( ).Setratan2,4gdealeaciónAl/Cucon25mLdeHCldel36%ydensidad1,18g· .Sesuponequeha reaccionado todoelaluminioyqueelHCl seencuentraenexceso.Ladisoluciónácidaresultante se valora con disolución deNaOH 2,0M, utilizando fenolftaleína como indicador,gastándose20,5mLdedichadisolución.a)EscribelareaccióndeneutralizaciónydeterminaelnúmerodemolesdeHClenexceso.b)Escribelareaccióndelaaleaciónconácidoclorhídricosabiendoquesedesprendehidrógenomolecular( )ydeterminalacomposicióncentesimaldelaaleación.c)Determinaelvolumendehidrógenoquesedesprendemedidoencondicionesnormales.


a)LaecuaciónquímicacorrespondientealaneutralizacióndelHCles:

HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+ (l)

LacantidaddeHClqueseañadeinicialmentealaaleaciónes:

25mLHCl36%1,18gHCl36%1mLHCl36%

36gHCl


0,29molHCl

LacantidaddeHClqueseneutralizaconNaOH(exceso)es:


10 mLNaOH2,0M1molHCl1molNaOH

0,05molHCl

ElHClrestanteeselquereaccionaconlaaleación:

0,29molHCl(inicial)–0,05molHCl(neutralizacion) 0,24molHCl(aleacion)


b) De los dos metales que forman la aleación, el único capaz de reaccionar con HCl paraproducirH esAl.Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreamboses:

6HCl(aq)+2Al(s)2AlCl3(aq)+3 (g)

RelacionandoHClyAlsepuedecalcularlacomposicióndelaaleación:

0,24molHCl2,4galeacion

2molAl6molHCl

27gAl1molAl

100 90%Al

El10%restantedelaaleaciónesCu.

c)RelacionandoHClyH :


22,4LH1molH

2,7L

4.72.Unamezcladedos sólidos( yKCl)pesa66gycontieneun10%dehumedad.Porcalefacciónprolongadaseliberan8gdeoxígeno.Calculaelporcentajedeamboscompuestosenlamezclaoriginalanhidra.

(Cádiz2009)

Lacantidaddemuestrasecaes:

66gmuestrahumeda90gmuestraseca

100gmuestrahumeda=59,4gmuestraseca

LaecuaciónquímicacorrespondientealacalefaccióndelKClO es:

2KClO (s)2KCl(s)+3O (g)

Deacuerdoconlaecuaciónanterior,todoelO liberadosedebealKClO :

8gO1molO32gO

2molKClO3molO

122,6gKClO 1molKClO

=20,4gKClO

LacantidadrestantedemuestraesKCl:

59,4gmuestraseca–20,4gKClO3=39,0gKCl


20,4gKClO59,4gmuestraseca

100=34,3% 39,0gKCl

59,4gmuestraseca100=65,7%KCl

4.73.Unamuestrade10gdeunmineral que tiene60%de cinc sehace reaccionar conunadisolucióndeácidosulfúricodel96%ydensidad1823kg .Calcula:a)Lacantidaddesulfatodecincproducido.b)Elvolumendehidrógenoobtenido,silascondicionesdellaboratorioson25°Cy740mmHgdepresión.c)Elvolumendeladisolucióndeácidosulfúriconecesarioparalareacción.d)Repitelosapartadosanterioresparaelcasoenelqueelrendimientodelareacciónnofuerael100%,comoseconsideraallí,sinoel75%.

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(LaRioja2009)


a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreZnyH SO es:

H SO (aq)+Zn(s)ZnSO (aq)+H (g)

LacantidaddeZnquecontieneelminerales:

10gmineral60gZn

100gmineral1molZn65,4gZn

=0,092molZn

RelacionandoZnconZnSO :

0,092molZn1molZnSO1molZn

161,4gZnSO1molZnSO

=14,8g

b)RelacionandoZnconH :

0,092molZn1molH1molZn

=0,092molH


V=0,092mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

740mmHg760mmHg1atm

=2,3L

c)RelacionandoZnconH SO :

0,092molZn1molH SO1molZn

98gH SO1molH SO

100gH SO 96%

96gH SO=9,4gH SO 96%

LadensidaddelH SO expresadaenunidadesmásapropiadasparaellaboratorioes:

1823kgH SO 96%m3H SO 96%

10 gH SO 96%1kgH SO 96%

1m3H SO 96%

10 cm3H SO 96%=1,823

gH SO 96%cm3H SO 96%

9,4gH SO 96%1cm3H SO 96%1,823gH SO 96%

=5,2cm3 %

d)Sielrendimientodelprocesoesdel75%lascantidadesson:

14,8gZnSO75gZnSO (experimental)100gZnSO (teorico)

=11,1g

2,3LH75LH (experimental)100LH (teorico)

=1,7L

xcm H SO 96%(teo)75cm H SO 96%(exp)100cm H SO 96%(teo)

=5,2cm H SO 96%(exp)

Seobtiene,x=6,9 %


4.74.Lafosfinaesungastóxicoquereaccionaconoxígenosegúnlasiguienteecuación:

4 (g)+8 (g) (s)+6 (l)a)Sehacenreaccionar6,8gdefosfinacon6,4gdeoxígeno.Calcula lacantidadengramosdeP4H10obtenido.b)Siel rendimientodelproceso fueradel80%,calcula lascantidadesde fosfinaydeoxígenonecesariasparaobtener142gde .



6,8gPH1molPH34gPH

=0,2molPH

6,4gO1molO32gO

=0,2molO

0,2molO0,2molPH

=1

comolarelaciónmolaresmenorque2quieredecirquequedaPH sinreaccionarporloqueel eselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeP H queseobtiene.

0,2molO1molP H8molO

134gP H1molP H

=3,4g

b)Siel rendimientodelprocesoesdel80%, lacantidaddeP H quehabríaquesintetizarparatenerrealmente142ges:

xgP H (teo)80gP H (real)100gP H (teo)

=142gP H (real)x=177,5gP H

177,5gP H1molP H132gP H

=1,32molP H

RelacionandoP H conambosreactivos:

1,32molP H8molO

1molP H 32gO1molO

=338g

1,32molP H4molPH1molP H

34gPH1molPH

=180g

4.75.EnelprocesoDeaconseobtienegascloromediantelasiguienteecuación:

4HCl(g)+ (g)2 (g)+2 (g)a) Si el rendimiento del proceso anterior es del 70%, calcula el volumen en litros de cloroobtenidoa390°Cy1atm,alhacerreaccionar328,5gdeHCl(g)con361,6gde (g).b)CalculaelnúmerodelitrosdedisoluciónacuosadeHClconcentradodedensidad1,18g/mLyriqueza35%(enmasa)quesepodránpreparar328,5gdeHCl(g)enagua.




328,5gHCl1molHCl36,5gHCl

=9molHCl

361,6gO1molO32gO

=11,3molO

9molHCl11,3molO

=0,8

comolarelaciónmolaresmenorque4quieredecirquequedaO sinreaccionarporloqueelHCleselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeCl queseobtiene.

9molHCl2molCl4molHCl

=4,5molCl


V=4,5mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 390+273 K

1atm=245LCl

Comoelrendimientodelprocesoesdel70%,lacantidaddeCl realqueseobtienees:

244,6LCl (teo)70LCl (real)100LCl (teo)

=171L

b)ElvolumendedisoluciónconcentradadeHClquesepodráprepararconelHCldadoes:

9molHCl36,5gHCl1molHCl

100gHCl35%35gHCl

1mLHCl35%1,18gHCl35%

1LHCl35%10 mLHCl35%

=0,8LHCl35%

4.76.La termogravimetríaesunmétodoanalíticobasadoenelestudiode lapérdidademasaquesufreunamuestrasólidasometidaaunprocesodecalefacción.UnamezclasólidadeoxalatodecalcioyoxalatodemagnesiodeXgsecalentóhasta900°C.A400°Cseproducendosreaccionesdedescomposición:

(s)MgO(s)+CO(g)+ (g)

(s) (s)+CO(g)A700°Cseobservaunaterceradescomposición:

(s)CaO(s)+ (g)A500°Clamasadelamuestraerade3,06gya900°Cerade2,03g.Calculalamasadeoxalatodecalcioyoxalatodemagnesioenlamuestraoriginal.

(C.Valenciana2009)

Llamandoxey,respectivamente,alasmasasdeMgC O yCaC O contenidasenlamuestrainicial.

LadescomposicióndelMgC O despuésdelos400CproduceunamasadeMgO:

xgMgC O1molMgC O112,3gMgC O

1molMgO

1molMgC O40,3gMgO1molMgO

=0,35886xgMgO

LadescomposicióndelCaC O despuésdelos400CproduceunamasadeCaCO :

ygCaC O1molCaC O128gCaC O

1molCaCO1molCaC O

100gCaCO1molCaCO

=0,78125ygCaCO


LadescomposicióndelCaCO despuésdelos700CproduceunamasadeCaO:

0,78125ygCaCO1molCaCO100gCaCO

1molCaO1molCaCO

56gCaO1molCaO

=0,4375ygCaO

Elresiduodespuésde400CesMgOyCaCO :

0,35886x+0,78125y=3,06

Elresiduodespuésde700CesMgOyCaO:

0,35886x+0,4375y=2,03

Resolviendoelsistemaformadoporambasecuacionesseobtiene:

x=2,0g y=3,0g

4.77. El hidróxido de litio y el dióxido de carbono reaccionan entre sí para darhidrógenocarbonato(IV)de litio(carbonatoácidode litio).Sisemezclan50gdehidróxidodelitiocon50gdedióxidodecarbono:a)Escribeyajustalareacción.b)¿Quécantidaddehidrógenocarbonato(IV)delitioseobtendría?c)Sisehanobtenido10,95Ldehidrógenocarbonato(IV)delitiomedidosa1atmy20°C,¿cuálseráelrendimientodelareacción?

(Canarias2010)


LiOH(aq)+ (g) (aq)

b) Para determinar el reactivo limitante se calculan losmoles iniciales de cada una de lassustanciasreaccionantes.

50gLiOH1molLiOH24gLiOH

=2,08molLiOH

50gCO1molCO44gCO

=1,14molCO

2,08molLiOH1,14molCO

=1,8

Como la relaciónmolar esmayor que1quieredecir que sobraLiOH,por loque eselreactivolimitante,quedeterminalacantidaddeLiHCO formado.

RelacionandoCO conLiHCO :

1,14molCO1molLiHCO1molCO

68gLiHCO1molLiHCO

=77,5g

c) Este apartado no es posible resolverlo con los datos dados, ya que el LiHCO3 es unasustanciaquea20°Cy1atmessólida,nogaseosa.


4.78.ElEnvisat(EnvironmentalSatellite)esunsatélitedeobservaciónterrestreconstruidoporlaAgenciaEspacialEuropea(ESA).Fuelanzadoel1demarzode2002enuncoheteAriane5.Elmódulodepropulsióndeestoscohetesconstade4tanquesconunacapacidadparacombustiblede300kgdehidracina( ).Sudescomposicióncatalíticaessegún:

3 4 + Alrededor de 2/5 partes de ese amoníaco producido se descompone mediante la reacciónquímica:

2 +3 Lostresgases( , y )sonexpulsadosparaproducirelempuje.Calculalamasade , y expulsadosalespacioporcadakgde consumida.

(Murcia2010)

Partiendode1kgdeN H lascantidadesobtenidasson:

1kgN H10 gN H1kgN H

32gN H1molN H

=31,25molN H

31,25molN H4molNH3molN H

=41,67molNH

31,25molN H1molN3molN H

=10,42molN2

LadescomposicióndelNH proporciona:

41,67molNH 2molNH (descompuesto)

5molNH (total)=16,67molNH (descompuesto)

41,67molNH (total) 16,67molNH (descompuesto)=25,00molNH (sindescomponer)

16,67molNH3molH2molNH

=25,00molH

16,67molNH1molN2molNH

=8,33molN

10,42molN (1ªreaccion)+8,33molN (2ªreaccion)=18,75molN (total)

Lasmasasdegascorrespondientesalosmolesanterioresson:

25,00molNH 17gNH1molNH

=425g

25,00molH2gH1molH

=50g

18,75molN28gN1molN

=525g


4.79.Enunlaboratoriosehaextraídounaceiteutilizandohojasdementa,apartirdelacualsehaaisladounalcoholsecundariosaturadoconocidocomomentol.Unamuestrade100,5mgsequemaproduciendo282,9mgde y119,5mgde .a)Determinalafórmulaempíricadelmentol.b)Mediante la determinación del descenso crioscópico delmentol en alcanfor se ha podidodeterminarquelamasamoleculares156.Determinalafórmulamoleculardelmentol.c)Unavezidentificadasufórmulamolecular,calculalacantidadde necesarioparaquemaresos100,5mgdementol.d)Calculaelvolumendeairenecesarioparaquemarlos100,5mgdementolteniendoencuentaqueelairecontieneun21%envolumendeoxígenoa25°Cy1,013·10 Pa.

(Galicia2010)

a)TeniendoencuentaqueenlacombustióndelmentoltodoelCsetransformaenCO yelHenH O,losmmolesdeátomosenlamuestradementolson:

282,9mgCO1mmolCO44mgCO

1mmolC1mmolCO

=6,430mmolC

115,9mgH O1mmolH O18mgH O

2mmolH1mmolH O

=12,878mmolH

Eloxígenocontenidoenelmentolsecalculapordiferencia:

100,5mgmentol– 6,430mmolC12mgC1mmolC

+12,878mmolH1mgH1mmolH

=10,468mgO

10,468mgO1mmolO16mgO

=0,654mmolO

Paraobtenerlafórmulaempíricaserelacionanlosmolesdeátomosdecadaelementoconelqueseencuentraenmenorcantidad:

6,430mmolC0,654mmolO

10atomoCatomoO

12,878mmolC0,654mmolO

20atomoHatomoO

formulaempırica:

b)Lafórmulamolecularseobtieneapartirdelafórmulaempíricaylamasamolecular:

n=156

10·12 + 10·12 + 1·16=1

Lafórmulamoleculardelmentolcoincideconlafórmulaempírica: .

c)Laecuaciónquímicajustadacorrespondientealacombustióndelmentoles:

2C H O(s)+29O (g)20CO (g)+20H O(l)

RelacionandomentolconO :

100,5mgC H O1mmolC H O156mgC H O

29mmolO

2mmolC H O32mgO1mmolO

=298,9mg


d) De acuerdo con la ley de Avogadro, en una mezcla gaseosa coinciden la composiciónvolumétricaylamolar,portanto,elnúmerodemolesdeairequecontienenelO necesarioparalacombustiónes:

298,9mgO1mmolO32mgO

100mmolaire21mmolO

=44,5mmolaire

Considerandocomportamientoideal,elvolumendeairees:

V=44,5mmol 0,082atm·mL·mmol 1·K 1 25+273 K

1,013·105Pa1,013·105Pa

1atm=1087mLaire

4.80. En una perforación del subsuelo, se descubre una gran bolsa de gas que resulta estarformadapormetano ypropano. Se recoge unamuestrade7,41gde lamezcla gaseosa y sequemaproduciendo12,60gdeagua.Claculalacomposicióninicialdelamezclaexpresadacomoporcentajeenmasa.

(Baleares2010)

Lasecuacionesquímicasajustadascorrespondientesalasreaccionesdecombustióndeambashidrocarburosson:

Combustióndelmetano

CH (s)+2O (g)CO (g)+2H O(l)

Combustióndelpropano

C H (s)+5O (g)3CO (g)+4H O(l)

Llamandoxey,respectivamente,alasmasasdeCH yC H contenidasenlamezclainicial,sepuedenplantearlassiguientesecuaciones:

xgCH +ygC H =7,41gmezcla

xgCH1molCH16gCH

2molH O1molCH

+ygC H1molC H44gC H

4molH O1molC H

=12,60gH O2molH O18gH O

Seobtiene,x=0,77gCH y=6,64gC H

Lacomposiciónexpresadacomoporcentajeenmasaes:

0,77gCH7,41gmezcla

100=10,4% 6,64gC H7,41gmezcla

100=89,6%

4.81.A10mLdeunadisolucióndesulfatodecromo(III), ,0,3M;seleañaden50mLdeclorurodecalcio, ,0,1Mparaformarunprecipitadodesulfatodecalcio, .a)Escribalareacciónquetienelugar.b)Calculelacantidadengramosdesulfatodecalcioqueseobtienen.c) Determine la concentración de los iones que permanecen disueltos, suponiendo que losvolúmenessonaditivos,despuésdetenerlugarlareaccióndeprecipitación.


a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreCr SO yCaCl es:

(aq)+3 (aq)2 (aq)+3 (s)


b)Comosetienencantidadesdeambosreactivosesprecisodeterminarpreviamentecuáldeelloseselreactivolimitante.Elnúmerodemolesdecadaunadelasespeciesreaccionanteses:

10mLCr SO 0,3M0,3mmolCr SO1mLCr SO 0,3M

=3mmolCr SO

50mLCaCl 0,1M0,1molCaCl

1mLCaCl 0,1M=5molCaCl

Larelaciónmolarobtenidaes.

5mmolCaCl3mmolCr SO

=1,67

Comolarelaciónmolaresmenorque3quieredecirquesobra ,porloque esel reactivo limitante que determina las cantidades de CaSO4 y CrCl formadas y la deCr SO sobrante:

5mmolCaCl3mmolCaSO43mmolCaCl

136mgCaSO41mmolCaSO4

1gCaSO4

10 mgCaSO4=0,68gCaSO4

c)Lasespeciesquequedanendisoluciónacuosaalfinaldelprocesoson:

5mmolCaCl2mmolCrCl33mmolCaCl

=3,33mmolCrCl3

5mmolCaCl1mmolCr SO3mmolCaCl

=1,67mmolCr SO (reaccionado)

3,00mmolCr SO (ini) 1,67mmolCr SO (reac)=1,33mmolCr SO (exceso)

LaecuacióncorrespondientealadisolucióndelCrCl es:

CrCl (aq)Cr (aq)+3Cl (aq)

3,33molCrCl 3,33molCr10molCl

LaecuacióncorrespondientealadisolucióndelCr SO es:

Cr SO (aq)2Cr (aq)+3SO (aq)

1,33molCr SO 2,66molCr4molSO

Suponiendovolúmenesaditivoslasconcentracionesmolaresdeestosionesson:

3,33+2,66 mmolCr10+50 mLdisolución

=0,100M

10mmolCl10+50 mLdisolución

=0,167M

4mmolSO10+50 mLdisolución

=0,067M


4.82.Elcarbonatodemagnesioreaccionaconelácidoclorhídricoparadarclorurodemagnesio,dióxidodecarbonoyagua.a)Calculeelvolumendeácidoclorhídrico,dedensidad1,095g/mLydel20%enmasa,quesenecesitaparaquereaccionecon30,4gdecarbonatodemagnesio.b)Sienelprocesoanterior seobtienen7,4Ldedióxidodecarbono,medidosa1atmy27°C,¿cuálhasidoelrendimientodelareacción?


a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreMgCO yHCles:

MgCO (s)+2HCl(aq)MgCl (aq)+CO (g)+H O(l)

RelacionandoMgCO conHCl:

30,4gMgCO1molMgCO84,3gMgCO

2molHCl

1molMgCO36,5gHCl1molHCl

=26,3gHCl

Comosedisponedeunadisoluciónderiqueza20%ydensidad1,095g/mL:

26,3gHCl100gHCl20%


=120mLHCl20%

b)ParacalcularelrendimientodelprocesoesprecisodeterminarelvolumendeCO quesedeberíahaberobtenidoapartirdelamuestradada:

30,4gMgCO1molMgCO84,3gMgCO

1molCO

1molMgCO=0,36molCO


V=0,36mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 27+273 K

1atm=8,9LCO

Relacionandolascantidadesexperimentalyteóricaseobtieneelrendimiento:

η=7,4LCO (real)8,9LCO (teo)

100=83%

4.83.Enunavasijade2560mLdecapacidadseintrodujeron50mLdedisolucióndehidróxidodebarioy se tapó inmediatamente.A continuación, seagitóduranteunosminutoshastaquetodoeldióxidodecarbonopresenteenelairereaccionóconelhidróxidodebario.Finalmente,ladisoluciónresultantesevaloróconácidooxálico( )0,01M,consumiéndose58,4mL.Porotraparte, elmismo volumendehidróxidodebario se valoró enausenciadeaire con elmismoácidoconsumiéndose63,2mL.Si la presión en el interior de la vasija era de 760mmHg y la temperatura 20°C, calcula elporcentajeenvolumendedióxidodecarbonoenelinteriordelavasija.¿Quéindicadordeberíausarseparalavaloracióndelhidróxidodebarioconelácidooxálico,unoquevireenunintervalodepHentre3,5y6,2uotroquevireentre7,6y9,5.¿Porqué?


LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreBa OH yCO es:


Ba OH (aq)+CO (g)BaCO (s)+H O(l)

LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareacciónentreBa OH yH C O es:

Ba OH (aq)+H C O (aq)BaC O (aq)+2H O(l)

ElnúmerodemmolesBa OH quequedandespuésdelareacciónconCO es:

58,4mLH2C2O40,01M0,01mmolH C O1mLH C O 0,01M

1mmolBa OH1mmolH C O

=0,584mmolBa OH

ElnúmerodemmolesBa OH antesdelareacciónconCO es:

63,2mLH C O 0,01M0,01mmolH C O1mLH C O 0,01M

1mmolBa OH1mmolH C O

=0,632mmolBa OH

ElnúmerodemmolesdeCO enlavasijaes:

0,632 0,583 mmolBa OH1mmolCO

1mmolBa OH=0,048mmolCO

Considerandocomportamientoideal,elnúmerodemmolesdeaireenlavasijaes:

n=760mmHg·2560mL

0,082atm·L·mol 1·K 1 20+273 K

1atm760mmHg

=106,6mmolaire

DeacuerdoconlaleydeAvogadro,enunamezclagaseosacoincidenelporcentajeenmolesyenvolumen:

n=0,048mmolCO106,6mmolaire

100=0,045%

Lasustanciaquequedaal finalde lavaloracióndeBa OH conH C O esBaC O ,unasalquequeseencuentradisociadaenionesdeacuerdoconlaecuación:

BaC O (aq)Ba (aq)+C O (aq)

ElionBa nosehidrolizayaqueprocededeBa OH (basefuerte).

ElionC O sehidrolizadeacuerdoconlaecuación:

C O (aq)+H O(l)HC O (aq)+OH (aq)

Comoseobserva,alfinaldelareacciónseproduceniones ,locualquieredecirquesetratadeunmediobásico,portanto,debeutilizarseunindicadorquevireenesemedio.Delos dos indicadores propuestos, el más adecuado es aquel cuya zona de viraje estácomprendidaentrelospH7,6y9,5.


4.84. La urea, , es un sólido cristalino que se utiliza como fertilizante. A escalaindustriallasíntesisdelaureaserealizaporreacciónentreeldióxidodecarbonoyamoniacoa350°Cy35atmdeacuerdoconlasiguienteecuación:

(g)+2 (g) (s)+ (l)Sielrendimientodelprocesoanterioresdel80%ysedeseanobtener1000kgdeurea:a)Calculaelvolumennecesariodedióxidodecarbono,medidoenlascondicionesdelproceso.b)El (g)utilizadoenlasíntesisdelapartadoa)seencontrabaenundepósitode70m3decapacidadyaunatemperaturade25°C,¿cuáleralapresióndelgasenelinteriordeldepósito?


a)Sielrendimientodelprocesoesdel80%,lacantidaddeureaquehabríaquesintetizarparatenerrealmente1000kges:

xkgOC NH (teo)80kgOC NH (real)100kgOC NH (teo)

=1000kgOC NH (real)

Seobtiene,x=1250kgOC NH

1250kgOC NH103gOC NH1kgOC NH

1molOC NH 60gOC NH

=2,08·104molOC NH

Relacionandoureaydióxidodecarbono:

2,08·104molOC NH 1molCO

1molOC NH=2,08·104molCO


V=2,08·104mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 350+273 K

35atm=3,04·104L

b)Lacantidaddeamoniaconecesarioparaproducirlaurearequeridaes:

2,08·104molOC NH 2molNH

1molOC NH=4,16·104molNH

Considerandocomportamientoideal,lapresiónejercidaporelgaseneldepósitoes:

p=4,16·104mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

70m3 1m3

103L=14,5atm

4.85. El nitrato de potasio se obtiene industrialmente a partir de cloruro de potasio y ácidonítricoenpresenciadeoxígenosegúnlaecuación:

4KCl+4 + 4 +2 +2 Sabiendoqueelrendimientodelprocesoesdel90%:a)¿Cuántoskgdenitratodepotasioseobtendráncomomáximoapartirde50kgdeclorurodepotasioy50kgdeácidonítrico?b)¿Quévolumen(enL)dedisolucióndeácidonítricoconcentrado,deriqueza60%enmasaydensidad1,37g/mL,seránnecesariosparaobtenerlos50kgdeácidonítrico?



a)Elnúmerodemolesdelosdosreactivoes:

50kgKCl10 gKCl1kgKCl

1molKCl74,6gKCl

=670,2molKCl

50kgHNO10 gHNO1kgHNO

1molHNO63gHNO

=794,7molHNO

794,7molHNO670,2molKCl

=1,2

comolarelaciónmolaresmayorque1quieredecirquequedaHNO sinreaccionarporloqueelKCleselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeKNO queseobtiene.

670,2molKCl4molKNO4molKCl

101,1gKNO1molKNO

1kgKNO10 gKNO

=61,4kgKNO

Comoelrendimientodelprocesoesdel90%,lacantidaddeKNO máximaqueseobtienees:

61,4kgKNO (teo)90kgKNO (real)100kgKNO (teo)

=55,2kg

b)ElvolumendedisoluciónconcentradadeHNO quesenecesitaes:

50kgHNO10 gHNO1kgHNO

100gHNO 60%60gHNO

=8,33·10 gHNO 60%

8,33·10 gHNO 60%1mLHNO 60%1,37gHNO 60%

1LHNO 35%10 mLHNO 35%

=60,8L 60%

4.86.Enunreactordesíntesisdeamoniacoseproducen1000t/día.a)Sabiendoqueelhidrógenoprocededelmetanoyelnitrógenodelaire,calculelosvolúmenesdemetanoyaireconsumidosaldíaencondicionesnormales,teniendoencuentaqueunvolumende aire está formado por 80% de nitrógeno y 20% de oxígeno y que la reacción tiene lugaradmitiendoquetodoelhidrógenoyelnitrógenoquereaccionanseconvierteníntegramenteenamoniaco.b)Determine lamasadedisolucióndeácidonítricodel50%enmasaquesepuedeobtenerapartirde100tdeamoniaco.


Elnúmerodemolesdeamoniacoqueseproducenpordíaes:

1000tNH10 gNH1tNH

1molNH17gNH

=5,88·10 molNH

a)Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealaobtencióndeamoniacoes:

N (g)+3H 2NH (g)

Relacionandoamoniacoconmetano:

5,88·10 molNH3molH2molNH

1molCH2molH

22,4LCH1molCH

=9,88· L

RelacionandoamoniacoconaireyteniendoencuentaquedeacuerdoconlaleydeAvogadroenunamezclagaseosalacomposiciónvolumétricacoincideconlacomposiciónmolar:


5,88·10 molNH1molN2molNH

100molaire80molN

22,4Laire1molaire

=8,23· Laire

b)Elnúmerodemolesdeamoniacoes:

100tNH10 gNH1tNH

1molNH17gNH

=5,88·10 molNH

Relacionandoamoniacoconmetano:

5,88·10 molNH1molN1molNH

1molHNO1molN

63gHNO1molHNO

=3,70·10 gHNO

Comosequierepreparardeunadisoluciónderiqueza50%:

3,70·10 gHNO100gHNO 50%

50gHNO1tHNO 50%10 gHNO 50%

=740t 50%

4.87.En lascalderasdeunacentraltérmicaseconsumencadahora100kgdeuncarbónquecontieneun3%deazufre.Sitodoelazufresetransformaendióxidodeazufreenlacombustión:a) ¿qué volumen de dicho gas, medido en condiciones normales, se libera por hora en lachimenea?Paraeliminareldióxidodeazufre liberadoen lacentral térmica,sedisponedeunacalizadel83% de riqueza en carbonato de calcio. Suponiendo que el rendimiento del proceso deeliminacióndel esdel75%yquelareacciónquetienelugares:

+ +½ + b)¿Quécantidaddecalizaseconsumiráporhora?c)¿Quécantidaddesulfatodecalcioseobtendráporhora?


Laecuaciónquímicaajustadacorrespondientealacombustióndelazufrees:

S(s)+O (g)SO (g)

Elnúmerodemolesdedióxidodeazufrequeseproducenporhoraes:

100kgcarbon10 gcarbon1kgcarbon

3gS

100gcarbon1molS32gS

1molSO1molS

=93,75molSO

a)Elvolumendedióxidodeazufre,medidoenc.n.,quesedesprendees:

93,75molSO22,4LSO1molSO

=2100L

b)Relacionandodióxidodeazufre concaliza teniendoen cuenta rendimientodelprocesoyriquezadelacaliza:

xgcaliza75gcaliza(real)100gcaliza(teo)

83gCaCO100gcaliza

1molCaCO100gCaCO

1molSO1molCaCO

=93,75molSO

Seobtiene,x=15060gcaliza.


c)Relacionandodióxidodeazufre consulfatodecalcio teniendoencuenta rendimientodelproceso:

93,75molSO1molCaSO1molSO

136gCaSO1molCaSO

75gCaSO (real)100gCaSO (teo)

=9563gCaSO4

4.88.Unaindustriaquímicacomercializaunabonodenitratodeamonio,NH4NO3,quecontieneun 33,5% deN ymezclasmateria inerte, normalmente caliza y dolomita. Este abono por sucontenidoennitrógenoestáespecialmenteindicadoparacualquiertipodecultivosqueprecisendisponerdenitrógenodeabsorcióninmediata(50%comoNnítrico)ydenitrógenodeabsorciónmáslenta(50%comoNamoniacal).a)¿Quéporcentajedenitratodeamoniohayenesteabono?b)Losexpertosrecomiendan lautilizaciónde350kgdeabonoporhectáreacuandoésteestádedicadoalcultivodepatatas.Sisedisponedeunaplantaciónde2,5hectáreas,¿cuántoskgdenitrógenoamoniacalsedebenutilizar?c)Elnitratodeamonio se obtienepor reacción delamoniaco con elácidonítrico.Escribir yajustarlareaccióndeformación.d)¿Cuántoslitrosdeamoniaco,medidosa50°Cy1atm,sonnecesariosparaobtener850kgdenitratodeamonio?

(Dato.ConstanteR=0,082atm·L· · )(Galicia2011)

a)Elporcentajedenitratodeamonioquecontieneelabonoes:

33,5gN100gabono

1molN14gN

1molNH NO

2molN80gNH NO1molNH NO

100=9,6%

b)LacantidaddeNamoniacalparaelterrenoes:

2,5ha350kgabono

2,5ha103gabono1kgabono

9,6gNH NO100gabono

1molNH NO80gNH NO

=1050molNH NO

1050molNH NO1molNH

1molNH NO1molN

1molNH14gN1molN

1kgN

103gN=14,7kgN

c)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealareaccióndeformacióndelNH NO es:

(aq)+ (aq) (aq)

d)RelacionandoNH NO yNH :

850kgNH NO103gNH NO1kgNH NO

1molNH NO80gNH NO

1molNH

1molNH NO=10625molNH


V=10625mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 50+273 K

1atm=2,81·105L


4.89.LosapicultoresutilizanlareaccióndedescomposicióntérmicadelNH4NO3paragenerarelgas , de propiedades anestesiantes, para dormir a las abejas. En la reacción se producetambién .a)Escribelareacciónycalculalacantidaddemonóxidodedinitrógenoqueseformacuandosedescomponen8gde .b)¿Serásuficienteestacantidaddegasparadormirlas30.000abejasdeunenjambresisesabequecadaabejanecesita1μLdegas encondicionesnormalesparaquedardormida?

(Baleares2011)

a)LaecuaciónquímicaajustadacorrespondientealadescomposicióndelNH NO es:

NH NO (s)N O(g)+2H O(g)

Elnúmerodemolesdemonóxidodedinitrógenoqueseproducenes:

6gNH NO1molNH NO80gNH NO

1molN O

1molNH NO44gN O1molN O

=4,4g

b)Relacionandoladosisdemonóxidodedinitrógenonecesariaconlacantidadproducida:

30.000abejas1μLN O1abeja

1LN O

10 μLN O1molN O22,4LN O

44gN O1molN O

=0,06g

Comoseobserva, lacantidadde producidaesmayorque lanecesaria,por tantosiessuficienteparadormirelenjambre.

4.90.EnelprocesoDeaconseobtieneclorogasmediantelasiguienteecuación:

4HCl(g)+ (g)2 (g)+2 (g)Sehacereaccionar,a350°Cy1,5atmdepresión,unamezclade60kgdeHCl(g)y10,5kgde (g).Sielrendimientodelprocesoesdel75%,calcula:a)ElvolumendeHCl(g)quehareaccionado,medidoa25°Cy1atmdepresión.b)Lamasadecloroobtenida.c)Elvolumenqueocuparáelcloroobtenidoa25°Cy800mmHgdepresión.



60kgHCl10 gHCl1kgHCl

1molHCl36,5gHCl

=1644molHCl

10,5kgO10 gO1kgO

1molO32gO

=328molO

1644molHCl328molO

=5

comolarelaciónmolaresmayorque4quieredecirquequedaHClsinreaccionarporloqueeleselreactivolimitantequedeterminalacantidaddeCl queseobtiene.

328molO4molHCl1molO

=1312molHCl

Comoelrendimientodelprocesoesdel75%,lacantidaddeHClquereaccionaes:


1312molHCl(teo)75molHCl(reac)100molHCl(teo)

=984molHCl

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelHClquereaccionaes:

V=984mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=2,40· LHCl

b)RelacionandoO conCl :

328molO2molCl1molO

75molCl (real)100molCl (teo)

=492molCl

492molCl71gCl1molCl

=3,50· g

c)Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelCl obtenidoes:

V=492mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

800mmHg760mmHg1atm

=1,14· L

4.91.En la industriametalúrgicaseobtienendiversosmetalesporreduccióndesusóxidosconcarbón.Enelcasodelcinc,separtedelablenda(ZnS)queunavezconvertidaenóxidodecinc,medianteunprocesodenominadotostación(etapa1),seobtieneelmetalporreduccióndedichoóxidoconcarbón(etapa2):Etapa1:tostacióndelsulfurodecinca∼800°C(rendimiento=85%)

2ZnS(s)+3 (g)2ZnO(s)+2 (g)Etapa2:reduccióndelóxidodecincconcarbóna∼1400°C(rendimiento=70%)

ZnO(s)+C(g)Zn(g)+CO(g)Cierta empresa desea obtener 2500 kg de cinc a partir de una blenda de riqueza 75%; elrendimientodelaetapa1esdel85%,mientrasqueeldelaetapa2esdel70%.Calcula:a)Lamasadeblendanecesaria.b)Volumende producidoa25°Cy1atmdepresión.c)Lamasadecarbónnecesariasisuriquezaencarbonoesdel90%.


a)RelacionandoZnconZnOyteniendoencuentaunredimientodel70%:

xmolZnO70molZnO(real)100molZnO(teo)

1molZn1molZnO

65,4gZn1molZn

1kgZn10 gZn

=2500kgZn

Seobtiene,x=54609molZnO

RelacionandoZnOconZnSyteniendoencuentaunredimientodel85%:

xkgZnS10 gZnS1kgZnS

1molZnS97,4gZnS

85molZnS(real)100molZnS(teo)

1molZnO1molZnS

=54609molZnO

Seobtiene,x=6258kgZnS

Comosedisponedeunablendaderiqueza75%:


6258kgZnS100kgblenda75kgZnS

=8343kgblenda

b)ElnúmerodemolesdeSO queseobtienenes:

54609molZnO2molSO2molZnO

=54609molSO

Considerandocomportamientoideal,elvolumenocupadoporelSO queseobtienees:

V=54609mol 0,082atm·L·mol 1·K 1 25+273 K

1atm=1,33· L

c)RelacionandoZnOconC:

54609molZnO1molC1molZnO

12gC1molC

100gcarbón

90gC1kgcarbon10 gcarbon

=728kgcarbón

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Problemas de Selectividad Quimica