problemas de reacciones

CLCULOS ELEMENTALES EN

QUMICA

Problemas resueltos de clculos elementales en qumica

Qumica 2 BAC

www.fisicaeingenieria.es Luis Muoz Mato

1

1.- Se hacer reaccionar 5 moles de aluminio metal con cloruro de hidrgeno en exceso para dar tricloruro de aluminio e hidrgeno (gas). a) Qu volumen de hidrgeno, medido en condiciones normales se obtendr? B) Si todo el hidrgeno se hace pasar sobre una cantidad en exceso de monxido de cobre, producindose cobre metal y agua, qu cantidad de cobre metal se obtiene si el rendimiento de la reaccin es del 60 %? 2.- 10 g de un mineral que contiene un 60 % de cinc se hace reaccionar con 20 mL de una disolucin de cido sulfrico del 96 % de pureza y de densidad 1,823 g/mL. Calcula:a )Gramos de sulfato de cinc producido, b) volumen de hidrgeno obtenido si las condiciones de presin y temperatura son 25 C y 740 mmHg, c) Repite los clculos anteriores suponiendo que el rendimiento de la reaccin fuese del 75 %. 3.- Se hacen reaccionar 200 g de piedra calcaria que contiene un 60 % de carbonato de calcio con un exceso de cido clorhdrico, suficiente para que reaccione todo el carbonato. El proceso transcurre a 17 C y 740 mmHg de presin. En est proceso se forma dixido de carbono, cloruro de calcio y agua. Calcula: a) La masa de cloruro de calcio obtenido, b) El volumen de dixido de carbono producido en las condiciones de la reaccion.


2

1.- Se hacer reaccionar 5 moles de aluminio metal con cloruro de hidrgeno en exceso para dar tricloruro de aluminio e hidrgeno (gas). a) Qu volumen de hidrgeno, medido en condiciones normales se obtendr? B) Si todo el hidrgeno se hace pasar sobre una cantidad en exceso de monxido de cobre, producindose cobre metal y agua, qu cantidad de cobre metal se obtiene si el rendimiento de la reaccin es del 60 %? Lo primero que tenemos que hacer es escribir la reaccin y ajustarla:

3 233 2Al HCl AlCl H+ +

En segundo lugar, tenemos que pasar la cantidad que nos da el problema a moles, en este caso, ya tenemos que de aluminio tenemos 5 moles, por lo que no hay nada que pasar.

3 25

?

33 2molesAl HCl AlCl H+ +

Lo siguiente es establecer una proporcin entre el dato que nos da el problema y la incgnita:

22 2

325 7,51

moles de Hmoles de H moles de Al moles de H

mol de Al= =

Ahora pasamos a la unidad que nos piden, no nos piden moles de hidrgeno, sino que nos piden el volumen de hidrgeno recogido en condiciones normales de presin y temperatura, como es un gas, aplicaremos la ecuacin de los gases ideales:

7,50,082273 167,91

nRTV lp

= = =

b) Ahora nos dicen que el hidrgeno obtenido se pone en contacto con monxido de cobre para producir cobre metlico y agua, por lo tanto, tenemos otra reaccin, en este caso:

2 2H CuO Cu H O+ + La cantidad que nos dan y la incgnita sern:

2 2

?7,5moles

H CuO Cu H O+ +

La cantidad de cobre metlico obtenida ser:

22

17,5 7,51

mol deCumoles deCu moles de H moles deCu

mol de H= =

La masa de cobre obtenida ser: 7,565,3 489,75masa deCu g deCu= =

Pero el rendimiento de la reaccin es del 60%, por lo que tenemos que calcular la cantidad real, como es un producto:

R100

Cantidad real Cantidad calculada=

Aplicado al caso del problema: R 60489,75 293,85

100 100Cantidad real Cantidad calculada Cantidad real g= = =


3

2.- 10 g de un mineral que contiene un 60 % de cinc se hace reaccionar con 20 mL de una disolucin de cido sulfrico del 96 % de pureza y de densidad 1,823 g/mL. Calcula:a )Gramos de sulfato de cinc producido, b) volumen de hidrgeno obtenido si las condiciones de presin y temperatura son 25 C y 740 mmHg, c) Repite los clculos anteriores suponiendo que el rendimiento de la reaccin fuese del 75 %. La reaccin que tenemos es:

2 4 4 2Zn H SO ZnSO H+ + En este caso, tenemos datos acerca de los dos reactivos, por lo tanto, se trata de un problema de reactivo limitante:

2 4 4 210 2060% 96%

1,823 /

gmL

d g mL

Zn H SO ZnSO H

=

+ +

El nmero de moles de Zn, lo calcularemos como la masa de Zn puro dividida entre su masa atmica:

( ) 6 0,09165, 4

n Zn moles de Zn= =

Para calcular el nmero de moles de cido, como es una disolucin, tengo que multiplicar el volumen de cido que tenga por la molaridad del cido, que no la tengo, por lo tanto, con el dato del porcentaje en masa y de la densidad, tengo que calcular el valor de la molaridad del cido sulfrico:

MASA VOLUMEN MOLES SOLUTO 1750 g X 17,86

DISOLVENTE 73 g X 4,05 DISOLUCIN 1823 g 1 L 21,91

Por lo tanto, la molaridad de la disolucin ser:

017,86 17,86

1M M= =

Una vez hallado el dato de la molaridad de la disolucin, el nmero de moles de cido se calcula multiplicando la molaridad por el volumen del que dispongamos:

( )2 4 2 4 17,860,02 0,3572n H SO M V moles de H SO= = = Una vez determinada el nmero de moles de cada sustancia, se determina cul es el reactivo limitante:

2 42 4 2 4

10,091 0,0911

mol de H SOmoles de H SO que necesito moles de Zn moles de H SO que necesito

mol de Zn= =

Necesito 0,091 moles y tengo 0,3572, por lo tanto, el cido sulfrico sobra, es decir, es el reactivo en exceso, siendo el Zn el reactivo limitante, por lo tanto:

2 4 4 2. tan

.

R Limi te R Exceso

Zn H SO ZnSO H+ +

El resto del problema se hace con los datos del reactivo limitante: a) En primer lugar calcularemos los gramos de sal producidos, para ello, planteamos una proporcin entre el dato que nos dan (el del reactivo limitante) y la incgnita:


4

44 4

10,091 0,0911mol de ZnSO

moles de ZnSO moles de Zn moles de ZnSOmol de Zn

= =

A partir de esta cantidad en moles puedo calcular la masa, multiplicando por la masa molecular:

( ) ( )4 0,091 65,3 32 416 14,68m ZnSO g= + + = b) Ahora tenemos que calcular la cantidad de hidrgeno, para ello, planteamos una proporcin entre el dato que nos dan y lo que nos piden:

22 2

10,091 0,0911mol de H

moles de H moles de Zn moles de Hmol de Zn

= =

Para calcular el volumen de hidrgeno, usamos la ecuacin de los gases ideales: 0,0910,082290 2,23

0,97nRTV l

p= = =

c) Tenemos que repetir los clculos en el caso de que la reaccin tuviese un rendimiento del 75 %, por lo tanto, al tratarse en ambos casos de productos, aplicaremos:

R100

Cantidad real Cantidad calculada=

Para la masa de sulfato de Zinc:

7514,68 11,01100

Cantidad real g= =

Para la cantidad de hidrgeno:

752, 23 1,67100

Cantidad real g= =

3.- Se hacen reaccionar 200 g de piedra calcaria que contiene un 60 % de carbonato de calcio con un exceso de cido clorhdrico, suficiente para que reaccione todo el carbonato. El proceso transcurre a 17 C y 740 mmHg de presin. En est proceso se forma dixido de carbono, cloruro de calcio y agua. Calcula: a) La masa de cloruro de calcio obtenido, b) El volumen de dixido de carbono producido en las condiciones de la reaccion. En primer lugar, tenemos que escribir la reaccin ajustada del problema:

3 2 2 22CaCO HCl CO CaCl H O+ + + Pasamos el dato que nos dan a moles:

3 2 2 2

20060%

2g

CaCO HCl CO CaCl H O+ + +

( )3 3120 1,2100n CaCO moles deCaCO= = Establecemos una proporcin entre el dato que nos dan y lo que nos preguntan:

3 2 2 2

?1,2

2moles


22 3 2

3

11, 2 1, 21

mol deCaClmoles deCaCl moles deCaCO moles deCaCl

mol deCaCO= =

Una vez calculados los moles, la masa, la calculamos multiplicando por el peso atmico:


5

( ) ( )2 1, 2 40 235,5 133,2m CaCl g= + = b) Ahora tenemos que calcular el volumen de dixido de carbono producido:

3 2 2 2

?1,2

2moles


Establecemos una proporcin entre el dato y la incgnita;

22 3 2

3

11,2 1,21

mol deCOmoles deCO moles deCaCO moles deCO

mol deCaCO= =

El volumen de gas ser: 1, 20,082290 29, 42

0,97nRTV l

p= = =

problemas de reacciones

Documents