PROBLEMAS DE ESTEQUIOMETRÍA 1. El amoníaco se forma a partir de los gases nitrógeno e hidrógeno.

a) Escribe y ajusta la reacción. b) Si partimos de 2 moles de nitrógeno y 2 moles de hidrógeno y el rendimiento de la reacción es del 60%:

b1) ¿Cuántos moles de nitrógeno reaccionarán? b2) ¿Cuántos moles de amoníaco se formarán? b3) ¿Cuántos moles de hidrógeno quedarán sin reaccionar? b4) Aunque el amoníaco es gas a temperatura ambiente, nos lo suelen vender disuelto en agua ¿qué volumen

de disolución acuosa de amoníaco de densidad 1,1 g/cc y 20% en peso de riqueza se puede conseguir con el amoníaco obtenido?

Datos: Masas atómicas: N = 14; H = 1 (Sol. a) 0,4; b) 0,8; c) 0,8; d) 61,8 ml)

2. El aluminio reacciona con el ácido sulfúrico formando sulfato de aluminio e hidrógeno gas. Se echan 3,375 gramos de un aluminio impuro (del 80% de pureza) sobre 0,5 litros de una disolución de ácido sulfúrico 0,2 M. Sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 60%, calcula: a) El volumen en litros a 25ºC y 1 atm de hidrógeno generado. b) Los gramos de aluminio que quedarán en el recipiente una vez terminada la reacción. c) La molaridad de la disolución de ácido sulfúrico que habrá en el recipiente concluida ya la reacción. Supón que

seguimos teniendo 0,5 litros de disolución al final. Datos: Masas atómicas: Al = 27 (Sol.: a) 1,47 litros; b) 1,62 gramos; c) 0,08 M

3. El dicromato potásico (heptaoxodicromato (VI) de potasio) oxida al etanol (CH3-CH2OH) en presencia de ácido

sulfúrico, formándose ácido etanoico, sulfato de potasio, sulfato de cromo (III) y agua. Sabiendo que los coeficientes estequiométricos de los reactivos son 2, 3 y 8 respectivamente, escribe y ajusta la reacción. Cogemos 8,82 gramos de dicromato de potasio y 5 ml de una disolución de etanol 6 M. Justifica cuál es el reactivo limitante (con cálculos). Con los moles de ácido acético obtenidos se quiere preparar acético comercial (o etanoico) 10-3 M . ¿Cuántos litros podemos conseguir de dicha disolución para comercializar? Masa fórmula del dicromato de potasio = 294 (Sol.: 30 l)

4. El sodio reacciona con ácido sulfhídrico formando sulfuro de sodio e hidrógeno gas. Se echan 2,5 gramos de sodio impuro del 92% en peso de riqueza sobre 0,5 litros de disolución de ácido sulfhídrico 0,02 M. Sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 80%, calcula el número de moles de sodio que no reaccionan con el sulfhídrico. ¿Cuántos ml de disolución de ácido sulfhídrico de densidad 1,05 g/cc y 60% de riqueza en peso habría que haber echado para obtener 0,02 moles de hidrógeno? Masas atómicas: Na = 23; S = 32; H = 1) (Sol.: 0,084 moles; 1,35 ml)

5. El sulfuro de hierro (II) reacciona con ácido clorhídrico formando sulfuro de hidrógeno (g) y cloruro de hierro (II). Sabiendo que se han desprendido 11,2 litros de sulfuro de hidrógeno en c.n. y que el rendimiento de la reacción ha sido del 70%, calcula: a) Cuántos gramos de sulfuro de hierro (II) tuvieron que reaccionar. b) Cuántos gramos de sulfuro de hierro (II) tuvimos que poner. (El HCl estaba en exceso). c) Si lo que pusimos fueron 150 gramos de un mineral que contenía entre otras sustancias sulfuro de hierro (II),

¿cuál era la riqueza del mineral en sulfuro de hierro en % en peso? Masas atómicas: S = 32; Fe = 55,8 (Sol.: a) 43,9 gramos; b) 62,71 gramos; c) 41,8%)

6. Sobre 65,4 g de zinc vierto 1300 cc de disolución 0,1 M de ácido clorhídrico, formándose cloruro de zinc e

hidrógeno (gas). Si el rendimiento de la reacción ha sido del 85%, calcula: a) número de moles de zinc y de HCl que hemos puesto y cuál está en exceso. b) número de moles de zinc y de HCl que han reaccionado. c) número de moles de cloruro de zinc y de hidrógeno que se han formado. d) número de moles de zinc y de HCl que quedan sin reaccionar. Masa atómica Zn = 65,4. (Solución: a) 1 mol, 0,13 moles; b) 0,055, 0,11; c) 0,055, 0,055; d) 0,945, 0,02)

7. En la reacción de carbonato cálcico con ácido clorhídrico se producen dióxido de carbono, cloruro de calcio y

agua. Calcula la cantidad de caliza, cuya riqueza en carbonato cálcico es del 92 %, que se necesita para obtener 250 kg de cloruro de calcio.

Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16; Cl = 35,5; Ca = 40 (Solución: 244,8 kg)

8. El zinc reacciona con ácido clorhídrico formándose la sal del ácido e hidrógeno gas. Sabiendo que el rendimiento

de la reacción fue del 80%, calcula: a) ¿Qué volumen de disolución de ácido clorhídrico del 35% en peso de riqueza y densidad 1,1 g/ml hay que

echar como mínimo a 65,4 gramos de zinc para obtener 2,24 litros de hidrógeno en c.n.? b) Tras echar el ácido clorhídrico calculado en a) ¿cuántos moles quedarán de cada reactivo sin reaccionar? Masas atómicas: Zn = 65,4; Cl = 35,5; H = 1 (Sol.: a) 23,7 ml; b) 0,9 moles de Zn y 0,05 moles de HCl)

9. En la reacción de hierro metálico con vapor de agua se produce óxido ferroso-férrico (Fe3O4) e hidrógeno

molecular. a) Formule y ajuste la reacción química que tiene lugar. b) Calcule el volumen de hidrógeno gaseoso medido a 127ºC y 5 atm. que se obtiene por reacción de 558 g de

hierro metálico. c) ¿Cuántos gramos de óxido ferroso-férrico se obtendrán a partir de 3 moles de hierro? d) ¿Cuántos litros de vapor de agua a 10 atm. y 127ºC se precisan para reaccionar con los 3 moles de hierro? Datos: Masas atómicas: Fe = 55,8; O = 16; R = 0,082 atm·L·K-1·mol-1 (Sol.: b) 87,5 L; c) 231,4 g, d) 13,12 L)

10. El ácido clorhídrico se obtiene industrialmente calentando cloruro de sodio con ácido sulfúrico concentrado. a) Formule y ajuste la reacción que tiene lugar. b) ¿Cuántos kilogramos de ácido sulfúrico de una concentración del 90 % en peso se necesitará para producir

100 kg de ácido clorhídrico concentrado al 35 % en peso? c) ¿Cuántos kilogramos de cloruro de sodio se emplean por cada tonelada de sulfato de sodio obtenido como

subproducto? Datos: Masas atómicas: H = 1; O = 16; Na = 23; S = 32; Cl = 35,5. (Sol.: b) 52,2 kg; c) 823,94 kg)

11. El acetileno o etino se obtiene por reacción del carburo de calcio (CaC2) con agua. a) Formule y ajuste la reacción de obtención del acetileno, si se produce además hidróxido de calcio. b) Calcule la masa de acetileno formada a partir de 200 g de un carburo de calcio del 85% de pureza. c) ¿Qué volumen de acetileno gaseoso se produce a 25ºC y 2 atm con los datos del apartado anterior? Datos: Masas atómicas: Ca = 40; C = 12; H = 1 (Sol.: b) 69 gramos; c) 32,5 litros)

12. Una muestra impura de óxido de hierro (III) (sólido) reacciona con un ácido clorhídrico comercial de densidad 1,19 g·cm-3, que contiene el 35% en peso del ácido puro. a) Escriba y ajuste la reacción que se produce, si se obtiene cloruro de hierro (III) y agua. b) Calcule la pureza del óxido de hierro (III) si 5 gramos de este compuesto reaccionan exactamente con 10 cm3

del ácido. c) ¿Qué masa de cloruro de hierro (III) se obtendrá? Datos: Masas atómicas: Fe = 55,8; O = 16; H = 1; Cl = 35,5 (Sol.: b) 60,7 %; c) 6,2 g)

13. En una cámara cerrada de 10 litros a la temperatura de 25ºC se introduce 0,1 mol de propano con la cantidad de aire necesaria para que se encuentre en proporciones estequiométricas con el O2. A continuación se produce la reacción de combustión del propano en estado gaseoso, alcanzándose la temperatura de 500ºC. a) Ajuste la reacción que se produce. b) Determine la fracción molar del N2 antes y después de la combustión. c) Determine la presión total antes y después de la combustión. Datos: Composición del aire: 80% N2, 20% O2 (Sol.: a) CH3-CH2-CH3 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O b) 0,77 antes, 074 después c) 6,35 atm. antes y 17,11 atm. después)

14. Si se somete al hidrocarburo C10H18 a combustión completa:

a) Formule y ajuste la reacción de combustión que se produce. b) Calcule el número de moles de O2 que se consumen en la combustión completa de 276 gramos de

hidrocarburo. c) Determine el volumen de aire, a 25ºC y 1 atm, necesario para la combustión completa de dicha cantidad de

hidrocarburo. Masas atómicas: H = 1; C = 12

Considere que el aire en las condiciones dadas contiene el 20% en volumen de oxígeno. (Sol.: b) 29 moles; c) 3543,3 litros)

15. Una mezcla de dos sólidos blancos, clorato potásico y cloruro potásico, pesa 60 g. Por calefacción prolongada se liberan 8 g de oxígeno. Calcúlese el tanto por ciento de cloruro potásico en la mezcla original. Dato: Al calentar, sólo se descompone el clorato potásico generando cloruro potásico y oxígeno. Masas atómicas: K = 39; Cl = 35,5; O = 16. (Solución: 66 %)

16. El ácido sulfúrico con el peróxido de bario forma sulfato de bario y agua oxigenada. ¿Qué cantidad (en gramos) de

disolución 2 M de ácido sulfúrico, de densidad 1,2 g/cm3, debemos emplear para obtener 50 gramos de peróxido de hidrógeno, siendo el rendimiento de la reacción del 95 %? Datos: Masas atómicas H = 1; O = 16; S = 32 (Solución: 928,8 g)

17. Calcula la pureza de una muestra de sulfuro de hierro (II), sabiendo que al tratar 0,5 gramos de la misma con ácido

clorhídrico se desprenden 100 cm3 de sulfuro de hidrógeno, medidos a 27ºC y 760 mm de Hg. Dato: En la reacción también se forma cloruro de hierro(II). Masas atómicas: S = 32; Fe = 55,8 (Solución: 71,4 %)

18. Una mezcla contiene 80 % de carbonato de calcio y 20 % de sulfato de bario. Se toman 40 gramos de mezcla y se

tratan con ácido clorhídrico en exceso (el ácido clorhídrico sólo reacciona con el carbonato de calcio). El dióxido de carbono desprendido se recoge en un recipiente de 20 litros a 25ºC. Calcular: a) La cantidad de gas desprendido expresada en gramos. b) La presión en el recipiente donde hemos recogido el gas. Dato: En la reacción además de dióxido de carbono se forma cloruro de calcio y agua. Masas atómicas: Ca = 40; C = 12; O = 16 (Solución: a) 14,08 g CO2; b) P = 0,39 atm)

19. En la síntesis del amoníaco: N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

se hacen reaccionar 10 gramos de nitrógeno con 1 gramo de hidrógeno. Calcular el rendimiento de la reacción, si se obtienen 2,12 gramos de amoníaco. Masas atómicas: N = 14; H = 1 (Solución: 37,4 %)

20. Una mezcla de metano y acetileno se quema totalmente y al final de la operación se recogen 5,72 g de CO2 y 1,98

g de H2O. Halla las masas de metano y acetileno que se han quemado. Masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1 (Solución: 0,48 g CH4; 1,3 g C2H2)

21. 20 gramos de una mezcla de clorato potásico y perclorato potásico se calientan hasta que ya no se desprende más

oxígeno. Se determina la masa de la nueva mezcla y es de 12 gramos. ¿Cuál es la composición de la mezcla? Dato: El clorato potásico y el perclorato potasio al calentarlos se descomponen en cloruro potásico y oxígeno gas. Masa fórmula del clorato potásico: 122,6; Masa fórmula del perclorato potásico: 138,6 Masa fórmula del cloruro potásico: 74,5 (Sol: 17,14g de clorato potásico y 2,86g de perclorato potásico)

22. Una mezcla que contiene igual número de gramos de carbono y de azufre da, por combustión, una mezcla de CO2 y SO2 que ocupa 67,2 l medidos en condiciones normales. Calcular el peso de cada elemento en la mezcla original. Masas atómicas: C = 12; S = 32 (Solución: 26,2 g de C; 26,2 g de S)

23. Una muestra de 5,13 gramos de sulfato de amonio impuro se hace reaccionar con un exceso de hidróxido de sodio

y se obtienen 1,8 dm3 de amoníaco gas a 20ºC y 1 atm, sulfato de sodio y agua. Calcula: a) Los gramos de sulfato de amonio que había en los 5,13 gramos de muestra, si el rendimiento de la reacción fue

del 100%, y el porcentaje de pureza de la muestra. b) Los ml de una disolución de hidróxido de sodio de densidad 1,05 g/cc y riqueza 8% en peso, que como mínimo

tendríamos que haber echado para obtener los 1,8 dm3 de amoníaco. c) La molaridad de la disolución de hidróxido de sodio del apartado b) Masas atómicas: N = 14; S = 32; O = 16; Na = 23; H = 1 (Sol.: a) 4,95 g y 96%; b) 35,71 ml; c) 2,1 M)

24. Colocamos en un reactor 200 kg de Cu y 50 kg de ácido nítrico puro. En la reacción se desprende NO2 y se

produce Cu(NO3)2 además de agua. Determina la cantidad de la sal que se forma y el excedente del reactivo en exceso. Masas atómicas Cu = 63,5; N = 14; O 16 (Solución: 37,2 kg sal; 187,4 kg)

25. La masa de un trozo de hierro es de 50 g. Cuando dicho trozo se deja a la intemperie su masa aumenta en 5

gramos, debido a la formación de óxido de hierro (III). ¿Cuál es la masa de hierro que no se ha oxidado?. Masas atómicas Fe = 55,8; O = 16 (Solución: 38,4 g)

26. Un lote de sulfato de aluminio se contamina durante su manipulación, siendo necesario determinar su pureza. Se analiza una muestra de 1 gramo por reacción completa con cloruro de bario, obteniéndose 2 gramos de sulfato de bario. a) Escriba y ajuste la reacción b) Calcule los gramos de cloruro de bario que reaccionan. c) Determine la pureza de la muestra inicial de sulfato de aluminio Datos: Masas atómicas: S = 32,1; O = 16,0; Ba = 137,3; Cl = 35,5; Al = 27,0 (Sol.: b) 1,785 g; c) 98%)

27. La obtención del bismuto metal puede hacerse en dos pasos: El mineral sulfuro de bismuto(III) se somete a tostación en corriente de aire, con lo que se obtiene el óxido del metal y dióxido de azufre. Seguidamente, el óxido de bismuto (III) obtenido se reduce a bismuto metal con carbón, desprendiéndose monóxido de carbono. a) Formule y ajuste las dos reacciones descritas. b) Suponiendo un rendimiento de la primera reacción del 85% y del 90% en la segunda, calcule cuántos kilogramos

de mineral se necesitarían para obtener 1 kg de metal, sabiendo que el mineral contiene un 30% de impurezas. c) ¿Cuántos litros de gases (a 1 atm. de presión y 273 k), que pueden producir lluvia ácida se emitirían al ambiente

en el caso anterior? Datos: Masas atómicas: S = 32,1; Bi = 209,0 (Sol.: b) 2,296 Kg; c) 178,6 litros)

28. La tostación de la pirita (FeS2) se produce, en presencia de oxígeno, dando como productos el óxido de hierro (III) y el dióxido de azufre. a) Escriba la reacción ajustada. b) ¿Cuántos kilogramos de óxido de Fe(III) se obtienen al tratar media tonelada de una pirita del 80% de riqueza

en FeS2?. c) ¿Que volumen de aire medido en C.N. (273 K y 1 atm.) se necesita para tostar dicha cantidad de pirita

sabiendo que el aire contiene un 21 % en volumen de O2? (suponga que el resto de los componentes de la pirita no consumen oxígeno) Datos: Masas atómicas: Fe = 55,85; S= 32,06; O = 16,00 (Sol.: b) 266,2 Kg; c) 978022,3 litros)

29. Al reaccionar 1 mol de fósforo blanco (P4) con hidróxido sódico disuelto en agua se obtiene fosfina (hidruro de

fósforo) y dihidrógenodioxofosfato (I) de sodio: a) ¿Cuántos gramos se producen de la sal? b) ¿Cuántos gramos de fósforo se necesitarían para obtener 1 litro de fosfina a 1 atm y 37ºC? Datos: Masas atómicas: P = 32; 0 = 16; Na = 23; H = 1. (Sol.: a) 267 gramos; b) 5 gramos)

30. El hidrogenocarbonato (bicarbonato) de sodio se obtiene mediante la reacción: Amoníaco (g) + dióxido de carbono (g) + agua (l) + cloruro sódico (acuoso) hidrogenocarbonato sódico (sólido) +

cloruro amónico (acuoso). Si partimos de 1,5 litros de una disolución de amoníaco 0,5 M y 22,4 litros de dióxido de carbono en c.n. (y de un exceso de sal y agua) ¿Cuántos gramos de bicarbonato sódico se obtendrán si el rendimiento de la reacción ha sido del 70%?

Datos: Masa atómicas: Na = 23; C = 12; O = 16; N = 14; H = 1. (Sol.: 44,1 gramos)