1ACTIVIDADES ESTEQUIOMETRÍA 1

1 Señala si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: “Al reaccionar 108 g de aluminio con 48 g de oxígeno se obtienen 156 g de óxido de aluminio”.

La reacción es 4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3.La relación estequiométrica indica: 4 moles Al: 3 moles O2.

Es decir, que 4 (mol Al) · 27 = 108 g de Al reaccionarán con 3 (mol O2) · 32 = 96 g de O2.

Es decir, que el oxígeno es el reactivo limitante y de acuerdo con la estequiometría de la ecuación:

3 moles O2 = 96 g 2 moles Al2O3 = 204 g

2 ¿Cuál es el fundamento de los cálculos estequiométricos?

Los cálculos estequiométricos se fundamentan en el hecho de que la proporción existente a nivel microscópico entre moléculas participantes en una reacción se mantiene a nivel macroscópico entre moles de las sustancias participantes.

3 La magnesita es un mineral constituido en su mayor parte por carbonato de magnesio. Por calefacción se descompone en óxido de magnesio y dióxido de carbono. ¿Cuántos gramos de óxido de magnesio se obtienen al calcinar 20 g de magnesita?

La reacción de descomposición es: MgCO3 → MgO + CO2

De acuerdo con la estequiometría de la reacción:

x =

9,56 g de MgO

4 La blenda (sulfuro de cinc) es uno de los principales minerales del cinc. Por tostación se obtiene óxido de cinc y dióxido de azufre.a) Escribe la ecuación ajustada.b) Calcula el volumen del gas obtenido, medido en c.n. si se produce la tostación de 150 g de sulfuro de

cinc.

a) 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2

b) De acuerdo con la estequiometría de la ecuación: x = 34,5 L de SO2 en c.n.

5 Teniendo en cuenta la reacción entre el cloruro cálcico y el nitrato argéntico, escribe la ecuación química ajustada y averigua los gramos de cloruro cálcico necesarios para obtener 14,5 g de cloruro de plata, sabiendo que el rendimiento del proceso es del 75 %.

La reacción ajustada es: CaCl2 + 2 AgNO3 → 2 AgCl + Ca (NO3)2

De acuerdo con la estequiometría de la ecuación:

Teniendo en cuenta el rendimiento, los gramos obtenidos son:

6 El hidróxido sódico se prepara comercialmente mediante la reacción entre el carbonato de sodio y el hidróxido de calcio. ¿Cuántos gramos de hidróxido sódico se obtendrán al tratar 1 kg de carbonato sódico con suficiente cantidad de hidróxido de calcio? ¿Cuántos moles de carbonato de calcio se obtendrán?

Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2 NaOH + CaCO3 1 mol de Na2CO3 = 106 g 1 mol de NaOH = 40 g

Teniendo en cuenta la estequiometría:

x 755 g de NaOH

2

Calculando los moles de carbonato sódico: moles

7 La síntesis de Haber es el procedimiento que se lleva a cabo en la industria para la obtención de amoniaco a partir de sus elementos. Si se parte de 250 litros de hidrógeno medidos a 400 ºC y 900 mm de Hg, calcula cuantos litros de amoniaco se podrán recoger en esas mismas condiciones de presión y temperatura.

La reacción de obtención es N2 + 3 H2 → 2 NH3

250 L de H2 medidos a 400 ºC y 900 mm de Hg son: moles

Según la estequiometría de la reacción 3 mol H2: 2 mol NH3 se producen 5,36 · 2/3 = 3,57 moles de NH3 que en esas condiciones de presión y temperatura ocupan:

8 Reaccionan 10 g de sodio en agua. Escribe la reacción química.a) Calcula el volumen de hidrógeno recogido a 20ºC y 0,98 at.b) Calcula el número de moléculas contenidas en ese volumen.

a) La reacción es 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

Primero se calculan los moles de sodio:

De acuerdo con la estequiometría:

En las condiciones indicadas, ese idrógeno ocupa: pV = nRT V = nRT/p = 0,21x 0,082 x (273+20) / 0,98 = 5,15 L

b) moléculas

9 El dióxido de estaño se reduce a estaño metálico al reaccionar con el carbono.a) Escribe la ecuación ajustada.b) Calcula el volumen de dióxido de carbono que se obtiene en c.n., sabiendo que se han reducido 50 g de

dióxido de estaño.

a) SnO2 (s) + C (s) → Sn (s) + CO2 (g)

b) Los moles de dióxido de estaño son:

De acuerdo con la estequiometría: 1mol SnO2 : 1 mol CO2 por tanto los moles de CO2 son 0,33.Teniendo en cuenta el volumen que ocupa 1 mol de cualquier gas en condiciones normales:

10 El óxido de mercurio (II) se descompone en sus elementos bajo la acción del calor.a) Escribe la ecuación ajustada, correspondiente a dicha reacción.b) ¿Cuántos gramos de óxido de mercurio (II) se necesitan para obtener 150 g de oxígeno?c) ¿Qué volumen ocupa el oxígeno obtenido, medido a 700 mm de Hg y 20 ºC?

a) 2 HgO → 2 Hg + O2

b) 1 mol de HgO = 216,6 g 1 mol de O2 = 32 g

De acuerdo con la estequiometría:

c) El número de moles de oxígeno obtenidos es: moles

3

Por tanto el volumen ocupado es:

11 El acetileno o etino (C2H2) arde en el aire con llama muy luminosa. a) ¿Qué volumen de acetileno, medido en c.n. será preciso utilizar si en esta reacción se han obtenido 100 L de dióxido de carbono medidos en c.n.?b) ¿Cuántos moles de dióxido de carbono se obtienen?c) ¿Cuántas moléculas de dióxido de carbono se obtienen?

a) La reacción ajustada es: 2 H2C2 + 5 O2 → 4 CO2 + 2 H2O.

Tendiendo en cuenta la estequiometría:

se deduce que son 50 los litros de acetileno que serán necesarios utilizar.

b)

c) moléculas

12 Se queman 10 g de alcohol etílico o etanol (C2H5OH)a) Escribe la ecuación ajustada.b) ¿Qué volumen de aire es necesario emplear, medido en c.n., sabiendo que el 20 % de su volumen es oxígeno?c) ¿Cuántas moléculas de agua se obtienen?

a) C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

b) 1 mol de etanol = 46 g 1 mol de O2 ocupa 22,4 L en c.n. 3 moles de O2 ocupan 67,2 L

Teniendo en cuenta la composición volumétrica del aire: aire

c) De acuerdo con la estequiometría: moléculas

13 Al reaccionar el permanganato potásico con suficiente cantidad de ácido clorhídrico se produce dicloruro de manganeso, cloruro potásico, agua y cloro.a) Calcula la masa de dicloruro de manganeso que se obtiene si reaccionan 150 g de permanganato potásico.b) ¿Qué volumen de cloro se obtiene medido a 0,92 atm y 18 ºC?

a) 2 KMnO4 + 16 HCl → 2 KCl + 2MnCl2 + 8 H2O + 5 Cl2

1 mol de KMnO4 = 158,1 g 1 mol de MnCl2 = 126 g

De acuerdo con la estequiometría:

La proporción entre el permanganato y el oxígeno es de 2 mol KMnO4 : 5 mol O2

b)

14 Al tratar el nitrato de plomo (II) a elevadas temperaturas, se descompone en óxido de plomo (II), dióxido de nitrógeno y oxígeno.a) ¿Cuántos gramos de óxido de plomo (II) se obtendrán al descomponerse 80 g de nitrato de plomo (II).b) ¿Qué volumen de oxígeno se recogerá en c.n.?c) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en ese volumen?

4a) 2Pb(NO3)2 2 PbO + 4 NO2 + O2

De acuerdo con la estequiometría: 1 mol Pb(NO3)2: 1mol de PbO

b) Teniendo en cuenta la estequiometría: 2 moles Pb (NO3)2: 1mol de O2

c)

15 Al calentar el yeso (sulfato cálcico dihidratado) se convierte en sulfato cálcico anhidro. Calcula:a) El tanto por ciento en agua que pierde al transformarse en la sal anhidra.b) Los gramos de sal hidratada que han de calentarse para obtener 250 g de sal anhidra.c) El volumen de vapor de agua que se recogerá a 200ºC y 2 atm al calentarse la cantidad de sal hidratada

del apartado anterior.

a) CaSO4· 2 H2O CaSO4 + 2 H2O 1 mol de sal hidratada = 172 g 1 mol de sal anhidra = 136 g

La cantidad de agua es, por tanto: 172 - 136 = 36 g Es decir, que: de agua

b) Calculando los moles de sal anhidra:

c) De acuerdo con la ley de conservación de la masa: g de sal

hidratada316,5 g sal hidratada 250 g sal anhidra 66,5 g H2O, que expresado en moles:

El volumen que ocupa es: de vapor de agua

16 Se queman 10 L de propano medidos en c.n. formándose dióxido de carbono y agua. Determina el volumen de aire medido en c.n. que será necesario emplear si la composición volumétrica del mismo es el 20 % de oxígeno.

La ecuación de la combustión es: C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O

Conocida la composición del aire: de aire

17 El trióxido de dicromo reacciona con el aluminio, en el proceso conocido por aluminotermia, obteniéndose el metal de una elevada pureza y óxido de aluminio. Si han reaccionado 250 g de trióxido de cromo calcula:a) La masa de cromo obtenida.b) El número de átomos de oxígeno, formando parte del óxido de aluminio que se han obtenido.El rendimiento del proceso es del 85%.

a) Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3 1 mol Cr2O3 = 152 g 1 mol Cr = 52 g

De acuerdo con la estequiometría: teóricos

Teniendo en cuenta el rendimiento del proceso: reales

5b) 1 mol de Cr2O3 = 152 g 1 mol de Al2O3 = 102 g

Expresándolo en moles: 143 (g) / 102 (g/mol) = 1,4 moles

moléculas

18 Se hacen reaccionar 100 g de Fe con 60 g de S según la reacción Fe + S FeS. ¿Qué masa de sulfuro de hierro (II) se obtendrá?

1 mol de Fe = 55,8 g 1 mol de S = 32 g

El S es el reactivo que está en exceso. Por tanto para averiguar la masa de sulfuro de hierro (II) de acuerdo con la estequiometría:

19 Señala el reactivo limitante en cada ecuación química ajustada de las que se indican a continuación:a) Cu + 2 S → CuS2 b) 2 C + O2 → 2 CO c) 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2

2 mol 5 mol 0,5 mol 1 mol 1 mol 0,5 mol

a) . El Cu es el reactivo limitante.

b) El C es el reactivo limitante.

c) La proporción es , y por tanto el H2O es el reactivo limitante.

20 El azufre se combina con el oxígeno para formar dióxido de azufre. Razona si es cierta o falsa la siguiente afirmación: “Al reaccionar 32 g de azufre con 16 g de oxígeno se forman 48 g de dióxido de azufre”

De acuerdo con la reacción ajustada 1mol de S (32 g) reacciona con 1 mol de O2 (32 g) formándose 64 g de dióxido de azufre. En el caso descrito ha reaccionado 1 mol de azufre con 0,5 mol de oxígeno; por tanto, el oxígeno actúa como reactivo limitante. Por tanto 0,5 mol de azufre reacciona con 0,5 mol de oxígeno, formándose 0,5 mol de dióxido de azufre y queda 0,5 mol de azufre sin reaccionar. La afirmación es falsa.

21 A 20 g de aluminio se añaden 125 g de ácido sulfúrico, formándose la sal correspondiente y agua.a) ¿Qué reactivo es el limitante?b) ¿Qué volumen de hidrógeno se recoge en c.n.?

a) 2 Al + 3 H2SO4 → Al2 (SO4)3 + 3 H2 2 moles de Al = 54 g 3 moles de H2SO4 = 294 g

El aluminio es el limitante.

b)

22 ¿Qué volumen de amoniaco se formará si han reaccionado 150 litros de H2 y 325 litros de N2, ambos en las mismas condiciones de p y T?

3 H2 + N2 → 2 NH3

6Los coeficientes de la ecuación ajustada, señalan los volúmenes relativos con que ambas sustancias se combinan: 3 volúmenes H2: 1 volumen N2

Es decir, que el reactivo limitante es el H2.

23 Un vaso de precipitados contiene 10 g de Al y 50 g de HCl, obteniéndose tricloruro de aluminio e hidrógeno. ¿Qué masa de sal se obtiene?

2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2 1 mol de Al = 27 g 3 moles de HCl = 109,5 g 1 mol de AlCl3 = 133,5 g

El Al es por tanto, el reactivo limitante.

24 Indica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa: “Cuando se mezclan dos reactivos, siempre sobra aquél que se ha añadido en más cantidad”

La afirmación es falsa. Las sustancias reaccionan según la estequiometría de la reacción y no en cantidades iguales.

25 Para analizar el dióxido de carbono originado en la combustión de un producto orgánico, se ha recogido en un recipiente que contiene 100 g de hidróxido sódico, 30g del citado compuesto formándose carbonato de sodio y agua.a) Calcula los gramos de sal obtenidos.b) Averigua los moles de agua formados.

a) CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O 1 mol de CO2 = 44 g 2 mol de NaOH = 80 g 1 mol de Na2CO3 = 106 g

El CO2 es por tanto, el reactivo limitante.

b)

26 Se han tratado 25 g de cloruro de hidrógeno con 50 g de dióxido de manganeso, obteniéndose cloruro de manganeso (II) cloro y agua. ¿Qué volumen de cloro se obtiene medido a 10ºC y 700 mm de Hg?

MnO2 + 4 HCl → MnCl2 + Cl2 + 2 H2O 1 mol MnO2 = 87 g 4 moles de HCl = 146 g 1 mol de Cl2 = 71 g

El MnO2 es el reactivo en exceso.

que expresado en moles es 12,15 g Cl2/71 mol/g = 0,17moles, y por tanto el volumen es:

27 Reaccionan 30 g de nitrato de plata con cloruro de sodio. Si se obtienen 18 g de cloruro de plata, calcula la masa de nitrato de plata que no ha reaccionado.

7AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 1 mol de AgNO3 = 170 g 1 mol de AgCl = 143,5 g

Por tanto no han reaccionado: 30 g 21,3g = 8,7 g de

AgNO3

28 La tostación de la pirita (disulfuro de hierro) origina óxido de hierro (III) y dióxido de azufre. Al reaccionar 1 tonelada de pirita se han obtenido 600 Kg de óxido de hierro (II).a) Calcula la masa de pirita que no ha reaccionadob) ¿Cuál es el volumen de aire medido en c.n. necesario para que se lleve a cabo la tostación?

a) 4 FeS2 + 11 O2 → 8 SO2 + 2 Fe2O3 2 moles de FeS2 = 240 g 1 mol de Fe2O3 = 160 g

Por tanto: 103 kg 900 kg = 100 kg de FeS2 no han

reaccionado.

b)

Por tanto:

29 Ha reaccionado 125 g de sulfato de sodio, Na2SO4 con 100 g de cloruro de bario, BaCl2.a) ¿Cuántos gramos de sulfato de bario se obtienen?b) ¿Cuántos moles se originan de cloruro de sodio?

a) BaCl2 + Na2SO4 → 2 NaCl + BaSO4 1 mol de BaCl2 = 208,3 g 1 mol de Na2SO4 = 142 g 1 mol BaSO4 = 233,3 g

Por tanto este reactivo está en exceso.

112 g· = 0,54 moles de BaSO4

b)

30 El hidruro de calcio reacciona con el agua y se origina hidróxido de calcio e hidrógeno. Reaccionan 50 g de CaH2 y 80 g de H2O. Calcula los gramos de hidróxido de calcio que se obtienen.

CaH2 + H2O → Ca(OH) 2 + H2 1 mol CaH2 = 42 g 1 mol H2O = 18 g 1 mol Ca(OH) = 74 g

Primero se ha de determinar qué reactivo es el limitante. De acuerdo con la estequiometría:

El reactivo limitante es, por tanto, el CaH2.

31 Un trozo de hierro de 550 g se combina con el oxígeno del aire y se forman 325 g de óxido de hierro(III).a) ¿Cuál ha sido el rendimiento de la reacción?b) ¿Cuántos moles de óxido de hierro (III) se forman?c) ¿Cuántas moléculas de oxígeno han reaccionado con el hierro?

a) 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3

2 moles de Fe = 111,6 g y 1 mol de Fe2O3 = 159,6 g. Conforme señala la estequiometría:

8

Por tanto, el rendimiento del proceso será:

b) El número de moles de Fe es: 227,2 (g Fe)/55,8 (mol/g) = 4,07 moles

Por tanto, de acuerdo con la estequiometría:

c) mol Por tanto el nº de moléculas:

moléculas

32 El ácido sulfúrico reacciona con el aluminio formándose sulfato de aluminio e hidrógeno gaseoso. Si reaccionan 25 g de Al con 55 cm3 de una disolución de ácido sulfúrico 1,5 mol/L calcula los gramos de sal obtenidos, sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 80 %.

2 Al + 3 H2SO4 → Al2 (SO4) 3 + 3 H2

Para obtener los moles de aluminio: 25(g) · 1/27 (mol/g) 0,92 moles AlPara obtener los moles de ácido sulfúrico, teniendo en cuenta los datos de la disolución: nº moles 1,5 (mol/L) · 0,055 (L) 0,082 moles H2SO4

Considerando la estequiometría de la reacción:

Es decir que el reactivo limitante es el ácido sulfúrico. Por tanto, los moles y gramos de sal obtenidos son:

De acuerdo con el rendimiento del proceso: 9,23 (g)· 80/100 7,4 g de Al2 (SO4) 3.