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SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE

ESTEQUIOMETRÍA

1. La reacción del aluminio con el cloro produce cloruro de aluminio.

a. ¿Qué masa de tricloruro de aluminio se obtiene al hacer reaccionar 23 g de aluminio

con un exceso de dicloro?

b. ¿Qué masas de aluminio y cloro se necesitan para obtener 145 g de cloruro de

aluminio?

Lo primero que se debe hacer es escribir la ecuación química que corresponde a esta reacción

química y ajustarla. 2 Al + 3 Cl2 2 AlCl3

Mm(Al) = 26,98 g/mol

Mm(Cl2) = 2 . 35,45 = 70,90 g/mol

Mm (AlCl3) = 26,98 + 3 . 35,45 = 133,33 g/mol

a. 2 Al + 3 Cl2 2 AlCl3

23 g m?

Se calcula el número de moles de Al que representan los 23g.

Se relaciona el número de moles de Al con el número de moles de tricloruro de aluminio, tal

y como nos indica el ajuste de la reacción química.

= . 0,85 moles de Al = 0,85 moles

Una vez obtenido el número de moles de producto, se calcula la masa de AlCl3 que se

obtiene.

= n. Mm = 0,85 . 133,33 = 113,33 g

b. 2 Al + 3 Cl2 2 AlCl3

m? m? 145 g

Primero se calcula el número de moles que corresponde a 145 g de tricloruro de aluminio.

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Se relaciona el número de moles de la sal con el número de moles de aluminio según nos indica el ajuste de

la ecuación química, y después se calcula la masa correspondiente.

mAl = 1,09 . 26,98 = 29,41 g

Para calcular la masa que se necesita de cloro relacionamos los moles de sal con los moles

de cloro según la ecuación química ajustada:

= 1,64 . 70,90 = 115.92 g

IMPORTANTE: Observa que se cumple la Ley de Lavoisier (la masa de los reactivos es igual a la

masa de los productos). 29,41 + 115,92 = 145,33 g (la diferencia con 145 g se debe a los decimales

que se redondean).

2. Al mezclar una disolución de hidróxido de sodio con una disolución de nitrato de cobre (II),

Cu(NO3)2, se forma un precipitado de hidróxido cúprico y nitrato de sodio (NaNO3).

a. Escribe y ajusta la ecuación química que corresponde a la ecuación química

anterior.

b. Calcula la masa de hidróxido de cobre (II) que se formará al mezclar 20 cm3 de

NaOH 0,5 M con una disolución de nitrato cúprico en exceso.

2 NaOH + Cu(NO3)2 Cu(OH)2 + 2 NaNO3

20 cm3 m?

0,5 M

Mm (Cu(OH)2) = 63,55 + 2. (15,99+1,01) = 97,55 g/mol

Se calcula el número de moles de hidróxido sódico que hay en 20 cm3 (es necesario pasar este

volumen a litros) de una disolución 0,5 M.

nNaOH = M. V = 0,5 . 0,02 = 0,01 moles

Se relaciona el número de moles de hidróxido de sodio con el número de moles del hidróxido

cúprico según la reacción ajustada:

Se calcula la masa de hidróxido de cobre (II) multiplicando por su masa molar.

= n . Mm = 5.10-3 . 97,55 = 0,49 g

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3. El clorato de potasio se descompone por calentamiento formando cloruro de potasio y oxígeno.

¿Qué masa de trioxoclorato(V) de potasio se deberá descomponer para obtener 20 L de O2,

medidos a 10ºC y 0,8 atm?

DATO: R=0,082 atm.L/mol.K

KClO3 KCl + O2

m? 20 L (0,8 atm, 10ºC)

Mm(KClO3) = 39,10 + 35,45 + 3 . 15,99 = 122,52 g/mol

Primeramente se calcula el número de moles de O2 que hay en 20 L de este gas medido a 0,8

atm de presión y 10ºC (= 283 K), mediante la ecuación de estado de los gases ideales:

0,8 . 20 = n . 0,082 . 283

= = 0,69 moles

Se relaciona el número de moles del oxígeno con el número de moles de la sal ternaria cuya

masa queremos obtener.

Se calcula la masa de clorato de potasio multiplicando el número de moles por su masa molar:

= 0,46 . 122,52 = 56,32 g

4. Determina la masa de oxígeno que se necesita para quemar 0,53 m3 de metano medido a 5 atm

y 25ºC.

Cuando se quema o se produce la combustión de un compuesto que presenta carbono en su

molécula, en presencia de oxígeno, se obtienen SIEMPRE como productos dióxido de carbono

y agua. A este tipo de reacciones se les denomina REACCIÓN DE COMBUSTIÓN.

Se escribe y se ajusta la ecuación que corresponde a la reacción de combustión del metano:

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

0,53 m3 m?

5 atm, 25ºC *Se realiza igual que el ejercicio anterior

Recuerda: el volumen deberá estar en litros

Mm(O2) = 2 . 15,99 = 31,98 g/mol

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5. 530 = . 0,082 . 298 = 108,44 moles

= 216,89 . 31,98 = 6936,24 g

5. La combustión de cierta masa de butanol (C4H9OH) produce 52,4 g de agua.

a. Calcula la masa de butanol quemada.

b. Determina los moles de dióxido de carbono que se han producido.

c. Calcula el volumen de oxígeno, medido en c.n. que se ha necesitado.

Se trata de una reacción de combustión, por lo que el butanol reaccionará con oxígeno molecular

obteniéndose como productos dióxido de carbono y agua.

C4H9OH + O2 4 CO2 + 5 H2O

m? V(c.n.)? n? 52,4 g

Mm(C4H9OH) = 4 .12,01+10 . 1,01 + 15,99 = 74,13 g/mol

Mm (H2O) = 2 . 1,01 + 15,99 = 18,01 g/mol

0,58 moles

= 0,58 . 74,13 = 43,14 g

b.

2,33 moles

c.

3,78 moles

*RECUERDA: Un gas en c.n. está a 1 atm de presión y 0ºC

1 . V = 3,78 . 0,082. 273 V = 84,62 L

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6. Al reaccionar el ácido clorhídrico con el óxido de calcio se produce la siguiente reacción:

CaO (s) + HCl (ac) CaCl2 (ac) + H2O (l)

¿Se podrían obtener 111 g de cloruro de calcio si se parte de 73 g de ácido clorhídrico? Calcula

la masa de óxido de calcio que se necesita para obtenerlos.

CaO (s) + 2 HCl (ac) CaCl2 (ac) + H2O (l)

m? 73 g 111 g?

m? 111 g

Mm(HCl) = 1,01 + 35,45 = 36,46 g/mol

Mm(CaCl2) = 40,08 + 2 . 35,45 = 110,98 g/mol

Mm(CaO) = 40,08 + 15,99 = 56,07 g/mol

= 1 . 110,98 g = 110,98 g Sí, con 73 g de ácido clorhídrico se podrían

obtener 111 g de cloruro de calcio.

mCaO = 1 . 56,07 = 56,07 g

7. La reacción entre el cinc y el ácido clorhídrico produce cloruro de cinc e hidrógeno. Para

determinar la riqueza de un cinc muy impuro se tomaron 5 g de muestra y se hicieron

reaccionar con ácido clorhídrico en exceso. El volumen de hidrógeno producido fue de 824

cm3, medido a 25ºC y 1,2 atm. ¿Qué porcentaje de cinc hay en la muestra?

Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2

5 g 824 cm3 (1,2 atm, 25ºC)

%?

La muestra de la que se parte tiene un % de Zn, por lo que de los 5g de muestra no se sabe qué

cantidad corresponde al Zn. Sin embargo se puede calcular el número de moles de hidrógeno que se

forman, y después se relaciona estos moles con los de cinc. Se calcula la masa de cinc puro que hay

en la muestra y a partir de ahí se calcula el porcentaje de cinc existente en la muestra.

Mm(Zn) = 65,41 g/mol

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1,2 . 0,824 = . 0,082 . 298 = = 0,04 moles

mZn = 0,04 . 65,41 = 2,65 g

% riqueza = . 100

% Zn = . 100 = 52,94 %

8. Al calentar fuertemente fosfato de calcio, dióxido de silicio y carbono, se obtiene fósforo que,

dada la alta temperatura, se separa en forma de gas. La ecuación química es:

Ca3(PO4)2 + SiO2 + C P4 + CaSiO3 + CO2

Si se parte de 250 g de Ca3(PO4)2, de 100 g de SiO2 y de 50 g de C, ¿qué masa de fósforo se

obtiene?

2 Ca3(PO4)2 + 6 SiO2 + 5 C P4 + 6 CaSiO3 + 5 CO2

Primero es necesario conocer cuál es el reactivo limitante. Se denomina reactivo limitante a aquel

reactivo que se consume todo en la reacción química. Para conocer cuál es el reactivo limitante es

necesario pasar la masa en gramos de un reactivo a moles y después calcular la cantidad que se

necesita de los otros reactivos y observar si en el problema nos dan mayor o menor cantidad.

Mm(Ca3(PO4)2) = 3 . 40,08 + 2 . 30,97 + 8 . 15,99 = 310,1 g/mol

Mm(SiO2) = 28,09 + 2 . 15,99 = 60,07 g/mol

Mm(C) = 12,01 g/mol

Mm(P4) = 4 . 30,97 = 123,88 g/mol

= 0,81 moles

= 2,42 . 60,07 = 145,28 g Se observa que para que reaccione todo el

fosfato de calcio se necesitan 145,28 g de sílice, y no hay más que 100 g, por lo que se ve que el

fosfato de calcio está en exceso. El dióxido de silicio podría ser el reactivo limitante, se puede

deducir calculando la relación que existe con el carbono.

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= 1, 66 moles

= 1,39 . 12,01 = 16,66 g Se observa que se para que reaccione todo

el dióxido de silicio se necesitan 16,66 g de carbono, sin embargo hay 50 g de carbono. El

reactivo limitante es el dióxido de silicio. Su masa es la que se tomará como punto de partida

y se realizará todo el problema en función de este compuesto.

Para calcular la cantidad de fósforo que se formará se parte de 100 g de sílice (1,66 moles):

= 0,28 . 123,88 = 34,27 g

9. Tenemos 150 ml de disolución de HCl 0,50 M y echamos en ella un trozo de hierro de 2,0 g, el

cual reacciona con el HCl para dar cloruro de hierro(III) y gas hidrógeno que se desprende.

a. Escribe y ajusta el proceso que tiene lugar.

b. Deduce cuál es el reactivo limitante y si quedará algo de hierro sin reaccionar.

c. ¿Qué volumen de H2 se desprende medio en c.n.?

6 HCl + 2 Fe 2 FeCl3 + 3 H2

150 ml 2,0 g

0,5 M

Mm(Fe) = 55,85 g/mol

b . nHCl = M . V = 0,5 . 0,15 = 0,075 moles

mFe = 0,025 . 55,85 = 1,40 g Se observa que se consume menos cantidad

de hierro que de ácido clorhídrico, por lo que el reactivo limitante es el HCl ya que se

consume todo.

2,0 – 1,40 = 0,60 g de Fe quedan sin reaccionar.

c.

1. V = 0,038 . 0,082 . 273 = 0,85 L

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10. El hierro puede obtenerse según la reacción:

Fe2O3(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)

El análisis de una muestra de 978 g de un mineral que contiene óxido férrico ha dado 354 g de

hierro. ¿Cuál es la riqueza en óxido de hierro (III) del mineral?

Fe2O3(s) + 3 CO(g) 2 Fe(s) + 3 CO2(g)

978 g mineral 354 g

Mm(Fe) = 55,85 g/mol

Mm(Fe2O3) = 2 . 55,85 + 3 . 15,99 = 159,67 g/mol

nFe = = 6,34 moles

= 3,17 . 159,67 = 506,03 g

% Fe2O3 = 100 = 51,74%

11. Calcula el rendimiento de la reacción de combustión del octano, C8H18, sabiendo que al quemar

83 g de octano se obtienen 232 g de CO2.

C8H18 + O2 8 CO2 + 9 H2O

83 g rto(232 g)?

Mm(C8H18) = 8 . 12,01 + 18 . 1,01 = 114,26 g/mol

Mm(CO2) = 12,01 + 2 . 15,99 = 43,99 g/mol

= 5,81 . 43,99 = 255,64 g Se deberían obtener 255,64 g pero el

problema dice que sólo se obtienen 232 g.

Rendimiento de una reacción =

Rto =

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12. La descomposición térmica del clorato de sodio (NaClO3) produce cloruro de sodio y oxígeno.

Calcula el rendimiento de la reacción si a partir de 100 g de clorato sódico se han obtenido 43,2

g de oxígeno.

NaClO3 NaCl + O2

100 g rto(43,2 g)?

Mm(NaClO3) = 22,99 + 35,45 + 3 . 15,99 = 106,41 g/mol

Mm(NaCl) = 22,99 + 35,45 = 58,44 g/mol

mNaCl = 0,94 . 58,44 = 54,92 g Sería la masa que se obtendría de cloruro de sodio si

la reacción transcurriera al 100%.

Rto = . 100 = 78,66%