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• Sebastian Gelves

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Cálculos químicos

1 Comprueba en las siguientes ecuaciones químicas,

5 El jugo gástrico contiene aproximadamente 3,0 g

el cumplimiento de la ley de conservación de la masa: la masa de los reactantes es igual a la masa de los productos.

de HCl por cada litro. Si una persona, produce 2 litros de jugo gástrico diariamente, ¿cuántas tabletas antiácidas de 500 mg de hidróxido de aluminio se necesitarían para neutralizar el ácido producido en un día?

Ecuación química N2O5 1 H2O Zn 1 HCl H2 1 F2

Masa de los productos

2HNO3 ZnCl2 1 H2

6 Al reaccionar cloruro de sodio y nitrato de plata se forma cloruro de plata (insoluble en agua) y nitrato de sodio (soluble).

2HF

Na2O 1 H2O 4K 1 O2

Masa de los reactantes

2NaOH 2K2O

HClO3 1 NaOH NaClO3 1 H2O 4HCl 1 Sn(OH)4 SnCl4 1 4H2O

2 Completa los siguientes enunciados: a) El reactivo en es la sustancia de la que sobra determinada cantidad, al terminar la reacción química. b) Un ejemplo de las leyes ponderales es la ley de . c) Las sustancias iniciales en un proceso químico . se denominan d) La ley de las proporciones múltiples establece . que e) El reactivo que se consume totalmente en una . reacción se llama

3 Establece algunas diferencias entre: a) Rendimiento real y rendimiento teórico. b) Reactantes y productos. c) Coeficientes estequiométricos y masas molares. d) Volumen molar y masa molar. e) Reactivo límite y reactivo en exceso.

Si han reaccionado las cantidades de reactivos que se indican en la figura, ¿cuál de las tres posibilidades finales será la que represente el proceso llevado a cabo? Justifica.

7 El gas natural está formado por una mezcla de compuestos de carbono e hidrógeno, llamados hidrocarburos, uno de los cuales es metano, CH4. Al quemar el metano (arde en presencia de oxígeno) se obtiene dióxido de carbono y agua. a) Escribe y balancea la reacción que se lleva a cabo. b) Determina el número de moles y los gramos de oxígeno necesarios para quemar 200 g de metano. c) Indica cuál será la masa de aire necesaria para que reaccionen 350 g de metano, si el aire contiene el 21% en masa de oxígeno.

8 Por lo general, las sustancias que intervienen en los procesos químicos contienen impurezas. Por esto, es importante cuantificar las impurezas antes de hacer los cálculos estequiométricos correspondientes. Determina el porcentaje de impurezas de los siguientes compuestos:

a

b

4 Explica mediante algunos ejemplos específicos: a) La ley de las proporciones definidas. b) La ley de las proporciones múltiples. c) La ley de los volúmenes de combinación.

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© Santillana

H02 SO4 200 m5%l

l

250 m l

0 HCl 37%

200 m5%

6

6

98% 50

150

100

100

100

50

150

50

50

150

100 150

250 m l

9 El hidróxido de sodio o soda cáustica se prepara

13 El fluoruro de calcio presenta una reacción de

comercialmente mediante la reacción del carbonato de sodio con hidróxido de calcio o cal apagada.

doble sustitución frente al ácido sulfúrico, de acuerdo con la reacción:

a) ¿Cuántos kg de soda cáustica se pueden obtener tratando 5 kg de carbonato de sodio con hidróxido de calcio? b) ¿Cuántos moles de hidróxido de sodio se producen?

CaF2 1 H2SO14

CaSO14 2HF

Determina: a) La masa de fluoruro de calcio del 90% de pureza que se requiere para preparar 100 g de ácido fluorhídrico.

10 El amoníaco, NH3, se prepara mediante la síntesis

b) La cantidad de ácido sulfúrico que debe reaccionar para obtener los 100 g de ácido fluorhídrico.

a) ¿Cuál es la reacción que se lleva a cabo? Represéntala y balancéala.

c) El número de moles de los reactivos y de los productos al inicio y al final de la reacción.

b) Si reaccionan 30 g de nitrógeno con 10 g de hidrógeno, ¿cuántos gramos de amoníaco se producen?

14 Determina los gramos de óxido de hierro (II) que

c) ¿Cuántos moles de hidrógeno se requieren para que reaccionen 5 moles de nitrógeno?

15 En la descomposición del clorato de potasio se

de Haber, a partir de la reacción entre el nitrógeno, N2, y el hidrógeno, H2.

11 Establece la relación molar entre las siguientes sustancias, teniendo en cuenta la siguiente ecuación química:

se forman cuando reaccionan 6,02 3 1023 moléculas de oxígeno con 0,5 g de hierro. produce cloruro de potasio y oxígeno gaseoso, según la reacción: 2KClO3

2KCl 1 3O2

a) Al a H2O4

a) ¿Cuántos moles de cloruro de potasio y de oxígeno se forman en la descomposición de 15,31 g de clorato de potasio del 80% de pureza?

b) H2 a Al2(SO4)3

b) ¿Cuál es el rendimiento de la reacción?

c) H2SO4 a Al2(SO4)3

c) ¿Cuántos moles de clorato de potasio reaccionaron?

2Al 1 3H2SO4

Al2(SO4)3 1 3H2

d) Al2(SO4)3 a H2

16 El fluoruro de calcio presenta una reacción de

e) Al a H2

12 El hidróxido de sodio se combina con el ácido sulfúrico para formar sulfato de sodio y agua, como se indica en la siguiente ecuación química: 2NaOH 1 H2SO4

Na2SO4 1 2H2O

Si reaccionan 15 g de NaOH con 20 g de H2SO4, determina: a) Cantidad de sulfato de sodio obtenido. b) Número de moles de agua obtenidos. c) Gramos de reactivo en exceso que sobran. d) Gramos de reactivo límite que hacen falta. e) Rendimiento de la reacción.

doble sustitución frente al ácido sulfúrico de acuerdo con la reacción: CaF2 1 H2SO14

CaSO14 2HF

Determina la masa de fluoruro de calcio del 90% de pureza que se requiere para preparar 100 g de ácido fluorhídrico.

17 En los procesos industriales y en la vida diaria se realizan cálculos teóricos para determinar las cantidades necesarias de los reactivos y producir las cantidades requeridas de los productos. En ocasiones, las cantidades obtenidas, no coinciden con los valores teóricos. ¿Cuáles son las causas de esta diferencia?

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Los gases

1 Señala con una  los enunciados que son ciertos: a) Si la presión de un gas se duplica su volumen se reduce a la mitad, cuando la presión es constante.

5 A continuación se muestran los pesos moleculares y las densidades de algunos gases. Gas

Peso molecular

Densidad (g/L)

H2

2,0

0,090

b) El aumento de la temperatura de un gas ocasiona un mayor movimiento de las moléculas que lo conforman.

NH3

17,0

0,760

HCN

27,0

1,21

c) El número de moléculas de un gas disminuye al decrecer la temperatura.

H2S

34,0

1,52

d) Al comprimir un gas la energía cinética de sus moléculas disminuye.

CO2

44,0

1,96

SO2

64,0

2,86

e) Volúmenes iguales de hidrógeno y oxígeno contienen diferente número de moléculas, a las mismas condiciones de temperatura y presión.

Cl2

71,0

3,17

f) La presión que ejercen las moléculas de un gas sobre las paredes del recipiente depende del número de moles presentes.

2 En tu cuaderno completa los siguientes enunciados:

Responde: a) ¿Qué relación existe entre la densidad y el peso molecular de los gases? b) ¿Qué expresión matemática de las leyes de los gases relaciona estas dos propiedades?

6 Observa los siguientes dibujos:

a) Las magnitudes que definen el estado de un gas son… b) La ley de Boyle plantea que… c) La ley de Charles plantea que…

3 Consulta las aplicaciones de los siguientes gases en la vida diaria: a) Neón

e) Hidrógeno

b) Nitrógeno

f) Propano

c) Cloro

g) Helio

d) Oxígeno

h) Amoníaco

4 Describe lo que representa la imagen y la ley que permite explicar. 0 °C

2 atm

4 atm

5 atm

11 atm

25 °C

85 °C

Responde: a) ¿Cómo afecta la temperatura el volumen de un gas? b) ¿Qué ley explica este comportamiento de los gases? c) ¿Por qué el volumen de un gas aumenta al aumentar la temperatura?

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7 En el laboratorio tienes tres recipientes, como los

12 Calcula el volumen de un tanque de 40 kg de me-

que aparecen en el dibujo, cada uno contiene 10 mL de sustancia.

tano (CH4) a 25 °C y 1 atm. ¿Qué sucederá si se aumenta la temperatura y la presión?

13 En un pantano se forma un gas constituido por átomos de carbono e hidrógeno, por acción metabólica de algunas bacterias anaeróbicas (CH4). Una muestra pura de este gas produce una barrera porosa en 90 segundos. Un volumen igual de bromo gaseoso, Br2(100 gramos/mol), en idénticas condiciones de temperatura y presión produce la misma barrera porosa en 5 minutos. a) Calcula la masa molecular del gas desconocido. Responde: a) ¿Cómo podrías calcular el número de moléculas que existen en cada muestra? b) ¿Qué puedes concluir?

8 Utiliza la ecuación de los gases ideales PV 5 nRT, para determinar: a) El volumen de 1,20 moles de oxígeno gaseoso, O2, a 27 °C y 1 atmósfera de presión. b) El número de moles en 10 L de CO2 a 20 °C y 800 torr. c) El peso molecular de un gas cuya densidad es 1,62 g/L a 200 K y 1,89 atmósferas de presión.

9 Un gas ocupa un volumen de 520 mL a 25 °C y 650 mmHg de presión. Calcula el volumen que ocuparía el gas a 700 mmHg y 32 °C.

b) Explica la relación entre la velocidad de efusión y la masa de un gas.

14 Para la ecuación: N2 1 3H2

2NH3

a) ¿Cuántos moles de hidrógeno se necesitan para obtener 5 moles de amoníaco? b) ¿Cuántos litros de amoníaco se formarán a partir de la reacción de 50 mL de nitrógeno con 30 mL de hidrógeno, en condiciones normales? c) ¿Cuántos litros de nitrógeno, en condiciones ideales, se requieren para obtener 2 litros de amoníaco?

15 Calcula las velocidades de difusión relativas del amoníaco, NH3, y del ácido clorhídrico, HCl, cuando pasan a través de un orificio pequeño.

16 En la fabricación de los bombillos eléctricos se

a) 1 °C

c) 210 K

adiciona una pequeña cantidad de argón para disminuir la vaporización del tungsteno del filamento. ¿Qué volumen de argón a 650 torr se requiere para llenar un bombillo de 1,50 L a 1 atm de presión?

b) 15 °F

d) 20 °F

17 A medida que un buzo se sumerge en el mar está

10 Un recipiente contiene 5 L de nitrógeno gaseoso a 225 °C. Calcula el volumen que ocupará este gas a presión constante y a las siguientes temperaturas:

11 Un gas ocupa un volumen de 800 mL a una presión de 650 mmHg. Calcula el volumen que ocupará a temperatura constante y a los siguientes valores de presión: a) 1 atm b) 800 torr c) 320 mmHg d) 100 torr

sometido a mayor presión y a temperaturas más bajas. a) ¿Qué precauciones en cuanto a la temperatura y la presión se deben tener en el buceo? b) ¿En qué consiste el proceso de despresurización? c) ¿Cuál es la presión máxima que resiste el ser humano? d) ¿Cómo se mantiene la temperatura corporal en la profundidad del mar? © Santillana

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