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• Elena Paz O'Neill Tarquis

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GRADO DE GEOLOGÍA Primer curso QUÍMICA PROBLEMAS Estequiometría Disoluciones

CURSO 2013/14

Área de Química Inorgánica Área de Química Física

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ESTEQUIOMETRÍA Y DISOLUCIONES 1.- El dicromato de amonio se descompone al calentarlo según la siguiente reacción: (NH4)2Cr2O7  Cr2O3 + N2 + 4 H2O Si después de producida esta reacción quedan 0,152 g de Cr2O3: a) ¿Qué peso se tomó de dicromato de amonio? b) ¿Cuál fué el volumen desprendido de N2 gas en condiciones normales? 2.- El fósforo reacciona con el bromo para dar PBr3. Si se hacen reaccionar 50 g de fósforo con 200 g de bromo. a) ¿Cuánto PBr3 se obtendrá?. b) ¿Qué reactivo y cuánto quedará sin reaccionar ? 3.- El hidróxido de magnesio y el ácido fosfórico reaccionan para formar fosfato de magnesio y agua. ¿ Qué cantidad de fosfato de magnesio se produce cuando reaccionan 7,00 g de hidróxido de magnesio con 9,00 g de ácido fosfórico? 4.- Dada la reacción: Fe2O3 (s) + C (s)  CO2 (g) + Fe (s). Se pide: a) ¿Cuántos Kg de C se necesitan para reaccionar con 418 Kg de Fe2O3?. b) ¿Cuántos Kg de coque del 96% de pureza en C se necesitan para reaccionar con una tonelada de mena de hierro que contiene un 46% de Fe2O3?. c) ¿Cuántos Kg de Fe podrían obtenerse de 1 tonelada de dicha mena? 5.- Se quema trinitrotolueno, TNT, un explosivo de fórmula molecular C7H5N3O6 en una corriente de O2. El análisis de los productos revela que se ha formado una mezcla de CO2, H2O y N2. Se pide: a) Ajuste la reacción. b) Calcule el nº de moléculas de O2 necesarias para reaccionar con 2,7 x 105 moléculas de TNT. c) Calcule los moles de O2 necesarios para reaccionar con 1,67 g de TNT. d) Calcule los g de CO2 formados a partir de 2,48 g de TNT. e) Calcule los g de H2O producidos al reaccionar 12,6 g de TNT con 10,2 g de O2. f) Si al quemarse 12,6 g de TNT se recogen 2 g de agua. ¿Cuál es el rendimiento de la reacción?. 6.- Una compañía minera suministra un mineral concentrado del que el 11% en peso es calcocita (Cu2S) ¿ Qué cantidad de mineral debe comprarse para producir 600 toneladas de una aleación con un 90% de cobre ? 7.- ¿Cuántos gramos de ácido acético comercial (97% en peso) tienen que reaccionar con exceso de tricloruro de fósforo para producir 50 gramos de cloruro de acetilo si la reacción transcurre con un rendimiento del 70%? CH3COOH + PCl3 CH3COCl +

H3PO3

8.- Para obtener 50 g de Cr mediante una aluminotermia (proceso de reducción de óxidos metálicos con Al) se ha partido de 152 g de Cr2O3 y 27 g de Al en

polvo. ¿Cuál ha sido el grado de conversión (rendimiento químico) de la reacción? 9.- El cloro presente en 0,5250 g de muestra de un compuesto de fórmula MCl2 se precipita como 0,5070 g de AgCl. ¿ Cúal es el peso atómico de M ? 10.- Se sometió una cierta cantidad de cloruro de manganeso (MnClx) a reacciones que transformaron todo el manganeso en MnO2. Si 0,613 g de este cloruro originaron 0,330 g de MnO2.¿ Cuál es la fórmula de dicho cloruro ? 11.- Al analizar un lote de guano fertilizante se encontró que contenía 9% de N, 6% de P y 2% de K. Suponiendo que todo el fósforo está en forma de fosfato de calcio y que no hay disponibles otras fuentes de calcio. ¿Cuál es el porcentaje de calcio en ese lote? 12.- Halle la fórmula empírica de una sustancia cuya composición centesimal en masa es la siguiente: 24,59% de fósforo; 38,09% de oxígeno; 0,8% de hidrógeno y 36,52% de sodio. Si su masa molar es aprox. 126 g/mol, halle su fórmula molecular 13.- Calcule las masas de Mg y O que deben combinarse para formar 423,59 g de óxido de magnesio, sabiendo que 3,068 g de Mg se combinan con 2,018 g de O para formar dicho óxido. 14.- Una muestra de 0,596 g de un compuesto gaseoso que contiene solamente boro e hidrógeno ocupa 484 cm3 a 273 K y 1 atm. Cuando el compuesto se quemó en exceso de oxígeno, todo el hidrógeno se recuperó en forma de 1,17 g de H2O y todo el boro como B2O3. a) ¿ Cuál es la fórmula empírica y molecular y el peso molecular del compuesto de B-H?. b) ¿Qué masa de B2O3 se produjo en la combustión? 15.- El análisis elemental de un compuesto orgánico reveló que sólo contenía C, H, N y O. La combustión completa de una muestra del mismo de 1,279 g originó 1,600 g de CO2 y 0,770 g de H2O. Otra muestra de 1,625 g contiene 0,216 g de N. ¿Cuál es la fórmula empírica del compuesto? 16.- Una muestra de 1,42 g de una mezcla de carbonato de calcio y carbonato de magnesio se calcina formándose los óxidos metálicos correspondientes y dióxido de carbono. Una vez eliminado todo el CO2, el residuo sólido pesó 0,76 g. Calcúlese: a) El porcentaje de Ca y Mg en la muestra. b) El volumen de gas desprendido a 15 ºC y 750 mm de Hg. 17.- Tenemos 7,56 g de una mezcla de magnesio y aluminio. Si la tratamos con exceso de ácido (H+) para convertirla en Mg2+ y Al3+ se producen 0,35 moles de H2 gaseoso ¿cuál es el porcentaje en peso de cada elemento en la muestra?. 18.- Una mezcla de Na2O y BaO que pesa 6,5 g se disuelve en agua y la disolución se trata con ácido sulfúrico diluído formándose BaSO4 que precipita y Na2SO4 que es soluble. El BaSO4 se separa por filtración,

obteniéndose 7,61 g, ¿ Qué porcentaje de muestra original de sólidos es BaO ? 19.- El AgNO3 reacciona tanto con NaCl como con KCl para dar en ambos casos AgCl. Cuando 1,00 g de una muestra desconocida reacciona con exceso de AgNO3 se forman 2,15 g de AgCl. La muestra podrá estar formada por: a) Sólo KCl; b) Sólo NaCl; c) Una mezcla de ambos; d) No es posible determinarlo. 20.- Cierta cantidad de una aleación de Ag y Cu se atacó con ácido nítrico y se diluyó hasta un volumen de 10 mL. 4 mL de esta disolución se trataron con HCl, obteniéndose 1,106 g de AgCl. A través de los 6 mL de disolución restante se pasa una corriente de H2S, obteniéndose 0,353 g de CuS. Calcule la masa y composición de la muestra. 21.- Una mezcla de carbonato ácido de sodio (bicarbonato) y carbonato de sodio decahidratado se calienta formando carbonato de sodio anhidro. Las reacciones son: 2 NaHCO3 (s)  Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g) Na2CO3.10 H2O (s)  Na2CO3 + 10 H2O (g) Si se forman 2,2 g de CO2 y la pérdida total de masa de la mezcla es de 4,8 g. ¿Cuál era la cantidad de Na2CO3.10 H2O en la mezcla?. 22.- Calcule el porcentaje en masa de cada componente en una mezcla de CaCO3 y MgCO3 si una muestra de 0,531 g requiere 22,08 mL de disolución de HCl 0,500 M para su neutralización. 23.- El ácido sulfúrico concentrado comercial tiene una densidad de 1,834 g/mL y riqueza del 95%. Calcúlese la molaridad, molalidad, fración molar de soluto y normalidad de dicha disolución. 24- Calcúlese el volumen de H2SO4 concentrado de densidad 1,834 g/mL y del 95% en peso que se necesita para preparar 500 mL de disolución 1,5 M del mismo ácido. 25.- ¿Cuántos mL de ácido nítrico de densidad 1,40 Kg/L y riqueza en masa del 65% serán necesarios para preparar 250 mL de disolución 2,0 M? 26.- Se desea preparar una disolución de HNO3 del 19% de riqueza en peso y densidad 1,11 g /ml. Para ello se dispone de 50 mL de disolución de HNO3 del 69,8% y densidad 1,42 g/ml. Calcúlese: a) El volumen máximo de disolución diluída que es posible preparar. b) Molaridad y fracción molar de dicha disolución diluída. 27.- Se ha preparado 250 mL de disolución empleando 34,6 mL de ácido nítrico de densidad 1,40 Kg/L y riqueza del 65% en masa. La densidad de la disolución preparada es 1,06 Kg/L. a) Calcule su molaridad y su molalidad. b) ¿Cuántos mL de esta disolución serán necesarios para neutralizar 50 mL de una disolución de hidróxido de sodio 1,0 M? M = 2,00; m = 2,14. b) 25 mL

28.- 100 g de cierta disolución contienen exactamente 10 g de NaCl y su densidad es 1,071 g/mL. ¿Cuál es la molaridad y la molalidad del NaCl en la disolución? 29.- Se disuelven 25,0 L de HCl gaseoso, medidos a 30ºC y 760 mm de Hg, en 500 mL de agua a 30ºC. La disolución resultante tiene una densidad de 1,0318 g/mL. Calcúlese la molaridad de la disolución y el aumento de volumen que experimenta el agua al disolver el HCl gas. 30.- Se mezclan dos disoluciones A y B de ácido sulfúrico. Disolución A: 150 mL, 95% en peso y d = 1,83 g/ml. Disolución B: 500 mL, 1,5 M. Calcúlese la molaridad, normalidad, molalidad y % en peso de la disolución resultante, sabiendo que su densidad es 1,29 g/mL. Considérense los volúmenes aditivos. 31.- Disponemos de dos disoluciones de hidróxido de sodio, A y B, del 36% y 10% de pureza y densidades 1,39 y 1,11 g/mL respectivamente. Se desea preparar 300 mL de una disolución, C, al 22% y de densidad 1,241 g/mL. ¿Qué volúmenes hay que mezclar de las disoluciones A y B para obtener la disolución final?, ¿Cuál es la molalidad de la disolución C?. 32.- Una pirita, FeS2, de 80% de riqueza se tuesta con aire en un horno y se produce: FeS2 + O2 (del aire) Fe3O4 + SO2 , obteniendo un rendimiento del 90% en SO2. Despues, en un reactor, en presencia de un catalizador y a 425 ºC, se produce la siguiente reacción, SO2 + ½ O2  SO3 ,con un rendimiento del 99%. ¿Qué cantidad de pirita impura es necesaria para obtener con SO3, 1000 mL de H2SO4 del 98% de riqueza y d = 1,84 g/mL?. 33.- Se puede preparar CO2 dejando caer, gota a gota, H2SO4 concentrado sobre bicarbonato de sodio según la reacción: NaHCO3(s) + H2SO4 (ac)  CO2(g) + Na2SO4 (s) + H2O (l). Se pide: a) Si el NaHCO3 usado tiene una pureza del 94%. ¿ Cuántos g de este compuesto se necesitan para preparar 10 g de CO2? b) Si el H2SO4 se usa en disolución acuosa del 52% y su densidad es de 1.26 g/mL, ¿Qué volumen de esa disolución debe usarse para obtener 10 g de CO2?. c) Si se recogen 50 L de CO2, medidos en C.N., cuando la experiencia se realiza con 150 mL de una disolución acuosa de H2SO4. ¿Cuál es la molaridad de dicha disolución? 34.- Se tratan 200 g de sulfuro de cinc del 80% de pureza con un 10% de exceso de disolución de HCl del 40% de riqueza y densidad 1,20 g/mL. El sulfuro de hidrógeno obtenido se borbotea sobre una disolución de 400 mL de cloruro de cobre (II) 5 M dando sulfuro de cobre (II). Calcule: a) El volumen de HCl añadido inicialmente; b) La cantidad de sulfuro de cobre (II) obtenido. 35.- Se hace reaccionar H2SO4 con una mezcla que contiene NaCl y KCl. a) ¿Qué volumen de H2SO4 del 95% en peso y d = 1,83 g/mL se necesita para que reaccione con 26,6 g de la mezcla, que contiene un 44% en peso de NaCl?. b) El HCl (g) formado en la reacción anterior se disuelve en 100 mL

de agua. Si la disolución resultante tiene una d = 1,10 g/mL. Calcule su molaridad, molalidad y % en peso. 36.- Se dispone de una mezcla que contiene 40% en peso de NaCl y 60% de KCl. Cierta cantidad de esta mezcla se trata con permanganato de potasio en exceso en medio ácido. El cloro gas liberado se hace reaccionar con hidrógeno gas en exceso dando HCl con un rendimiento del 80%. El HCl se absorbe en agua dando 500 mL de disolución 4,24 M y cuya densidad es 1,13 g/mL. Calcule: a) La masa inicial de la mezcla de sales; b) El porcentaje en peso de la disolución de HCl. 37.- Dada la reacción entre hidróxido de potasio y tricloruro de hierro para dar cloruro de potasio e hidróxido de hierro (III): KCl + Fe(OH)3 KOH + FeCl3  a) ¿Qué volumen de disolución de KOH del 20% de riqueza en peso y densidad d = 1,10 g/mL será necesario para reaccionar con 300 mL de una disolución de FeCl3 3 M y densidad d = 1,16 g/mL?; b) Si se añade 1 litro de la disolución de KOH anterior, calcule la masa en gramos de KCl que se obtendrán, suponiendo que la reacción transcurre con un 80% de rendimiento. c) Calcule el porcentaje en peso de la disolución de FeCl3. 38.- Una muestra de 11,6 g de un mineral con un contenido en dióxido de manganeso del 75,0 % se trata con 50,0 mL de una disolución acuosa de ácido clorhídrico del 37,0 % de riqueza en masa y 1,19 g/mL de densidad. Como resultado se obtienen los siguientes productos: Cloro gaseoso, cloruro de manganeso (II) y agua, siendo el rendimiento de la reacción del 93,0%. a) Ajuste la reacción e indique qué especie de los reactivos es el oxidante y cual el reductor. b) Razone qué reactivo es el limitante. c) Calcule el volumen de cloro que se obtendrá a la presión de 1 atmósfera y temperatura de 0 °C. d) Si se quieren obtener 12,6 g de cloruro de manganeso (II), ¿qué volumen de disolución anterior de HCl se deberá emplear (rendimiento de la reacción: 93,0%)?. e) Calcule la molaridad de la disolución de ácido clorhídrico utilizada y la fracción molar de soluto (HCl). 39.- Se hacen reaccionar 58,0 g de aluminio del 99,0% de pureza con 150,0 mL de disolución de ácido sulfúrico del 96,0% en masa y densidad 1,84 g/cm3 para obtener gas hidrógeno y sulfato de aluminio. a) Ajuste la reacción e indique qué reactivo es el oxidante y cual el reductor. b) ¿Cuántos litros de H2 medidos a 22ºC y 743 mm Hg se obtendrán de la reacción, si su rendimiento es del 85,0 % ?. c) Si se desea obtener 12,50 g de sulfato de aluminio, ¿cuántos g de aluminio se necesitarán ? a) Oxidante: H2SO4. Reductor: Al. b) 56,8 L. c) 40.- Sobre una cierta cantidad de sulfito de aluminio del 90% de pureza se añade, en un 20% de exceso sobre la cantidad estequiométrica, ácido clorhídrico, en forma de disolución acuosa al 9,5% en masa y densidad 1,2 g/mL, para que se produzca a siguiente reacción y se liberen 2,24 L de SO2 gas en C.N.: Al2(SO3)3 (s)

+

HCl (ac)



SO2 (g) + AlCl3 (s) + H2O (l)

Se pide: a) Reacción ajustada. b) Masa de sulfito de aluminio empleada. c) Volumen (mL) de disolución de ácido clorhídrico utilizado y molaridad de dicha disolución. d) Masa de cloruro de aluminio obtenido. SOLUCIONES 1.- 0,252 g. b) 0,0224 L 2.- a) 226 g. b) 24 g de P sin reaccionar 3.- 10,52 g. 4.- a) 47,1 Kg de C. b) 54 Kg de coque. c) 3,2 x 102 Kg de Fe 5.- a) 4 C7H5N3O6 + 21 O2  28 CO2 +10 H2O + 6 N2 . b) 14 x 105 moléculas. c) 0,0386 mol. d) 3,36 g. e) 2,50 g. f) 80 %. 6.- 6,14 x 103 Toneladas. 7.- 56,3 g. 8.- 96 %. 9.- 225,8 u 10.- MnCl3 11.- 11,6 % de Ca. 12.- F. Empírica: [Na2PHO3]x . F.Molecular: Na2PHO3 13.- 255,51 g de Mg y 168,08 g de O 14.- a) F. Empírica: [BH3]x. F. Molecular: B2H6. M: 27,6 g/mol. b) 69,6 g. 15.- [C3H7NO3]x 16.- a) 28,2 % Ca y 8,45% Mg. b) 0,36 L. 17.- 64,3% Mg y 35,7% Al. 18.- 77,9% de BaO. 19.- c) Una mezcla de ambos (57 % KCl y 43 % NaCl). 20.- 2,47 g de aleación. 84,2% Ag, 15,8 % Cu. 21.- 2,70 g de Na2CO3. 10 H2O. 22.- 21,2 % MgCO3. 78,8 % CaCO3. 23.- 18 M. 194 m. Xsoluto = 0,78. 36 N. 24.- 42 mL. 25.- 35 mL. 26.- a) 235 mL. b) 3,4 M. X = 0,063. 27.- a ) 2,00 M. 2,14 m. b) 25 mL. 28.- 1,8 M. 1,9 m. 29.- 1,9 M. V = 20,2 mL. 30.- 5,3 M; 10,6 N. 6,8 m. 40 % 31.- VA = 124 mL; VB = 179 mL. 7,1 M. 32.- 1,5 Kg. 33.- a) 20,3 g. b) 17 mL, c) 7,5 M 34.- a) 274,5 mL; b) 156,6 g CuS. 35.- a) 11,3 mL. b) 3,8 M. 4,0 m. 13 %. 36.- 178 g. b) 14 %. 37.- a) 688 mL; b) 161 g; c) 42%. 38.- a) Oxidante: MnO2. Reductor: HCl. b) Limitante: MnO2. c) 2,1 L. d) 35,6 mL. e) 12,1 M; XHCl = 0.22. 39.- a) 2 Al + 3 H2SO4  Al2(SO4)3 + 3 H2 (g). Reductor: Al. Oxidante: H2SO4. b) 56,8 L. c) 2,32 g. 40.- a) Al2(SO3)3 + 6 HCl  3 SO2 + 2 AlCl3 + 3 H2O. b) 10,9 g. c) 77 mL. 3,1 M. d) 8,89 g.