QUÍMICA - Cepech

l
a
n
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ma
a
r
g
o
r
P
P
o
c
i
n
Téc
A
C
I
M
Í
QU
Estequiometría II: equilibrio de ecuaciones y cálculos estequiométricos
Nº
Ejercicios PSU
Para la solución de algunos de los ejercicios propuestos, se adjunta una parte del sistema periódico
hasta el elemento Nº 20.
Masa atómica
1,0
4
Be
9,0
10,8
12,0
14,0
16,0
19,0
20,2
11
Na
12
Mg
13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
23,0
24,3
19
K
20
Ca
39,1
MTP
GUICTC008TC33-A16V1
5
B
6
C
27,0
28,1
7
N
4,0
3
Li
6,9
1.
2
He
Número atómico
1
H
31,0
8
O
32,0
9
F
35,5
10
Ne
39,9
40,0
La siguiente ecuación química corresponde a la fermentación alcohólica:
C6H12O6 → 2 C2H6O + 2 CO2
Al respecto, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
se pueden identificar dos reactantes y un producto.
el coeficiente estequiométrico del etanol (C2H6O) es igual a 2.
el número de mol de los reactantes es igual al número de mol de los productos.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
Solo II y III
Cpech
1
QUÍMICA
2. Una ecuación química está correctamente balanceada cuando
MTP
I) cumple con la ley de la conservación de la materia.
II) el número de átomos de cada elemento es igual en los reactantes y en los productos.
III) el número total de moléculas es igual a ambos lados de la ecuación.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
solo I.
solo II.
solo I y II.
D)
E)
solo II y III.
I, II y III.
3. ¿Cuál de los siguientes gases posee mayor volumen si contienen la misma masa y se encuentran
MC a temperatura y presión normal?
A)O3
B)O2
C)CH4
D)He
E)H2
4. ¿Cuál(es) de las siguientes ecuaciones cumple(n) con la ley de conservación de la masa?
MC
I) PCl5 → PCl3 + Cl2
II) 2 H2S + 2 O2 → 2 H2O + 2 SO2
III) 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
A)
B)
C)
2
2
Cpech
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y III
Solo II y III
GUÍA
5. La siguiente figura muestra los productos y los reactivos de una reacción química.
MTP
Carbono
Oxígeno
Hidrógeno
Reactivos
Productos
¿Cuál es la ecuación química balanceada correspondiente al proceso representado?
A)CO2 + 2 H2O → C2H4 + 3 O2
B)C2H4 + 3 O2 → 2 CO2 + 2 H2O
C) 4 CO2 + 6 H2O → 2 C2H6 + 7 O2
D) 2 C2H6 + 7 O2 → 6 CO2 + 4 H2O
E) 2 C2H6 + 7 O2 → 4 CO2 + 6 H2O
6. Para la siguiente reacción química
MC
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
es posible establecer las siguientes relaciones cuantitativas:
C
12 g
1 mol de átomos
6,02 x 1023 átomos
-
O2
CO2
32 g
44 g
1 mol de moléculas
1 mol de moléculas
23
6,02 x 10 moléculas 6,02 x 1023 moléculas
22,4 L
22,4 L
A partir de la tabla, es correcto establecer que
A)
B)
C)
D)
E)
22,4 L de C producirán 1 mol de moléculas de CO2.
6 g de C producirán 3,01 x 1023 moléculas de CO2.
32 g de O2 reaccionan con 22,4 L de C.
1 mol de CO2 contiene 6,02 x 1023 átomos.
44 g de CO2 se producen a partir de 1 átomo de C y 2 átomos de O.
Cpech
3
QUÍMICA
7. A continuación se representa la reacción del aluminio (Al) con el ácido clorhídrico (HCl), donde se
MTP desprende hidrógeno (H2).
20 Al + X HCl → 20 AlCl3 + 30 H2
Para que la ecuación esté correctamente balanceada, el valor de X debe ser
A)
3.
B)10.
C)20.
D) 30.
E) 60.
8. Considerando que la siguiente ecuación cumple la ley de conservación de la masa,
MTP
FeaOb + 3 CO → 2 Fe + 3 COc
los valores de a, b y c deben ser, respectivamente,
A)
B)
C)
2, 3, 1.
2, 1, 2.
2, 3, 2.
D)
E)
3, 2, 2.
3, 2, 1.
9. La siguiente reacción sin balancear representa la combustión incompleta del gas metano (CH4).
MC
CO + H2O
CH4 + O2
La cantidad de mol de monóxido de carbono (CO) generado a partir 3 mol de oxígeno es
A) 1 mol.
B) 2 mol.
C) 3 mol.
D) E) 4 mol.
5 mol.
10. Para la reacción de combustión del propano (C3H8)
MC
CO2 + H2O
C3H8 + O2
¿cuántos mol de agua se obtendrán al hacer reaccionar 10 mol de propano?
A)
B)
C)
4
4
Cpech
2 mol
4 mol
10 mol
D)
E)
20 mol
40 mol
GUÍA
11. Para la siguiente reacción
MC
C3H8 + O2
CO2 + H2O
¿cuántos gramos de oxígeno (O2) se necesitan para obtener 132 gramos de anhídrido carbónico
(CO2)?
A)
B)
C)
8 g
16 g
32 g
D)
E)
100 g
160 g
12. ¿Cuántos gramos de óxido de titanio (TiO2), de masa molar 80 g/mol, se obtienen a partir de 7 mol
MC de oxígeno (O2)?
TiCl4 + O2
A) 56 g
B) 80 g
C) 140 g
13. Para la reacción
MC
TiO2 + 2 Cl2
D) 280 g
E) 560 g
C3H5N6O9
CO2 + N2 + H2O + O2
los mol de reactivo necesarios para obtener 168 gramos de N2 son
A) 1,0 mol.
B) 1,5 mol.
C) 2,0 mol.
D) 2,5 mol.
E) 3,0 mol.
14. La siguiente ecuación no balanceada corresponde a la combustión del etano (C2H6).
MC
C2H6 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O ()
¿Qué masa de CO2 y H2O se obtendrá a partir de la combustión de 2 mol de C2H6 en presencia
de suficiente O2?
A)
B)
C)
D)
E)
Masa de CO2
(g)
44
88
88
132
176
Masa de H2O
(g)
18
36
54
54
108
Cpech
5
QUÍMICA
15. El ácido nítrico (HNO 3), uno de los constituyentes de la lluvia ácida, se forma a partir de las
MC siguientes reacciones.
N2 + O2
→
2 NO
2 NO + O2
→
2 NO2
3 NO2 + H2O
→
2 HNO3 + NO
¿Qué cantidad de ácido nítrico se producirá a partir de 3 mol de nitrógeno (N2)?
A)
B)
C)
1 mol 2 mol
3 mol
D)
E)
4 mol
6 mol
16. Si se forma trióxido de azufre (SO 3) a partir de la reacción entre 32 gramos de azufre (S) y
MTP 48 gramos de oxígeno (O2), es correcto afirmar que
I)
II)
III)
la cantidad de SO3 obtenido corresponderá a 80 gramos.
los reactivos se encuentran en proporción estequiométrica.
reaccionó 1 mol de S con 3 mol de O2.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
Solo II y III
Cantidad (mol)
17. El siguiente gráfico muestra la variación en la cantidad de tres sustancias durante el transcurso
MC de una reacción.
Hl
l2
H2
Tiempo (s)
A partir del gráfico, se puede inferir que la reacción que mejor representa el proceso es
A)
HI → I2 + H2
B)
HI + I2 → H2
C)
2HI + H2 → I2
D)I2 + H2 → 2HI
E)
6
6
Cpech
2HI → H2 + I2
GUÍA
18. ¿Cuál es el volumen de gas nitrógeno (N2) que hay en 84 gramos, medidos a 0 °C y 1 atm?
MC
A)
7,5 L
D) 67,2 L
B) 22,4 L
E) 84,0 L
C) 44,8 L
19. ¿Cuál es la masa molar de un gas si 1 kg de dicho gas ocupa un volumen de 164 litros en
MC condiciones normales de presión y temperatura?
A)
22,4 x 1000 g/mol
164 x 22,4 g/mol D)
164
1000
164
164 x 1000 g/mol
B) g/mol E)
22,4
22,4
2240 g/mol C)
164
20. ¿Cuál(es) de las siguientes alternativas es (son) correcta(s) con respecto al volumen molar?
MC
I) Es el volumen que ocupa 1 mol de un gas ideal, en condiciones normales de presión y
temperatura.
II) Su valor es de 2240 mL.
III) Su valor es de 11,2 L.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
Solo I y III
Cpech
7
QUÍMICA
Tabla de corrección
Ítem
8
8
Cpech
Alternativa
Habilidad
1
Comprensión
2
Comprensión
3
ASE
4
Comprensión
5
ASE
6
Comprensión
7
Aplicación
8
Aplicación
9
Aplicación
10
Aplicación
11
Aplicación
12
Aplicación
13
Aplicación
14
Aplicación
15
Aplicación
16
ASE
17
ASE
18
Aplicación
19
Aplicación
20
Reconocimiento
GUÍA
Resumen de contenidos
Una reacción química (o cambio químico) es un proceso en el cual una o más sustancias, denominadas
reactivos o reactantes, se transforman en otras sustancias llamadas productos.
La descripción simbólica de una reacción química se conoce como ecuación química.
Interpretación de una ecuación química
Para una ecuación química general, tenemos:
aA+bB→cC+dD
donde:
A y B representan los símbolos químicos de los átomos o moléculas que reaccionan (reactantes).
C y D representan los símbolos químicos de los átomos o moléculas que se obtienen (productos).
a, b, c y d representan los coeficientes estequiométricos que indican el número de átomos, moléculas
o mol de cada sustancia involucrado en la reacción, por lo que pueden ser números enteros o fracciones
que varían de acuerdo a la cantidad de sustancia. Los subíndices se denominan coeficientes atómicos
(no presentes en la ecuación planteada), que pueden acompañar a cada símbolo y que indican el
número de átomos del elemento. Estos corresponden siempre a números enteros y son invariables
para una determinada molécula.
Adicionalmente, se puede agregar entre paréntesis el estado físico de cada sustancia participante, de
la siguiente manera: sólido (s), líquido (l), en disolución acuosa (ac) o gaseoso (g).
Por ejemplo, la siguiente ecuación balanceada corresponde a la reacción de formación de agua (H2O)
a partir de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2):
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (g)
Esta ecuación se puede interpretar en términos microscópicos (átomos o moléculas) o macroscópicos
(mol):
1.
2 moléculas de hidrógeno gaseoso (H2) reaccionan con 1 molécula de oxígeno gaseoso (O2),
produciendo 2 moléculas de agua gaseosa (H2O).
2.
2 mol de hidrógeno gaseoso (H2) reaccionan con 1 mol de oxígeno gaseoso (O2), produciendo 2
mol de agua gaseosa (H2O).
También se puede interpretar la ecuación en términos de masa, ya que a partir de las masas molares
se puede calcular la cantidad en gramos de cada sustancia. Por lo que tenemos una tercera forma de
leer la ecuación:
Cpech
9
QUÍMICA
3.
4 gramos de hidrógeno (2 x MM H x 2) reaccionan con 32 gramos de oxígeno (MM O x 2),
produciendo 36 gramos de agua (2 x MM H2O).
Por último, si la reacción ocurre en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT, 1 atm y
0ºC), y existen sustancias gaseosas, podemos indicar que
4.
44,8 L de hidrógeno reaccionan con 22,4 L de oxígeno, produciendo 44,8 L de agua.
Para resolver ejercicios que involucren reacciones químicas, debemos considerar estas relaciones
entre las cantidades de las distintas sustancias involucradas trabajando preferentemente en mol. Para
ello, la ecuación debe estar siempre correctamente balanceada, como veremos a continuación.
Balance de una ecuación química
Una ecuación química debe reflejar lo que ocurre en el transcurso de la reacción. Por lo tanto, es
necesario respetar las leyes de conservación de la masa y de la carga total. Para ello, debe estar
correctamente balanceada. Una ecuación se balancea (ajusta o equilibra) cambiando los coeficientes
estequiométricos (números que anteceden las formulas) hasta igualar el número de átomos en ambos
lados de la ecuación.
Por ejemplo, para la reacción de combustión del propano, la ecuación sin ajustar será:
C3H8 + O2 → CO2 + H2O
Esta ecuación no cumple con la ley de conservación de la materia, puesto que para el carbono (C),
por ejemplo, hay 3 átomos en los reactantes y solo 1 en los productos. Por lo tanto, hay que ajustar la
ecuación introduciendo delante de cada compuesto el coeficiente estequiométrico adecuado.
De esta manera, el número de átomos de carbono se puede ajustar anteponiendo un 3 en el CO2, y el
número de átomos de hidrógeno (H) se ajusta colocando un 4 delante del H2O.
C3H8 + O2 → 3 CO2 + 4 H2O
Finalmente, para ajustar el número de átomos de oxígeno (O) se antepone un 5 en el O2.
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
10
10
Cpech
GUÍA
bA
c
Glosario
Fermentación alcohólica: proceso biológico de degradación de azúcares, en ausencia de oxígeno,
produciendo etanol, CO2 (gas) y ATP.
Combustión: reacción química entre O2 y un material, generalmente de origen orgánico, liberando CO2,
H2O y gran cantidad de energía.
Combustión incompleta: proceso de combustión en el que parte del combustible no reacciona
completamente por falta de oxígeno. Los productos de este proceso son CO y H2O.
Lluvia ácida: precipitación que contiene elevados niveles de ácido sulfúrico y nítrico (H2SO4 y HNO3).
Se produce por las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y de azufre (SOx) que reaccionan con el agua
de la atmósfera.
Coeficiente: factor constante que multiplica a las sustancias de una ecuación química para ser balanceada.
Ecuación química: expresión simbólica de una reacción química.
Sustancia: materia caracterizada por un conjunto específico y estable de propiedades. En química puede
corresponder a elementos o compuestos.
Cpech
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