DISOLUCIONES: 1. Calcula la molaridad de 300 mL de una disolución acuosa que contiene 12 g de ácido sulfúrico. Sol: 0,41 M 2. Calcula la molaridad y la fracción molar de etanol en una disolución de 20 g de etanol, C2H6O, en 100 g de agua. Sol: 4,3 M ; x = 0,07 3. Al disolver 100 g de ácido sulfúrico en 400 g de agua, obtenemos una disolución de densidad 1,12 g/mL. Calcula la molaridad, y la fracción molar. Sol: 2,29 M; x = 0,956 4. Calcula la molaridad y la fracción molar de soluto de una disolución acuosa de cloruro de sodio, al 15% y densidad 1,02 g/mL. Sol: 2,6 M ; x = 0,05 5. Calcular el volumen que se debe tomar de una disolución de H2SO4 del 75 % de riqueza y densidad 1,4 g/mL, para preparar 2 L de una disolución 3 M. Sol: 560 mL 6. Se disuelven 294 g de ácido fosfórico (H3PO4) hasta lograr 1 L de disolución. La densidad es 1,15g/mL. Halla la molaridad, %en peso y fracción molar. Sol: M=3, %=25,56, x=0,059 7. Se prepara una disolución disolviendo 180 g de hidróxido de sodio en 400 g de agua. La densidad de la disolución resultante es de 1,34 g/mL. Calcular: a. La molaridad de la disolución. b. Los g de NaOH necesario para preparar 1 L de una disolución 0,1 M. Sol: a)10,4M b) 4g 8. En la etiqueta de un frasco de ácido sulfúrico figuran los siguientes datos: densidad 1,84 g/mL ; riqueza 96% (en peso). a. Averiguar la concentración molar del ácido. b. ¿Cuántos mL de hidróxido sódico 2 M se requieren para que reaccionen completamente con 10 mL de ácido sulfúrico del frasco?. Sol: a) 18,02 M b) 180 mL 9. Si a 52 g de sacarosa (C12H22O11) se añaden 48 g de agua para formar una disolución que tiene una densidad de 1,24 g/mL. Calcular: a. El porcentaje en peso de sacarosa. b. La fracción molar de sacarosa. c. La molaridad de la disolución de sacarosa. Sol:a) 52%b) x = 0,054 c) 1,88 M REACCIONES QUÍMICAS: 1. Al hacer reaccionar aluminio con yodo se obtiene triyoduro de aluminio. Calcula la masa de este producto que se obtendrá a partir de 25 g de yodo. Sol: 26,8 g 2. Calcula el volumen de O2 , en c.n. , que se necesita para quemar completamente 56 L de metano (CH4), en las mismas condiciones. Sol: 112 L 3. La combustión de butano (C4H10), en presencia de oxígeno produce CO2 y agua. Calcula la masa de butano que debe quemarse para producir 145 L de CO2, medidos a 75oC y 750 mm de Hg de presión.Sol: 72,7 g 4. Calcula cuántos litros de hidrógeno gas, medidos a 298 K y 725 mm de Hg de presión, habrá que combinar con nitrógeno para obtener 30 g de amoníaco. Sol: 67,8 L 5. Calcula la masa de ácido clorhídrico necesaria para reaccionar totalmente con 40 g de cinc. Determina el volumen de hidrógeno, medido a 20oC y 825 mm de Hg de presión, que se desprenderá. Sol: 44,6 g ; 13,5 l 6. Una muestra de 4 g de Zn del 80 % de riqueza se trata con 100 mL de una disolución 0,5 M de HCl. ¿Cuál es el reactivo limitante? Sol: HCl 7. Determina cuál es el reactivo limitante si hacemos reaccionar 25 mL de disolución 0,4 M de NaOH, con 40 mL de disolución 0,3 M de HCl. Sol: NaOH 8. Averigua el volumen de NH3, medido en C.N., que podemos obtener a partir de 100 L de H2, medido en condiciones industriales de producción de amoníaco (400oC y 900 atm), sabiendo que, el rendimiento de la reacción es del 70 %. Sol: 17048 L 9. La tostación del sulfuro de plomo(II) con oxígeno produce óxido de plomo(II) y dióxido de azufre gas. Calcula la cantidad de PbO que podemos obtener a partir de 500g de PbS (rendimiento reacción 65 %. Sol: 303 g 10. ¿Cuántos litros de hidrógeno, medidos a 750 mmHg de presión y 30oC, se pueden obtener atacando 75 g de Zn del 90% de riqueza con ácido sulfúrico?. Sol: 26 L 11. En la reacción del carbonato de calcio con ácido clorhídrico se utiliza caliza (carbonato cálcico impuro) del 92 % de riqueza. a. ¿Qué cantidad de caliza se necesitará para obtener 250 kg de cloruro de calcio?. b. Si el ácido utilizado es del 70 % de riqueza y densidad 1,42 g/mL. ¿Cuántos mL de este ácido serán necesarios?. Sol:a) 244,8 kg b) 165,3 L 12. El aluminio reacciona con el ácido clorhídrico, dando cloruro de aluminio e hidrogeno. Se hacen reaccionar 90 g de una muestra de aluminio de 80 % de pureza con ácido clorhídrico. Calcular: a. El volumen de disolución de ácido 5 M necesario para la reacción. b. El volumen de H2 obtenido a 20oC y 700 mmHg. Sol: a) 1,6 L b) 104,3 L de H2 13. La calcinación del carbonato de bario produce óxido de bario y dióxido de carbono. Calcular el volumen de dióxido de carbono a 10 atm y 270oC obtenidos por la descomposición térmica de 10 kg de carbonato de bario del 70 % de riqueza. Sol: 158,1 L 14. Cincuenta gramos de cinc impuro se disuelven en 129 mL. de disolución acuosa de ácido clorhídrico de densidad 1,18 g/mL y concentración del 35% en peso. Calcular: a. La molaridad de la disolución usada de ácido clorhídrico b. El tanto por ciento de pureza Sol: a) 11,3 M b) 95,3 % 15. Una muestra comercial de 0,712 g de carburo cálcico (CaC2), ha sido utilizada en la producción de acetileno, mediante su reacción con exceso de agua, según :CaC2 + H2O Ca(OH)2 + C2H2 Si el volumen de acetileno recogido, medido a 25oC y 745 mm de Hg de presión ha sido de 0,25 L, determina : a. Gramos de acetileno producidos. b. Gramos de carburo cálcico que han reaccionado. c. % de carburo cálcico puro en la muestra original. Sol: a) 0,26 g b) 0,64 g c) 89,89 % 16. Dispone de una muestra de 12 g de cinc comercial e impuro que se hace reaccionar con una disolución de ácido clorhídrico del 35% en peso y 1,18 g/mL. de densidad. Como productos de la reacción se originan cloruro de cinc e hidrógeno a. Escribe el proceso que tiene lugar. b. Determina la concentración molar del ácido. c. Si para la reacción del cinc contenido en la muestra se han necesitado 30 mL del ácido, calcula el porcentaje de pureza, de cinc en la muestra original. Sol: b) 11,3 M c) 92,35 % 17. Calcular los gramos de dióxido de carbono que se producen al quemar 640 g de metano. ¿ Cuántos gramos de oxígeno se consumirán?. ¿ Cuántos gramos de agua se formarán ?. Sol: 1760g CO2,2560g O2 ,1440g de H2O 18. El cinc reacciona con el ácido clorhídrico para dar cloruro de cinc e hidrógeno. a. ¿Qué volumen, medido en c.n., de gas se obtendrá al reaccionar 2,23 g de cinc con 100 mL de una disolución de ácido 0,5 M ?. b. Si se obtienen 0,25 L de hidrógeno en c.n. ¿ cuál es el rendimiento de la reacción ?.Sol: a) 0,56 L b) 44,64 % 19. Se disuelven en agua 11,2 L de amoníaco gas, medidos a 1 atm. de presión y 25oC, obteniendose 1 L de disolución. a. Determina la concentración de amoníaco en agua b. Calcular los moles de hidrógeno y de nitrógeno necesarios para obtener los 11,2 L de amoníaco del apartado anterior. Sol: a) 0,458 M b) 0,229 moles N2 0,687moles H2 20. En un generador portátil de hidrógeno se hacen reaccionar 30 g de hidruro de calcio con 30 g de agua, según la reacción: CaH2 + H2O Ca(OH)2 + H2 Después de ajustar la reacción, calcula: a. ¿Qué reactivo sobra y en qué cantidad?. b. El volumen de hidrógeno que se produce a 20oC y 745 mm de Hg c. El rendimiento de la reacción si el volumen real producido fue 34 L.Sol: a) 4,29 g de agua b) 35,01 L c) 97,1% 21. Se hacen reaccionar 6 g de aluminio en polvo con 50 mL de una disolución acuosa de tetraoxosulfato (VI) de hidrógeno (ácido sulfúrico) 0,15 M. Determinar: a. El volumen de hidrógeno que se recoge medido a 20oC y 760 mmHg. b. Gramos de tristetraoxosulfato (VI) de aluminio (sulfato de aluminio) que se formará c. ¿Cuál de los dos reactivos sobra y en qué cantidad?. Sol: a) 0,18 L b) 0,855 g c) Sobran 5,865 g de Al 22. Calcula la cantidad de caliza (carbonato cálcico impuro) del 85 % de riqueza que podrá reaccionar con 200 mL de ácido clorhídrico 1 M. Sol: 11,76 g 23. El cloruro de titanio (IV) reacciona con el magnesio para dar cloruro de magnesio y titanio. Si se ponen a reaccionar 15 g de cloruro de titanio y 7 g de magnesio, calcula: a. ¿Cuál es el reactivo limitante? b. ¿Cuántos gramos de titanio se obtienen? Sol: a) Cloruro de titanio(IV) b) 3,78 g 24. El amoníaco se puede obtener calentando cloruro amónico con hidróxido sódico según la ecuación: NH4Cl + NaOH NH3 + NaCl + H2O ¿Cuántos gramos de una muestra de cloruro amónico que tiene el 12 % de impurezas se necesita para obtener 3 L de NH3 gas medidos a 25oC y 1 atm? Sol: 7,46 g 25. Se hacen reaccionar 100 g de Zn con HCl en exceso para obtener hidrógeno y cloruro de cinc. a. ¿Qué masa de HCl reaccionará? b. ¿Qué volumen de hidrógeno medido en condiciones normales se obtiene? Sol: a) 111,6 g b) 34,25 L 26. Al quemar 3 g de antracita (C impuro) se obtienen 5,3 L de dióxido de carbono medidos en c.n. Calcula: a. La cantidad de carbono que contiene la antracita b. La riqueza en carbono de la antracita expresada en %. Sol: a) 2,83 g b) 94,6 % 27. El clorato potásico se descompone al calentarlo para dar cloruro potásico y oxígeno. a. Escribe la reacción ajustada b. Calcula cuántos gramos de clorato potásico hacen falta para obtener 1,92 g de oxígeno. Sol: b) 4,9 g 28. El cinc reacciona con el ácido sulfúrico para obtener sulfato de cinc e hidrógeno. a. Escribe la reacción ajustada b. ¿Qué volumen de hidrógeno medido a 700 mmHg de presión y 298 K, se obtiene cuando hacemos reaccionar 10 g de cinc con ácido sulfúrico? Sol: b) 4,06 L 29. ¿Cuántas moléculas de ácido sulfúrico hay en 0,5 moles de dicho ácido? ¿Cuántos átomos de azufre, hidrógeno y oxígeno? ¿Cuánto vale la masa? ¿Cuál es la composición porcentual másica? solución: 3,01.1023 moléculas, 3,01.1023 átomos de S, 6,02.1023 átomos de H, 12,04.1023 átomos de O, 49 g; 2,04 % de H, 32,65 % de S y 65,31 % de O. 30. La fórmula empírica de un compuesto es CH2. En estado gaseoso y en condiciones normales, suponiendo comportamiento ideal, su densidad es 2,5 g.L-1 ¿Cuál es su fórmula molecular? solución: C4H8 31. Calcular la composición centesimal de la penicilina (C6N2H26SO4) solución: 56,14 % de C; 7,60 % de H; 18,71 % de O; 7,014 % de N y 9,36 % de S 32. En la preparación del alabastro se utiliza yeso cuya fórmula es CaSO4. 2H2O ¿Cuál es el % de agua de cristalización en el yeso? solución: 21 % 33. Escribir y ajustar las reacciones de combustión completa del propano y el butano. solución: C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O C4H10 + 13/2 O2 4 CO2 + 5 H2O 34. Calcular la presión existente dentro de un tubo de rayos catódicos de televisión, teniendo en cuenta que su volumen es de 5,0 L, su temperatura de 23 ºC y que contiene 0,010 mg de N2. solución: 1,7.10-6 atmósferas. 35. Calcular la densidad del oxígeno en C.N. y a 2 atm y 300 K. solución: a) 1,42 g.L-1 b) 2,600 g.L-1. 36. 1,00 g de aire está formado aproximadamente por 0,76 g de N2 y 0,24 g de O2. Calcular las presiones parciales y la presión total cuando esta muestra está recogida en un recipiente de 1,00 L a 20ºC.. solución: 0,65 atmósferas, 0,18 atmósferas, 0,83 atmósferas. 37. Se tratan 30 g de sulfuro de cobre (II) con exceso de ácido nítrico diluido, produciéndose la reacción: CuS + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O + S Calcular: a) masa de nitrato de cobre (II) obtenida. b) masa de azufre obtenida. c) masa mínima de ácido nítrico puro necesaria. solucion: a) 58,9 g b) 10,1 g c) 52,7 g 38. En la producción de hidrogenocarbonato de sodio por el método Solvay se trata con CO2 una disolución saturada con NaCl y NH3: NaCl (ac) + NH3 (g) + H2O (l) + CO2 (g) NaHCO3 (s) + NH4Cl (ac) Calcular: a) el volumen de amoníaco en C.N. necesario para producir 400 g de hidrogenocarbonato de sodio. b) el volumen de CO2 a 20ºC y 1,2 atm. que se necesita para producir 800 g de hidrogenocarbonato de sodio. solución: a) 106,7 L b) 190,8 L. 39. Suponiendo que la gasolina está formada exclusivamente por octano (C8H18), escribir la reacción de combustión completa. Calcular: a) Volumen de O2 en condiciones normales necesario para quemar 1,000 L de gasolina (d = 0,800 g.mL-1) b) Volumen de CO2 en condiciones normales que se obtiene. c) ¿Qué cantidad de aire será necesaria en el apartado a)? solución: a) 1962 L b) 1256 L c) 9810 L 40. Un equipo dedicado al diseño de un submarino estaba investigando el uso del superóxido de potasio (KO2) para purificar el aire. Esta sustancia se combina con el CO2 del aire liberando oxígeno según la reacción: KO2(s)+CO2(g)K2CO3(s)+O2(g) Hallar la masa de (KO2) que se combina con 50 L de CO2 medidos en c.n. solución: 320 g 41. Cuando el nitrato de potasio se calienta con plomo, se forman óxido de plomo (II) y nitrito de potasio. En cierto experimento, 10,0 g de plomo (reactivo limitante) se calentaron con nitrato de potasio. calcular la máxima masa de nitrito de potasio que puede obtenerse: solución: 4,11 g 42. El carburo de calcio (CaC2) reacciona con el agua para formar hidróxido de calcio y acetileno (C2H2). Esta reacción es actualmente una via potencialmente importante para pasar de materias primas inorgánicas a materiales sintéticos orgánicos. ¿Cuál es el reactivo limitante cuando reaccionan 100 g de agua con 100 g de carburo de calcio? solución: el reactivo limitante es el carburo de calcio. 43. ¿Hasta qué volumen hay que diluir 0,05 L de H3PO4 0,32M para obtener una disolución 0,080M? solución: 200 mL 44. Para determinar el % en calcio de una muestra de 10 mL de leche, se tomaron 0,1 mL y se diluyeron en agua acidificada con HCl enrasando a 100 mL. Está disolución fue sometida análisis obteniendo una concentración de 1,68 mg.L-1 de calcio. Calcular el % de Ca en la muestra de leche (g Ca en 100 mL de leche) solución: 0,168 % 45. El mármol es una roca constituida principalmente por carbonato de calcio. ¿Qué volumen de HCl 2 mol.L-1 será necesario para consumir completamente el carbonato de calcio presente en 12 g de mármol cuya riqueza es del 95 %? solución: 114 mL 46. Un ácido clorhídrico comercial contiene un 37% en masa y posee una densidad de 1,19 g.mL-1. Calcular: a) La concentración molar de dicho ácido. b) La cantidad de agua que debemos añadir a 20 mL de ácido concentrado para obtener una disolución 1 M. c) El volumen de ácido concentrado que deberemos tomar para preparar en un matraz aforado de 500 mL una disolución 0,1M. solución: a) 12,1 mol.L-1 b) 220 mL c) 4,1 mL 47. Se hace reaccionar completamente un trozo de cinta de magnesio con ácido sulfúrico 0,2 M Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 El hidrógeno recogido ocupa un volumen de 150 cm3 a 25ºC y 745 mmHg. El ácido sulfúrico diluido se preparó a partir de uno comercial de densidad 1,83 g/cm3 y una riqueza del 91 % en masa. Calcula: a) La concentración en moles/L del ácido sulfúrico comercial b) El volumen de sulfúrico comercial que deberemos tomar para preparar 1 L de ácido sulfúrico 0,5 M. c)La masa de magnesio que ha reaccionado. DATOS: Masas atómicas relativas H=1; O=16; Mg = 24; S = 32 1atm=760 mmHg. R=0,082 atmLmol-1K-1 48. El carbonato de magnesio reacciona con el ácido fosfórico (tetraoxofosfato (V) de hidrógeno) y da lugar a fosfato de magnesio, dióxido de carbono y agua. a)Escribir y ajustar la reacción. b)Se mezclan 72 g de carbonato de magnesio y 37 mL de ácido fosfórico (d = 1,34 g/mL y riqueza del 50% en masa). Determinar cuál es el reactivo limitante. c)Calcular el volumen de dióxido de carbono que se obtiene medido a 23ºC, siendo la presión atmosférica de 743 mmHg. DATOS: Masas atómicas: Ar(P) = 31; Ar(Mg) = 24; Ar(C) = 12; Ar(O) = 16; Ar(H) = 1. 49. El ácido nítrico concentrado reacciona con el cobre para formar nitrato de cobre (II), dióxido de nitrógeno y agua según la siguiente ecuación: 4 HNO3 (ac) + Cu (s) 2 NO2 (g) + Cu(NO3)2 + 2 H2O a) Calcular la concentración molar del ácido nítrico concentrado si su riqueza en masa es del 90 % y su densidad 1,4 g/ cm3. b) Se añaden 2 g de cobre puro a 100 mL de ácido nítrico concentrado ¿Qué volumen de NO2, medido a 20ºC y 670 mmHg de presión, se obtendrá? DATOS: (R = 0,082 atm.L/mol.K) P atmosférica normal = 760 mmHg Masa molar del ácido nítrico, M = 63 g/mol Masa molar del cobre: 63,55 g/mol Soluciones: a) c = 20 mol.L-1 b) El reactivo limitante es el Cu V=1,72 L 50. Las lámparas antiguas de los mineros funcionaban quemando acetileno, que proporcionaba una llama blanca y brillante. El acetileno se producía al reaccionar el agua con el carburo de calcio, gota a gota, según la siguiente ecuación: CaC2 (s) + 2 H2 O (l) C2H2 (g) + Ca(OH)2 (s) Calcular: a) La masa de agua necesaria para reaccionar completamente con 50 g de carburo de calcio de un 80 % de pureza. b) El volumen de acetileno en m3 medido a 30ºC y 740 mmHg producido en las condiciones anteriores. c) La masa de hidróxido de calcio obtenido. d) El rendimiento de la reacción si la masa realmente obtenida de esta sustancia es 38,5 g DATOS: Masas atómicas: Ca=40; C=12; H=1; O=16; 1atm=760 mmHg. R=0,082 atmLmol-1 K-1 Soluciones: a) 22,5 g; b) 0,01595 m3; c) 46,25 g; d) 82,3 %
