3 Composición centesimal y fórmula de un compuesto

c) El volumen de oxígeno, en las mismas condiciones de p y T, necesario para que se produzca la reacción de la totalidad de sulfuro de bismuto. (Datos: M (O) = 16 g/mol; M (S) = 32,1 g/mol; M (Bi) = 209 g/mol.) Solución: a) 90,6 g; b) 12;68 L; c) 19 L.

38 Se combustionan 20 L de butano (C4H10) haciendo pasar una corriente de oxígeno molecular, obteniéndose como productos de la reacción dióxido de carbono y vapor de agua. ¿Qué volumen de dióxido de carbono medido en c. n. de p y T se recogerá?

Solución: 80 L.

39 El etanol (CH3CH2OH) es un alcohol líquido fácilmente inflamable. Cuando se pone en contacto con oxígeno y se inicia la reacción mediante una chispa, se produce su combustión. Se tienen inicialmente 500 mL de etanol: a) ¿Qué volumen de aire, medido en c. n., será necesario para que se produzca la combustión de todo el alcohol? (detanol = = 0,79 g/cm3; composición del aire 21 % de O2, 79% de N2.) b) ¿Cuántos litros de dióxido de carbono en las mismas condiciones de p y T se originan? (Datos: M (C) = 12 g/mol; M (H) = 1 g/mol; M (O) = 16 g/mol.) Solución: a) 2 747,8 L; b) 384,7 L.

40 Para obtener hidrógeno en el laboratorio se hace reaccionar estaño con ácido clorhídrico para originar además cloruro de estaño(IV). Determina: a) La masa de estaño necesaria para obtener 35 g de cloruro de estaño(IV). b) El volumen de hidrógeno, medido a 780 mmHg y 25 °C que se recoge. (Datos: M (Sn) = 118,7 g/mol; M (Cl) = 35,5 g/mol; M (H) = 1 g/mol.) Solución: a) 15,9 g; b) 6,43 L.

41 ¿Qué volumen de oxígeno, medido en c. n., será necesario para quemar completamente 50 L de sulfuro de hidrógeno? En la reacción se obtiene dióxido de azufre y agua. ¿Cuántos litros de dióxido de azufre se generarán? Solución: 75 L, 50 L.

42 Se introducen en un recipiente para reaccionar 90 g de carbonato de calcio con 35 g de ácido nítrico. En la reacción se obtiene nitrato de calcio, dióxido de carbono y agua. Indica: a) Si alguno de los reactivos está en exceso. b) Las moléculas de dióxido de carbono obtenidas. c) La masa de nitrato de calcio que se genera. (Datos: M (C) = 12 g/mol; M (H) = 1 g/mol;

M (Ca) = 40 g/mol; M (N) = 14 g/mol.)

Solución: a) Sí, CaCO3; b) 1,67 ∙ 1023 moléculas; c) 45,6 g.

43 Se hace reaccionar 25 g de carbonato de sodio con otros 25 g de cloruro de hidrógeno dando lugar a cloruro de sodio, dióxido de carbono y agua. a) ¿Se consumen totalmente ambos reactivos? b) Si se quieren obtener 150 g de cloruro de sodio, ¿de qué masas de reactivos se deberá disponer? (Datos: M (C) = 12 g/mol; M (O) = 16 g/mol; M (Na) = 23 g/mol; M (Cl) = 35.5 g/mol.) Solución: a) No; b) 135,9 g y 93,6 g.

44 Se introducen en un recipiente 50 g de hierro al que se le añaden 150 mL de ácido clorhídrico de densidad 1,18 g/mL y 35,5 % en masa. En la reacción se obtiene cloruro de hierro(III) y se desprende hidrógeno gas. a) Comprueba cuál de los reactivos se encuentra en exceso. b) Determina los moles de cloruro de hierro(III) y de hidrógeno obtenidos en el proceso. c) El volumen de hidrógeno recogido en c. n. (Datos: M (Fe) = 55,8 g/mL; M (H) = 1 g/mol;

M (Cl) = 35,5 g/mol.) Solución: a) Fe; b) 0,57 y 0,86 moles; c) 19,3 L.

45 Se dispone de 250 mL de una disolución de nitrato de plomo(II) 2,5 M a la que se mezcla con otra disolución de yoduro de potasio. Las sustancias reaccionan dando lugar a nitrato de potasio disuelto y un precipitado de color amarillo de yoduro de plomo(II). Calcula: a) El volumen de disolución de yoduro de potasio 1,5 M necesario para que se consuma todo el nitrato de plomo(II). b) La masa de precipitado amarillo originada. (Datos: M (Pb) = 207,2 g/mol; M (I) = 126,9 g/mol.) Solución: a) 833,3 mL; b) 288,1 g.

46 Para consumir una cantidad de zinc de la que se dispone, son necesarios 250 mL de una disolución de ácido sulfúrico del 96 % en masa y densidad 1,95 g/mL. Indica los productos que se obtienen, formulando y ajustando la reacción. ¿De qué cantidad de zinc se partía? (Datos: M (Zn) = 65,4 g/mol; M (S) = 32,1 g/mol;

M (O) = 16 g/mol; M(H) = 1 g/mol.)

Solución: 4,8 moles.

47 Algunos antiácidos comerciales contienen carbonato de calcio como componente mayoritario. Se disuelve un comprimido de 600 mg, en el que la cantidad de carbonato de calcio es el 100 %, en una disolución de ácido clorhídrico 0,25 M. En la reacción se originan como productos cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua. a) ¿Cuál será el volumen de dicha disolución necesario para que se consuma todo el comprimido? b) ¿Qué volumen de dióxido de carbono se genera si se mide en c. n. de p y T? (Datos: M (Ca) = 40 g/mol; M (C) = 12 g/mol; M (O) = 16 g/mol.) Solución: a) 48 mL; b) 134,4 mL.

ACTIVIDADES

48 Cuando reaccionan nitrato de zinc y sulfuro de sodio, se obtiene nitrato de sodio que se queda disuelto en la disolución y se separa de la misma un precipitado de sulfuro de zinc.

Se dispone de 300 mL de una disolución de nitrato de zinc de concentración 50 g/L, a la que se le añade una determinada cantidad de disolución de sulfuro de sodio. Indica: a) La cantidad originada de precipitado. b) La concentración molar de la disolución de sulfuro de sodio si, finalmente, el volumen añadido de dicha disolución es de 200 mL. c) La concentración de la disolución de nitrato de sodio. (Datos: M (N) = 14 g/mol; M (O) = 16 g/mol;

M (Zn) = 65,4 g/mol.) Solución: a) 0,079 moles; b) 0,4 M; c) 0,3 M.

49 El hidróxido de cobre(II) es una sustancia poco soluble en agua. Se obtiene cuando reacciona nitrato de cobre(II) con hidróxido de sodio, ambos reactivos en disolución. En la reacción también se obtiene nitrato de sodio. Se tiene una disolución 0,5 M de hidróxido de sodio de la que se apartan 250 mL para mezclarlos con exceso de disolución. a) Determina la cantidad en masa y en moles, de nitrato de cobre(II), necesaria para que reaccionen los 250 mL de disolución de hidróxido de sodio. b) ¿Cuánto precipitado de hidróxido de cobre(II) se separará de la disolución? (Datos: M (H) = 1g/mol; M (O) = 16 g/mol;

M (Cu) = 63,5 g/mol; M (N) = 14 g/mol.) Solución: a) 11,8 g y 0,063 moles; b) 6,1 g.

SUSTANCIAS IMPURAS Y RENDIMIENTO DE LOS PROCESOS

50 Se descompone térmicamente la caliza (carbonato de calcio), y se obtiene óxido de calcio y dióxido de carbono.

Se tiene 1,5 kg de roca con una riqueza del 85 %, calcula: a) Los moles de óxido de calcio que se forman. b) El volumen de dióxido de carbono, medido a 120 °C y 750 mmHg. c) Las moléculas de dióxido de carbono recogidas. (Datos: M (C) = 12 g/mol; M (Ca) = 40 g/mol; M (O) = 16 g/mol.)

Solución: a) 12,7 moles; b) 416,4 L; c) 7,68 ∙ 1024 moléculas.

51 Cuando reacciona el ácido nítrico con cobre, se obtiene nitrato de cobre(I), dióxido de nitrógeno y agua. Si en la reacción se desprenden 3,5 L de dióxido de nitrógeno, medidos en c. n., y el rendimiento es de un 90 %: a) ¿Qué cantidad de masa de cobre se ha hecho reaccionar? b) Calcula los moles de nitrato de cobre que se han obtenido, teniendo en cuenta el rendimiento de la reacción. (Datos: M (Cu) = 63,5 g/mol.) Solución: a) 11 g; b) 0,156 moles. 52 El dióxido de carbono se origina como producto en numerosas reacciones químicas. En un laboratorio se desean recoger 10 L de dióxido de carbono, medidos a 1,2 atm y 320 K, haciendo reaccionar carbonato de sodio con ácido clorhídrico. En la reacción, además, se obtiene cloruro de sodio y agua. Determina: a) El volumen de la disolución de ácido del 37 % de riqueza y densidad 1,19 g/mL, necesario para obtener dicha cantidad de dióxido de carbono. b) La masa de carbonato de sodio que se necesita. c) Las moléculas de cloruro de sodio. (Datos: M (C) = 12 g/mol; M (O) = 16 g/mol;

M (Na) = 23 g/mol; M (H) = 1 g/mol; M (Cl) = 35.5 g/mol.) Solución: a) 75,8 mL; b) 48,4 g; b) 5,5 ∙ 1023 moléculas.

53 Se produce la reacción, en las condiciones adecuadas, del dióxido de manganeso con ácido clorhídrico. De la reacción se obtiene cloruro de manganeso(II), agua y se libera cloro molecular. Se desean obtener 1,5 L de cloro gaseoso, medidos a 700 mmHg y 15 °C; si el rendimiento del proceso es del 80 %, calcula: a) La masa de dióxido de manganeso que se necesita para obtener dicha cantidad de cloro. b) El volumen de disolución de ácido clorhídrico 0,5 M que será necesario. (Datos: M (Mn) = 54,9 g/mol; M (O) = 16 g/mol.) Solución: a) 6,4 g; b) 0,59 L. 54 Se tiene una muestra de roca caliza de 250 g y 80 % de riqueza en carbonato de calcio, a la que se hace reaccionar con ácido sulfúrico originando sulfato de calcio, dióxido de carbono y agua. Determina: a) El volumen de disolución de ácido del 98 % en masa y densidad 1,95 g/mL, necesario para que se consuma todo el carbonato presente en la muestra. b) Las moléculas de sulfato de calcio obtenidas. c) El volumen de dióxido de carbono, medido a 25 ˚C y 700 mmHg. Solución: a) 102,7 mL; b) 1,2 ∙ 1024 moléculas; c) 53,1 L.

55 Se tiene una muestra de 1,2 kg de cloruro de sodio al 75 % de riqueza. Dicha muestra se pone en contacto con 200 mL de disolución de ácido sulfúrico del 98 % en masa y 1,85 g/mL de densidad, produciéndose cloruro de hidrógeno y sulfato de sodio. a) ¿Se agotarán totalmente los reactivos en el proceso? b) ¿Cuántos moles se generan de cada uno de los productos de la reacción? (Datos: M (Cl) = 35,5 g/mol; M (Na) = 23 g/mol;

M (H) = 1 g/mol; M (S) = 32,1 g/mol; M (O) = 16 g/mol.) Solución: b) 7,4 y 3,7 moles.