ECUACIONES QUIMICAS Y ESTEQUIOMETRIA
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ECUACIONES QUIMICAS Y ESTEQUIOMETRIA
GUIA DE PROBLEMAS No. 5: ECUACIONES QUÍMICAS Y ESTEQUIOMETRÍA Prob. No. 1 Balancear las siguientes ecuaciones químicas: a. BCl2 + P4 + H2 BP + HCl b. C2H2Cl4 + Ca(OH)2 C2HCl3 + CaCl2 + H2O c. (NH4)2Cr2O7 N2 + Cr2O2 + H2O d. Zn3Sb2 + H2O Zn(OH)2 + SbH3 e. HClO4 + P4O10 H3PO4 + Cl2O7 f. C6H5Cl + SiCl4 + Na (C6H5)4Si + NaCl g. Sb2S3 + HCl H3SbCl6 + H2S h. IBr + NH3 NI3 + NH4Br i. KrF2 + H2O Kr + O2 + HF j. Na2CO3 + C + N2 NaCN + CO k. K4Fe(CN)6 + H2SO4 + H2O K2SO4 + FeSO4 + (NH4)2SO4 + CO l. Fe(CO)5 + NaOH Na2Fe(CO)4 + Na2CO3 + H2O ll. H3PO4 + (NH4)2MoO4 + HNO3 m. NH3 + O2 N2 + H2O n. FeS + O2 Fe2O3 + SO2 o. C7H6O2 + O2 CO2 + H2O (NH4)3PO4·12MoO3 + NH4NO3 + H2O Prob. No. 2 Balancee las siguientes ecuaciones químicas: a. C + O2 CO b. CO + O2 CO2 c. H2 + Br2 HBr d. K + H2O KOH + H2 e. Mg + O2 MgO f. O3 O2 g. H2O2 H 2 O + O2 h. N2 + H2 NH3 i. Zn + AgCl Zn Cl2 + j. S2 + O2 SO2 k. NaOH + H2SO4 Na2SO4 l. Cl2 + NaI NaCl + I2 m. KOH + H3PO4 K3PO4 n. CH4 + Br2 CBr4 + Ag + H2 O + H2O HBr Prob. No. 3 Balancee las siguientes ecuaciones químicas: a. KClO3 KCl + O2 b. KNO3 KNO2 + O2 c. NH4NO3 N2 O + H 2 O d. NH4NO2 N2 + H 2 O e. NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2 f. P4O10 + H2O H3PO4 g. HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 h. Al + H2SO4 Al2(SO4)3 + H2 i. CO2 + KOH K2CO3 + H2O j. CH4 + O2 CO2 + H2O k. Be2C + H2O Be(OH)2 + CH4 l. Cu + HNO3 Cu(NO3)2 + NO + H2O m. S + HNO3 H2SO3 + NO + H2O n. NH3 + CuO Cu + N2 + H2O Prob. No. 4 Considérese la combustión del monóxido de carbono (CO) con oxigeno gaseoso: CO + O2 CO2 Si la reacción se inicia con 3.6 moles de CO, calcule el número de moles de CO2 que se producen si hay suficiente oxigeno para reaccionar con todo el CO. Resp. 3.6 moles de CO2 4. El tetracloruro de silicio (SiCl4) se puede preparar por calentamiento de Si en cloro gaseoso Si + Cl2 SiCl4 En una reacción se producen 0.507 mol de SiCl4 ¿Cuántos moles de Cl2 se utilizaron? Resp. 1.01 mol Cl2 5. Cuando se calienta el polvo para hornear (hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3), libera dióxido de carbono gaseoso, que es el responsable de que se esponjen el pan, las galletas y las donas. (a) Escribir la ecuación balanceada para la descomposición de dicho compuesto (uno de los productos es Na2CO3), (b) Calcule la masa de NaHCO3 que se requiere para producir 20.5 g de CO2 Resp. 78.27 g de NaHCO3 6. Cuando el cianuro de potasio (KCN) reacciona con acido se desprende un gas venenoso mortal, el cianuro de hidrogeno (HCN); la ecuación es la siguiente: KCN + HCl KCl + HCN Calcule la cantidad en gramos de HCN que se formara si una muestra de 0.140 g de KCN se trata con un exceso de HCl. Resp. 0.06 g HCl 7. La fermentación es un proceso químico complejo que se utiliza en la manufactura de los vinos, en la que la glucosa se convierte en etanol y dióxido de carbono C6H12O6 C2H5OH + CO2 Si se empieza con 500.4 g de glucosa, ¿Cuál es la máxima cantidad de etanol, en gramos y en litros, que se obtendrá a través de este proceso? Densidad del etanol 0.789 g/ml Resp. 255.76 g; 0.314 litro 8. Durante muchos años, la recuperación del oro, es decir, la separación del oro de otros materiales, implico el uso de cianuro de potasio (KCN) Au + KCN + O2 + H2O KAu(CN)2 + KOH ¿Cuál es la mínima cantidad de KCN, en moles, que se necesita para extraer 29 g (alrededor de 1 onza) de oro? Resp. 1.18 mol de KCN 9. La piedra caliza (CaCO3) se descompone por calentamiento, en cal viva (CaO) y dióxido de carbono. Calcule cuantos gramos de cal viva se producen a partir de 1 Kg. de piedra caliza. Resp. 560.0 g CaO 10. El oxido nitroso (N2O), también llamado “gas hilarante”, se puede preparar por la descomposición térmica de nitrato de amonio (NH4NO3). El otro producto es agua. (a) Escriba una ecuación balanceada para esta ecuación. (b) ¿Cuántos gramos de N2O se forman si se utilizan 0.16 moles de NH4NO3 para la reacción? Resp. 7.04 g N2O 11. El fertilizante sulfato de amonio (NH4)2SO4 se prepara mediante la reacción de amoniaco con acido sulfúrico: NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 ¿Cuántos kilogramos de NH3 se necesitarían para producir 1.0 x 105 Kg. Resp. 2.57 x 107 Kg. de NH3 de (NH4)2SO4? 12. Un método común para la preparación de oxigeno gaseoso en el laboratorio utiliza la descomposición térmica del clorato de potasio (KClO3). Considérese que la descomposición es completa y calcule el numero de gramos de O2 gaseoso que se obtendrían a partir de 46.0 Kg. de KClO3 (Los productos son KCl y O2). Resp. 18.o2 g de Oxigeno 13. El gas cloro puede sintetizarse en el laboratorio usando la reacción entre el acido clorhídrico y el oxido de manganeso (IV). Cuando 0.475 moles de HCl reaccionan con exceso de MnO2 ; (a) ¿Cuántos moles de Cl2 se forman?; (b) ¿Cuántos gramos de Cl2 se forman? HCl + MnO2 MnCl2 + H2O + Cl2 Resp. (a) 0.12 mol Cl2 (b) 8.43 g Cl2 14. El oxido de bismuto reacciona con carbono para formar bismuto metálico. Bi2O3 + C Bi + CO Cuando 60.7g de Bi2O3 reaccionan con exceso de carbono (a) ¿Cuántos moles de Bi2O3 reaccionan? (b) ¿Cuántos moles de Bi se forman? Resp. (a) 0.13 moles de Bi2O3 (b) 0.26 mol de Bi 15. El nitrato de potasio se descompone por calentamiento produciendo oxido de potasio sólido, nitrógeno y oxigeno. KNO3 K2O + N2 + O2 Para producir 1.35 kg de oxigeno. ¿Cuántos moles de KNO3 deben calentarse? ¿Cuántos gramos de KNO3 deben calentarse? Resp. 33.75 moles de KNO3, 3,412.13 g de KNO3 16. El oxido de cromo (III) reacciona con el gas sulfuro de hidrogeno (H2S) para formar sulfuro de cromo (III) y agua. Para producir 83.4 g de Cr2S3 (a) ¿Cuántos moles de Cr2O3 se requieren? (b) ¿Cuántos gramos de Cr2O3 se requieren? Cr2O3 + H2S Cr2S3 + H2O Resp. (a) 0.42 mol Cr2O3 (b) 63.38 g de Cr2O3 17. Calcular la masa de cada producto formado cuando 6.082 g de diborano (B2o6) reaccionan con agua en exceso: B2 H 6 + H 2 O H3BO3 + H2 Resp. 27.22 g H3BO3: 2.642 g de H2 18. Calcular la masa de cada producto formado cuando 86.3 g de sulfuro de plata reaccionan con acido clorhídrico en exceso. Ag2S + HCl AgCl + H2S Resp. 99.886 g de AgCl; 11.844 g de H2S 19. El fósforo elemental se encuentra como molécula tetraatomica (P4) ¿Cuánta masa de gas cloro se necesita para completar la reacción con 251 g de fósforo a fin de formar pentacloruro de fósforo? P4 + Cl2 PCl5 Resp. 1438.57 g de CL2 20. Muchos metales reaccionan con el oxigeno para formar el oxido metálico. Por ejemplo el calcio reacciona como sigue: Ca + O2 CaO Se desea calcular la masa de oxido de calcio que puede prepararse a partir de 4.20 g de Ca y 1.60 g de O2 (a) ¿Cuántos moles de CaO pueden producirse con la masa dada de Ca?; (b) ¿Cuántos moles de CaO pueden producirse con la masa dada de O2?; (c) ¿Cuál es el reactivo limitante?; (d)?Cuantos gramos de CaO pueden producirse? Resp. a) 0.105 mol CaO; b) 0.100 mol de CaO; c) O2 Limitante; d) 5.6 g de CaO 21. Los hidruros metálicos reaccionan con agua para formar gas hidrogeno y el hidróxido del metal, por ejemplo: SrH2 + H2O Sr(OH)2 + H2 Se desea calcular la masa de gas hidrogeno que puede prepararse a partir de 5.00g de SrH2 y 4.80 g de H2O. (a) ¿Cuántos moles de H2 pueden producirse de la masa dada de SrH2? (b) ¿Cuántos moles de H2 pueden producirse de la masa dada de H2O?; (c) ¿Cuál es el reactivo limitante?; (d) ¿Cuántos gramos de H2 pueden producirse? Resp. (a) 0.112 mol de H2; (b) 0.267 mol H2 (c) SrH2 Reactivo Limitante; (d) 0.224 g de H2 22. Calcúlese el número máximo de moles y gramos de H2S que pueden formarse cuando 165.0 g de sulfuro de aluminio reaccionan con 125.0 g de H2O Al2S3 + H2O Al(OH)3 + H2S ¿Cuál es la masa del reactivo en exceso que permanece sin reaccionar? Resp. 6.164 g de H2O en exceso 23. Cuando 0.100 mol de C se queman en un recipiente cerrado con 8.0 g de O2 ¿Cuánto gramos de dióxido de carbono pueden formarse? ¿Cuál es el reactivo que está en exceso y cuantos gramos de él sobran al final de la reacción? C + O2 CO2 Resp. Se forman 4.4 g de CO2, El Oxigeno esta en exceso y Sobran 4.8g de O2 24. Una mezcla de 0.0359 g de hidrogeno y 0.0175 moles de oxigeno en un recipiente cerrado se enciende una chispa para iniciar una reacción. ¿Cuántos gramos de agua pueden formarse?¿Cual es el reactivo que está en exceso y cuantos gramos de él sobran al final de la reacción? H2 + O2 H2O Resp. 0.323 g de H2O; Oxigeno esta en exceso; sobran 0.273 g de O2 25. El oxido nítrico reacciona inmediatamente con el oxigeno gaseoso para formar dióxido de nitrógeno (NO2), un gas café oscuro: NO + O2 NO2 En un experimento se mezclaron0.886 mol de NO con 0.503 mol de O2 ¿Cuál de los dos reactivos es el limitante, también, cuantos moles de NO2 se producen? Resp. Reactivo Limitante el O2 ; se producen 0.503 mol de NO2 26. El propano (C3H8 ) es un compuesto del gas natural y se utiliza para cocinar y para la calefacción domestica. (a) ¿Cuántos gramos de CO2 pueden producirse por la combustión de 3.65 mol de propano? Suponga que en esta reacción el oxigeno es el reactivo en exceso. C3H8 + O2 CO2 + H2O Resp. 481.8 g CO2 27. El fluoruro de hidrógeno se utiliza en la manufactura de los freones (los cuales destruyen la capa de ozono), y en la producción de aluminio metálico. Se prepara mediante la reacción CaF2 + H2SO4 CaSO4 + HF En un proceso, se tratan 6.00 kg de CaF2 con un exceso de H2SO4H2 y se producen 2.86 kg de HF. Calcule el porcentaje de rendimiento de HF Resp. 92.95% 28. La nitroglicerina es un explosivo muy potente. Su descomposición puede representarse por la ecuación C3H5N3O9 N2 + CO2 + H2O + O2 Esta reacción genera una gran cantidad de calor y muchos productos gaseosos, la veloz formación de estos gases, así como su rápida expansión es lo que produce la explosión (a) ¿Cuál es la máxima cantidad en gramos de O2 que se obtiene a partir de 2.00x102g de nitroglicerina? (b) Calcule el % de rendimiento si se encuentra que la cantidad de O2 producida fue de 6.55g? Resp. (a) 7.048 g de O2 (b) 92.93% 29. El oxido de titanio (IV) TiO2 es una sustancia blanca que se produce por la reacción de H2SO4 con el mineral ilmenita FeTiO3 FeTiO3 + H2SO4 TiO2 + FeSO4 Sus propiedades de opacisidad y no toxicidad lo hace una sustancia idónea como pigmento en plásticos y pinturas. En un proceso 8.00x103 kg de FeTiO3 produjeron 3.67x103 kg de TiO2 ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de la reacción? Resp. 87.23% 30. El etileno (C2H4) un importante reactivo químico industrial, se puede preparar calentando hexano (C6H14) a 800ºC C6H14 C2H4 + Otros Productos Si el rendimiento de la producción de etileno es de 42.5% ¿Qué masa de hexano debe utilizarse para producir 481 g de etileno? Resp. 3,476.14 g Hexano Nota: Las ecuaciones de los siguientes problemas no están balanceadas. Prob. No. 5 Considerar la combustión del alcohol amílico, C5H11OH. C5H11OH + O2 CO2 + H2O a. ¿Cuántos moles de O2 se necesitan para la combustión de 1 mol de alcohol amílico? b. ¿Cuántos moles de H2O se forman por cada mol de O2 consumido? c. ¿Cuántos gramos de CO2 se producen por cada mol de alcohol amílico consumido? d. ¿Cuántos gramos de CO2 se producen por cada gramo de alcohol amílico consumido? Resp. (a) 7.5 moles de O2 (b) 0.80 moles de H2O (c) 220 g de CO2 (d) 2.49 g de CO2 Prob. No. 6 Un generador portátil de hidrógeno utiliza la reacción CaH2 + H2O Ca(OH)2 + H2 ¿Cuántos gramos de hidrógeno pueden producirse con un cartucho de 50 g de CaH2? Resp. 4.8 g de H2 Prob. No. 7 El yodo se obtiene mediante la reacción: 2NaIO3 + 5NaHSO3 3NaHSO4 +2NA2SO4 + H2O + I2 Para obtener una libra de yodo, ¿Cuánto NaIO3 y NaHSO3 deben utilizarse? Resp. 1.56 lb NaIO3, 2.05 lbs NaHSO4 Prob. No. 8 ¿Qué peso de oxido ferrico se producirá al oxidar completamente 100 g de hierro? Fe + O2 Fe2O3 Resp. 143g Prob. No. 9 En un motor a reacción alimentado con butano, C4H10 ¿Cuántos kilogramos de oxigeno liquido deberán utilizarse por kilogramo de butano para conseguir la combustión completa? C4H10 + O2 CO2 + H2O Resp. 3.58 kg. Prob. No. 10 Puede fabricarse económicamente cloropicrina, CCl3NO2 para utilizarlo como insecticida mediante un proceso que utiliza la reacción: CH3NO2 + CL2 CCl3NO2 + HCl ¿Cuánto nitrometano, CH3NO2, se necesita para formar 500 g de cloropicrina? Resp. 186 g Prob. No. 11 El alcohol etílico (C2H5OH) se obtiene por fermentación de la glucosa (C6H12O6) según indica la ecuación: C6H12O6 C2H5OH + CO2 ¿Cuántas libras de alcohol pueden obtenerse a partir de 2000 lb de glucosa? Resp. 1020 lb Prob. No. 12 En el proceso Mond para la purificación del níquel, se produce el níquel-carbonilo volátil, Ni(CO)4 mediante la reacción siguiente: Ni + CO Ni(CO)4 ¿Cuánto CO se utiliza en la volatilización de una libra de níquel? Resp. 1.91 lb CO Prob. No. 13 El sulfuro de carbono CS2 puede obtenerse a partir del subproducto SO2. La reacción es: C + SO2 CS2 + CO ¿Cuanto CS2 puede producirse de 450 lb de SO2 con exceso de coque (CO), si la conversión del SO2 es del 82%? Resp. 219 lb