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