Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL Compuestos Químicos. Reacciones y Ecuaciones.. 1.-Una muestra de 9 g de un hidrocarburo gaseoso ocupa un volumen de 3,73 L en condiciones normales y su análisis elemental indica un 89 % de carbono y el resto de hidrógeno. Calcula: a) La masa molecular y la fórmula molecular del hidrocarburo. b) Determina la estructura del mismo y formula los posibles isómeros. a) Para determinar la fórmula molecular del hidrocarburo, comprobamos los datos de su análisis elemental (calculados sobre una muestra de 100 g de compuesto) a un número de moles de sus átomos. Para encontrar la fórmula del compuesto, referiremos estos resultados a un número entero, pues así se presentarán en la molécula. Para ello, dividimos ambos datos por el número menor. Vemos que la proporción que hemos obtenido es fraccionaria. Para que sea entera, multiplicamos por 2, y nos da los números 2 : 3. La fórmula empírica del compuesto será C2H3. 89 g = 7,42 mol de C 12 g/mol 11 g = 11 mol de H 1 g/mol b) Para determinar la fórmula molecular del compuesto, tenemos que conocer su masa molar. Y para hallarla, aplicamos la ecuación de los gases ideales en condiciones normales (presión P = 1 atm, temperatura 0 ºC, por tanto T = 273 ºK ), en tales condiciones, disponemos de 3,73 L: Luego el compuesto buscado es el C4H6. Esa fórmula, puede corresponder a varios isómeros: CH2=CH–CH=CH2: 1,3–butadieno CHC–CH2–CH3:1–butino CH3-CC–CH3:2-butino CH2=C=CH-CH3: 1,2–butadieno 2.-Determina la composición centesimal del “tártaro emético”, cuya fórmula es K2[Sb2(C4H2O6)2].3 H2O. M(K2[Sb2(C4H2O6)2].3 H2O) = (2x39,09) + (2x121,75)+ (8x12,01)+ (10x1,008)+ (15x 15,99) = 667,69 g/mol. (2 x 39,09) g x 100% = 11,71% %K= 667,69 g (2 x 121,75) g x 100% = 36,46% % Sb = 667,69 g (8 x 12,01) g x 100% = 14,39% %C= 667,69 g %H= (10 x 1,008) g x 100% = 1,51% 667,69 g %O= (15 x 15,99) g x 100% = 35,93% 667,69 g 3.-Determina la fórmula empírica y molecular del borato de sodio, sabiendo que su composición centesimal en masa es 13,51% Na, 25,40% B y 61,09% O, y que presenta una masa molar de 340,46 g/mol. 1 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 4.- El azúcar de caña (sacarosa), presenta la siguiente composición: 42,1 % C; 6,48 % H; el resto es oxígeno. A.- Calcular su fórmula empírica. B.- Si su masa molecular es 342 uma, calcular su fórmula molecular. 5.- a) Cuando se combinan exactamente 20 g de Sn con 5,39 g de Oxígeno, se forma SnO2. Calcula la masa atómica del Sn, sabiendo que la del Oxígeno es 16 g/mol. b) Al pasar una corriente de cloro en exceso sobre 16 g de Sn, se forman 35,14 g de un cloruro de estaño. Establece su fórmula, sabiendo que la masa atómica del Cloro es 35,5 g/mol. a) En el SnO2, la relación en “gramos” de los átomos que se combinan: Sn20 gO5,39 g En el SnO2, la relación en “moles” de los átomos que se combinan: Sn 20 g : O 5,39 g X(g/mol) Sn 20 : O 0,337 16(g/mol) 0,337 = 2 . 20/x Como SnO2 x = 118,7 g/mol X b) El reactivo limitante es el Sn, por lo que por diferencia entre la muestra y el estaño, podemos saber la cantidad de cloro presente en el cloruro de estaño. 35,14 g SnxCly – 16 g Sn = 19,14 g Cl En el SnxCly, la relación en “gramos” de los átomos que se combinan: Sn16 gCl19,14 g En el SnxCly, la relación en “moles” de los átomos que se combinan: Sn 16 g : Cl 19,14 g 118,7(g/mol) Sn 0,135 : Cl 0,539 35,5(g/mol) Sn 0,135 : Cl 0,539 0,135 Sn1 : Cl4 0,135 Fórmula Empírica SnCl4 6.- Calcúlese la composición centesimal en peso, de los siguientes compuestos: a.- KBr, b.- HNO3. a.- K 32,9; Br 67,1. b.- H 1,6; N 22,2; O 76,2. 2 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 7.- Una muestra de una mezcla de cloruro cálcico y cloruro sódico que pesa 4,22 g, fue tratada para precipitar todo el calcio, el cual fue luego calentado y convertido en CaO puro. El peso final de óxido de calcio fue de 0,959 g. ¿Cuál era el porcentaje en peso de cloruro cálcico en la mezcla original? CaCl2 + NaCl (4,22 g) Ca + ½ O2 CaO (0,959 g) M(CaO) =(1x40)+(1x16)= 56 g/mol 0,959 g x 1 mol/56 g = 0,017mol CaO = 0,017molCa M(CaCl2) =(1x40)+(2x35,5)= 111 g/mol 0,017molCa = 0,017mol CaCl2 x 111 g/mol = 1,887g CaCl2 % CaCl2 = 1,887 g CaCl2/4,22 g (CaCl2+NaCl) x 100 = 44,7% 8.- ¿Cuántos átomos de magnesio habrá en un gramo de clorofila?. El análisis de la clorofila muestra que contiene 2,68% de magnesio. (Mg, 24,3g/mol) 2,68 g Mg/100 g clorofila x 1 mol Mg/24,3 g = 0,11 mol Mg/100 g clorofila x 1 g clorofila = 1,1.10 -3 mol Mg x 6,023.1023 átomos/1 mol = 6,64.1020 átomos 9.- ¿Cuál será el número relativo de átomos de carbono y nitrógeno en la morfina? Además de otros constituyentes, contiene 68,3% de carbono y 4,6% de nitrógeno. 10.- El análisis de un hidrato de carbono nos da la siguiente composición centesimal: 40% de C; 6,71% de H y 53,29% de O. Hallar la fórmula molecular del compuesto, sabiendo que su peso molecular es 180. 3 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 11.- El análisis de un compuesto da como resultado: 33,4% de carbono, 0,9% de hidrógeno y 65,7% de cloro. Su peso molecular es 432. Calcúlese la fórmula del compuesto. 12.- El perclorato de plomo de una disolución acuosa cristaliza en forma de monohidrato Pb(ClO4)xH2O. Si los cristales contienen un 48% de plomo, ¿cuál es el valor de x en la fórmula?. 13.- En la combustión de 0,785 g de una sustancia orgánica formada por carbono, hidrógeno y oxígeno, se forman 1,97 g de CO2 y 0,606 g de H2O. Para determinar su peso molecular, se vaporizan 0,206 g de sustancia, y desaloja 35,4 cm3 de aire medidos a 14 ºC y 744 mm de presión. Hallar la fórmula molecular de la sustancia. C8H12O2 4 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 14.- La combustión completa de una muestra de 1,505 g de tiofeno, formado por C, H y S, produce 3,149g de CO2, 0,645 g de H2O y 1,146 g de SO2. Fórmula empírica del tiofeno. 15.-La combustión completa de una muestra de 2,25 g de un ácido dicarboxílico, formado por C, H y O, produce 4,548 g de CO2 y 1,649 g de H2O. Determinar: a) La fórmula empírica y la composición centesimal. b) La fórmula molecular del ácido dicarboxílico sabiendo que la masa molar es 174 g/mol. c) Determina la estructura del mismo y formula los posibles isómeros. 5 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 16. a) ¿Qué volumen de una disolución de HCl al 28% en peso y densidad 1,14 g/mL se necesita para reaccionar completamente con 1,87 g de Al?. b) ¿Qué volumen de hidrógeno se desprenderá en dicha reducción a 25 ºC y 1 atm de Presión?. 2 Al(s) + 6 HCl(aq) 2 AlCl3(aq) + 3 H2(g) % Peso = g soluto/g disolución x 100 a) 1,87 g Al x 1 mol Al / 26,98 g x 6 mol HCl / 2 mol Al x 36,46 g HCl / 1 mol HCl x 100 g disol. HCl / 28 g HCl x 1 ml disol. HCl / 1,14 g disol. HCl = 23,8 ml disol. HCl b) 1,87 g Al x 1 mol Al / 26,98 g x 3 mol H2 / 2 mol Al = 0,104 mol H2 PV = nRT 1 atm x V = 0,104 mol H2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 298 ºK = 2,5 l de H2 17. Un método comercial de obtención de hidrógeno consiste en hacer reaccionar hierro con vapor de agua: 3 Fe(s) + 4 H2O (g) Fe3O4 (s) + 4 H2(g). a) ¿Cuántos moles de H2 podrían obtenerse si se hacen reaccionar 42,7 g de Fe con exceso de vapor de H2O?. b) ¿Cuántos gramos de H2O se consumen cuando se 63,5 g de Fe se transforman en Fe3O4? c) Si se producen 7,36 gramos de H2, ¿cuántos gramos de Fe3O4 se forman al mismo tiempo? a) 42,7 g Fe x 1 mol Fe / 55,85 g Fe x 4 mol H2 / 3 mol Fe = 1,02 mol H2. b) 63,5 g Fe x 1 mol Fe / 55,85 g Fe x 4 mol H 2O / 3 mol Fe x 18 g H2O / 1 mol H2O = 27,28 g H 2O c) 7,36 g de H2 x 1 mol H2 / 2 g H2 x 1 mol Fe3O4 / 4 mol H2 x 231,55 g Fe3O4 / 1 mol Fe3O4 = 213,03 g Fe3O4 18. El mineral de hierro es Fe2O3 impuro. Cuando se calienta Fe2O3 con un exceso de carbono (coque), se obtiene Fe metálico y monóxido de carbono. Así de una muestra de 938 Kg de mineral se obtuvieron 523 Kg de Fe puro. ¿Cuál será el porcentaje en peso de Fe2O3 en el mineral o pureza?. Fe2O3 (s) + 3 C (s) 2 Fe (s) + 3 CO (g) Pureza mineral = g puros/g mineral x 100 6 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 523000g Fe x 1 mol Fe / 55,85 g x 1 mol Fe2O3 / 2 mol Fe X 159,7 g Fe2O3 / 1 mol Fe2O3 = 747744,85 g Fe2O3 puros. % Pureza = g Fe2O3 puro/g mineral x 100 = 747744,85g Fe2O3 / 938000g mineral x 100 = 79,72% 19. Dada la reacción: 2 AgNO3(aq) + Na2S(aq) Ag2S(s) + 2 NaNO3(aq) a) ¿Cuántos gramos de Na2S se necesitan para reaccionar completamente con 27,8 mL de una disolución 0,163M de AgNO3?. b) ¿Cuántos gramos de Ag2S se obtienen?. a) 27,8 mL AgNO3 x 0,163 mol AgNO3 / 1000 ml AgNO3 x 1 mol Na2S / 2 mol AgNO3 x 78,05 g Na2S /1 mol Na2S = 0,177 g Na2S b) 27,8 mL AgNO3 x 0,163 mol AgNO3 / 1000 ml AgNO3 x 1 mol Ag2S / 2 mol AgNO3 x 247,81 g Ag2S /1 mol Ag2S = 0,562 g Ag2S. 20. ¿Cuántos mL de disolución de 0.65M de K2CrO4 se necesitan para que precipite como Ag2CrO4(s) todo el ión plata que hay en 415 mL de disolución 0,186M de AgNO 3? 2 AgNO3(aq) + K2CrO4(aq) Ag2CrO4(s) + 2 KNO3(aq) 415 mL AgNO3 x 0,186 mol AgNO3 / 1000 ml AgNO3 x 1 mol K2CrO4 / 2 mol AgNO3 x 1000 ml K2CrO4 / 0.65 mol K2CrO4 = 59,37 mL K2CrO4. 21. Una reacción secundaria en el proceso de fabricación del rayón a partir de la pulpa de la madera es: 3 CS2 + 6 NaOH 2Na2CS3 + Na2CO3 + 3 H2O ¿Cuántos gramos de Na2CS3 se produce en la reacción de 92,5 mL de CS2(l), d = 1,26 g/mL, y 2,78 moles de NaOH?. Método a: Se comparan ambos reactivos a ver cuál está en menor proporción. 92,5 mL CS2 x 1,26 g CS2 / 1 mL CS2 x 1 mol CS2 / 76,12 g CS2 = 1,53 mol CS2. Si se gastara 1,53 mol CS2 x 6 mol NaOH / 3 mol CS2 = 3,06 mol NaOH CS2 está en exceso. Si se gastara 2,78 moles NaOH x 3 mol CS2 / 6 mol NaOH = 1,39 mol CS2 NaOH es el reactivo limitante. 2,78 moles NaOH x 2 mol Na2CS3 / 6 mol NaOH x 154,16 g Na2CS3 / 1 mol Na2CS3 = 142,85 g Na2CS3 Método b: Se calcula cuanto producto final se formaría con cada reactivo, el qué de lugar a menor cantidad de producto final es el reactivo limitante. 92,5 mL CS2 x 1,26 g CS2 / 1 mL CS2 x 1 mol CS2 / 76,12 g CS2 = 1,53 mol CS2. 1,53 mol CS2 x 2 mol Na2CS3 /3 mol CS2 = 1,02 moles de Na2CS3 2,78 moles NaOH x 2 mol Na2CS3 / 6 mol NaOH = 0,926 moles Na2CS3 NaOH es el reactivo limitante: 0,926 moles Na2CS3 x 154,16 g Na2CS3 / 1 mol Na2CS3 = 142,85 g Na2CS3 22. El amoniaco puede obtenerse calentando los sólidos NH 4Cl y Ca(OH)2, formándose también CaCl2 y H2O. Si se calienta una mezcla de 33 g de cada sólido, a) ¿cuántos gramos de amoniaco se formarán?, b) ¿qué reactivo queda en exceso y en qué cantidad?. 2 NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) 2 NH3(l) + CaCl2(s) + 2 H2O(l) a) 33 g NH4Cl x 1 mol NH4Cl / 53,5 g NH4Cl = 0,62 mol NH4Cl 33 g Ca(OH)2 x 1 mol Ca(OH)2 / 74,08 g Ca(OH)2 = 0,44 mol Ca(OH)2 Método a: Se comparan ambos reactivos a ver cuál está en menor proporción. Si se gastara 0,62 mol NH4Cl x 1 mol Ca(OH)2 / 2 mol NH4Cl = 0,31 mol Ca(OH)2 < 0,44 mol Ca(OH)2 NH4Cl es el reactivo limitante y Ca(OH)2 es el que queda en exceso. 0,62 mol NH4Cl x 2 mol NH3/ 2 mol NH4Cl x 17 g NH3 / 1 mol NH3 = 10,54 g NH3 b) 0,44 mol Ca(OH)2 en exceso - 0,31 mol Ca(OH)2 utilizados = 0,13 mol Ca(OH)2 sobrantes x 74,08 g Ca(OH)2 / 1 mol Ca(OH)2 = 9,63 g Ca(OH)2 23. ¿Cuántos gramos de ácido acético al 97% pureza deben reaccionar con un exceso de PCl3 para obtener 75 g de cloruro de acetilo, si la reacción tiene un rendimiento del 78,2%?. 3 C2H4O2 + PCl3 3C2H3OCl + H3PO3 78,2% rendimiento = 75 g reales C2H3OCl / g teóricos C2H3OCl x 100% 95,91g teóricos C2H3OCl 7 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 95,91g teóricos C2H3OCl x 1 mol C2H3OCl / 78,5 g C2H3OCl x 3 mol C2H4O2 / 3 mol C2H3OCl x 60 g C2H4O2 / 1 mol C2H4O2 x 100 g C2H4O2 comercial / 97 g puros C2H4O2= 75,57 g C2H4O2 comercial. 24. La formación de la urea para fertilizante se logra gracias a la reacción: 2 NH3 + CO2 CO(NH2)2 + H2O, si el rendimiento es del 87,5%, ¿qué masa de CO 2 habría que utilizar con exceso de amoniaco para obtener 50 g de urea?. % rendimiento = g reales/g teóricos x 100 87,5% rendimiento = 50 g reales urea / g teóricos urea x 100% 57,14 g teóricos de urea. 57,14 g teóricos de urea x 1 mol urea / 60 g urea x 1 mol CO 2 / 1 mol urea x 44 g CO2 / 1 mol CO2 = 41,9 g CO2. 25. ¿Qué volumen de una disolución de K2CrO4 0,25 M debemos diluir con agua para preparar 250 mL de disolución de K2CrO4 0,01 M?. Como sabemos: ni = Mi Vi = Mf Vf = nf 0,25M x Vi = 0,01M x 0,25L Vi = 10 mL 26. En un erlenmeyer se prepararon 275 mL de una disolución de NaCl 0,15M, dejándose de un día para otro en el laboratorio con lo que el volumen disminuyó hasta 237 mL debido a la evaporación del agua. Determinar la nueva concentración. Como sabemos: ni = Mi Vi = Mf Vf = nf 0,15M x 0,275L = Mf x 0,237L Mf = 0,174M 27. Una causa de la explosión de Chernobil pudo ser la reacción entre el circonio que recubría las barras de combustible nuclear y el vapor de agua: Zr(s) + 2 H2O(g) ZrO2(s) + 2 H2(g). Calcular el volumen de H 2 a 25ºC y 1 atm que puede obtenerse a partir de 24 Kg de Zr. a) 24x103gramos de Zr x 1 mol Zr / 91,22 g Zr x 2 mol H2 / 1 mol Zr = 526,2 mol H2 b) PV = nRT 1 atm x V = 526,2 mol H2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 298 ºK = 12858,2 L de H2 28. Una muestra de 0,3126 g de ácido oxálico, H 2C2O4, requiere 26,21 mL de una disolución de NaOH(aq) para la siguiente reacción de forma completa. Calcular la Molaridad de NaOH(aq). H2C2O4(s) + 2 NaOH(aq) Na2C2O4(aq) + 2 H2O(l) 0,3126 g H2C2O4 x 1mol H2C2O4 / 90 g H2C2O4 x 2 mol NaOH / 1 mol H2C2O4 = 6,95 x10-3 mol NaOH M = nº moles de soluto / Volumen disol. = 6,95 x10-3 mol NaOH / 0,02621 L disol. = 0,26 M NaOH 29.- El cloro se obtiene en el laboratorio a partir de la reacción entre el óxido mangánico y el ácido clorhídrico para dar cloro, cloruro manganoso y agua. Calcula el volumen de ácido clorhídrico 0,2 M que habrá que usar para obtener 100 L de cloro a 15ºC y 720 mmHg. MnO2(s) + 4 HCl(aq) MnCl2(aq) + Cl2(g) + 2 H2O(l) PV = nRT 720 mmHg x 1 atm/760 mmHg = 0,947 atm. 15ºC + 273 = 288ºK 0.947 atm x 100 L = n Cl2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 288 ºK 4 mol Cl2 x 4 mol HCl/1 mol Cl2 = 16 mol HCl 16 mol HCl x 1 L HCl/0,2 mol = 80,2 L HCl 30. Un fábrica produce cal (óxido de calcio) a partir calcita mediante la reacción: CaCO3(s)CaO(s) + CO2(g). Calcula la producción diaria de óxido de calcio, si se consumen 50 Tn de calcita del 85% de pureza en carbonato cálcico y el rendimiento de la reacción es del 95%. Pureza mineral = g puros/g mineral x 100 85% = g CaCO3 /50.000.000 g calcita x 100 g CaCO3 = 42.500.000 g CaCO3 42.500.000 g CaCO3 x 1 mol CaCO3/100 g x 1 mol CaO/1 mol CaCO3 x 56 g CaO/1 mol CaO = 23.800.000 g CaO % rendimiento = g reales/g teóricos x 100 95% rendimiento = g reales CaO / 23.800.000 g CaO teóricos x 100% 8 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 22.610.000 g teóricos de CaO = 22,61 Tn CaO 31. A 50 mL de una disolución de MgCl2(aq) 0,75M se añade un exceso de NaOH(aq). ¿Qué masa de Mg(OH)2(s) precipitará en la disolución? MgCl2(aq) + 2 NaOH(aq) Mg(OH)2(s) + 2 NaCl(aq) Masa molar del Mg(OH)2 = 2x16 + 2x1 + 24,305 = 58,305 g/mol 50 mL MgCl2 x 1 L/1000 mL x 0,75 mol MgCl2/1 L x 1 mol Mg(OH)2/1 mol MgCl2 x 58,305 g Mg(OH)2/1 mol Mg(OH)2 = 2,18 g Mg(OH)2(s). 32. El gas cloro se obtiene industrialmente según la siguiente reacción, 2 NaCl + 2 H 2O 2 NaOH + Cl2 (g) + H2 (g). a.- Calcular la cantidad de cloro producida partiendo de 630 g de agua y 2,50 Kg de NaCl del 95% de pureza; b.- volumen de ese gas en C. N. c.- Rendimiento de la reacción si se produjeron 1050 g de sosa. 1242 g; 392 L; 75%. a) 630 g H2O x 1mol H2O/18 g H2O x 1mol Cl2/2mol H2O = 17,5 mol Cl2 react. lim. 17,5 mol Cl2 x 1mol Cl2/71 g Cl2 = 1242,5 g Cl2 2500 g NaClimp. x 95 g NaClp./100 g NaClimp. x 1mol NaCl /58,5 g NaCl x 1mol Cl2/2mol NaCl = 20,3 mol Cl2 b) PV = nRT 1atm x V = 17,5 mol Cl2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 273 ºK V = 392 L Cl2 c) 630 g H2O x 1mol H2O/18 g H2O x 2mol NaOH/2mol H2O x 40 g NaOH/1mol NaOH = 1400 g NaOHteóricos. % rend. = g reales/g teóricos x 100 = 1050 g NaOHexp./1400 g NaOHteóricos. x 100 = 75% 33. El cobre se produce según la reacción: Cu2S + 2 Cu2O 6 Cu + SO2 (g). a.- Calcular los litros de SO2 producidos a 327 ºC y, si partimos de 5,77 kg de Cu 2S; b.- rendimiento si se obtienen 6,9 Kg de cobre, partiendo de 10,3 Kg de Cu2O y 3,86 Kg de Cu2S. a) 74 cm Hg = 740mm Hg/760mm Hg = 0,97atm. 327 ºC + 273 = 600ºK 5770 g Cu2S x 1mol Cu2S /159 g Cu2S x 1mol SO2/1mol Cu2S = 36,29 mol SO2 PV = nRT 0.97atm x V = 36,29 mol SO2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 600 ºK V = 1840,6 L SO2 b) 10300 g Cu2O x 1mol Cu2O /143 g Cu2O x 6mol Cu/2mol Cu2O = 216,08 mol Cu 3860 g Cu2S x 1mol Cu2S /159 g Cu2S x 6mol Cu/1mol Cu2S = 145,66 mol Cu react. lim. x 63,5 g Cu/1mol Cu = 9249,4 g Cuteóricos. % rend. = g reales/g teóricos x 100 = 6900 g Cuexp./ 9249,4 g Cuteóricos. x 100 = 74,6% 34. Los carbonatos de metales pesados son inestables al calentarlos, generando dióxido de carbono según la reacción siguiente: CuCO3 + calor CuO (s) + CO2 (g). a.- calcular el volumen de CO2 en C. N. producido a partir de 49,4 g de CuCO 3; b.- rendimiento del proceso si se obtienen 11,45 g de óxido cúprico, partiendo de 49,4 g de CuCO 3 del 90% de pureza. a) 49,4 g CuCO3x 1mol CuCO3/123,5 g CuCO3 x 1mol CO2/1mol CuCO3 = 0,4 mol CO2 PV = nRT 1atm x V = 0,4 mol CO2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 273 ºK V = 8,95 L CO2 b) 49,4 g CuCO3imp. x 90 g CuCOp./100 g CuCOimp. x 1mol CuCO3/123,5 g CuCO3 x 1mol CuO/1mol CuCO3 x 79,5 g CuO/1mol CuO = 28,68 g CuOteóricos. % rend. = g reales/g teóricos x 100 = 11,45 g CuOexp./ 28,68 g CuOteóricos. x 100 = 39,9% 35. El bromuro de hidrógeno gaseoso se prepara en el laboratorio según la reacción: 2 NaBr (s) + H3PO4 Na2HPO4 + 2 HBr (g). Calcular la cantidad de NaBr y H3PO4 necesarios para producir 619 mL de HBr (g) a 27 ºC y 700 mm de Hg? Si hubiéramos partido de 3,86 g de NaBr con 86% de pureza, calcular el rendimiento? 2,39 g y 1,14 g; 72%. a) 700mm Hg/760mm Hg = 0,92atm. 27 ºC + 273 = 300ºK PV = nRT 0,92 atm x 0,619 L = mol HBr x 0,082 atm.l/ºK.mol x 300 ºK n = 0,023 mol HBr 0,023 mol HBr x 2mol NaBr/2mol HBr x 103 g NaBr/1mol NaBr = 2,37 g NaBr 0,023 mol HBr x 1mol H3PO4/2mol HBr x 98 g H3PO4/1mol H3PO4 = 1.13 g H3PO4 b) 3,86 g NaBrimp. x 86 g NaBrp./100 g NaBrimp. x 1mol NaBr/103 g NaBr x 2mol HBr/2mol NaBr = 9 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 0,032 mol HBrteóricos. % rend. = mol reales/mol teóricos x 100 = 0,023 mol HBrexp./0,032 mol HBrteóricos. x 100 = 71,87% 36. El SO2 es un producto secundario en la tostación de minerales que contienen sulfuros, como por ejemplo 2 PbS (s) + 3 O2 (g) 2 PbO (s) + 2 SO2 (g). a.- Calcular el volumen de SO2 a 546 ºC y 1 atm obtenido en la tostación de 1 Kg de mineral que tiene un 47,8 % de PbS. b.- Rendimiento del proceso si se obtuvieron 290 g de PbO. 134,3 L; 65%. a) 1000 g mineral x 47,8 g PbS/100 g mineral x 1mol PbS/239 g PbS x 2mol SO 2/2mol PbS = 2 mol SO2 PV = nRT 546 ºC + 273 = 819ºK 1 atm x V = 2 mol SO2 x 0,082 atm.l/ºK.mol x 819 ºK V = 134,3 L SO2 b) 1000 g mineral x 47,8 g PbS/100 g mineral x 1mol PbS/239 g PbS x 2mol PbO/2mol PbS x 223 g PbO/1mol PbO = 446 g PbO % rend. = g reales/g teóricos x 100 = 290 g PbOexp./ 446 g PbOteóricos. x 100 = 65% 37. El carbonato magnésico reacciona con el ácido sulfúrico para generar sulfato magnésico, dióxido de carbono y agua. Si se parte de 250 g de carbonato de magnesio, con una pureza del 84%, A.-¿qué cantidad de dióxido de carbono se obtendrá, medidos en gramos, al hacerlo reaccionar con exceso de sulfúrico?. B.- Al carbonato anterior son añadidos 750 mL de una disolución 3,7 M de ácido sulfúrico. Se obtienen 194,7 g de sulfato magnésico. Calcular el rendimiento. MgCO3 + H2SO4 MgSO4 + CO2 + H2O a) 250 g MgCO3imp. x 84 g MgCO3p./100 g MgCO3imp. x 1mol MgCO3/ 84g MgCO3 x 1mol CO2/1mol MgCO3 x 44 g CO2/1mol CO2 = 110 g CO2 b) 250 g MgCO3imp. x 84 g MgCO3p./100 g MgCO3imp. x 1mol MgCO3/ 84g MgCO3 x 1mol MgSO4/1mol MgCO3 = 2,5 mol MgSO4 react. lim. 0,750 L H2SO4 x 3,7 mol H2SO4/1L H2SO4 x1mol MgSO4/1mol H2SO4 = 2,77 mol MgSO4 2,5 mol MgSO4 x 100 g MgSO4/1mol MgSO4 = 250 g MgSO4teóricos % rend. = g real/g teórico x 100 = 194,7 g MgSO4exp./ 250 g MgSO4teóricos. x 100 = 77,9% 38. Una disolución formada por 300 mL de nitrato sódico 3 M, se diluye al doble. De dicha disolución se hacen dos partes iguales, a la primera de las cuales se le añaden 50 mL de disolución 5 M de nitrato sódico, y la segunda se diluye al triple. A continuación se vuelven a unir las dos partes. ¿Cuál será la molaridad final de la disolución?. Mol NaNO3 = 0,3 L x 3 mol/L = 0,9 mol V x 2 0,9 mol / 0,6 L = 1,5 M :2 a) (1,5 M x 0,3 L 0.45 mol) + (0,05 L x 5 mol/L = 0,25 mol) 0.65 mol / 0,35 L = 1,85 M b) (1,5 M x 0,3 0.45 mol) + 600 mL H2O 0.45 mol/0,9 L = 0,5 M c) (a)+(b) = 0,65 mol + 0,45 mol = 1,1 mol / 0,9 L + 0,35 L = 1,25 L 1,1 mol/1,25 L = 0,88 M 39. Se disuelven 49 gramos de ácido sulfúrico en 2,5 L de agua. Se toman 25 mL de la citada disolución y se le añaden 15 mL más de agua. Calcular la nueva concentración. Mm(H2SO4) = 98 g/mol 49 g x 1 mol/98 g = 0,5 mol en 2,5 L 0,2 M (0,2 M x 0,025 L = 0,005 mol) + 0,015 mL 0,005 mol / 0,04 mL = 0,125 M 40. Los 25 mL de la disolución del problema anterior, se añaden a 50 mL de otra disolución que contiene 9,8 gramos de ácido sulfúrico en 200 mL de disolución. Calcular la nueva concentración. 9,8 g x 1 mol/98 g = 0,1 mol en 0,2 L 0,5 M (0,2 M x 0,025 L = 0,005 mol) + (0,5 M x 0,05 L = 0,025 mol) 0.03 mol/0,075L = 0,4M 10 Fundamentos de Química en Biología Carmen Mª Rodríguez -ULL 41. Se tiene una disolución de ácido nítrico en agua al, cuya densidad es 1,3 g/mL. Determinar su molaridad y molalidad. 30 g HNO3 en 100 g disol. X 1 mL/1,3 g = 76,92 mL disol. Mm (HNO3) = 63 g/mol mol HNO3 = 30 g x 1 mol/63g = 0,476 mol M = mol/L = 0,476 mol HNO3/0,07692 L = 6,19 M m = mol/Kg disolv. = 0,476 mol HNO3/0,07 Kg H2O = 6,8 m 42. Se prepara una disolución que contiene 2,50 g de cloruro sódico en 550 g de agua. La densidad de la solución resultante es 0,997 g/cc. ¿Cuál es la molalidad, molaridad, fracción molar, y tanto por ciento en peso de la disolución resultante?. mol soluto = 2,5 g NaCl x 1 mol NaCl/58,5 g = 0,042 mol NaCl mol disolv. = 550 g H2O x 1 mol H2O/18 g = 30,55 mol H2O V disol. = (2,5 g NaCl + 550 g H2O) x 1 mL/0.997 g = 554,16 mL a) m = mol/Kg disolv. = 0,042 mol/0,55 Kg =0.076 m b) M = mol/L = 0,042 mol/0,55416 L = 0.076M c) XNaCl = 0,042 mol NaCl / 30,592 mol total = 1,37.10-3 d) % = 2,5 g /552,5 g x 100 = 0,45% 43. Se disuelven 20 g de NaCl en 800 g de agua. ¿Cuál es su molalidad?. ¿Y su fracción molar?. Considerar que el volumen no se ve alterado con la adición de sólidos. mol soluto = 20 g NaCl x 1 mol NaCl/58,5 g = 0,34 mol NaCl m = mol/Kg disolv. = 0,34 mol NaCl/0,8 Kg H2O = 0,425 m mol disolv. = 800 g H2O x 1 mol H2O/18 g = 44,44 mol H2O XNaCl = 0,34 mol NaCl / 44,78 mol total = 7,59.10-3 44. Se añaden 0,186 g de HCl a 26,9 g de una disolución de HCl 0,105 m. ¿Cuál será la molalidad de la disolución final?. 0,105 m = 0,105 mol HCl/1 kg H2O 0,105 mol HCl x 36,5 g/1 mol = 3,83 g HCl 26,9 g disol x 3,83 g HCl puro / 1003,83 g disol. = 0,1 g HCl puro y 26,8 g H2O (0,1 g HCl puro + 0,186 HCl puro)/36,5 g/mol = 7,83.10-3 mol HCl puro m = mol/Kg disolv. =7,83.10-3 mol HCl puro/0,0268 Kg H2O = 0,29 m 45. Se añaden 10 g de KCl a 350 g de una disolución de cloruro potásico al 12%. Hallar el tanto por ciento en peso de KCl, de la disolución resultante. Calcular también la fracción molar de KCl. 350 g disol x 12 g/100 g disol = 42 g KCl puro % = g KCl / g disol x 100% = (42 g + 10 g) KCl/360 g disol x 100% = 14,44% 52 g KCl x 1 mol/74,5g = 0.697 mol KCl 350 g H2O x 1 mol H2O/18 g = 19,44 mol H2O; XNaCl = 0.697 mol KCl/20,14 mol = 0,034 mol total = 20,14 mol 11
