Taller de química Gral. e inorgánica Agrupación Franja Morada Tema 2: Estequiometría y Soluciones Nota: El presente material es una compilación de la guía de ejercitación propuesta por la cátedra de Química Gral. E Inorgánica más ejercitación de propia autoria de la Sec. De Enseñanza del CEFyB. Conceptos de Reactivo limitante, pureza, rendimiento de las reacciones químicas. 1) El HF(ac) no se puede guardar en frascos de vidrio por que ciertos compuestos del vidrio, llamados silicatos, son atacados por él. Por ejemplo, el matalsilicato de sodio reacciona de la siguiente forma: Na2SiO3(s) + 8HF(ac) → H2SiF6(ac) + 2NaF(ac) + 3H2O(l) a) ¿Cuántos moles de HF se requieren para disolver 0,5 mol de Na2SiO3? b) ¿Cuántos gramos de NaF se forman cuando 0,3 mol de HF reacciona de esta manera? c) ¿Cuántos gramos de Na2SiO3 se pueden disolver con 0,3g de HF? 2) El carburo de silicio es una sustancia dura que se usa comúnmente como abrasivo, y se fabrica calentando SiO2 y C a altas temperaturas según: SiO2(s) + 3C(s) → SiC(s) + 2CO(g) Si se permite que reaccionen 3,00g de SiO2 y 4,50g de C: a) ¿Cuál es el reactivo limitante y cuál está en exceso? b) ¿Por qué no llegaría a un resultado correcto si por ej; calcularía la masa que se forma de alguno de los productos tomando como dato al reactivo en exceso? c) ¿En que situación ningún reactivo está en exceso, es decir todos son limitantes? Si así fuera, ¿Cuál de ellos tomaría como dato de partida para determinar que masa se formará de alguno de los productos? d) ¿Cuántos gramos de SiC pueden formarse? e) ¿Cuánto queda del reactivo en exceso luego de finalizada la reacción? 3) ¿Cuántos moles de átomo de Cu se producirán si reaccionan 0,75 mol de moléculas de amoníaco con 150g de óxido de cobre (II) con 10 % de impurezas según: CuO(s) + NH3(g) → N2(g) + H2O(v) + Cu(s) 4) Se hicieron reaccionar 35g de un material de hierro con cantidad suficiente de oxígeno. Si se obtuvieron 0,26 mol de fórmula unidad de óxido de hierro(III), responder: a) ¿Cuántas molécula de oxígeno reaccionaron? b) ¿Cuál es la pureza del hierro utilizado? c) ¿Cuál es la importancia estequiométrica de verificar siempre, antes de preparar una solución, la pureza del material a utilizar? d) ¿Cuántos átomos de hierro reaccionaron? 5) El carbonato de sodio reacciona con hidróxido de calcio para producir hidróxido de sodio y carbonato de calcio. 1 a) ¿Cuántos gramos de carbonato de sodio se requieren para formar 300g de hidróxido de sodio? b) ¿Cuántos moles de carbonato de calcio se forman? 6) El etileno se quema en el aire de acuerdo a la siguiente reacción: C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2 + 2 H2O(v) a) ¿Cuántos gramos y cuantos moles de dióxido de carbono se forman al quemarse 2,93g de etileno con 14,29g de oxigeno? b) Si la reacción produce 8,1g de dióxido de carbono, ¿Cuál es el rendimiento de la reacción? c) Enuncie alguna de las causas que llevan a que experimentalmente no se pueda llegar, en la mayoría de los casos, a un rendimiento del 100%. Estequiometría de soluciones 1) Se pesan 60g de una material que contiene un 80% de hidróxido de sodio y se le agrega agua hasta completar 1dm3 de solución. a) Exprese la concentración de la solución en %P/P, g/L y M. 2) Calcular la cantidad de Permanganato de potasio que de be pesarse para preparar 250mL 0,5M de dicha. 3) Se toman 300mL de una solución de HCl 5M y se le agrega agua hasta un volumen final de 1L. a) ¿Qué nombre recibe este proceso? b) ¿Cómo cree que será el valor de la concentración de la solución final respecto a la de la solución original o solución madre? Calcule la concertación de la solución final en M y %P/V. c) Explique la siguiente afirmación: “En una dilución la masa permanece constante”. Entonces, ¿Cuales son las variantes? 4) Se dispone de una solución de ácido fosfórico al 70% P/P, cuya densidad es de 1,526g/dm3 y se desea preparar 5dm3 de concentración 2M. a) Defina densidad de una solución. ¿La densidad es una forma de expresar la concertación de una solución? ¿Por qué? b) Calcular el volumen de ácido concentrado que debe tomarse. 5) Calcular el volumen de solución acuosa de HCl 3M que se requieren para disolver 12g de CaCO3. Ejercitación de parciales 1) Para determinar la pureza de un nitrato de plata comercial se pesan 14,28g de material y se agrega cantidad de agua suficiente para obtener 250mL de solución. Se toman 20mL de esa solución y se la hace reaccionar con 25mL de sulfuro de sodio 2M para dar nitrato de sodio y sulfuro de plata sólido. Se obtienen 0,603g de sulfuro de plata sólido. a) Calcular la pureza del nitrato de plata sólido. b) Determinar la cantidad de moles de formula unidad de sulfuro de sodio que reaccionaron. 2 c) ¿Cuál será la concentración en %P/V del nitrato de sodio obtenido en la reacción? d) ¿Cuál será la concentración de la solución de nitrato de plata teniendo en cuenta la pureza calculada en el ítem a? e) Calcula en volumen necesario para preparar 50mL de una solución 0,4M a partir de la solución de sulfuro de sodio 2M. 2) Se disuelven 0.93g de hidróxido de bario en cantidad suficiente de agua para formar 15mL de solución (SOLUCIÓN A). A la solución A preparada se le adicionan cantidad suficiente de agua para formar 90mL de solución (SOLUCIÓN B). Se toman 30mL de solución B y se la hacen reaccionar con exceso de ácido nítrico de acuerdo a la siguiente reacción: Ba(OH)2 (ac) + 2HNO3 (ac) → Ba(NO3)2 (ac) + 2H2O (l) a) ¿Cuántas veces se diluyó la solución A para obtener la B? Plantee cálculos. b) ¿Cuál es la concentración de la solución B expresada en molaridad? c) ¿Cuántos moles de fórmula unidad de nitrato de bario se producen al reaccionar 30mL de solución B con exceso de ácido nítrico? d) Si el volumen final de la mezcla es de 40mL ¿Cuál es la concentración del nitrato de bario obtenido en dicha solución, expresada en %P/V? 3) Se hacen reaccionar 150mL de una solución de HI 0,2M con 50mL de solución de Fe(OH)2 al 1,07%P/V. Los productos de la reacción son ioduro ferroso(ac) y agua(l). Una vez finalizada la reacción, se diluye la mezcla 4 veces por agregado de agua. a) ¿Cuántas moléculas de agua se formaron? b) ¿Cuántos moles de hidróxido ferroso reaccionan? c) Calcule en volumen, en mL, de la mezcla de reacción una vez realizada la dilución? e) Si se producen 1,45g de ioduro ferroso, ¿Cuál es el rendimiento de la reacción? 4) Se hacen reaccionar 50mL de solución de hidróxido de calcio de concentración 14,8g/L con 100mL de solución de ácido bromhídrico 0,1M. Los productos de la reacción son bromuro de calcio(ac) y agua(l). Una vez finalizada la reacción, se agregan 300mL de agua. a) ¿Cuántas formulas unidad de hidróxido de calcio reaccionaron? b) ¿Cuántos moles de hidróxido de calcio reaccionaron? c) ¿Cuál es la concentración de bromuro de calcio en molaridad, luego de agregar los 300mL de agua? d) Indique el número de diluciones realizadas. e) Si el rendimiento de la reacción fuera del 92%, ¿Cuántos gramos de bromuro de calcio se obtienen? 5) Se disuelven 7,4g de carbonato de litio en cantidad suficiente de agua para obtener 40mL de solución (SOLUCIÓN A). A la solución A se le adicionan 60mL de agua, obteniéndose así la SOLUCIÓN B. La solución B se hace reaccionar con 400mL de ácido nítrico 0,05M. Los productos de la reacción son dióxido de carbono(g), nitrato de litio(ac) y agua(l). a) Calcule el volumen, en mL, de dióxido de carbono que se forma en CNTP. b) ¿Cuántas veces se diluyó la solución A para preparar la B? c) ¿Cuál es la concentración del nitrato de litio, expresada en g/L, una vez finalizada la reacción? d) Indique cual es el volumen de la solución B que contiene 6x1021 formulas unidad de carbonato de litio. 3 e) Calcule la masa en gramos de un material de carbonato de litio con una pureza de 90%, que se debería pesar para tener 7,4g de carbonato de litio. 6) Se hacen reaccionar 1g de hidróxido de sodio al 80% con pureza con 150mL de ácido clorhídrico 0,2M, obteniéndose como productos finales cloruro de sodio y agua. a) ¿Existe algún reactivo que determine la formación de productos? De ser afirmativo demuestre quién es. b) Moles de cloruro de sodio formado. c) Cantidad de moléculas de agua obtenidas. d) La concentración de la solución de ácido clorhídrico expresada en %P/V antes de la reacción. e) Si se realiza una dilución al quinto de la solución inicial del ácido, ¿Cuál será la concentración de la solución resultante expresada en molaridad? 4
