Soluciones del examen

El lun

Examen y soluciones:

1. En un mechero ya no sale gas cuando pulsamos el botón, decimos entonces que está vacío.

¿Estará vacío realmente? Justifica tu respuesta.

Realizando suposiciones razonables y sabiendo que el butano tiene por fórmula C₄H₁₀  intenta encontrar los moles y gramos de gas que quedan en el mechero. Comenta el resultado.

C:12 H:1      R=0,082 atm.l/ºK.mol

El gas butano no sale del mechero porque su presión es 1 atm igual a la de fuera.

La temperatura podemos poner 20ºC

El mechero puede tener un volumen de unos pocos cm³  por ejemplo 12 cm³.

Poniendo estos valores en la fórmula de los gases:

p.V=nRT    n= 1.0,020/0,082.293= 0,00083 moles de butano.

Pero 1 mol de butano tiene una masa de 58 g ….. 0,00083.58= 0,048g

La cantidad es muy pequeña, pero es algo. Puedo tener una pequeña explosión si hay problemas.

2. Un compuesto químico orgánico tiene  carbono, hidrógeno y oxigeno.  Una vez realizado un análisis cuantitativa se observa que el    40,00 % es de Carbono, el    6.67 % de hidrógeno y el resto oxígeno. Averiguar su fórmula empírica. Además se ha medido su masa molar y es 180g.

¿Cual será su fórmula empírica?. ¿Cuál será su masa molecular? ¿Cuánto pesará una sola molécula?

  C:12  H:1  O:16

Comienzo con 100g de compuesto. En 100g hay 40g de C; 6,67g de H y 53,33g de O.

Para saber los subíndices de la fórmula debo calcular moles de cada elemento:

40/12= 3,33 moles de C    6,67/1= 6,67 moles de H   53,33/16= 3,33 moles de O

Para ver la relación entre ellos divido por la cantidad más pequeña:

3,33/3,33 = 1 mol de C   6,67/3,33 = 2 moles de H    3,33/3,33 = 1 mol de O

La fórmula empírica será CH₂O

Me dicen que 1 mol pesa 180g. La fórmula no puede ser CH₂O (30g)  debe ser C₆H₁₂O_6.

1 mol pesa 180g pero son 6.10²³moléculas.   1 molécula pesará: 180/6.10²³=30.10^-23g

3. En la fábrica de SOLVAY en Torrelavega  utilizan una disolución de cloruro sódico (NaCl) para obtener cloro gaseoso (Cl₂) y sodio (Na) mediante un proceso electrolítico. La disolución, que se obtiene inyectando agua en unos depósitos subterráneos de sal existentes en la zona de Polanco, tiene una concentración de cloruro sódico de 3moles/litro. Durante un día se han utilizado 12000 litros de esta disolución. Calcular:

a) cantidad  de sal pura que utilizan diariamente.

b) moles de gas cloro que se producirán.

c) litros que ocupará ese gas a 10 atm de presión y 40ºC de temperatura.

Masas atómicas relativas: Na:23 Cl:35,5      R=0,082 atm.l/ºK.mol

La reacción es    2NaCl →  2Na  +  Cl₂

Comienzo con 12000L de 3moles/L  es decir comienzo con 36000 moles de NaCl

Cada 2 moles de NaCl, obtengo 1 mol de Cl₂;  es decir la mitad.

Con 36000 moles obtendré 18000 moles de Cloro.

Aplico la ecuación de los gases, p.V=n.R.T    V= 18000.0,082.313/10= 46200L

4. Cuando se añade ácido clorhídrico sobre carbonato de calcio, lo disuelve y aparecen burbujas de dióxido de carbono, además de cloruro de calcio y agua. Si a 15 g de carbonato de calcio le añadimos 50 mL de una disolución de ácido clorhídrico de concentración 2 moles/L, ¿Cuál será el reactivo limitante? ¿Cuántos g de cloruro de calcio se obtienen?

2HCl  +  CaCO₃  →  H₂O  +  CaCl₂  +  CO₂

Datos: Ca:40  H:1  Cl:35,5  O:16  C:12

En la reacción necesito  71g de HCl  con 100 g de CaCO3  y se obtienen 111 g de CaCl2

Yo he puesto 50mL de 2 moles/L de HCl; es decir 0,1 moles;  en g serán 3,55 de HCl

También he puesto 15 g de carbonato de calcio.

¿Están en proporción correcta los dos reactivos?.

 Con 71 g de HCl debo poner 100 g de CaCO3

Con 3,55 g de HCl   debería poner   x               x= 3,55.100/71= 5 g de CaCO3

Pero como he puesto 15g, entonces sobran 10g que no reaccionan.

El reactivo limitante es el HCl y el carbonato sobra.

Con 71g de HCl se obtienen 111g de CaCl2

Con 3,55 g de HCl  se obtienen  x                     x=111.3,55/71= 5,55 g de CaCl2

  

 

5. Al quemar ácido sulfhídrico con oxígeno se produce agua y dióxido de azufre. Si al reaccionar 20 L de ácido sulfhídrico, a 1,3 atm y 70 ºC, se obtienen 18 L de dióxido de azufre a 1 atm y 50 ºC, ¿cuál habrá sido el rendimiento del proceso?

2SH₂(g) + 3O₂ (g) --  2SO₂ (g) +  2H₂O (g)

        Datos: S:32 H:1 O:16      R=0,082 atm.l/ºK.mol

20L de ácido sulfhídrico son  en esas condiciones:  p.V=nRT   n=p.V/RT= 1,3.20/0,082.343= 0,92 moles

Con 2 moles de SH₂ obtengo 2 moles de SO2,    con 0,92 moles debería obtener 0,92 moles de SO2

En realidad obtengo 18L… que en esas condiciones son n=p.V/RT= 1.15/0,082.223= 0,80 moles SO2

El rendimiento en % será   Si en vez de 0,92  obtengo 0,80; de 100  obtengo  87% de rendimiento.

6. Opcional (Para notas superiores a 8)

Concentración en moles/L   de una disolución de ácido sulfúrico con un 90 % de riqueza en masa y de densidad 1’35 g/ml.

Volumen que esa disolución que deberé medir para que lleve exactamente 2 g de ácido sulfúrico puro.

Datos: S:32 H:1 O:16     

1 L de mezcla: 1350g de mezcla;  el 90% es ácido puro  es decir 1223 g;  1223/98= 12,48moles/L

Si en 1L lleva 1223g de ácido; para llevar 2 g ….  X= 2/1223=0,0016L=1,6mL

es tienes que entregar:
a)informe del laboratorio.
b)el examen corregido y puntuado:

SOLUCIONES DEL EXAMEN: