martes, 11 de diciembre de 2012

Soluciones a los ejercicios de la hoja de reacciones



1.     Una muestra de media tonelada de galena, con una riqueza en sulfuro de plomo (II)  (PbS) del 75 %,  se quema con oxígeno molecular (O2) para dar dióxido de azufre SO2 y óxido de plomo (II), (PbO)
a)    Escribe y ajusta la ecuación química correspondiente al proceso.
b)   ¿Qué masa de óxido de plomo (II) se obtendrá?
c)    ¿Qué volumen de dióxido de azufre, en condiciones normales, se desprenderá?

P

2.- Cuando se calienta dióxido de silicio mezclado con carbono, se forma carburo de silicio (SiC) y monóxido de carbono. La ecuación de la reacción es:     SiO2 (s)  +  3 C (s)   ----->   SiC (s)  +  2 CO (g)
Si se mezclan 150 g de dióxido de silicio con exceso de carbono, ¿cuántos gramos de SiC se formarán?

3. El acetileno, C2H2, arde en presencia de oxígeno originando dióxido de carbono y agua. 
a)  Escribe la ecuación química de la reacción. 
b)  ¿Qué volumen de aire (21% O2), que se encuentra a 17 °C y 750 mm de Hg, se necesita para quemar 2 kg de acetileno?

  1. El ácido sulfúrico reacciona con el magnesio produciendo sulfato de magnesio e hidrógeno molecular. Averigua:  H2SO4 + Mg  MgSO4 +H2
a.    Masa de magnesio para hacer reaccionar 150 ml de una disolución de ácido sulfúrico con un 96 % de riqueza en masa y de densidad 1’35 g/ml.
b.    Masa de sulfato de magnesio obtenida con los datos anteriores.


5. A partir de sulfuro de calcio se obtiene sulfuro de hidrógeno según la reacción:
CaS + H2O + CO2 à  H2S + CaCO3

Tenemos una muestra de 500 Kg de CaS de una pureza del 80%. Es decir tenemos 500.80/100=400kg puro
En la reacción con 72 g de CaS  obtengo 34 g de SH2
                    con 400 kg  de CaS        x          x=189 kg de H2S
             
El sulfuro de hidrógeno obtenido se oxida para obtener azufre según la reacción:
H2S  + O2 à 2H2O + 2S
Pero en esta reacción con 68 g de H2S  se obtienen 64 g de S
                                    con 189 kg de H2S  se obtienen x            x= 64.189/68=178kg de S 



6 . Díficil. Dados 248’6 g de una mezcla de butano (C4H10) y propano (C3H8), se quema con oxígeno molecular produciéndose en la combustión 1 m3 de dióxido de carbono a 20 ºC y 310,4 mm Hg. Averigua la composición centesimal de dicha mezcla. 1atm=760 mm Hg

Escribimos y ajustamos las dos reacciones de combustión:
2C4H10  + 13 O2   ---  8 CO2   +  10H20

Llamamos x a la cantidad en gramos de butano. Calculamos los g de CO2
Si 116 g de butano producen 8 moles de CO2
     x                       producirá   a moles de CO2     a= 8.x/116 = 0,069x  moles de CO2


C3H8  +5 O2   ---  3 CO2   +  4H20

Llamamos y a la cantidad en gramos de propano. Calculamos los g de CO2
Si 44 g de butano producen 3 moles de CO2
     y                       producirá   b moles de CO2     b= 3y/44 = 0,068x  moles de CO2

En total tendremos 0,069x+0,068y  moles de CO2  que en L serán  p.V=nRT
V= (0,069x+0,068y) . 293. 0,082 .760/310,4 = (0,069x+0,068y).  58,82 = 4,06 x + 4,06 y

Tenemos dos ecuaciones   por un lado  x+y= 248,6g   , por otro  4,06 x + 4,06 y= 1m3 = 1000L

Resolviendo el sistema vemos que tiene infinitas soluciones.
  1. Cuando se añade ácido clorhídrico (HCl) sobre carbonato de calcio (CaCO3), lo disuelve y aparecen burbujas de dióxido de carbono, además de cloruro de calcio (CaCl2) y agua. Si a 15 g de carbonato de calcio le añadimos 50 ml de disolución de ácido clorhídrico 2 M, ¿qué volumen de dióxido de carbono se obtendrá medido en condiciones normales?
  La reacción es  2HCl  + CaCO3 -----   Co2  +   CaCl2  +  H2O
Tenemos que averiguar cual es el reactivo limitante.
En la reacción tenemos que poner 71 g de HCl y 100 g de carbonato de calcio. 
Pero hemos puesto 15 g de carbonato de calcio y 50 mL de HCl en disolución 2 moles/L
De HCl hemos puesto (Proporción o regla de tres)  = 0,050 . 2 = 0,1 moles de HCL; 
que en gramos son 0,1. 35,5= 3,55 g de HCl

Está claro que hemos puesto poco HCl (limitante) y sobra carbonato de calcio (15g).

Para calcular el dióxido de carbono, utilizamos el reactivo limitante 3,55 g de HCL.
En la reacción vemos que 71g de HCl producen 1 mol de CO2 (o 44g)
por tanto                         3,55 g  producirán      x                            x= 3,55/71 = 0,05 moles de CO2

Que en L serán:   p.V=nRT   V= 1,12 L de CO2 

  1. Al quemar ácido sulfhídrico (H2S) con oxígeno (O2) se produce agua y dióxido de azufre. Si al reaccionar 20 litros de ácido sulfhídrico, a 1’3 atm y 70 ºC, se obtienen 18 litros de dióxido de azufre a 1 atm y 50 ºC, ¿cuál habrá sido el rendimiento del proceso?
La reacción es H2S + O2  ---   H2S   +  SO2

20 L de  H2S   son, en moles,  p.V=nRT   n= p.V/RT = 0,92 moles
0,92 moles de  H2S  deberían producir 0,92 moles de SO2

pero se han producido 18 L  que en moles son  n=p.V/RT = 0,68 moles

Si en vez de 0,92 se han obtenido 0,68
    en      100   --------------------     x          x= 0,68.100/0,92 = 74% de rendimiento

  1.  Una sustancia orgánica contiene C, H y O. A 250 C y 750 mm Hg, 1,65 g de dicha sustancia en forma de vapor ocupan 629 mL. Su análisis químico elemental es el siguiente: 63,1 % de C y 8,7 % de H. Calcula su fórmula molecular y empírica. 1atm=760 mm Hg
Se hace igual que el siguiente y el resultado es C2H3  y C8H12

  1.  Un compuesto orgánico gaseoso contiene: 24,25 % de C; 4,05 % de H y 71,7 % de Cl.
Además 1 L de dicho gas, medido a 743 mm Hg y a 110 ºC, tiene una masa de 3,068 g.
Calcular la fórmula empírica y molecular. 1atm=760 mm Hg

Para calcular la fórmula calculo los moles de cada elemento que hay en 100g.
de Carbono   24,25/12 = 2,02 moles
de Hidrógeno   4,05/1 =4,05 moles
de Cloro      71,7/35,45= 02,02 moles
a simple vista veo que hay el doble de hidrógeno que de carbono y cloro. Lo confirmo dividiendo por el número más pequeño que es 2,02.
La fórmula empírica (más sencilla posible) es CH2Cl
Usando los enlaces  veo que es difícil que esta fórmula sea verdadera. Pero de todas formas uso los datos del gas.
3,068 g son 1 L de gas es decir p.V=nRT  n= 0,0311 moles
1 mol tendrá una masa de 3,068/0,0311 = 98,55 g

La fórmula verdadera no es la primera (M=49,45) y la segunda C2H4Cl2 es la que corresponde con los datos obtenidos del gas. La fórmula molecular es C2H4Cl2

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