Taller N° 9 De Química Estequiometria Con Gases, Soluciones Y Balance De Masa

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TALLER N° 9 DE QUÍMICA ESTEQUIOMETRIA CON GASES, SOLUCIONES Y BALANCE DE MASA Estequiometria con gases y soluciones 1. Monóxido de nitrógeno, (NO), reacciona inmediatamente con el oxígeno gaseoso para formar dióxido de nitrógeno (NO 2), un gas café oscuro: 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) En un experimento se mezclaron 0.886 moles de NO con 0.503 moles de O 2, calcule: a) Cuál de los dos reactivos es el limitante. b) El volumen producido de gas NO 2 a C.N Rpta: a) NO es el reactivo limitante. b) 19.83L

2. La plata pierde su brillo con el uso debido a la presencia de pequeñas cantidades de H 2S en el aire (un gas con olor a huevos podridos). La ecuación química de la reacción es como sigue: 4 Ag(s) + 2H2S(g) + O2(g)  2 Ag2S(s) + 2H2O(l) Si una muestra de 95 g de plata reacciona con 135 g de H 2S y exceso de oxígeno. Determine: a) El reactivo reactivo que se consume consume completamente completamente.. b) Los gramos de sulfuro de plata formados formados en la reacción. c) ¿Qué volumen de O2 gaseoso se requiere a 700mmHg y 30°C? Rpta: a) R.L es Ag, b) 109.07 g Ag2S, c) 5.94L O2

3. Cuando reaccionan 30,0 g de benceno líquido, C 6H6, con 30,0 g de bromo líquido, Br 2, se obtiene bromobenceno líquido, C 6H5Br, y bromuro de hidrógeno gaseoso, HBr: a) Escribir la ecuación química completa del proceso químico C6H6(l) + Br 2(l) 2(l) → C6H5Br (l) (l) + HBr (g) (g) b) Determinar el reactivo limitante y al reactivo en exceso. c) Determinar la masa (en gramos) del bromobenceno obtenido al final de la reacción. d) ¿Qué volumen de HBr gaseoso se produce a C.N.? Rpta: b) R.L. Br 2, R. en exceso: C 6H6, c) 29,44 g C 6H5Br, d) 4,20 L HBr

4. Los antiácidos comunes y los complementos complement os alimenticios de calcio que se emplean para prevenir la osteoporosis (un trastorno en el que ocurre un debilitamiento de los huesos por descalcificación) contienen carbonato de calcio (CaCO 3). Cuando se consume una tableta, esta se disuelve en el jugo gástrico, que contiene ácido clorhídrico, HCl, siendo la ecuación la siguiente: CaCO3(s) + 2HCl(ac) → CaCl2(ac)  + CO2(g) + H2O(l) a) ¿Qué masa de CaCl2 se producirá si reaccionan dos tabletas de antiácido con 2,0 g de HCl, si cada tableta pesa 0,5 g? b) ¿Cuál es la presión (en atm) atm) del gas CO2  obtenido a condiciones de 37 °C y un volumen de 5 L? Rpta: a) 2,74 g CaCO 3, b) 0,05 atm CO 2 Taller N  ° 9: Este qu io m etr ía  y  y

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5. El etanol (C2H5OH) se quema con el oxígeno del aire según la ecuación química: C2H5OH + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 3H2O (l) a) b)

Determine el volumen de oxígeno, O2, en litros a 35 ºC y 790 mmHg que se requieren para quemar 227 g de etanol. Determine la presión del CO 2, en atm, si este gas se recoge en un recipiente de 50 L a 35 °C.

Rpta: a) 360,06 L O 2, b) 5 atm CO 2

6. Uno de los métodos para obtener cobre metálico es mediante la siguiente ecuación de la reacción ocurrida en hornos metalúrgicos: Cu2S(s) + O2 (g)  2Cu (s) + SO2 (g) a) ¿Qué cantidad en kilogramos de cobre se pueden obtener si se queman, con suficiente oxígeno, 5000 kg de un mineral que contiene 80 % de sulfuro de cobre? b) ¿Cuántos kilogramos de oxígeno serán necesarias para consumir todo el sulfuro de cobre presente en el mineral? c) Determine la presión (en atm) del gas SO2  generado, si este gas es recogido en recipientes de 5,0 m 3 de capacidad a 200 °C. Rpta: a) 3194,97 Kg Cu, b) 805 Kg O 2, c) 195,15 atm SO 2

7. Un método utilizado por la EPA (Agencia de Protección Ambiental) de Estados Unidos para determinar la concentración de ozono, O 3, en el aire consiste en hacer pasar la muestra de aire por un burbujeador que contiene yoduro de sodio, NaI, el cual captura el ozono según la siguiente ecuación química de la reacción: O3(g) + 2NaI(ac) + H2O(l) → O2(g) + I2(s) + 2NaOH(ac) a) ¿Qué volumen, en litros, de ozono a condiciones normales se puede determinar con 60 g de yoduro de sodio? b) ¿Cuántos gramos de yoduro de sodio se requieren para capturar ozono, si se generan 2,5 L de oxígeno a condiciones de 1,0 atm de presión y 25 °C? Rpta: a) 4,48 L O2 , b) 30 g NaI

8. Calcule la concentración (en molaridad) de una disolución de NaOH si se necesitan 25.0mL de la disolución para neutralizar 17.4mL de una disolución de HCl 0.312 M. HCl(aq) + NaOH(aq)

→

 H2O(l) + NaCl(aq)

Rpta: 0.216M

9. Para la obtención de 20 g de Cl2(g), determine los gramos de KMnO 4(s) y la molaridad de 500 mL solución de ácido clorhídrico utilizados. 2KMnO4(s) + 16HCl(ac)  5Cl2(g)  + 2KCl(ac) + MnCl2(ac) + 8H2O(l) Rpta: 1,8 M

10. El ácido sulfhídrico se elimina del agua potable mediante la siguiente ecuación: H2S(ac) + Cl2(g)  2HCl(ac) + S(s) Taller N  ° 9: Este qu io m etr ía  y

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Si se hace reaccionar 2 litros de solución H 2S 0,02 M, ¿cuántas moles de Cl 2 se necesitará para eliminar todo el H 2S del agua? y ¿cuántos gramos de azufre sólido se formarán? Rpta: 0,04 moles Cl 2 , 1,28 g S

Balance de masa 11. La producción de cobre (Cu) se lleva a cabo mediante el proceso cuyo diagrama de flujo es el mostrado, entonces: O2

i. El reactivo limitante es O2 ii. El reactivo limitante es CuS (Rpta) iii. El reactivo limitante es el N2 iv. El reactivo limitante es el SO 2

SO2

Cu N2

12. La producción de plata se lleva a cabo mediante el proceso cuyo diagrama de bloques es el que se muestra, entonces el reactivo en exceso es: O2

i. N2. ii. Ag2S. iii. O2. (Rpta) iv. SO2.

SO2

 Ag2S

Horno

 Aire (N2 + O2)

 Ag N2

13. La reacción global para la producción electrolítica de aluminio es mediante la ecuación química:  Al2O3(s) + 3C(s)  2Al(s) + 3CO(g) Si el mineral que contiene al óxido de aluminio tiene una pureza del 65 %, determine: a) La cantidad de mineral (en kilogramos) que se tendrá que procesar para obtener 1000 kg de aluminio. b) Realice el diagrama de flujo indicando las entradas y salidas de materia y compruebe el balance de masa. Rpta: a) 2905,98 Kg mineral, b)  Al

Mineral Al2O3 C

CO Impurezas

Horno

mMineral



mC

2905.98Kg  666.67Kg





mAl



mCO



mImpurezas

1000Kg  1555.56Kg  1017.09Kg  

3572.65Kg



3572.65Kg  

14. El químico más usado como conservante de alimentos es el benzoato de sodio, C7H5O2Na, este se puede obtener por reacción del ácido benzoico, C 7H6O2, con hidróxido de sodio, NaOH, según la siguiente ecuación química: C7H6O2(ac)  + NaOH(ac) → C7H5O2Na(ac) + H2O(l) Taller N  Los ° 9: Este qu io m etr ía  y balance de masa

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Si se mezclan 120 kg de un reactivo que contiene 80 % de ácido benzoico y 200 kg de hidróxido de sodio, determinar: a) El reactivo limitante y el reactivo en exceso. b) La cantidad en kg del reactivo en exceso c) La cantidad en kg de los productos obtenidos d) Realice el diagrama de bloques de entradas y salidas y compruebe el balance de masa. Rpta: a) R.L. C 7H6O2 y R. en exceso NaOH, b) 168,52 Kg NaOH, c) 113,32 Kg C 7H5O2Na y 14,16 Kg H2O, d)

mRe activo



mNaOH

120Kg  200Kg





mBenzoato  mNaOH



mH2O  mImpurezas

113.32Kg  168.52Kg  14.16Kg  24Kg   320Kg



320Kg  

15. Una planta industrial envasadora de gases, produce gas acetileno (C 2H2) a partir de carburo de calcio, como se muestra en la siguiente ecuación química: CaC2 (s) + 2H2O (l) → Ca(OH)2 (ac)+ C2H2 (g) Diariamente se procesan 850 kg de mineral que contiene 90 % de CaC 2 con 500 kg de agua líquida. Con esta información determine: a) Los kg de gas acetileno (C2H2) obtenidos diariamente. b) Los kg de reactivo en exceso que quedan sin reaccionar al final de la reacción. c) Realice el diagrama de entrada y salida de materiales y compruebe el balance de masa. Rpta: a) 310,78 Kg C 2H2, b) 69,69 Kg H2O, c)

mMineral



mH2O

850Kg  500Kg





mCa(OH )2

mC2 H2



mH2O  mImpurezas

884.53Kg  310.78Kg  69.69Kg  85Kg   1350Kg

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

balance de masa



1350Kg  

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16. Para producir hierro a partir de minerales se emplea la siguiente ecuación química de la reacción: Fe2O3(s) + 3CO(g)



2Fe(s) + 3CO2(g)

Si en el alto horno se colocan 200 toneladas de óxido férrico ( Fe 2O3), y 90 toneladas de CO, determine: a) Las toneladas de las entradas y salidas en el diagrama de flujo y compruebe el balance de masa. b) El rendimiento del proceso, si se obtiene en la práctica 110 toneladas de Fe. Rpta: a) ………, b) 91,67%

mFe2O3



mCO



mFe2O3



mCO2



mFe

200Ton  90Ton  28.57Ton  141.43Ton  120Ton 290Ton  290Ton

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