EJERCICIOS DE ESTEQUIOMETRÍA

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Estudios Generales - UNALM Práctica de Química General Modalidad Virtual
1: La urea (NH2)2CO se utiliza entre otras cosas como fertilizante. Calcule el número
de átomos de N, C, O e H en 1,68 x 104 g de urea.
1, 68 𝑥 104𝑔 𝑑𝑒 𝑢𝑟𝑒𝑎 . 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟𝑒𝑎60 𝑔 𝑑𝑒 𝑢𝑟𝑒𝑎 = 2, 8 𝑥 10
2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑢𝑟𝑒𝑎
En 2,8 x 102 mol de urea tenemos:
➔ 2,8 x 102 mol de C.
➔ 2,8 x 102 mol de O.
➔ 4(2,8 x 102) = 1,12 x 103 mol de H.
➔ 2(2,8 x 102) = 5,6 x 102 mol de N.
Numero de atomos:
➔ 2,8 x 102 x (6,023 x 1023) = 1,686 x 1026 átomos de C.
➔ 2,8 x 102 x (6,023 x 1023) = 1,686 x 1026 átomos de O.
➔ 1,12 x 103 x (6,023 x 1023) = 6,746 x 1026 átomos de H.
➔ 5,6 x 102 x (6,023 x 1023) = 3,373 x 1026 átomos de N.
2: El óxido nítrico (NO) reacciona lentamente con el oxígeno gaseoso para formar dióxido de
nitrógeno (NO2) un gas café oscuro.
2𝑁𝑂
(𝑔)
 + 𝑂
2(𝑔)
 → 2𝑁𝑂
2(𝑔)
En un experimento se mezclaron 1,772 mol de NO con 1,006 mol de O2. Calcule el reactivo
limitante y los moles producidos de NO2
2𝑁𝑂
(𝑔)
 + 𝑂
2(𝑔)
 → 2𝑁𝑂
2(𝑔)
2 1 2
La relación de moles es de 2 de NO a 1 de O2, por lo tanto 1,772 mol de NO
reacciona con 0,886 mol de O2.
➔ El reactivo limitante es el NO y el reactivo en exceso es el O2.
Observamos que 2 moles de NO producen 2 moles NO2, por lo tanto 1,772
mol de NO producirá 1,772 moles de NO2.
3: Cuando se calienta el polvo para hornear (bicarbonato de sodio, NaHCO3)
libera dióxido de carbono, responsable de que se esponjen las galletas,
panes, etc.
a) Escriba una ecuación balanceada para la descomposición de
dicho compuesto (uno de los productos es el carbonato de sodio)
b) Calcule la masa de NaHCO3 que se requiere para producir 20,5 g
de CO2
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2 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3
→ 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
+ 𝐶𝑂
2
+ 𝐻
2
𝑂
2(84)g 44g
20, 5 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 . 
2(84) 𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3
44 𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 = 78, 27 𝑔 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3
4: Según los datos del ejercicio 2, a) ¿Cuántos litros del anhídrido
reaccionaron si la temperatura fue de 25°C y la presión del laboratorio 685
mmHg. b) Si en vez de oxígeno reaccionó 50 litros de aire (20% en oxígeno)
¿Cuántos moles del exceso no reaccionaron?
2𝑁𝑂
(𝑔)
 + 𝑂
2(𝑔)
 → 2𝑁𝑂
2(𝑔)
a) 𝑃𝑉 = 𝑅𝑇𝑛
685 . 𝑉 = 62, 4 . 298, 15 . 1, 772
V = 48,1 L de NO
b) 50 L de aire con 20% oxígeno = 10 L de oxígeno.
685 . 10 = 62, 4 . 298, 15 . 𝑛
n = 0,37 mol de O2.
0,37 mol de O2 reacciona con 0,74 mol de NO. El NO es el
reactivo en exceso.
1,772 - 0,74 = 1,032 mol de NO no reacciona.
5: Se tienen 250 gramos de agua y se quiere hacer una disolución de
bicarbonato de sodio al 8%. a) ¿Cuántos gramos de bicarbonato de sodio se
necesitan? b) ¿Cuántos gramos de disolución se producirán? c) ¿Cuál es el
porcentaje del disolvente?
a) %𝑚/𝑚 = 𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 . 100
8 =
𝑥 𝑔 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂
3
(𝑥 + 250) 𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 . 100 ⇒ 8(𝑥 + 250) = 100𝑥 ⇒ 𝑥 = 21, 74𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3
b) Se producirá : de disolución.21, 74 + 250 = 271, 74𝑔
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c) %𝑚/𝑚 = 
250 𝑔 𝐻
2
𝑂
271,74 𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 . 100 = 92% 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒
6: Para la siguiente reacción
4C3H5N3O9 6N2 + 12CO2 + 10H2O +O2→
a) Cuál es la máxima cantidad de O2 en gramos que se puede obtener de
2.0 g de nitroglicerina, un líquido muy explosivo?
b) Si la reacción se lleva a cabo a 26°C y 1.5 atm. de presión ¿Cuál es la
densidad del nitrógeno?
c) Calcule la presión total (más vapor de agua) del sistema a 26°C, si se
sabe que el volumen de cada especie gaseosa es igual al número de
moles.
a) 2𝑔 . 
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 4𝐶
3
𝐻
5
𝑁
3
𝑂
9
227 𝑔 . 
 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂
2
4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 4𝐶
3
𝐻
5
𝑁
3
𝑂
9
 . 32 𝑔 1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂
2
 = 0. 07 𝑔 𝑑𝑒 𝑂
2
 
b) 𝑛 = 2𝑔 
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 4𝐶
3
𝐻
5
𝑁
3
𝑂
9
227 𝑔 . 
6 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁
2
4 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 4𝐶
3
𝐻
5
𝑁
3
𝑂
9
 = 0. 013 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁2 
(1. 5𝑎𝑡𝑚). 𝑉 = (0. 013𝑚𝑜𝑙)(0. 082 𝑎𝑡𝑚.𝐿𝑚𝑜𝑙.𝐾 )(299)
𝑉 = 0. 21 𝐿 
𝑚 = 0. 013 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁
2
. 28 𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁
2
= 0. 364𝑔 
⍴ = 𝑚𝑉 = 
0.364𝑔
0.21𝐿 = 1. 73 𝑔/𝐿 
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c) 𝑃
𝑇
. 𝑉
𝑇
= 𝑛
𝑇
. 𝑅. 𝑇 
𝑛
𝑇 
= 𝑛
𝑁
2
+ 𝑛
𝐶𝑂
2
+ 𝑛
𝐻
2
𝑂
+ 𝑛
𝑂
2
= 0. 013 + 0. 026 + 0. 022 + 0. 002 =
𝑉
𝑇
 = 0. 063 𝐿 
𝑃
𝑇 
. (0. 063) = (0. 063)(0. 082)(299) → 𝑃
𝑇
 = 24. 518𝑎𝑡𝑚 
7: La ecuación que representa uno de los procesos industriales para obtener
sulfato de sodio es:
Na2CO3(ac) + H2SO4(ac) → Na2SO4(ac) + CO2(g) + H2O(l)
Si se mezclan 20 litros de una disolución de carbonato de sodio (ρ = 1.1463
g/ml y 14% en peso) con 5 litros de ácido sulfúrico (48% en peso y 1.38 g/ml
de densidad):
a) ¿Cuál de los reactivos es el limitante?
b) ¿Cuántos litros de la solución acuosa de sulfato de sodio (ρ = 1.1109 g/ml y
12% en peso) se obtienen?
c) ¿Cuál es el volumen de dióxido de carbono obtenido en condiciones
normales, si el rendimiento en el proceso es de 85%?
d) ¿Cuántos moles del reactivo en exceso quedan sin reaccionar? ¿ Cuál es
el porcentaje del reactivo en exceso que reacciona?
e) Cuántos cm3 del gas se generan a la presión de 560 atm y 22 °C
f) ¿Cuántos moles de agua se producen?
g) Cuál es la fracción molar del sulfato de sodio?
a) 20 𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 𝑎 14% 𝑒𝑛 𝑝𝑒𝑠𝑜:
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20 000 𝑚𝐿 . 1.1464𝑔𝑚𝐿 .
14
100 = 3209. 92𝑔 .
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 
106𝑔 = 30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎2
5 𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑎 48% 𝑒𝑛 𝑝𝑒𝑠𝑜 : 
5 000 𝑚𝐿 . 1.38𝑔𝑚𝐿 . 
48
100 = 3312𝑔 .
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝐻
2
𝑆𝑂
4
98𝑔 = 33. 80 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑆𝑂4 
El reactivo limitante es el 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
b)
30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 .
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝑆𝑂
4
 
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 . 142𝑔1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝑆𝑂
4
= 4299. 76𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝑆
4299. 76𝑔 𝑑𝑒 . 10012 .
1𝑚𝐿
1.1109𝑔 = 32254. 33 𝑚𝐿 = 32. 25 𝐿 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝑆𝑂4
c) Al 85% de rendimiento :
30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
. 
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 . 85100 = 25. 738 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 
A condiciones normales :
P = 1 atm, T = 273 K
𝑃. 𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 → 𝑉 = (25. 738)(0. 082)(273) = 576, 17 𝐿 
En condiciones normales se obtendría 576.17L
d) El reactivo en excesos es el 𝐻
2
𝑆𝑂
4
33. 80 𝑚𝑜𝑙 − 30. 28 𝑚𝑜𝑙 = 3. 52 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻
2
𝑆𝑂
4
 𝑠𝑖𝑛 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑟 
3.52 𝑚𝑜𝑙
33.80𝑚𝑜𝑙 . 100% = 10. 41% → 89. 59% 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎 
Quedan 3.52 mol de H2SO4 sin reaccionar y por lo que reacciona un 89.59%
del reactivo.
e) 30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
. 
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 = 30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 
A 560 atm y 22 °C :
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560𝑉 = (30. 28)(0. 082)(295) → 𝑉 = 1. 31 𝐿 = 1. 31 𝐿. 1000 𝑐𝑚31𝐿 = 1310 𝑐𝑚3
La presión a 560 atm y 22 °C es de 1310 cm3.
f) 30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
 .
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻
2
𝑂 
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
= 30. 28 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻
2
𝑂 
Se producen 30.28 moles de H20
g) 𝑓
𝑁𝑎
2
𝑆𝑂
4
=
𝑛
𝑁𝑎
2
𝑆𝑂
4
𝑛
𝑇
= 30.28 𝑚𝑜𝑙𝑛
𝑁𝑎
2
𝑆𝑂
4
+ 𝑛
𝐶𝑂
2
 + 𝑛
𝐻
2
𝑂
= 30.28𝑚𝑜𝑙90.84𝑚𝑜𝑙 =
1
3 
La fracción molar del Na2SO4 es 1/3
8. Calcular los mililitros de solución de HCl 38 % p/p (ρ = 1,19 g/cm3)
necesarios para obtener 15 litros de dióxido de carbono en condiciones
normales, según la reacción:
𝑁𝑎
2
𝐶𝑂
3
+ 2 𝐻𝐶𝑙 → 𝐶𝑂2 + 𝐻
2
𝑂 + 2𝑁𝑎𝐶𝑙
Para el problema anterior si sólo se obtuvo 0,036 moles de CO2. Calcule el
rendimiento de la reacción.
15 𝐿 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 : 
1(15) = 𝑛(0.082)(273) → 𝑛 = 0. 67 
0. 67 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
. 2 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 → 1. 34 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙
1. 34 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 . 36.5𝑔𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 = 48. 91𝑔 . 
100
38 = 128. 72𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 
128. 72𝑔. 1 𝑐𝑚
3
1.19𝑔 .
𝑚𝐿
1 𝑐𝑚3
= 108. 17𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 
𝑆𝑖 𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑠𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑢𝑣𝑜 0, 036 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂2: 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜: %𝑅 = 0,036 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂20.67 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 . 100% = 5. 37% 
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9. El octano se quema de acuerdo con la siguiente ecuación:
𝐶
8
𝐻
18(𝑔)
+ 25𝑂
2(𝑔)
→ 16𝐶𝑂
2(𝑔)
+ 18𝐻
2
𝑂
(𝑙)
 
a) ¿Cuántos gramos de CO2 se producen cuando se queman 7.50 g de
C8H18 y 10 litros de aire? Dato. Considerar el aire con 20% de oxígeno.
b) ¿Cuántos litros de CO2 se obtienen a 20°C y 730 mmHg?
c) Si el CO2 se expande al doble de su volumen (parte b) a 35°C ¿Cuál es la
nueva presión si se mantienen los moles?
d) Mencione dos características de cada una de las especies gaseosas.
a) 7. 50 𝑔 .
1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶
8
𝐻
18
114 𝑔 → 0. 066 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶8𝐻18
10 𝐿 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 . 20100 → 2𝐿 𝑑𝑒 𝑂2 
A condiciones normales :
(1)(2) = 𝑛(0. 082)(273) → 𝑛 = 0. 089 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂
2
0.033 2 mol de C8H18 y 0.004 25 mol de O2
El O2 es el reactivo limitante
0. 089 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂
2
.
16 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
25 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑂
2
 = 0. 057 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 . 44 𝑔𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
 = 2. 51𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑂
2
b) 𝑃. 𝑉 = 𝑛𝑅𝑇 → (730 𝑚𝑚𝐻𝑔). 𝑉 = (0. 057)(62. 4)(293) → 𝑉 = 1. 43 𝐿 
c) V = 2.9 L, T = 35°C
2. 9𝑃 = (0. 057)(0. 082)(308) → 𝑃 = 0. 50𝑎𝑡𝑚 
d) C8H18:
❖ Es un hidrocarburo alcano orgánico derivado del aceite(petróleo).
❖ Se usa como disolvente, diluyente, limpiador y desengrasante de
uso general
O2:
❖ El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido.
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❖ Pertenece al grupo de los anfígenos y se caracteriza
especialmente por su alta reactividad.
CO2:
❖ Es un gas licuado ligeramente ácido, no inflamable, inodoro e
incoloro.
❖ Pesa más que el aire y es soluble en agua.
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