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1 Centro Preuniversitario de la UNS S-10 Ingreso Directo QUÍMICA Ciclo 2022-II “CALCULOS SOBRE UNA REACCIÓN QUÍMICA” Docente: Equipo docente Definición La estequiometría es el cálculo de las relaciones cuantitativas entre los reactivos y productos en el transcurso de una reacción química LEYES DE LAS COMBINACIONES QUÍMICAS Un primer aspecto del conocimiento químico fue conocer la relación entre las cantidades de las sustancias que intervienen en una reacción pasando de lo cualitativo a lo cuantitativo. El descubrimiento de la balanza y su aplicación sistemática al estudio de las transformaciones químicas por Lavoisier dio lugar al descubrimiento de las leyes de las combinaciones químicas y al establecimiento de la química como ciencia. Estas leyes gobiernan las masas y volúmenes de las sustancias que participan en una reacción química, y pueden ser: leyes pondérales y leyes volumétricas. A. LEYES PONDÉRALES Estas leyes relacionan las masas de las sustancias que participan en la reacción química y se cumplen a cualquier presión y temperatura de dichas sustancias. Las principales son: Ley de la Conservación de la Materia (Lavoisier) Establecida por Lavoisier, explica que: en la reacción química, la masa total permanece constante antes y después de la reacción, es decir, la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma. La suma de las masas de los reactantes es igual a la suma se las masas de los productos. Esta ley se considera enunciada por Lavoisier, pues si bien era utilizada como hipótesis de trabajo por los químicos anteriores a él se debe a Lavoisier su confirmación y generalización. Ley de las Proporciones Constantes (Josep Proust) Sostiene que todo compuesto químico contiene siempre la misma proporción de cada uno de sus constituyentes, es decir cuando un elemento se une a otro para formar un compuesto, lo hace siempre en una proporción fija o constante. Por lo tanto cualquier exceso de una de ellas quedará sin reaccionar. 2H2 + O2 2H2O 4g 32g 36g 2g 16g 18g La relación en masa de gramos de hidrógeno y gramos de oxígeno es 1:8 Semana N° 10 Equipo Docente Ciclo 2022 – II Semana 10 2 Centro Preuniversitario de la UNS S-10 Ingreso Directo La proporción entre átomos de hidrógeno y átomos de oxígeno es 2:1 Ley de las Proporciones Múltiples (Dalton). Esta ley es sostenida por Dalton en 1803 como resultado de su teoría atómica y nos informa que si dos elementos forman más de un compuesto, entonces la masa de uno de ellos permanece constante, mientras que el otro varía en una razón de números enteros. Ley de las Proporciones Recíprocas (J.B. Richter y C.F. Wenzel). Esta ley sostiene que si dos sustancias reaccionan independientemente con la misma masa de un tercer elemento, entonces estas dos sustancias reaccionan con la misma relación de masa (o bien son múltiplos o submúltiplos de estos) B. LEYES VOLUMÉTRICAS Ley de los Volúmenes de Combinación (Gay- Lussac). Muchos de los elementos y compuestos son gaseosos, y puesto que es más sencillo medir un volumen que una masa de gas por esta razòn es necesario estudiar las relaciones de volumen en los que se combinan dichos gases. Cl2 + H2 2HCl 1V 1V 2V N2 + 3H2 2NH3 1V + 3V 2V Gay- Lussac, observó que el volumen de la combinación gaseosa resultante era inferior o a lo más igual a la suma de los volúmenes de las sustancias gaseosas que se combinan. REACTIVO LIMITANTE Cuando se ha ajustado una ecuación, los coeficientes representan el número de átomos de cada elemento en los reactantes y en los productos. También representan el número de moléculas y de moles de reactantes y productos. Cuando una ecuación está ajustada, la estequiometría se emplea para saber las moles de un producto obtenidas a partir de un número conocido de moles de un reactivo. La relación de moles entre reactante y producto se obtiene de la ecuación ajustada. Sin embargo, en la práctica lo normal suele ser que se use un exceso de uno o más reactivos, para conseguir que reaccione la mayor cantidad posible del reactante menos abundante. Reactivo limitante, es aquel reactivo que participa en una reacción cuya cantidad determina la cantidad máxima de producto que puede formarse en la reacción RENDIMIENTO DE REACCIÓN Es la relación entre la cantidad de reactivo limitante presente al inicio de la reacción y la cantidad de producto que se puede obtener, se expresa en términos porcentuales (%) y se obtiene por la relación siguiente: Equipo Docente Ciclo 2022 – II Semana 10 3 Centro Preuniversitario de la UNS S-10 Ingreso Directo %100 ).(dimRe ).(RedimRedimRe% x TRTeóricoienton RRalientonienton = RENDIMIENTO REAL (R.R) Cantidad de producto puro que se obtiene en realidad de una reacción dada. RENDIMIENTO TEÓRICO (R.T) Cantidad máxima de un producto específico que se puede obtener a partir de determinadas cantidades de reactantes, suponiendo que el reactivo limitante se consume en su totalidad siempre que ocurra una sola reacción y se recupere totalmente el producto. 1. A partir de ecuación ajustada determina la masa de cobre que producirá 0.167 moles de NO si reaccionan con hidrogeno(trioxidonitrato) en exceso. Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + H2O a) 10.6 g b) 31.8 g c) 190.6 g d) 15.9 g e) 17,17 g 2. Al calentar trioxidoclorato de potasio, se obtiene oxígeno gaseoso, mediante la siguiente ecuación química: KClO3 → KCl + O2. Si en un experimento de laboratorio se calienta 1 gramo de trioxidoclorato de potasio, los moles y el volumen a condiciones normales de oxigeno que se obtiene son respectivamente: a) 0.012 mol, 0.274 L b) 3 mol, 67.2 L c) 3 mol, 22.4 L d) 1 mol, 2.74 L 3. La síntesis del azano (amoniaco) en la industria es a partir de nitrógeno e hidrógeno, de acuerdo con la ecuación: H2(g) + N2(g) → NH3(g) Los volúmenes necesarios de cada uno de los gases medidos para obtener 100 dm3 de azano son respectivamente: a) 6 y 28 b) 17.64 y 82.35 c) 67.2 y 22.4 d) 15 y 5 e) 150 y 50 4. Los gramos de dióxido de carbono y vapor de agua que se forman, cuando combustionan completamente 102,275 g de ácido acético (CH3COOH) son respectivamente: a) 250 y 51,13 b) 125 y 51,13 c) 500 y 204,5 d) 204,5 y 500 e) 51,13 y 125 5. En la producción de cemento se usa entre otras cosas, óxido de calcio que se obtiene por el tratamiento a altas temperaturas de la piedra caliza, de acuerdo a la siguiente reacción de descomposición: CaCO3 → CO2 + CaO Si para la producción de 1,25 toneladas de óxido de calcio, se utilizó piedra caliza; las toneladas de este material que se necesita en el proceso es: a) 1,71 b) 1,25 c) 2,23 d) 2,56 e) 3,81 6. El fluoruro de hidrógeno se utiliza para el grabado en vidrio. Su obtención se realiza a partir de la sal de calcio, mediante la siguiente reacción: CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + HF Si se hacen reaccionar 5 Kg de difluoruro de calcio con la cantidad estequiométrica de dihidrogeno(tetraoxidosulfato), Las moles de fluoruro de hidrógeno que se obtiene es: a) 128 b) 64 c) 32 d) 16 e) 8 7. Se preparó tetracloruro de carbono haciendo reaccionar disulfuro de carbono con cloro elemental, de tal manera que se produjeron 32.5 gramos de tetracloruro de carbono. Determina la cantidad de disulfuro de carbono y cloronecesarios estequiométricamente para el proceso si la ecuación de la reacción es la siguiente. CS2 + Cl2 → CCl4 + S2Cl2 PROBLEMAS PROPUESTOS M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Máquina de escribir Respuestas en dm^3 M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar Equipo Docente Ciclo 2022 – II Semana 10 4 Centro Preuniversitario de la UNS S-10 Ingreso Directo a) 16 y 25 b) 16 y 45 c) 8 y 25 d) 32 y 64 e) 76 y 154 8. Dada la siguiente reacción de neutralización, determina la cantidad de tris(hirogenotetraoxidosulfato) de trihierro que se obtiene al combinar 50 gramos de trihidróxido de hierro, con 85 gramos de dihidrogeno(tetraoxidosulfato); de acuerdo con la siguiente ecuación. Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe(HSO4)3 + H2O a) 107 b) 76 c) 100 e) 294 e) 347 9. Dada la reacción: Fe + HCl → FeCl2 + H2, Si a 6 gramos de Fe se le añaden 0,4 moles de HCl. Los gramos de sal formada, son: a) 127 b) 73 c) 56 d) 13,6 e) 14,6 10. En la reacción: H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + H2O, la masa de H2SO4 con un exceso de 25% en masa, que debe reaccionar con 296 gramos de Ca(OH)2, es: a) 940,0 b) 49,0 c) 94,0 d) 9,40 e) 490,0 11. En la ecuación: N2 + 3H2 → 2NH3 1) 1 mol de N2 reacciona con 6 g de H2 2) 2 g de N2 reacciona con 6 g de H2 3) 28 g de N2 producen 2 moles de NH3 4) 3 moles de H2 producen 44,8 litros de NH3 5) 1 equivalente gramo de H2 produce 17 g de NH3 Son ciertos: a) 2,3 y 5 b) 1,3 y 4 c) 2,4 y 5 d) 1,4 y 5 e) 1,2 y 3 12. En un recipiente cerrado se mezcla 24 Kg de hidrógeno (gaseoso) con 16 Kg de oxígeno (gaseoso) para formar agua. ¿Cuál y que cantidad en gramos de los componentes esta en exceso? a) Oxígeno 4 g b) Oxígeno 8 g c) Hidrógeno 8 g d) Hidrógeno 11 g e) Hidrógeno 22 g 13. El anhídrido ftálico se produce por oxidación controlada del naftaleno de acuerdo a la ecuación: C10H8 + O2 → C8H4O3 + CO2 + H2O Si la reacción tiene una eficiencia del 70%. Determinar la cantidad de anhídrido que se produce por oxidación de 50 Kg de naftaleno. a) 30,3 Kg b) 40,5 Kg c) 43,2 Kg d) 53,6 Kg e) 57,8 Kg 14. Las toneladas de azano (NH3) que se necesitan para producir 105 toneladas del oxácido hidrogeno(trioxidonitrato), mediante las siguientes reacciones: NH3 + O2 → NO + H2O NO + O2 → NO2 NO2 + H2O → HNO3 + NO a) 56,4 b) 18,32 c) 36,4 d) 42,5 e) 20 15. El fosforo tetraatómico se puede obtener así: Ca3(PO4)2 + SiO2 → CaSiO3 + P2O5 P2O5 + C → CO + P4 Si se usa 100 g de fosforita al 70% en masa de bis(tetraoxidofosfato) de tricalcio. Los gramos de fosforo que se obtienen son: a) 24 b) 18 c) 14 d) 21 e) 16 16. La masa de dióxido de azufre en gramos que se necesita para producir 490 gramos de dihidrogeno(tetraoxidosulfato), según las reacciones: SO2 + O2 → SO3 SO3 + H2O → H2SO4 a) 320 b) 160 c) 640 d) 80 e) 960 M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar M. Loyola Resaltar LEYES DE LAS COMBINACIONES QUÍMICAS Estas leyes gobiernan las masas y volúmenes de las sustancias que participan en una reacción química, y pueden ser: leyes pondérales y leyes volumétricas. Ley de los Volúmenes de Combinación (Gay- Lussac). REACTIVO LIMITANTE RENDIMIENTO DE REACCIÓN
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