Ej RESUELTOS U8

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Química 
Material de cátedra-UBA XXI Ejercicios Resueltos-U8 
 
 
 
8. Cálculos estequiométricos 
 
Ejercicio 1 
Indiquen si las siguientes afirmaciones son correctas (C) o incorrectas (I). Justifiquen las 
respuestas. 
a) En las reacciones químicas siempre se producen cambios en la composición del sistema. 
b) En toda reacción química la suma de la masa de los reactivos es distinta a la suma de la 
masa de los productos. 
c) El reactivo limitante es aquel que se consume totalmente. 
 
Ejercicio 2 
a) En un recipiente cerrado se colocan 100 g de una muestra de MnO2 que contiene un 15,0 % de 
impurezas inertes y 3.500 cm
3
 de solución acuosa de HCl 0,800 M. La reacción se produce con un 
rendimiento de 79,0 % y se representa por la siguiente ecuación: 
 MnO2 (s) + 4 HCl (ac) MnCl2 (ac) + 2 H2O (l) + Cl2 (g) 
Calcular: 
a) la masa de MnCl2 obtenida. 
b) la presión que ejerce el cloro obtenido si se lo recoge en un recipiente de 15,0 L a 27 °C 
 
Ejercicio 3 
En un recipiente cerrado se colocan 50,0 g de una muestra de plata con una pureza del 82,0% y 0,480 dm
3
 
de solución acuosa de H2SO4 0,650 M. La reacción se representa por la siguiente ecuación: 
2 Ag (s) + 2 H2SO4 (ac) Ag2SO4 (ac) + SO2 (g) + 2 H2O (l) 
Se obtienen 40,0 g de la oxosal. Calcular el rendimiento de la reacción. 
 
Ejercicio 4 
Se hacen reaccionar 40,0 g de una muestra de fósforo que presenta impurezas inertes, con exceso de 
solución acuosa de HNO3 1,60 M. La reacción se representa por la siguiente ecuación: 
 5 HNO3 (ac) + P (s) H3PO4 (ac) + 5 NO2 (g) + H2O (l) 
Se obtiene 5,00 mol de NO2 (g), siendo el rendimiento de la reacción del 90,0 %, Calcular el porcentaje de 
pureza del fósforo. 
 
Resolución 
 
En todos los casos el análisis y el desarrollo propuesto forman parte de la justificación de la 
respuesta. 
 
Ejercicio 1 
a) En las reacciones químicas se producen cambios en la composición de un sistema, es decir, cuando se 
modifican las sustancias que dieron origen a la reacción. Por lo tanto el enunciado es correcto. 
 
 
 
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b) Las reacciones químicas deben cumplir con la Ley de Lavoisier ( ley de conservación de la masa), es 
decir que, la suma de la masa de los reactivos debe ser igual a la suma de la masa de los productos. Por lo 
tanto el enunciado es incorrecto. 
 
c) El reactivo que se consume primero se llama reactivo limitante porque limita la masa o cantidad de 
producto que puede prepararse, y por ello, se consume totalmente. Por lo tanto el enunciado es correcto 
 
Importante: 
Al resolver los ejercicios que involucren cálculos estequiométricos, les sugerimos seguir la 
siguiente secuencia: 
 Verificar que la ecuación esté balanceada, para poder establecer las relaciones cuantitativas. 
 Anotar los datos e incógnitas con las unidades correspondientes. Es conveniente trabajar con las 
mismas unidades dadas en el enunciado. 
 En algunos casos, los reactivos que se utilizan se encuentran disueltos en soluciones acuosas o 
formando parte de una muestra o mineral. En ambos casos, es necesario calcular la masa de 
sustancia disponible, es decir, la masa o cantidad de soluto en una solución y/o la masa pura en 
una muestra o mineral. 
 Averiguar, cuando corresponda, cuál es el reactivo limitante. 
 Relacionar los datos y las incógnitas con la estequiometría de la reacción y plantear los cálculos a 
partir del reactivo limitante. 
 Aplicar el rendimiento a los productos, en los casos que se indique que la reacción tiene un 
rendimiento menor que el 100 %. 
 
Ejercicio 2 
 MnO2 (s) + 4 HCl (ac) MnCl2 (ac) + 2 H2O (l) + Cl2 (g) 
 
Datos teóricos 86,9 g 4 mol 126 g 1 mol 
Datos reales 100 g 3.500 cm
3
 sc 
 15 % impureza 0,800 M Rendimiento: 79,0 % 
Incógnitas: m? P? 
 
Pureza de reactivo 
% pureza= 100% - % impureza= 100 – 15,0 = 85,0 % 
 hay 
100 g muestra ------------- 85,0 g de MnO2 
 Cálculo de la cantidad de HCl 
3.500 cm
3
 = 3,50 dm
3
 
1,00 dm
3
 sc -------------- 0,800 mol HCl 
3,50 dm
3 
sc ------------- x = 2,80 mol HCl 
 
Cálculo del reactivo limitante (RL) 
86,9 g MnO2 -------------- 4,00 mol HCl 
85,0 g MnO2 ------------ x = 3,91 mol HCl (Se necesitan 3,91 mol de HCl, hay 2,80 mol de HCl) 
 El HCl es el Reactivo Limitante 
 
 
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n.R.TP.V 
0,907atm
 dm 15,0
K 300 .mol .K .atm.dm 0,0820 . mol 0,553
 
 
P
 3
 -1 -1 3

V
T . R.n
 
Cálculo de masa de MnCl2 obtenida 
4,00 mol HCl ---------------- 126 g MnCl2 
2,80 mol HCl -------------x = 88,2 g MnCl2 (Si el rendimiento fuese del 100%) 
 
100 % rendimiento ---------------- 88,2 g MnCl2 
79,0 % rendimiento --------------- x = 69,7 g MnCl2 
 
Rta = 69,7 g MnCl2 
 
b) Para determinar la presión que ejerce el cloro, es necesario conocer la cantidad de cloro obtenida. 
 
4,00 mol HCl ---------------- 1 mol Cl2 
2,80 mol HCl -------------x = 0,700 mol Cl2 (Si el rendimiento fuese del 100%) 
 
100 % rendimiento ---------------- 0,700 mol Cl2 
79,0 % rendimiento --------------- x = 0,553 mol Cl2 
 
A partir de la ecuación general de los gases se calcula la Presión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rta = 0,907 atm 
Ejercicio 3 
 2 Ag (s) + 2 H2SO4 (ac) Ag2SO4 (ac) + SO2 (g) + 2 H2O (l) 
Datos teóricos 216 g 2 mol 312 g 1 mol 2 mol 
Datos reales 50 g muestra 0,480 dm
3 
sc 
 82,0 % pureza 0,650 M 
Incógnitas: Rendimiento? 
 
Pureza de reactivo 
 
 100 % ------------- 50,0 g Ag 
 82,0 % ------------- x= 41,0 g Ag 
 
 
Cálculo de la cantidad de H2SO4 
 1,00 dm
3
 sc. ----------- 0,650 mol H2SO4 
 0,480 dm
3
 sc. -----------x= 0,312 mol H2SO4 
 
 
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Cálculo del reactivo limitante (RL) 
 216 g Ag ------------------ 2 mol H2SO4 
 41,0 g Ag ------------------ x = 0,3796 mol H2SO4 como hay 0,312 mol, el reactive limitante es H2SO4 
 
Para determinar el rendimiento de la reacción se necesita conocer la masade sulfato de plata que se 
obtendría si el rendimiento fuera del 100 %. 
 
 2 mol H2SO4 ----------------------------- 312 g Ag2SO4 
0,312 mol H2SO4 ----------------------------- x= 48,67 g Ag2SO4 
 
 
48,67 g Ag2SO4 ------------- 100 % Rto 
40 g Ag2SO4 ------------- x= 82,2 % Rto 
 
Otra forma de determinar la cantidad de producto con un rendimiento menor al 100 % es utilizando la 
siguiente expresión: 
100 . 
esperada producto de cantidad o masa
obtenida producto de cantidad o masa
Rto %  
 
Ejercicio 4 
 
 5 HNO3 (ac) + P (s) H3PO4 (ac) + 5 NO2 (g) + H2O (l) 
Datos teóricos 5 mol 31,0 g 
Datos reales Exceso sc 40,0 g muestra 90,0 % Rto 5,00 mol 
Incógnitas % pureza? 
 
 
Para determinar la pureza del reactivo se puede utilizar la siguiente expresión, para lo cual es necesario 
conocer la masa de reactivo que reaccionó para formar los 5,00 moles de óxido. 
 
100 . 
muestra de masa
reactivo de masa
pureza %  
 
 
Conociendo cuánto NO2 se forma en el proceso, calculamos la cantidad esperada. 
100 . 
esperada producto de cantidad
obtenida producto de cantidad
Rto %  
100 . 
Rto %
obtenida producto de cantidad
esperada producto de cantidad  
100 . 
 90,0
mol 5,00
esperada producto de cantidad  
cantidad de NO2 esperada = 5,56 mol 
 
 
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A partir de la cantidad de NO2 esperada, planteamos la relación estequiométrica entre éste y el fósforo para 
calcular la masa de fósforo presente en la muestra (masa que reaccionó): 
 Para obtener 5,00 mol de NO2 ---- reaccionan --- 31,0 g de P 
 5,56 mol de NO2 --------------------- x = 34,47 g de P 
 
Pureza de reactivo 
 
100 . 
muestra de masa
reactivo de masa
pureza %  
 
% 86,2 100 . 
g 40,0
g 34,47
pureza %  
 
 
Rta.= 86,2 % pureza