Tema 7 Reacciones Químicas

Física y Química 1 º de Bachillerato

UNIDAD 8 REACCIONES QUÍMICAS

1. TRANSFORMACIONES QUÍMICAS

Decimos que ocurre una reacción química cuando a partir de una o más sustancias se producen sustancias nuevas con propiedades físicas características, diferentes a las de las sustancias iniciales.

Las reacciones químicas nos interesa estudiarlas porque utilizándolas podemos obtener nuevas sustancias que no existen en la naturaleza como ciertos fármacos, plásticos, fibras, metales y aleaciones, que resultan ser fundamentales para nuestro desarrollo y permiten mejorar las condiciones de existencia de los seres humanos. Por otra parte podemos utilizar la energía liberada en estos procesos, así aprovechamos en los medios de transporte la energía desprendida en la combustión de la gasolina con el oxígeno del aire, o empleamos de una forma controlada la energía que se desprende en las explosiones para construir nuevas carreteras o demoler edificios.

Toda la industria química así como gran parte de los procesos biológicos están basados en las reacciones químicas.

Actividad 1

Enumera objetos y materiales de nuestro entorno que para llegar a su estado actual hallan tenido que sufrir alguna transformación química.

Una reacción química es la transformación de una o varias sustancias, presentes inicialmente, llamadas sustancias reaccionantes o reactivos en otras de naturaleza y propiedades muy distintas llamadas productos.

Sustancias reaccionantes Productos

2. ¿CÓMO SE PRODUCEN LAS REACCIONES QUÍMICAS? TEORÍA DE COLISIONES

Como hemos estudiado anteriormente, los compuestos están formados a partir de los elementos que se unen entre sí mediante enlaces químicos. Si a partir de unos compuestos se forman otros nuevos, es porque se han roto unos enlaces en las sustancias reaccionantes y se han formado otros enlaces para constituir los productos.

Actividad 2

Según la teoría cinético molecular, en los gases las moléculas están moviéndose al azar y su velocidad aumenta con la temperatura. Cuando calentamos una mezcla de hidrógeno(H2) y de yodo (I2), ambos en estado gaseoso, se produce yoduro de hidrógeno, tal como se indica en la siguiente reacción:

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

Indica, al menos, una etapa que consideres necesaria para que este proceso pueda ocurrir.

Reacciones químicas/

1

1


Cualquier reacción química transcurre mediante la ruptura de unos enlaces y la formación de otros nuevos.

Para que tenga lugar la reacción, es necesario que las moléculas de las sustancias reaccionantes se aproximen entre sí y choquen, con una energía suficiente para que se rompan unos enlaces entre átomos y se formen otros nuevos. En el choque las moléculas han de tener la orientación adecuada para que se produzca reacción.

Vamos a realizar un esquema del proceso anterior mediante un diagrama molecular:

HI +

H2 I2 HI

Actividad 3 Indica qué enlaces se han roto y qué enlaces se han formado en la reacción anterior.

Como puedes observar en las reacciones químicas el número y la clase de átomos de las sustancias reaccionantes siguen siendo los mismos al pasar a los productos, aunque se reagrupan de otro modo.

Actividad 4 Escribe la ecuación química correspondiente a la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno para formar agua. Mediante un diagrama molecular ajusta el número moléculas de cada sustancia con el fin de que la reacción pueda producirse. ¿Qué enlaces se rompen y cuáles se forman en este proceso?

4. AJUSTE DE ECUACIONES QUÍMICAS

Las reacciones químicas se representan mediante las llamadas ecuaciones químicas. Para indicar el estado de agregación de las sustancias que intervienen en la reacción se

escriben como subíndices de cada sustancia las letras:

s (sólido) ; l (líquido) ; g (gas) y aq (en disolución acuosa).


2

2


En las reacciones químicas los átomos que forman las sustancias reaccionantes se reagrupan y se ordenan de otro modo para formar los productos, por lo tanto en una ecuación química el número de átomos de cada elemento ha de ser igual en ambos miembros.

Una reacción está ajustada si el número de átomos de cualquier elemento que hay en el primer miembro es igual al número de átomos que aparecen en el segundo miembro.

Para ajustar una reacción, se pone delante de cada sustancia un número, llamado coeficiente estequiométrico . Este número nos indica cuantos moles de cada sustancia intervienen en la reacción y afecta a todos los átomos de la sustancia. Si no hay ningún número se entiende que es un uno.

¡No podemos modificar los subíndices de las formulas pues esto significaría la modificación de la sustancia!.

Hay que tener en cuenta que las moléculas de los gases hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo y yodo son diatómicas en condiciones ambientales y se escriben de la forma H2 , N2, O2, F2, Cl2, Br2 y I2.

El resto de los elementos se representan como átomos individuales y se escriben empleando tan sólo el símbolo del elemento, Fe para hierro, S para azufre etc.

El ajuste de reacciones en los casos sencillos se puede hacer por tanteo.

Ejemplo 1 Ajusta la reacción entre el hidrógeno y el oxígeno para formar agua.

H2 + O2 H2 O

La reacción no está ajustada pues en el primer miembro hay dos átomos de oxígeno y en el segundo miembro hay uno. Para ajustar los átomos de oxígeno ponemos un dos como coeficiente estequiométrico para el agua.

H2 + O2 2 H2 O

Vemos que este coeficiente afecta al hidrógeno y lo desajusta, por lo que tenemos que ajustar el hidrógeno. Como hay cuatro átomos de hidrógeno en el segundo miembro y dos en el primero escribimos un dos delante del hidrógeno, con lo que la reacción queda ajustada.

2 H2 + O2 2 H2 O

Actividad 7

Ajusta las siguientes reacciones:

a) N2 + H2 NH3

b) Al + HCl Al Cl3 + H2

c) KClO3 KCl + O2


3

3


Para casos más complejos podemos utilizar el método algebraico.

Ejemplo 2

En la tostación de la pirita (FeS2) con el oxígeno del aire se forma dióxido de azufre y óxido de hierro(III) ajusta la reacción que tiene lugar y que representamos a continuación.

Fe S2 + O2 SO2 + Fe2 O3

La reacción ajustada será de la forma:

a Fe S2 + b O2 c SO2 + d Fe2 O3

En donde a, b, c y d son los coeficientes estequiométricos. Para calcularlos hay que tener en cuenta que el número de átomos de cada elemento ha de ser el mismo en los dos miembros de la ecuación.

Para el Fe : a = 2dPara el S : 2a = cPara el O : 2b = 2c + 3d

Como vemos se ha formado un sistema de tres ecuaciones y cuatro incógnitas, para resolverlo le asignamos un valor cualquiera a una de las incógnitas.

Si hacemos d =1 queda: a = 2· d =2; 2a = c como a = 2 c = 4Llevando los valores de c y d a la tercera ecuación obtenemos el valor de b.

2b = 2c + 3 d = 2·4 + 3·1 = 11 de donde b = 11/2

La ecuación ajustada es:

2 Fe S2 + 11/2 O2 4 SO2 + Fe2 O3

Para que todos los coeficientes queden enteros multiplicamos por dos toda la ecuación y queda:

2·(2Fe S2 + O2 4 SO2 + Fe2 O3 )

Actividad 8

Ajusta la siguiente reacción : NH3 + O2 NO + H2 O

5. TIPOS PRINCIPALES DE REACCIONES QUÍMICAS


4

4

4 Fe S2 + 11 O2 8 SO2 + 2 Fe2 O3


En general no es fácil predecir que productos se pueden obtener en una reacción química; sin embargo para las reacciones más sencillas es posible predecir en muchos casos que sustancias se pueden obtener a partir de determinados reactivos. Para esto vamos a clasificar las reacciones en diversos tipos:

a) Reacciones de síntesis

En un sentido restringido consisten en la combinación de dos o más elementos para formar un compuesto. Ejemplo:

N2 + 3H2 2NH3

b) Reacciones de descomposición

Es la inversa de la reacción de síntesis, una sustancia se descompone en otras más sencillas. Entre los compuestos que se descomponen al calentarlos, los hidróxidos y los carbonatos.

(El símbolo escrito sobre la flecha de la ecuación significa que la reacción ocurre al calentar).

Ejemplos:

Hidróxido Óxido + agua

Cu (OH)2 Cu O + H2

Carbonato Óxido + Dióxido de carbono

Na2 CO3 Na2 O + CO2

c) Reacciones de sustitución

En éstas, uno de los elementos de un compuesto es sustituido por otro elemento:(El símbolo significa que se desprende una sustancia en gaseosa).

Ácido + Metal Sal + Hidrógeno

H2 SO4 + Fe Fe SO4 + H2

d) Reacciones de doble sustitución o de intercambio

Suelen producirse cuando las sustancias están en disolución acuosa, dos sales intercambian los metales porque se produce una sal insoluble (reacciones de precipitación) .

(El símbolo significa que se ha producido una sustancia insoluble que precipita, es decir se deposita en el fondo del recipiente).

Ag NO3 (aq) + Na Cl (aq) Na NO3 (aq) + Ag Cl(s)


5

5


La más importante de las reacciones de intercambio es la reacción de neutralización:

Ácido + Hidróxido Sal + Agua

H Cl + Na OH Na Cl + H2 O

Otras veces este tipo de reacciones ocurre porque se forma una sustancia gaseosa que se desprende .

Carbonato + Ácido Sal + Agua + Dióxido de carbono

Ca CO3 + 2 H Cl Ca Cl2 + H2O + CO2

e) Reacciones de combustión

Se producen cuando una sustancia reacciona con el oxígeno. Cuando se trata de una sustancia orgánica se obtiene dióxido de carbono y vapor de agua.

La reacción de combustión del propano es la siguiente:

C3 H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O

10. CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

En una reacción química ajustada los coeficientes estequiométricos representan el número de moles de cada una de las sustancias que intervienen en la reacción, esto nos permite calcular la cantidad de una determinada sustancia conociendo la cantidad de cualquiera de las sustancias que entran en la reacción.

Ejemplo 3 a) Realiza la lectura en moles de la siguiente reacción ajustada:

N2 + 3 H2 2 NH3

b) ¿Cuántos moles de amoníaco se forman si reaccionan cuatro moles de hidrógeno?

a) Esta ecuación química nos esta diciendo que:

1 mol de N2 reacciona con 3 moles de hidrógeno para formar 2 moles de amoníaco

b) Los moles de amoníaco los calculamos mediante la siguiente proporción:

4 moles x moles N2 + 3 H2 2 NH3

3 moles 2 moles


6

6


Cuando en una reacción química intervienen gases, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, como el volumen ocupado por un gas depende del número de partículas y éste es proporcional al número de moles, entonces el volumen de cada sustancia es proporcional al número de moles que hay de ésta, y la lectura de la reacción se puede hacer directamente en volúmenes.

Actividad 16

a) Realiza la lectura en volumen de la siguiente reacción:

2 H2 (g) + O2 (g) 2 H2 O (g)

b) ¿Qué volumen de hidrógeno tiene que reaccionar para obtener 5 litros de vapor de agua?

En general tendremos que calcular el número de moles, la masa en gramos o el volumen en estado gaseoso de una de las sustancias (a ésta le llamaremos “sustancia problema”) a partir de los moles, gramos o volumen en estado gaseoso de la sustancia que llamaremos “dato”.

Los pasos que conviene seguir para resolver los ejercicios relacionados con las reacciones químicas son:

Los cálculos anteriores se pueden realizar mediante proporciones o bien utilizando los factores de conversión.


7

7

1. Escribir la reacción y ajustarla.

2. Identificar a la “sustancia problema” y la “ sustancia dato” .

3. Calcular el número de moles de la “sustancia dato” .

4. Ir a la reacción y mediante una proporción, calcular el número de moles de la “sustancia problema” .

5. Pasar de moles a la unidad que nos pidan, mediante el factor de conversión que corresponda, o empleando las relaciones:

Gramos: m = n · M

Volumen: pV = nRT


Ejemplo 4 El ácido clorhídrico reacciona con el aluminio formándose tricloruro de aluminio y

desprendiendo hidrógeno. Calcula cuántos gramos de hidrógeno se desprenden si reaccionan 4,5 g de aluminio. A r(Al) =27 ; A r(H) = 1; A r(Cl) = 35,5

Aplicamos los pasos indicados :

1. Formulamos la reacción y la ajustamos: Al + H Cl Al Cl3 + H2

Al + 3 H Cl Al Cl3 + 3/2 H2

2( Al + 3 H Cl Al Cl3 + 3/2 H2 )

2 Al + 6 H Cl 2 Al Cl3 + 3 H2

2. ¿Cuál es la sustancia problema? En nuestro caso el hidrógeno. ¿Y la sustancia dato? Evidentemente el aluminio .

3. Calculamos el número de moles de “sustancia dato” :

En primer lugar calculamos la masa molar: M(Al) = 27 g /mol

n (Al) =

4. Nos fijamos en la reacción y mediante una proporción calculamos los moles de “sustancia problema” en este caso el hidrógeno:

0,167 moles x moles

2 Al + 6 H Cl 2 Al Cl3 + 3 H2

2 moles 3 moles

x =

5. Pasamos de moles de hidrógeno a gramos: M (H2) = 1·2 = 2 g /mol

m = n · M


8

8


m (H2) = 0,25 mol · 2 g /mol = 0,5 g de H2

Si empleamos los factores de conversión:

moles de sustancia dato moles de problema paso de moles a gramos

Actividad 17 Para quitar la herrumbre de las piezas de acero, se tratan con ácido clorhídrico y se produce la reacción:

Fe2 O3 + H Cl Fe Cl3 + H2 O

Calcula cuántos gramos de tricloruro de hierro se forman si han reaccionado 80 g de oxido de hierro (III). Masas atómicas: A r(Fe) = 56; A r(Cl) =35,5 ; A r(O) = 16

Cálculo de volúmenes cuando intervienen sustancias gaseosas:

Ejemplo 5

El propano (C3 H8) arde con el oxígeno del aire formándose dióxido de carbono y vapor de agua. Calcula:

a) Qué volumen de oxígeno medido a 27 º C y 1 atm se necesita para la combustión competa de 22 g de propano.

b) Si el aire contiene un 20 % en volumen de oxígeno, ¿cuántos litros de aire son necesarios? ¿ qué volumen de dióxido de carbono se produce? Todos los volúmenes los medimos en las mismas condiciones de presión y temperatura.

a) 1. Formulamos y ajustamos la reacción:

C3 H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2 O

2. Calculamos los moles de sustancia dato, el propano (C3 H8):

M(C3 H8) = 44 g /mol; n(C3 H8) =

3. Vamos a la reacción y mediante una proporción calculamos los moles de problema, en nuestro caso el oxígeno:

0,5 moles x molesC3 H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2 O

1 mol 5 moles


9

9


4. Pasamos de moles a volumen de gas a 27 º C y 1 atm, aplicando la ecuación general de los gases ideales: pV = nRT en donde p = 1 atm ; T = 27 + 273 = 300 K

b) Si el 20 % en volumen del aire es O2, entonces de cada 100 litros de aire , 20 litros son de oxígeno. Los litros de aire necesarios son:

los litros de CO2 que se forman podemos calcularlos teniendo en cuenta que el volumen ocupado por el gas es proporcional al número de moles:

61,5 L x LC3 H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2 O

5 L 3 L

Actividad 18 El ácido sulfúrico reacciona con el aluminio formando sulfato de aluminio y desprendiendo hidrógeno. Calcula cuántos gramos de aluminio tienen que reaccionar si queremos obtener 5 litros de hidrógeno medidos a 25 º C y mm Hg.

Masas atómicas: A r(S) = 32 ; A r(O) = 16 ; A r(Al) = 27; A r(H) = 1

11. RENDIMIENTO Y PUREZA DE LOS REACTIVOS

Pureza de los reactivos:Cuando en una reacción interviene un reactivo que no es puro, sino que presenta

cierto porcentaje de riqueza, nunca podemos tomarlo como sustancia dato, hasta que no calculemos la cantidad de sustancia pura que contiene.


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Actividad 19 Calcula cuantos gramos de estaño se obtienen a partir de 1 kg de un oxido de estaño (IV) del 84 % de riqueza, según la reacción: SnO2 + C Sn + CO

Rendimiento (

Se expresa en tanto por ciento:

=

En los problemas en los que interviene el rendimiento hay que tener en cuenta que disminuye la cantidad de producto obtenido, y que para obtener una cantidad determinada de producto ha de aumentar la cantidad de reactivo.

Actividad 20 En ciertas condiciones, la reacción de síntesis del amoníaco, tiene un rendimiento del 64%, calcula en estas condiciones: a) Cuantos gramos de amoníaco se obtendrán a partir de 70 g de nitrógeno. b) Si queremos obtener 100 g de amoníaco, ¿cuántos gramos de hidrógeno tendrán que reaccionar?

Reactivo limitante

Cuando en una reacción química intervienen dos o más reactivos, puede ocurrir que no se encuentren en la proporción adecuada dada por el ajuste de la reacción (proporción estequiométrica), en este caso, la reacción acaba al agotarse uno de los reactivos al que llamamos reactivo limitante, quedando los otros en exceso.

Los cálculos en las ecuaciones químicas tendremos que hacerlos con el reactivo limitante que es el que reacciona completamente.

Actividad 21 En una fábrica de automóviles se necesitan cuatro ruedas y una carrocería para cada automóvil. Calcula, en cada caso, cuántos automóviles se pueden fabricar con:

a) Diez carrocerías y cuarenta ruedas.b) Siete carrocerías y veinte ruedas.c) Con tres carrocerías y quince ruedas.d) ¿Qué objeto limita en cada caso la producción de coches?

Actividad 22

Se hacen reaccionar 4 g de hidrógeno con 8 g de oxígeno y se obtiene vapor de agua. a) Formula y ajusta la reacción.b) Después de realizar los cálculos necesarios, indica cuál es el reactivo limitante.c) Calcula la masa de vapor de agua que se obtiene

11. REACCIONES EXOTÉRMICAS Y ENDOTÉRMICAS

Una de las diferencias entre una reacción química y una mezcla es que mientras que al realizar una mezcla no se presenta ningún cambio en la energía, en las reacciones químicas siempre se produce una variación en la energía, generalmente en forma de calor.


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Las reacciones químicas en las que se desprende energía en forma de calor se llaman exotérmicas.Las reacciones que absorben energía en forma de calor se denominan endotérmicas.

Si en un tubo de ensayo que contiene ácido clorhídrico le añadimos un trocito de cinc, se produce una transformación química en la que se desprende hidrógeno gaseoso y se observa que el tubo se calienta porque también se ha desprendido gran cantidad de calor.

HCl(aq) + Zn(s) ZnCl2 (aq) + H2 (g) + Calor

La reacción entre el cinc y el ácido clorhídrico es una reacción exotérmica.

Para descomponer el hidróxido de calcio y formar el óxido y agua, tenemos que suministrar calor.

Ca (OH)2 (s) + Calor CaO (s) + H2O (l) 15,6 kcal

La descomposición del hidróxido de calcio es una reacción endotérmica

Llamamos calor de reacción a la cantidad de calor que se produce o se consume en una reacción química por cada mol de sustancia que se transforma. Como éste depende del estado de agregación de las sustancias, al escribir la ecuación química debemos indicar los subíndices (s), (l) o (g).

Ejemplo 6 Cuando el metano (CH4) arde con el oxígeno del aire, a 1 atm y 25 ºC, se desprenden 890 kJ de energía en forma de calor por cada mol de metano que reacciona. Formula y ajusta la reacción que tiene lugar y calcula la cantidad de calor que se desprende en la combustión de 80 g de metano.

Como se trata de una reacción de combustión de una sustancia orgánica, se produce CO2 y H2 O. La reacción ajustada es:

CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2 O(g)

Calculamos los moles de metano que han reaccionado:

M(CH4) = 12 + 4·1 = 16 g /mol

La cantidad de calor desprendida es:

Actividad 23Cuando se quema un mol de propano (C3 H8) con el oxígeno de aire, a 25 º C y 1 atm, se desprenden 2176 kJ en forma de calor. Calcula:

a) La energía desprendida en forma de calor en la combustión de 1 kg de propano.b) La masa de agua que se pude calentar desde 12 º C hasta 80 º C con el calor

desprendido en la combustión de 1 kg de propano. Ce(agua) = 4180 J /kg · K.

Ajusta las siguientes reacciones:


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a) SO2 + O2 SO3

b) Na + H2 O Na OH + H2

c) Ca (OH)2 + HCl CaCl2 + H2 O

d) NH3 + CuO Cu + N2 + H2 O

e) Al (OH)3 + H2 SO4 Al2 (SO4)3 + H2 O f) HI + H2 SO4 H2 S + I2 + H2 O

g) Fe2 O3 + CO Fe + CO2

h) Cu + HNO3 Cu (NO3)2 + NO + H2O

i) C + HNO3 CO2 + NO2 + H2O

Formular los productos que se obtendrán al reaccionar las siguientes sustancias y ajustar las reacciones que ocurren:

a) H2 + Cl2 b) Fe(OH)3 c) Mg CO3

d) Ca + HCl

e) Al + H2SO4

f) Na OH + H2 SO4

g) Cu (OH)2 + HCl

h) Na2 CO3 + HCl

i) K2 CO3 + H2 SO4

j) C4 H10 + O2 k) KClO3

Problemas de reacciones químicas

1) ¿Qué cantidad de cloruro potásico queda tras la descomposición térmica de7,82 g de clorato potásico? ¿qué volumen de oxígeno medido a 19 º C y 746 mmHg se habrá desprendido?

2) a) ¿Qué volumen máximo de dióxido de carbono, en condiciones normales, se producirá al quemar 50 g de etanol? b) Si se han obtenido 46,4 litros a 22 º C y 764 mmHg ¿cuál ha sido el rendimiento? Sol : a) 49 L b) 88 %


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3) El carbonato de magnesio reacciona con ácido clorhídrico para dar cloruro de magnesio, dióxido de carbono y agua. a) Calcula el volumen de ácido clorhídrico de densidad 1,095 g /cm3 y del 20 % en peso, que se necesitará para que reaccione con 30,4 g de carbonato de magnesio. b) Si en el proceso anterior se obtienen 7,4 L de CO2, medidos a 1 atm y 27 º C ¿cuál ha sido el rendimiento de la reacción? (Propuesto en selectividad) sol: a) 120 ml b) 83 % 4) El cinabrio es un mineral de color rojo que contiene sulfuro de mercurio (II) y del que se obtiene mercurio por tostación, según la reacción:

Hg S(s) + O2 (g) Hg(l) + SO2 (g)

calcula la pureza de una muestra de 500 g de cinabrio si con ella se obtienen 33 g de mercurio. A r(s) = 32; A r(Hg) = 200,5; A r(O) = 16. sol: 7,6 %

5) Disponemos de un carbonato de calcio del 82% de riqueza. a) Qué masa de carbonato tiene que reaccionar con ácido clorhídrico en exceso para

obtener 20 litros de dióxido de carbono a 20ºC y 765 mmHg de presión. b) Qué volumen de disolución 2M de ácido clorhídrico reaccionará con 5 g de este

carbonato. Sol: a) 102,2 g b) 41 cm3

6) El metanol (CH3OH) es un líquido de densidad d = 0.78 g/cm3 . ¿Cuántos litros de aire medidos a 25ºC y 722 mmHg de presión, se necesitan para quemar 300 cm3 de metanol?

Sol: 1410,7 L

7) A 50 cm3 de una disolución 0,8M de ácido sulfúrico se le añaden 150 cm3 de disolución 0,6M de hidróxido de potasio. El ácido reacciona con la base de acuerdo con la siguiente reacción de neutralización:

H2SO4 + KOH K2SO4 + H2O

Después de realizar los cálculos necesarios indica quién es el reactivo limitante y calcula cuántos moles de ácido o de base quedan sin reaccionar. Sol: RL H2SO4 0,1 mol de KOH

8) En la reacción del aluminio con ácido clorhídrico se desprende hidrógeno. Se ponen en un matraz 30 g de aluminio del 95% de pureza y se añaden 100 mL de un ácido clorhídrico comercial de densidad 1,170 g/mL y del 35% de pureza en peso. Con estos datos calcula:a) Cual es el reactivo limitante.b) El volumen de hidrógeno que se obtendrá a 25ºC y 740 mmHg.Datos: Masas atómicas: Al = 27; Cl = 35,5; H = 1.(Propuesto en selectividad) Sol: R.L. HCl 14 dm3 de H2

9) Para saber el contenido en carbonato de calcio de una caliza impura, se hacen reaccionar 14 g de caliza con ácido clorhídrico al 30 % en peso y de densidad 1,15 g /ml. Sabiendo que las impurezas no reaccionan con el ácido clorhídrico y que se gastan 25 ml de ácido,


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calcular el porcentaje de carbonato cálcico de la caliza. (Propuesto en selectividad) Sol: 86 %

10) Se tiene una muestra de 0,156 g de una aleación de cinc y aluminio. Se trata con ácido sulfúrico y se producen 114 ml de hidrógeno medidos a 27 º C y 725 mmHg. Calcular la composición de la aleación. Sol: 67,9 % de Zn y 32,1 % de Al

11) Se tiene una muestra de 0,50 g de una aleación de cinc y aluminio. Se trata con ácido clorhídrico y se producen 511 ml de hidrógeno medidos a 27 º C y 1 atm. Calcula la composición de la aleación.

12) El cinc reacciona con el ácido clorhídrico diluido y se obtiene dicloruro de cinc e hidrógeno que se desprende . Se hacen reaccionar 3,50 g de cinc con 200 cm3 de HCl del 25,8 % en masa y densidad 1,140 g /cm3.

a) Indica, después de hacer los cálculos necesarios, cuál es el reactivo limitante.b) Calcula el volumen de hidrógeno que se obtiene medido a 25 º C y 1 atm.

13) Al calentar el carbonato de magnesio se desprende dióxido de carbono y se obtiene óxido de magnesio. Calcula qué volumen de dióxido de carbono, medido a 27 º C y 1 atm, se desprende al calentar 200 g de un carbonato de magnesio del 90 % de pureza.

14) El propano arde con el oxígeno del aire y se produce dióxido de carbono y vapor de agua. Se hacen reaccionar 80 cm3 de oxígeno con 10 cm3 de propano, ambos en las mismas condiciones de presión y temperatura. a) ¿Cuál es el reactivo limitante? b) ¿Qué volumen de dióxido de carbono se obtiene?

Ejercicio 1El trinitrotolueno ( TNT ), C7H5(NO2)3, es un explosivo muy potente que presenta comoventaja frente a la nitroglicerina su mayor estabilidad en caso de impacto. La descomposición explosiva del TNT se puede representar mediante la siguiente ecuación:

C7H5(NO2)3 (s) C(s) + CO(g) + N2 (g) + H2OCalcula el volumen total (en litros) ocupado por los gases liberados al explotar 2,27kg de TNT a 500ºC y 740mmHg. N=14; O=16; C=12, H=1

Ejercicio 2La mezcla constituida por hidracina N2O4 y tetraóxido de dinitrógeno N2O4, se utiliza en la propulsión de los cohetes espaciales, ya que el extraordinario volumen gaseoso generado en la reacción genera el impulso al expeler los gases desde la cámara del cohete. La reacción que se produce es la siguiente:

N2H4 (l) + N2O4 (g) N2(g) + H2(g) + H2O(g)

Calcula el volumen que ocuparían los gases producto de la reacción cuando reaccionen 4,5kg de hidracina con 45m3de N2O4 a 800ºC y 740mmHg. N:14; H:1 ; O:16 .


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Ejercicio3Bajo ciertas condiciones el cloruro amónico, NH4Cl(s),se disocia completamente en amoníaco ,NH3(g), y cloruro de hidrógeno, HCl(g). Si la reacción se lleva acabo en un horno eléctrico de 25 litros de volumen a 1000K, ¿cuál será la presión en su interior cuando se descomponga una muestra de 87g de NH4Cl(s) de un apureza del 79%?N=14; H=1; Cl=35,5

Ejercicio4Se mezclan 80mL de una disolución 0,15M de ácido clorhídrico con 100mL de otra disolución 0,1M de hidróxido de sodio. Calcula la concentración de ácido o de base de la disolución resultante.

Ejercicio5Se disuelven 1,2 g de ácido acético, CH3CH2OH, en 100mL de agua. A la disolución anterior le añadimos 100mL de una disolución O,5M de NaOH. Calcula la concentración de ácido o de base de la disolución resultante.

Ejercicio 7Las lámparas antiguas de los mineros funcionaban quemando gas acetileno (etino) que proporciona una luz blanca y brillante. El acetileno se producía al reaccionar el agua con carburo de calcio , C2Ca, según la reacción:

CaC2(s) + H2O C2H2(g) + Ca(OH)2(s)

Si hacemos reaccionar con el agua 80g de un carburo de calcio del 92% de riqueza,¿qué volumen de oxígeno a 20ºC y 722mmHg se consumirá en la combustión del acetileno, C2H2, producido? (En la combustión de acetileno se produce dióxido de carbono y agua) Ca:40; H:1; O:16

EJERCICIOS DE REPASO

Reacciones químicas

1) En la fermentación de la glucosa C6 H12 O6 se produce etanol C2 H5 OH y dióxido de carbono, según la reacción sin ajustar:

C6 H12 O6 C2 H5 OH + CO2 (g)

a) ¿Qué masa de glucosa se necesita para obtener 10,0 g de etanol?b) ¿Qué volumen de CO2 se desprende en el mismo proceso medido a 722 mmHg

y a 25 ºC? C=12 ; O =16 ; H =1

2) Para determinar la riqueza en carbonato cálcico de una piedra caliza, se hacen reaccionar 15,07g de caliza con una disolución de ácido clorhídrico de densidad 1,10 g/ml y del 25,0 % de riqueza. Si han reaccionado 30,0 ml de la disolución de clorhídrico, ¿cuál es el porcentaje en carbonato de calcio de la piedra caliza?


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Ca = 40 ; O = 15; Cl = 35,5 ; H = 1; C = 12

3) Se hacen reaccionar 20,0 ml de ácido sulfúrico 0,5M con 40g de cinc del 82% de pureza. Después de hacer los cálculos necesarios, indica:a) ¿Quién es el reactivo limitante?b) ¿Qué volumen de hidrógeno se obtiene medido a 27º C y 1 atmósfera de presión?

S=32; H =1; O =16, Zn = 65,3

4) En determinadas condiciones, la reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno para producir amoníaco tiene un rendimiento del 42%. En esas condiciones, calcula qué masa de nitrógeno tiene que reaccionar para producir 100 g de amoníaco.

N=14; H =1


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Tema 7 Reacciones Químicas

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