Estequiometría

En un laboratorio, se realizó la descomposición térmica del clorato de potasio obteniéndose dos productos, tal como se indica en la ecuación química:

$2KClO_{3(s)} \xrightarrow{calor} 2KCl_{(s)} + 3O_{2(g)}$

El volumen del oxígeno gaseoso obtenido fue 0,25 L, a 26 °C y 740 torr de presión. Calcule la masa (en g) de $KClO_3$ que se descompuso.

Datos: $R = 62{,}4\ L\cdot torr/mol\cdot K$; Masas atómicas: O = 16; Cl = 35,5; K = 39

¿Qué masa de azufre (en g), por cada gramo de isopreno, se requiere para entrecruzar 5 % del caucho natural?

Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; S = 32

En 1789, se publicó un tratado elemental de química en el que se planteaba, en esencia, que en toda operación —tanto del arte como de la naturaleza— no se crea materia nueva, sino que la cantidad total de materia se mantiene igual antes y después de cualquier experimento.

¿A qué principio fundamental hacía referencia el autor?

En el primer paso de la producción del fármaco ibuprofeno, el isobutilbenceno ($C_{10}H_{14}$) y el anhídrido acético ($C_4H_6O_3$) reaccionan en presencia de un catalizador de HF para generar isobutilacetofenona ($C_{12}H_{16}O$) y ácido acético ($CH_3CO_2H$) como subproducto.

$C_{10}H_{14} + C_4H_6O_3 \rightarrow C_{12}H_{16}O + CH_3CO_2H$

En este proceso, si se alimentan 2000 mol/h de isobutilbenceno y 2500 mol/h de anhídrido acético a un reactor, determine los kilogramos/h del reactivo en exceso que quedan sin reaccionar al culminar el proceso.

Datos: Masas atómicas: H = 1; C = 12; O = 16

Complete la ecuación química de doble desplazamiento e identifique la fórmula química correcta que corresponda.

$AgNO_{3(ac)} + Na_2SO_{4(ac)} \rightarrow \ldots\ldots + NaNO_{3(ac)}$

A partir de un informe, un economista analiza la situación del país en relación con la exportación de minerales metálicos. Respecto de la producción de cobre a partir de calcopirita, el documento indica que se procesó 917 500 toneladas de material con 20 % del mineral valioso.

Ecuación química: $2\text{CuFeS}_2{}_{(s)} + 5\text{O}_2{}_{(g)} \rightarrow 2\text{Cu}_{(s)} + 4\text{SO}_2{}_{(g)} + 2\text{FeO}$

Datos: CuFeS₂ = 183,5 g/mol; Cu = 63,5 g/mol; SO₂ = 64 g/mol

En relación con el proceso metalúrgico, marque la alternativa correcta.

Un elemento X, al oxidarse en el aire, genera un compuesto de fórmula $\text{X}_2\text{O}_3$. Si $1{,}00\ \text{g}$ de este elemento reacciona con $0{,}89\ \text{g}$ de oxígeno, calcula la masa molar (en g/mol) del elemento X. Masa atómica: $\text{O} = 16$.

En una determinación analítica, un estudiante pesa 0,98 gramos de dicromato de potasio y lo añade a una solución que contiene yoduro de potasio para que ocurra la reacción completa.

Ecuación química: $\text{KI}_{(ac)} + \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_{7(ac)} + \text{H}_2\text{SO}_{4(ac)} \rightarrow \text{I}_{2(s)} + \text{K}_2\text{SO}_{4(ac)} + \text{Cr}_2(\text{SO}_4)_{3(ac)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)}$

Determine la masa, en gramos, de yodo molecular que se libera a consecuencia de esta reacción química.

Datos: $_{19}\text{K}=39{,}0$; $_{53}\text{I}=127{,}0$; $_{24}\text{Cr}=52{,}0$; $_{8}\text{O}=16{,}0$; $_{16}\text{S}=32$

Las reacciones redox están ampliamente distribuidas en los seres vivos y en la naturaleza, y algunas son fáciles de comprobar. En el laboratorio de química, un estudiante añade 15 mL de ácido clorhídrico concentrado (%m/m = 36 % y densidad = 1,18 g/mL) a 2 g de permanganato de potasio y obtiene cloro gaseoso, cloruro de manganeso y agua. Respecto de lo indicado, establezca el valor de verdad (V o F) de las siguientes proposiciones:

Datos: $_{25}Mn = 55{,}0$; $_{19}K = 39{,}0$; $_{17}Cl = 35{,}5$; $_8O = 16{,}0$; $_1H = 1{,}0$

I. El reactivo limitante es el ácido clorhídrico.

II. El volumen de cloro obtenido a condiciones normales es 0,71 L.

III. El agente oxidante es el permanganato de potasio.

IV. Del reactivo en exceso, quedan sin reaccionar 2,68 gramos.

Empleamos los hidrocarburos, principalmente, como material combustible. El n-hexano ($C_6H_{14}$, masa molar: 86 g/mol y densidad: 0,660 g/mL), que se clasifica como hidrocarburo saturado, es un líquido apolar, inmiscible con el agua. Si se somete a combustión completa un litro de n-hexano puro, ¿cuál es el volumen de la mezcla obtenida, determinada a 400 ºC y 0,8 atmósferas?

Datos: $O_2 = 32{,}0$ g/mol; $CO_2 = 44{,}0$ g/mol; $H_2O = 18{,}0$ g/mol; $R = 0{,}082$ atm·L/(K·mol)

La combustión completa de una muestra de 132 g de cierto hidrocarburo, $C_xH_y$ (%C = 81,81; %H = 18,19), produce 396 g de dióxido de carbono y 216 g de agua. Halle la fórmula empírica del compuesto y el volumen que ocupa el dióxido de carbono a condiciones normales.

Datos: ₆C = 12,0; ₈O = 16,0; ₁H = 1,0

Se presenta la reacción de formación del agua:

$2H_{2(g)} + O_{2(g)} \rightarrow 2H_2O_{(l)}$, con $\Delta H° = -572$ kJ/mol;

Y la reacción inversa de electrólisis del agua:

$2H_2O_{(l)} \rightarrow 2H_{2(g)} + O_{2(g)}$, con $\Delta H° = +572$ kJ/mol.

Al respecto, determine el valor de verdad (V o F) de las siguientes proposiciones:

Datos: masa molar (g/mol): H = 1, O = 16, H₂O = 18

I. Cuando se forman 180 gramos de agua, el sistema donde ocurre la reacción química absorbe una energía de 2860 kJ.

II. Si en un recipiente se agrega 16 gramos de hidrógeno y 96 gramos de oxígeno, se produce 144 gramos de agua.

III. Con una intensidad de corriente de 0,965 A por un tiempo de $2\times10^4$ segundos, se obtiene en el cátodo 2,24 litros de gas a condiciones normales.

La sal de Epson, constituida por sulfato de magnesio heptahidratado, pierde por calentamiento todas sus moléculas de agua. Calcule el porcentaje de azufre en la sal anhidra.

Dato: Masa atómica: H = 1; O = 16; S = 32; Mg = 24

Los antibióticos son sustancias empleadas para eliminar microorganismos. Entre los más utilizados para las vías respiratorias y otras afecciones están la amoxicilina (de fórmula molecular $\text{C}_{16}\text{H}_{19}\text{N}_3\text{O}_5\text{S}$) y la azitromicina. Se incinera $14{,}6$ g de amoxicilina con $95\%$ de pureza, para convertir el azufre únicamente en anhídrido sulfuroso ($\text{SO}_2$). ¿Cuál es el volumen de $\text{SO}_2$ que se podrá obtener, en litros, medido a condiciones normales de presión y temperatura?

Datos: $_1\text{H} = 1;\ _6\text{C} = 12;\ _7\text{N} = 14;\ _8\text{O} = 16;\ _{16}\text{S} = 32$.

En el hogar se utiliza el acido acetico (vinagre) para limpiar teteras, en las cuales se deposita carbonato de calcio. Suponiendo que hay $2\ \text{g}$ de $\text{CaCO}_{3(s)}$ en una tetera y se utilizan $100\ \text{mL}$ de una solucion de $\text{CH}_3\text{COOH}_{(ac)}$ al $10\%$, indique el reactivo limitante y la cantidad de moles que se obtienen de $\text{Ca(CH}_3\text{COO)}_{2(ac)}$, respectivamente. La reaccion quimica del proceso es:

$\text{CH}_3\text{COOH}_{(ac)} + \text{CaCO}_{3(s)} \rightarrow \text{Ca(CH}_3\text{COO)}_{2(ac)} + \text{CO}_{2(g)} + \text{H}_2\text{O}_{(l)}$

Dato: masa molar (g/mol): $\text{CH}_3\text{COOH} = 60$; $\text{CaCO}_3 = 100$.

La combustión completa entre acetileno (hidrocarburo) y oxígeno se usa en soldadura autógena. Si se queman $117{,}0$ g de gas para soldadura que contiene $90\%$ de acetileno, ¿cuál es el volumen, en litros, del anhídrido carbónico producido, medido en condiciones normales? (masas molares: $C=12{,}0$; $H=1{,}0$; $O=16{,}0$)

El mineral apatita es el fluorfosfato de calcio, $Ca_5(PO_4)_3F$, o el clorofosfato de calcio, $Ca_5(PO_4)_3Cl$; mientras que la hidroxiapatita es el $Ca_5(PO_4)_3OH$. Este último le confiere a los huesos y a los dientes la resistencia y dureza para cumplir sus acciones fisiológicas. Si se mezcla 65 g de apatita, con 80 % de pureza, y 10 gramos de hidróxido de calcio, 100 % puro, ¿cuál es la masa de hidroxiapatita que se obtiene, en gramos, si el rendimiento de la reacción fue 75 %?

Considere la siguiente ecuación química:

$Ca_5(PO_4)_3Cl_{(s)} + Ca(OH)_{2(ac)} \rightarrow Ca_5(PO_4)_3OH_{(s)} + Ca(OH)Cl_{(ac)}$

Datos: masa molar (g/mol): $H=1$; $O=16$; $P=31$; $Cl=35{,}5$; $Ca=40$

El dosaje etílico se basa en una reacción rédox. En ella se hace reaccionar dicromato de potasio con el aliento de una persona. Si se produce el cambio de color naranja a verde, la prueba es positiva. Según la siguiente reacción balanceada:

$2\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7 + 3\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 8\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow 2\text{Cr}_2(\text{SO}_4)_3 + 3\text{CH}_3\text{COOH} + 2\text{K}_2\text{SO}_4 + 11\text{H}_2\text{O}$

Si en una prueba se utilizó 0,588 g de la sal reactante (K₂Cr₂O₇), marque la alternativa correcta.

Datos: Masa molar (g/mol): K₂Cr₂O₇ = 294; C₂H₅OH = 46; N_Avogadro = 6 × 10²³

Un hidróxido es una función oxigenada formada a partir de un óxido básico más agua. Cierto óxido básico de estructura [MO₂], al reaccionar con el agua, forma su respectivo hidróxido [M(OH)₄]. Al respecto, para 420 gramos de hidróxido formado, determine el valor de verdad (V) o falsedad (F) de las siguientes proposiciones:

I. Se forman 3,6 mol de producto.

II. Se necesitan 130 gramos de agua.

III. Su disociación forma 18 moles de iones totales.

Datos: Masa molar del hidróxido (g/mol) = 116; Log 2 = 0,30

Si 990 gramos de trióxido de diarsénico reacciona con hidrógeno produciendo 216 gramos de agua:

$As_2O_3+H_2 \to AsH_3+H_2O$

¿Cuál es el rendimiento de la reacción? (masas atómicas: H=1, O=16, As=75)