Estequiometria

SOLUCIÓN TALLER

1. En la formación de ácido nítrico tiene lugar la siguiente reacción:

N2O5 + H2O → 2HNO3

Para formar 630 g de ácido se necesitan 540 g de óxido. Indique:

a. La cantidad de agua necesaria para que se complete la reacción anterior.

b. La cantidad de ácido que se obtiene a partir de 270 g de óxido.

c. La masa de óxido necesaria para reaccionar con 3 moles de agua.

d. ¿Reaccionarán completamente 10 kg de óxido con 2 kg de agua? ¿Hay reactivo limitante? ¿Cuál es el reactivo en exceso? ¿Qué masa de ácido se formará?

2. Analice la siguiente información y responda las preguntas de abajo.

A nivel industrial se utilizan dos procesos para obtener hidrógeno gaseoso:

• El primer proceso consiste en pasar vapor de agua sobre carbón caliente (10000ºC) y como subproducto se obtiene CO.

• El segundo proceso consiste en pasar vapor de agua sobre hierro caliente obteniéndose además del hidrógeno, Fe3O4, como subproducto.

Se dispone de 336 g de Fe(S) y 240 g de C(S) y exceso de vapor de agua, Indique:

a. Las ecuaciones químicas de cada proceso.

El primer proceso H2O + C --> CO + H2

El segundo proceso. 3 Fe + 4 H2O ---> Fe3O4 + 4H2

b. ¿Cuál de los métodos produce la mayor cantidad de H2 posible?

TENEMOS:

a) 336 g de Fe , usando la 2da reacción

3 Fe + 4 H2O ---> Fe3O4 + 4H2

vemos que

3 moles Fe producen 4 moles H2 , peso atómico Fe=55,85g/mol peso mol H2= 2g/mol

3 moles Fe x 55,85g/mol producen 4 moles H2 x 2g/mol

entonces

167,55 g Fe producen 8g H2

Hacemos una regla de 3

167,55 g Fe -----8g H2

336 g Fe ---------x g H2

x g H2 = (336 g Fe * 8 g H2 )/ 167,55 g Fe

x g H2 = (2688 )/ 167,55

x g H2 = 16.04 g H2

240 g de C(S)

usando la 1era reacción

H2O + C --> CO + H2

1 mol C produce 1 mol H2 peso atómico C=12g/mol

12 g C produce 2 g H2, entonces hacemos otra regla de tres, así:

12 g C -------- 2 g H2

240 g C ------- x g H2

x g H2 = (240 g C * 2 g H2 )/ 12 g C

x g H2 = (480 )/ 12

x g H2 = 40 g H2

El primer proceso produce la mayor cantidad de H2 posible-->40 g H2

c. ¿Cuál método consideras menos contaminante? ¿Por qué?

El segundo, porque no produce monóxido de carbono (CO) como el primero.

3. Complete el siguiente cuadro.

Nombre tradicional. Fórmula. Función química.

Óxido de azufre SO3 • Disolvente en disoluciones ácidas.

• Agente reductor en las disoluciones de tipo básica.

Óxido carbónico CO2 • Al disolverse en agua da lugar al ácido carbónico

• Su uso es muy común en la extinción de incendios y es utilizado también en los gases medicinales.

Ácido sulfuroso H2SO3

un agente reductor potente y se puede usar por ejemplo para blanquear manchas en materiales dañados por cloro

ácido hipocloroso HClO • Hidrólisis de gas de cloro

• Electrolisis de solución de sal

• Acidificación de hipoclorito

óxido de calcio CaO • es un óxido metálico

• Depuración de gases.

• Tratamiento de agua

• Se emplea en la producción de jabón, en la fabricación del caucho y de carburo cálcico, en la industria petrolífera, en la industria del papel y en cosmética

Ácido yodhídrico HI • ácido fuerte.

• la síntesis de compuestos orgánicos e inorgánicos del yodo; desinfectante; en química como reactivo

4. Indique si los siguientes nombres son correctos de acuerdo con la nomenclatura sugerida por la IUPAC. En caso de que no lo sean, escríbalos como corresponden:

a. Sulfato (VI) de litio (I). Formula: Li2SO4

Nomenclatura tradicional: sulfato lítico

b. Fosfito de calcio. Formula: Ca3(PO3)2

c. Ácido yodhídrico. Formula: HI

d. Clorato (III) ferroso.

Formula: Fe (ClO3)2

Nomenclatura stock: clorato de hierro (II)

Nomenclatura tradicional: clorato ferroso

e. Ácido de cloro (VII).

Formula: HClO4

Nomenclatura stock: ácido tetraoxoclórico (VII)

Nomenclatura tradicional: ácido perclórico

5. A partir de cada uno de los siguientes elementos Cu1+, Cu2+, S4+, S6+, Cl7+, C4+ y teniendo en cuenta el número de oxidación asignado en cada caso escriba:

a. Las ecuaciones de formación de los respectivos óxidos. Indica si son ácidos o básicos

Cu1+ (cuproso) se obtiene a partir de la siguiente formula: Cu (s) + O2 (g) » Cu2O(s) Básico

Cu2+ (cúprico) se obtiene a partir de la siguiente formula: 2 Cu + O2 → 2 Cu O Básico

S4+ (Sulfuroso) se obtiene a partir de la siguiente formula: s + O2 → SO2 Ácidos

S6+ (Sulfúrico) se obtiene a partir de la siguiente formula: s + O2 → SO3 2s + 3O2 → 2SO3 Ácidos

Cl7+ (clórico) se obtiene a partir de la siguiente formula: Cl2 + O2 = Cl2O7 , 2Cl2 + 7O2 = 2Cl2O7 Ácidos

C4+ (carbónico) se obtiene a partir de la siguiente formula: C + O2 = CO2 Ácidos

b. A cada óxido agregue agua para formar el ácido o base correspondiente.

Cu1+ = Cu2O + H2O = Cu (OH) HIDROXIDO DE COBRE

Cu2+ = 2 CuO + H2O = Cu (OH)2

S4+ = SO2 + H2O = H2 SO3

S6+ = SO3+ H2O = H2 SO4 ACIDO SULFURICO

Cl7+ = Cl2O7+ H2O = HClO4

C4+ = CO2+ H2O = H2 CO3 ACIDO CARBONICO

c. En cada caso escriba los nombres de los compuestos formados.

Resuelto en el punto anterior

6. El dióxido de azufre reacciona, lentamente con el oxígeno y forma trióxido de azufre. Este óxido forma con la humedad del aire, ácido sulfúrico. Por otra parte, el dióxido de azufre se combina con el agua formando ácido sulfuroso. También lo óxidos de nitrógeno producen con la humedad del aire ácido nítrico.

Los ácidos mencionados anteriormente constituyen la llamada “lluvia ácida” que cae a la tierra y causa modificaciones en el suelo, en las edificaciones y monumentos de origen calcáreo.

Con base en el texto anterior:

a. Escriba las fórmulas de los reactivos y productos involucrados en la formación de la lluvia ácida.

Dióxido de azufre SO2

trióxido de azufre SO3

El Trióxido de Azufre (SO3) es un sólido incoloro humeante en condiciones normales, aunque en condiciones estándar (25ºC y 1 atm) se comporta como un gas, siendo el principal agente de la lluvia ácida.

Ácido sulfúrico H2SO4(l)

Dióxido de azufre SO2

ácido sulfuroso H2SO3

b. Plantee las diferentes ecuaciones que tienen que ver con dicho proceso.

Dióxido de azufre SO2 + oxigeno = trióxido de azufre SO3

Trióxido de azufre SO3(l) + H2O (l) → H2SO4(l) ácido sulfúrico.

Dióxido de azufre SO2 + agua H2O = H2SO3 ácido sulfuroso

c. ¿Qué efectos produce la lluvia ácida sobre el suelo?

• la acidificación de lagos y arroyos y contribuye a dañar los árboles en terrenos elevados y muchos suelos sensibles de bosques.

• Los nitratos y sulfatos, sumados a los cationes lixiviados de los suelos, contribuyen a la eutrofización de ríos y lagos, embalses y regiones costeras, lo que deteriora sus condiciones ambientales naturales y afecta negativamente a su aprovechamiento

d. ¿Cómo se relaciona el fenómeno anterior con la corrosión de los metales y el daño en los monumentos históricos de origen calcáreo?

• La lluvia ácida y la sedimentación seca de partículas ácidas contribuyen a la corrosión de los metales (tales como el bronce) y al deterioro de la pintura y la piedra (tales como el mármol y la piedra caliza). Esos efectos reducen considerablemente el valor que representan para la sociedad los edificios, puentes, objetos culturales (tales como estatuas, monumentos y lápidas), así como los automóviles

• La lluvia ácida por su carácter corrosivo, corroe las construcciones y las infraestructuras. Puede disolver, por ejemplo, el carbonato de calcio, CaCO3, y afectar de esta forma a los monumentos y edificaciones construidas con mármol o caliza.

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