Solucionario de calculo integral

1. (20 p) Gustavo trabaja en el laboratorio PRINS S.A. Analiza una muestra de 250 mL de una mezcla de alcohol etílico (C2H5OH) con agua producida para la desinfección de superficies. Una de las especificaciones para este fin es que 1 L de una mezcla de alcohol etílico con agua debe contener 15,2 moles de alcohol. Para detectar la concentración del alcohol en la muestra se realizó la separación del alcohol por destilación y se procedió a la combustión de esta sustancia, de acuerdo a la ecuación (sin balancear): C2H5OH(l) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l), como resultado del proceso se produjo 100 g de liberación de CO2 . Determine lo siguiente:

a) (8 p) El número de moles de dióxido de carbono y moles de agua líquida producidos; además de la masa (en gramos) de C2H5OH, presente en la muestra de 250 mL.

C2 H5 OH 🡪 Masa molar = 46 g/mol

CO2 🡪 Masa molar = 44 g/ mol

       C2 H5 OH (I) + 3O2 (g)   🡪  2CO2 (g) +  3H2O (I)

       100 g de CO2 x (1 mol /44 g de CO2) = 2,27 moles de CO2

        2,27 moles de CO2 x (3 moles de H2O / 2 moles de CO2) = 3,41 moles de H2O

                    1 L ------- 15,2 moles de C2 H5 OH
                   0,25 L ----- X

                     15,2 moles de C2 H5 OH x (46 g / 1 mol de C2 H5 OH) x 0,25 L / 1 L = 174,8 g de C2 H5 OH

b)(4 p) ¿Cuál es la concentración de alcohol en la muestra en molaridad y % en masa, si la densidad de la solución es 1,1 g/mL?

Densidad; [pic 1]

=1,01 g/ml[pic 2]

[pic 3]

Concentración

== 15,2 mol/L[pic 4][pic 5]

Porcentaje en masa

*100= [pic 6]

15,2mol*= 699,2[pic 7]

*100= 69,22%[pic 8]

1. (3 p) ¿La muestra analizada puede desinfectar superficies? Justifique su respuesta.

1. (5 p) Por otro lado, se realizó la combustión del butano (C4H10 ). Este proceso químico implica la reacción de esta sustancia con el oxígeno O2 (g) del aire produciendo dióxido de carbono (CO2 ) y agua líquida (H2O). Escriba la ecuación de la combustión completa del butano y encuentre la masa de CO2 , que se producirá en la combustión de 600 g de butano.

2C4 H10  +  13O2  🡪 8CO2  +  10H2 O

C4 H10  🡪 58 g/ mol
CO2 🡪 44 g/ mol

600 g C4 H10  x (1 mol/ 58 g de C4 H10 ) x (8 moles de CO2 / 2 moles de C4 H10 ) x (44 g de CO2 / 1 mol de CO2) = 1,82 x 103 g de CO2

2. (20 p) Evalúa lo siguiente:

1. (10 p) La hidracina (N2H4 ) es una sustancia tóxica, pero tiene varias aplicaciones. Una de sus aplicaciones es la preparación de nanopartículas de magnetita (Fe3O4 ), de acuerdo a la siguiente ecuación: N2H4 (g) + 6 Fe2O3 (s) → 4 Fe3O4 (s) + 2 H2O (l) + N2 (g) ¿Cuántos mg de Fe3O4 y cuántas moléculas de N2 se forman si reaccionan 70 mg de Fe2O3?

Fe2O3 🡪 56 x 2 + 16 x 3 = 160 g/mol

Fe3O4 🡪 56 x 3 + 16 x 4 = 232 g/mol

N2H4(g) + 6 Fe2O3 🡪  4 Fe3O4 (s) + 2 H2O (I) + N2(g)

Mg de Fe3O4:

70 mg de Fe2O3 x (1 g/1000 mg) x (1 mol de Fe2O3/ 160 g) x (4 moles de Fe3O4/ 6 moles de Fe2O3) x (232 g de Fe3O4/ 1 mol de Fe3O4) x (1000 mg/1 g) = 67,67 mg de Fe3O4

Moléculas de N2:

70 mg de Fe2O3 x (1 g/1000 mg) x (1 mol de Fe2O3/ 160 g) x (1 moles de N2/ 6 moles de Fe2O3) x (6,022 x 1023 moléculas de N2/1 mol de N2) = 4,38 x 1019 moléculas de N2

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