Masa a volumen con pureza 13

 

Calentando clorato de potasio se descompone en cloruro de potasio y oxígeno. Determina la cantidad de clorato de potasio del 40% de pureza, que se necesitará para obtener 200 litros de oxígeno medido en condiciones normales.

 

 

Solución:

Datos: Pureza (KClO3) = 40%; V(O2) = 200 L; P = 1 atm; T = 273 K

Reacción ajustada:

KClO3 KCl + (3/2) O2

2 KClO3 2 KCl + 3 O2

Primero hallaremos los moles de oxígeno que se desean obtener, para lo cual utilizaremos la ley de los gases ideales.

P V = n R T n = P V/R T

n = 1 atm·200 L/(0,082 atm·L/mol·K)·273 K = 8,9 moles de O2

Moles de KClO3 que se necesitan:

8,9 moles O2·(2 moles KClO3/3 moles O2) = 5,9 moles de KCLO3

Peso molecular de KClO3:

Pm(KClO3) = 39 + 35,5 + 48 = 122,5

Masa de clorato de potasio del 40% de pureza que se necesita:

5,9 moles·(122,5 g/mol)·(100/40) = 1807 g

 

  

Masa a volumen con pureza 12

 

¿Qué volumen de amoniaco, medido en condiciones normales, podrá obtenerse tratando 1 kg de cloruro de amonio, del 65% de pureza, con hidróxido de sodio?

 

 

Solución:

Datos: P = 1 atm; T = 273 K; m(NH4Cl) = 1000 g del 65%

Reacción ajustada:

NH4Cl + NaOH NH3 + NaCl + H2O

Para hallar el volumen de amoniaco obtenido utilizaremos la ley de los gases ideales.

P V = n R T

V = n R T/P

Ahora necesitamos saber los moles que se obtienen de dicho compuesto, para lo que debemos tener en cuenta que, según la reacción, se obtienen el mismo número de moles de NH3 que los que reaccionan de NH4Cl.

Peso molecular de NH4Cl:

Pm = 14 + 4 + 35,5 = 53,5

Moles de NH4Cl que reaccionan:

1000 g mineral·(65 g NH4Cl/100 g mineral)·(mol NH4Cl/53,5 g NH4Cl) = 12,15 moles

Volumen de NH3 que se obtiene:

V = 12,15 moles·[(0,082 atm·L/mol·K)·273 K]/1 atm = 272 L de NH3

 

 

 

Masa a volumen con pureza 11

 

El sulfuro de cinc reacciona con el oxígeno para formar óxido de cinc y óxido de azufre (IV). Determina la cantidad de óxido de cinc que podrá obtenerse partiendo de una tonelada de sulfuro del 60% de pureza. ¿Cuánto oxígeno, medido en condiciones normales, se consumirá?

 

 

Solución:

Datos: m(ZnS) = 106 g del 60%; P = 1 atm; T = 273 K

Reacción ajustada:

ZnS + (3/2) O2 ZnO + SO2

2 ZnS + 3 O2 2 ZnO + 2 SO2

Masa de ZnS que reacciona:

106 g de ZnS·(60 g de ZnS/100 g de mineral) = 6·105 g de ZnS

Peso molecular de ZnS:

Pm(ZnS) = 65,38 + 32,06 = 97,44

Moles de ZnS que reaccionan:

6·105 g ·(mol/97,44 g) = 6157,6 moles

Según la reacción los moles de ZnO que se obtienen son iguales a los moles de ZnS que reaccionan, es decir, 6157,6 moles.

Peso molecular de ZnO:

Pm(ZnO) = 65,38 + 16 = 81,38

Masa de óxido de cinc que se obtiene:

6157,6 moles·(81,38 g/mol) = 501105,5 g

Se obtienen, aproximadamente, 501 kg de ZnO

Para hallar el volumen de oxígeno que se necesita utilizaremos la ley de los gases ideales:

P V = n R T n = R T / P V

Moles de oxígeno que se necesita:

6157,6 moles ZnS·(3 moles O2/2 moles ZnS) = 9236,4 moles O2

 V = 9236,4 moles·[(0,082 atm·L/mol·K)·273 K]/1 atm = 2,07·105 L de O2

 

 

 

Masa a volumen con pureza 10

 

Para determinar la pureza de una muestra de cobre se atacan 12,643 gramos de limaduras con exceso de solución sulfúrica:

2 H2SO4 (aq) + Cu (s) CuSO4 (aq) + SO2 (g) + 2 H2O (l)

El gas SO2 desprendido ocupa un volumen de 2,832 litros a 27 ºC y 1,6 atm. Calcular el porcentaje de cobre en la muestra.

 

 

Solución:

Datos: m(limaduras) = 12,643 g; V(SO2) = 2,832 L; T(SO2) = 300 K; P(SO2) = 1,6 atm

Reacción:

2 H2SO4 (aq) + Cu (s) CuSO4 (aq) + SO2 (g) + 2 H2O (l)

La reacción ya está ajustada.

Aplicando la ley de los gases ideales, hallaremos los moles de SO2 que se obtienen:

P V = n R T n = P V/R T

n = 1,6 atm·2,832 L/(0,082 atm·L/mol·K)·300 K = 0,184 moles

Masa de cobre que reacciona:

Como, según la reacción, los moles de SO2 que se obtienen son los mismos que los moles de Cu que reaccionan, se habrán necesitado 0,184 moles de Cu.

PA(Cu) = 63,54 g

0,184 moles·(63,54 g/mol) = 11,691 g de Cu

Porcentaje de cobre existente en las limaduras:

(11,691/12,643)·100 = 92,47%

 

 

 

Masa atómica, átomo gramo o moles de átomos y número de átomos 37

 

Calcular la masa molar del agua, el numero de moléculas y el número de átomos contenidos en 100 g de agua.

Masas atómicas: H = 1, O = 16

Solución:

Dato: m (H2O) = 100 g

Masa molar del agua.

Según la fórmula, en cada molécula de agua hay dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno, por tanto su masa molar (M) será:

M = 2·1 + 16 = 18 g/mol

Como en un mol de agua, es decir, en 18 g de agua hay 6,023·1023 moléculas tenemos que:

Si en 18 g de agua hay 6,022·1023 moléculas

En 100 g habrán ………………… x

x = 6,022·1023 moléculas·100 g/18 g = 3,346·1024 moléculas

Como en cada molécula de agua hay 3 átomos (dos de hidrógeno y uno de oxígeno) en 100 g habrá:

3,346·1024 moléculas·(3 átomos/molécula) = 1,004·1025 átomos