Masa a masa con pureza 01

 

Tratando óxido de hierro (III) con ácido sulfúrico en caliente, se forman sulfato de hierro (III) y agua. Calcula la cantidad de sulfato de hierro que se obtendrá, partiendo de 1 kg de óxido de hierro del 30% de pureza.
 
Solución:
 
Datos: m (Fe2O3) = 1000 g; Pureza = 30%
 
Reacción ajustada:
 
Fe2O3 + 3 H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 3 H2O
 
Según la reacción para obtener un mol de sulfato de hierro (III), hace falta otro mol de óxido de hierro (III). Por tanto lo primero que se debe averiguar es cuántos moles de óxido de hierro (III) tenemos.
 
Masa óxido de hierro (III) que hay:
 
 
Moles de óxido de hierro (III):
 
Pm (Fe2O3) = 2 · 55,85 + 3 · 16 = 159,7
 
 
Moles de sulfato de hierro (III) que se obtienen:
 
 
Masa de sulfato de hierro (III) que se obtiene:
 
Pm (Fe2(SO4)3) = 2 · 55,85 + 3 · 32 + 12 · 16 = 399,7
 
 
 

Composición centesimal 03

 

El azufre, oxígeno y cinc se encuentran formando el sulfato de cinc en una relación: S:O:Zn de: 1:1,99:2,04. Calcular:
 
a)      La composición centesimal (o porcentaje de cada elemento) del sulfato de cinc.
 
b)      ¿Qué cantidad de sulfato de cinc se podrá obtener si tenemos 8,53g de cinc?
 
 
Solución:
 
a)      La relación: S : O : Zn de: 1:1,99:2,04, indica que en el sulfato de cinc (ZnSO4), por cada gramo de azufre, hay 1,99 gramos de oxígeno y 2,04 gramos de cinc; por tanto si tenemos esas cantidades de dichas elementos tendremos: (1 + 1,99 + 2,04) gramos = 5,03 gramos de sulfato de cinc luego los porcentajes serán:
 
Como tenemos 1 gramo de azufre (S) en un total de 5,03 gramos de compuesto, su porcentaje es:
 
 
De oxígeno (O2) hay 1,99 gramos, por tanto su porcentaje es:
 
 
El oxígeno lleva como subíndice 2 (oxígeno molecular) porque es un gas diatómico, es decir, se encuentra en forma de molécula formada por dos átomos de oxigeno, al igual que ocurre con otros gases como: el hidrógeno, nitrógeno y los halógenos (flúor, cloro, etc)
 
Porcentaje de cinc:
 
100 – (19,88 + 39,56) = 40,56%
 
b)      Dato: m (Zn) = 8,53 gramos.
 
Para saber la cantidad de sulfato de cinc que hay, nos falta conocer los gramos de azufre y de oxígeno que tenemos, para lo cual utilizaremos las proporciones entre el cinc, azufre y oxígeno que ya conocemos.
 
Masa de oxígeno:
 
 
Masa de azufre:
 
 
Masa de sulfato de cinc:

 

m (ZnSO4) = (8,53 + 8,32 + 4,18) g = 21,03 g
 
 

Volumen a volumen 02

 

En la reacción:

 
Pentano (C5H12) + oxígeno → dióxido de carbono + agua
 
Hallar el volumen de oxígeno medido a 0 ºC y 1 atm que necesito para obtener 50 litros de dióxido de carbono medidos a 27 ºC y 1,1 atm.
 
Solución:
Datos:
                        T (O2) = (0 + 273) K = 273 K; P (O2) = 1 atm
 
                        V (CO2) = 50 L; T (CO2) = (27 + 273) K = 300 K; P (CO2) = 1,1atm
 
Reacción ajustada:
 
C5H12 + 8 O2 → 5 CO2 + 6 H2O
 
La anterior reacción nos indica, en moles, la proporción que existe entre los diferentes compuesto que intervienen. Por tanto, para poder utilizarla necesitamos saber los moles que se quiere obtener de dióxido de carbono, y después relacionarlos con los moles de oxígeno que se necesitan.
 
Moles de dióxido de carbono que se quieren obtener:
 
 
Moles de oxígeno que se necesita:
 
Según la reacción:
 
 
Volumen de oxígeno necesario:
 
 

Masa a volumen 02

 

El bario reacciona con el HCl, para dar cloruro de bario e hidrógeno. Calcula:

a)      La cantidad de bario que se necesita para que reaccionen 2 moles de HCl.
 
b)      ¿Qué volumen de hidrógeno se obtendrá si se mide a 700 mm Hg y a 23 ºC.
 
 
Solución:
 
Reacción:
Ba + 2 HCl → BaCl2 + H2
 
a)      n (HCl) = 2 moles
 
Según la reacción por cada 2 moles de HCl, se necesita un mol de bario, luego:
 
 
b)      P = 700 mm Hg; T = (23 + 273) = 296 K
 
 
Como conocemos la presión, la temperatura y la constante de los gases ideales, para poder hallar el volumen de hidrógeno que se obtiene, nos falta saber cuántos moles hay de hidrógeno.
 
Moles de hidrógeno que se obtienen:
 
 
 

Masa a Masa 02

 

Se hacen reaccionar 250 gramos de amoniaco, con 500 gramos de dióxido de carbono para obtener urea, según la reacción:

NH3 + CO2 → (NH2)2CO + H2O

a) ¿De cuál de los dos reactivos hay en exceso?

b) ¿Cuántos gramos de urea se obtendrán?

c) ¿Cuántos gramos del reactivo excedente quedan sin reaccionar?

 

Solución:

Datos: m (NH3) = 250 g; m (CO2) = 500 g

Primero se ajusta la reacción.

2 NH3 + CO2 → (NH2)2CO + H2O

a) Para saber cuál de los dos reactivos hay en exceso, primero tendremos que averiguar que cantidad de amoniaco y de dióxido de carbono tenemos.

Número de moles que se tiene de cada compuesto:



Ahora relacionaremos los moles que se combinan, según la reacción que no han dado, con los que tenemos de amoniaco (también se pueden comparar con los moles de CO2):



Para que reaccione todo el amoniaco se necesitan 7,35 moles de dióxido de carbono y como hay 11,4 moles, el dióxido de carbono es el reactivo que se encuentra en exceso y el amoniaco el reactivo limitante.

b) Moles de urea que se obtienen:


Masa de urea que se obtiene:



c) Según el primer apartado, el reactivo que hay en exceso es el dióxido de carbono.

Moles de dióxido de carbono sobrantes:

n = 11,4 moles – 7,35 moles = 4,05 moles

Masa de dióxido de carbono sobrante: