Masa a volumen con pureza 17

 

La disolución de agua oxigenada (H2O2) que se vende como blanqueador desinfectante tiene una concentración de 3% en peso y una densidad de 1,01 g/mL. Se sabe que la reacción de descomposición de H2O2 produce oxígeno (O2) según:

H2O2 H2O + O2 (falta ajustarla)

¿Qué volumen de oxígeno gaseoso es liberado a 25 ºC y 1 atm de presión, cuándo se descomponen 50 mL de disolución de H2O2 comercial?

 

 

Solución:

Datos: Concentración(H2O2) = 3%; d(H2O2) = 1,01 g/mL; T(O2) = 298 K; P(O2) = 1 atm; V(H2O2) = 50 mL

Ajuste de la reacción:

H2O2 H2O + (1/2) O2

2 H2O2 2 H2O + O2

Moles de agua oxigenada que reaccionan:

Pm(H2O2) = 2 + 32 = 34

50 mL disolución·(1,01 g disolución/mL disolución)·(3 g H2O2/100 g disolución)·(mol H2O2/34 g H2O2) = 0,045 moles H2O2  

Moles de oxígeno que se obtienen:

0,045 moles H2O2·(mol O2/2 moles H2O2) = 0,0225 moles O2

Volumen de oxigeno que se obtiene:

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

V = 0,0225 moles·[(0,082 atm·L/mol·K)·298 K]/1 atm = 0,55 L de O2

 

 

Masa a volumen con pureza 16

 

La calcinación del BaCO3 produce óxido de bario y dióxido de carbono. Calcular los litros de CO2 a 10 atm y 720 ºC obtenidos por la descomposición térmica de 10 kg de BaCO3 del 70% de riqueza.

Datos: Ba = 137,3; C = 12; O = 16.

 

 

Solución:

Datos: P(CO2) = 10 atm; T = 993 K; m(BaCO3) = 10000 g del 70% 

Reacción ajustada:

BaCO3 CO2 + BaO

Ley de los gases ideales:

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

Para poder resolver el problema necesitamos saber cuántos moles de de CO2 se obtienen.

Moles de BaCO3 que se reaccionan:

10000 g·(70/100) = 7000 g

Pm(BaCO3) = 137,3 + 12 + 48 = 197,3

7000 g·(mol/197,3 g) = 35,5 moles

Como, según la reacción, se obtienen los mismos moles de CO2 que los que reaccionan de BaCO3, los moles de CO2 producidos serán 35,5 moles.

Volumen de CO2 obtenido:

V = 35,5 moles·[(0,082 atm·L/mol·K)·993 K]/10 atm = 289,1 L de CO2

 

 

 

Masa a volumen con pureza 15

 

El hierro al rojo reacciona con el agua dando óxido de hierro (II) e hidrógeno. ¿Cuántos gramos de hierro del 90% de pureza se precisan para obtener 50 litros de hidrógeno, medidos a 25 ºC y 700 mm Hg? ¿Qué peso de óxido de hierro se obtiene?

Datos: Fe = 56, O =16

 

 

Solución:

Datos: Pureza(Fe) 90%; V(H2) = 50 L; T(H2) = 298 K; P(H2) 700 mm Hg

Reacción ajustada:

2 Fe + 3 H2O Fe2O3 + 3 H2

Ahora hallaremos los moles de H2 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 = 700 mm Hg·(atm/760 mm Hg)·50 L/(0,082 atm·L/mol·K)·298 K = 1,88 moles de H2

Masa de Fe que se necesita:        

1,88 moles H2·(2 moles Fe/3 moles H2)·(56 g Fe/mol Fe) = 70,19 g de Fe

Masa de Fe del 90% que se necesita:

70,19 g de Fe·(100/90) = 78 g de Fe del 90%

Moles de Fe2O3 que se obtienen:

1,88 moles H2·( Fe2O3 mol/3 moles H2) = 0,63 moles Fe2O3

Masa de Fe2O3 obtenida:

 Pm(Fe2O3) = 2·56 + 3·16 = 160

0,63 moles·(160 g/mol) = 100,8 g de Fe2O3

 

 

 

Masa a volumen con pureza 14

 

Averigua la cantidad de carbonato de calcio, del 52% de pureza, necesaria para obtener, por reacción con ácido clorhídrico, 200 litros de CO2, medidos a 27 ºC y 0,5 atm.

 

 

Solución:

Datos: Pureza(CaCO3) = 52%; V(CO2) = 200 L; T = 300 K; P = 0,5 atm

Reacción ajustada:

CaCO3 + 2 HCl CO2 + CaCl2 + H2O

Ahora hallaremos los moles de CO2 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 = 0,5 atm·200 L/(0,082 atm·L/mol·K)·300 K = 4,07 moles

Moles de CaCO3 que se necesitan: 

Según la reacción se obtienen los mismos moles de CO2 que los que reaccionan de CaCO3, es decir, 4,07 de CaCO3

Masa de carbonato de calcio del 52% de pureza que se necesita:

Pm(CaCO3) = 40,08 + 12 +48 = 100,08

4,07 moles·(100,08 g/mol)·(100/52) = 783 g

  

 

 

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