QUÍMICA GENERAL SERIE DE PROBLEMAS UNIDAD …

1 Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 1/45 QU MICA GENERAL SERIE DE PROBLEMAS UNIDAD ESTEQUIOMETR A Conceptos B sicos. El peso molecular (PM) de una sustancia es la suma de los pesos at micos de todos los tomos en una mol cula de la sustancia y se expresa en unidades de masa at mica. Por ejemplo, el peso molecular del agua, H2O, es uma. El peso f rmula (PF) de una sustancia es la suma de los pesos at micos de todos los tomos en una UNIDAD formular del compuesto, sea molecular o no. Por ejemplo, el cloruro de sodio, NaCl, tiene un peso f rmula de uma. Este compuesto es i nico, as que estrictamente la expresi n peso molecular de NaCl no tiene significado. El peso molecular y el peso f rmula calculados a partir de la f rmula molecular de una sustancia son id nticos.

2 Un mol (s mbolo mol) se define como la cantidad de una sustancia dada que contiene tantas mol culas o unidades formulares como el n mero de tomos en exactamente 12 g de carbono-12. El n mero de tomos en una muestra de 12 g de carbono-12, se llama n mero de Avogadro (NA) y tiene un valor de 1023. Por lo tanto, un mol de mol culas, de tomos, etc tera, contiene el n mero de Avogadro. Por ejemplo, una mol de etanol es igual a 1023 mol culas de etanol. La masa molar de una sustancia es la masa de una mol de la sustancia. El carbono-12 tiene, por definici n, una masa molar de exactamente 12 g/mol. Para todas las sustancias, la masa molar en gramos por mol es num ricamente igual al peso f rmula en unidades de masa at mica. La f rmula emp rica (o la f rmula m s sencilla) para un compuesto es la f rmula de una sustancia, escrita con los ndices con n meros enteros m s peque os.

3 Para la mayor parte de las sustancias i nicas, la f rmula emp rica es la f rmula del compuesto, pero con frecuencia ste no es el caso de las sustancias moleculares. Por ejemplo, la f rmula del per xido de sodio, un compuesto i nico de Na+ y O22-, es Na2O2. Su f rmula emp rica es NaO. Por lo tanto, la f rmula molecular de un compuesto es un m ltiplo de su f rmula emp rica. Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 2/45 El reactivo limitante es aquel que se encuentra en una proporci n menor a la requerida estequiom tricamente de acuerdo a la reacci n balanceada, por lo que es consumido completamente cuando se efect a una reacci n hasta ser completa. El reactivo que no se consume completamente se denomina reactivo en exceso.

4 Una vez que uno de los reactivos se agota, se detiene la reacci n, por lo que las moles de producto siempre son determinadas por las moles presentes del reactivo limitante. El rendimiento te rico de una reacci n es la cantidad m xima de producto que se puede obtener por una reacci n a partir de cantidades dadas de reactivos y se calcula a partir de la estequiometr a basada en el reactivo limitante. El porcentaje de rendimiento de un producto es el rendimiento real (determinado experimentalmente) expresado como un porcentaje del rendimiento te rico calculado. Formas comunes para expresar la concentraci n de una disoluci n: Molaridad Molaridad = No. de moles de soluto ___ VOLUMEN de la disoluci n en litros = g de soluto _____ PM de soluto/VOLUMEN de la disoluci n en litros Porcentajes La composici n en porciento indica c mo est n los porcentajes de la masa de cada elemento en una cantidad dada de un compuesto.

5 A) Porcentaje peso/peso (% m/m) %m/m = masa del componente en la disoluci n x100 masa total de la disoluci n b) Porcentaje volumen/volumen (v/v) %v/v= Volumen del soluto en la disoluci n x 100 Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 3/45 Volumen total de la disoluci n c) Porcentaje peso/volumen (p/v) %p/v= masa del soluto en la disoluci n (g) x 100 Volumen total de la disoluci n Molalidad Molalidad = No.

6 De moles de soluto =_____g del soluto_____ MASA del disolvente en Kg (PM soluto x MASA del disolvente (Kg) Normalidad Normalidad =_____No. de equivalentes de soluto_____ Volumen de la disoluci n en litros Para la expresi n de la concentraci n como normalidad se tiene que definir el equivalente de soluto de acuerdo a la reacci n con la cual se trabaje. Fracci n molar de x = _____No. de moles del componente X _____ No. total de mol de los componentes de la disoluci n Partes por mill n En el caso de la primera f rmula debemos tener el peso del soluto y de la disoluci n en las mismas unidades (Kg) ppm= ___Peso del soluto___ x 108 ppm = ___mg del soluto___ Peso de la disoluci n Kg de la disoluci n Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 4/45 I.)

7 CONCEPTO DE MOL PROBLEMAS resueltos El cianuro de hidr geno, HCN, es un l quido incoloro, vol til, con el olor de ciertos huesos de frutas (por ejemplo los huesos del durazno y cereza). El compuesto es sumamente venenoso. Cu ntas mol culas hay en 56 mg de HCN, la dosis t xica promedio?. g HCN x HCN mol 1mol culas 10 HCN g 27 HCN mol 123 = x 1021 mol culas de HCN Cu ntos gramos de metano, CH4 hay en x 10-4 mol culas?. x 10-4 mol culas CH4 x 4234CH mol 1g 16 x mol culas 10 x 1mol = x 10-27 g Cu ntos moles de sulfuro de sodio, Na2S corresponden a x 1024 mol culas de sulfuro de sodio y cu ntos moles de sodio?. x 1024 mol culas Na2S x SNa mol culas10x mol 12232 = mol Na2S mol Na2S x SNa mol 1Na mol 22 = 9 mol Na Cu ntos tomos de ox geno hay en 1 g de O2, O3 y de O?. 1 g O2 x O mol tomos 10 O mol 1O mol 2 x O g 32O mol 123222 = x 1022 tomos 1 g O3 x O mol 1 tomos 10 O mol 1O mol 3 x O g 48O mol 123333 = x 1022 tomos Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 5/45 1 g O x O mol 1 tomos 10 O mol 1 mol 1x gO 16O mol 123 O = x 1022 tomos Cu ntos moles de personas hay en el mundo si la poblaci n es de diez mil millones?

8 10 x 109 personas x personas 10 123 = x 10-14 moles PROBLEMAS a resolver 1. Una muestra de dicromato de amonio, contiene x 1024 tomos de hidr geno cu ntos gramos de nitr geno hay en ella?. 2. Cu ntas mol culas de agua hay en dos mL de una disoluci n de HCl , cuya densidad y % en masa son g/mL y 37% en masa respectivamente?. 3. Una planta de producci n de NaOH, concentra una disoluci n que contiene 88% en masa de agua y 12% en masa de NaOH. Si la densidad de esta disoluci n es de g/mL: a) Cu ntos iones OH- hay por mL de disoluci n? b) Cu ntos moles de iones sodio hay por mL de disoluci n? 4. Qu volumen (mL) de una disoluci n de etanol (C2H6O) que tiene 94% de pureza en masa, contiene moles de etanol? . La densidad de la disoluci n es g/mL. Cu ntos tomos de hidr geno hay en 10 mL de etanol? (considera que es una disoluci n acuosa). 5. Una aleaci n que contiene hierro ( en masa), n quel ( %) y manganeso ( ) tiene una densidad de gramos sobre cm3: a) Cu ntas moles de hierro hay en un bloque de aleaci n que mide 10cm x 20cm x 15cm?

9 B) Cu ntos tomos de manganeso hay en la mitad del bloque que se menciona en el inciso anterior?. Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 6/45 6. Una muestra de 50 gramos de calcopirita contiene 28 gramos de CuFeS2. Cu l es el porcentaje de cobre en la calcopirita?. II. F RMULA M NIMA Y MOLECULAR PROBLEMAS resueltos El nitrato de amonio, NH4NO3, el cual se prepara a partir de cido n trico, se emplea como fertilizante nitrogenado. Calcula los porcentajes de masa de los elementos en el nitrato de amonio. % N = g 80g 2 100 = 35 % % H = g 80g 4 100 = 5% % O = g 80g 16 3 100 = 60% Una muestra de mg de cido asc rbico (vitamina C) por combusti n genera mg de CO2 y mg de H2O. Cu l es la composici n en porciento de este compuesto (el porcentaje de masa de cada elemento)?

10 El cido asc rbico contiene solamente C, H y O. x 10-3 g CO2 x C mol 1C g 12 x CO mol 1C mol 1 CO g 44CO mol 1222 = x 10-3 g C = mg x 10-3 g H2O x Hmol 1 Hg Hmol 1 Hmol 2 Hg 18 Hmol 1222 OOO = x 10-4g H = mg % masa de C = mg x 100 = % masa de H = mg x 100 = Qu mica GENERAL Ejercicios y conceptos de Estequiometr a Facultad de Qu mica Junio 2002 7/45 % masa de O = mg x 100% = Una muestra de un compuesto que pesa g contiene g de azufre. El resto es de ox geno, Cu l es la f rmula m nima?. g S x S g 32S mol 1 = mol S g O x g 16O mol 1 = mol O S= mol mol = 1 , O = mol = 3 F rmula m nima SO3 El cido benzoico es un polvo blanco, cristalino, que se emplea como preservativo de alimentos.