Serie de Ejercicios Unidad 1

[SERIE 1.ESTEQUIOMETRÍA EN REACCIONES COMPLETAS.] QG II SEMESTRE 2015-‐2

Realizó: Edgar Zermeño Pérez de León, Alumno en SS bajo asesoría de Profa. Adela Castillejos Salazar. Serie para entregar en clase en la fecha indicada en el plan de trabajo.

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Nombre:_____________________________________________________________________

Ø BALANCE DE MATERIA EN REACCIONES QUÍMICAS.

1. Balancea por el método de inspección o por el método del ion-‐electrón las siguientes ecuaciones químicas. a) En la farmacopea de numerosos países el AgNO3, se utiliza como antiséptico y

desinfectante. Puede obtenerse, mediante una reacción representada por la siguiente ecuación, sin balancear:

Ag(s) + HNO3(ac) à AgNO3(s) + NO2(g) + H2O(l)

b) El agua regia es una disolución altamente corrosiva y fumante de color amarillo,

formada por la mezcla de tres partes en volumen de HNO3 concentrado y una parte en volumen de HCl concentrado. Es una de las pocas mezclas capaces de disolver Au, Pt y el resto de los metales. Una ecuación que respresenta la reacción que ocurre cuando reacciona uno de estos metales con el agua regia es la siguiente:

Au(s) + HNO3(conc.) + HCl(conc.) à AuCl3(s) + H2O(l) + NO(g)

c) El vinagre proviene de la fermentación oxidativa del alcohol, como la de vino y

manzana; contiene una concentración que va de 3 % al 5 % de ácido aceético (CH3COOH) en agua. La ecuación que representa este proceso es:

CH3CH2OH + O2 à CH3COOH + H2O

d) Grasys® es una de las industrias más sólidas en el mundo por su producción de energéticos y sustancias como N2 O2 y Ar. Tienen a clientes como Shell®, Pepsi® y P&G®. Una reacción de obtención de nitrógeno, se representa por:

N2H3CH3 + N2O4 → N2 + H2O + CO

e) El hexacianoferrato(II) de potasio se usa como reactivo para el diagnóstico en orina de hemólisis intravascular crónica en anemia. La prueba da positiva cuando la muestra de orina adquiere color azul-‐verdoso al añadir el K4[Fe(CN)6]. La siguiente ecuación sin balancear, representa una reacción en que ocurre este cambio:



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SnCl2 + K3[Fe(CN)6] + KCl → SnCl4 + K4[Fe(CN)6]

Materiales útiles para estudiar este tema: Bascuñán, Anibal. Balanceo de Ecuaciones REDOX Método ion-‐electrón. Facultad de Química,UNAM, 2007. En aula virtual del curso, en Documentos útiles para la Unidad 1.

Ø BALANCE EN LA EQUIVALENCIA Y EN LA NO EQUIVALENCIA.

2. Determina las cantidades que se te piden en cada inciso. Usa tu Tabla periódica. NOTA: ¡Recuerda balancear todas las ecuaciones químicas planteadas en cada inciso!

a) ¿Cuántos moles de Na corresponden a 2.709 x 1024 moléculas de sulfuro de sodio?

𝑅 = 9 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎

b) El sodio es un metal que reacciona en forma instantánea con agua para dar gas

hidrógeno y una disolución de hidróxido de sodio, NaOH ¿Cuántos gramos de sodio metálico se necesitan para obtener 10 g de hidrógeno según la siguiente ecuación?

𝟐 𝑵𝒂(𝒔) + 𝟐𝑯𝟐𝑶(𝒍) → 𝟐𝑵𝒂𝑶𝑯(𝒂𝒄) + 𝑯𝟐(𝒈)

𝑅 = 230 𝑔 𝑁𝑎 c) El sulfato de níquel, NiSO4, reacciona con fosfato de sodio Na3PO4, para dar un

precipitado amarillo-‐verde de fosfato de níquel Ni(PO4)2, y una disolución de sulfato de sodio, Na2SO4, según la siguiente ecuación:

𝑵𝒊𝑺𝑶𝟒 𝒂𝒄 + 𝑵𝒂𝟑𝑷𝑶𝟒 𝒂𝒄 → 𝑵𝒊𝟑(𝑷𝑶𝟒)𝟐 𝒔 + 𝑵𝒂𝟐𝑺𝑶𝟒 𝒂𝒄

¿Cuántos mililitros de la disolución de NiSO4 0.375 M reaccionan con 45.7mL de la disolución de Na3PO4 0.265 M?

𝑅 = 48.44 𝑚𝐿 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑁𝑖𝑆𝑂!

d) La glucólisis es una de las principales vías metabólicas de obtención de energía en forma de ATP, la reacción general consiste en oxidar un mol de glucosa (C6H12O6)



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para obtener 2 moles de piruvato (C3H6O3). Por cada mol de piruvato se obtienen 18 moléculas de ATP. Una naranja tiene un contenido de glucosa de 2 %m/m, si un alumno se come una naranja que pesa 12 g, ¿cuánta energía en forma de ATP obtendrá a partir de ella?

𝑅 = 0.048 𝐴𝑇𝑃

Ø REACTIVO LIMITANTE Y RENDIMIENTO PORCENTUAL EN REACCIONES QUÍMICAS.

3. Determina las cantidades que se te piden en cada inciso. Usa tu Tabla periódica. NOTA: ¡No olvides balancear todas las reacciones químicas planteadas en cada inciso!

a) La reacción de Friedel-‐Crafts es una de las más utilizadas en la síntesis orgánica para alquilación de sistemas aromáticos como el benceno. Esta reacción es catalizada por el cloruro de aluminio, AlCl3, el cual se puede preparar haciendo reaccionar viruta de aluminio metálico y cloruro de hidrógeno gaseoso, según se muestra en la siguiente ecuación:

𝟐𝑨𝒍(𝒔) + 𝟔𝑯𝑪𝒍(𝒈) → 𝟐𝑨𝒍𝑪𝒍𝟑(𝒔) + 𝟑𝑯𝟐(𝒈)

Considerando que en un vaso de precipitados tienes 0.15 mol de Al y 0.35 mol de HCl determina:

I. ¿Cuál es el reactivo limitante de la reacción? II. ¿Cuántos moles de AlCl3 se pueden preparar a partir de esta mezcla?

Respuestas:

I. El reactivo limitante es el HCl. II. Se producen 0.12 moles de AlCl3

b) El Instituto de la Plata difundió en el año 2014 su estudio anual sobre la producción

mundial de la plata. México se coloca como el máximo productor de plata en el mundo por cuarto año consecutivo, en el ranking le siguen Perú y China. La plata se encuentra en la naturaleza formando parte de distintos minerales, generalmente sulfuros, sulfatos, nitratos o como plata metálica, la cual es muy escasa. Con base en la siguiente ecuación química, completa el cuadro de variación de especies y calcula la cantidad teórica de masa en gramos que un IQM puede obtener si parte de 300 g de zinc y 5000 mL de una disolución 0.2 M de nitrato de plata.



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Zn(s) + 2 AgNO3(ac) à 2Ag(s) + Zn(NO3)2(ac) Datos Iníciales 300 g 5000 mL

0.2 M

n (mol) iníciales Reactivo limitante

(Marcar con una X)

n (mol) que reaccionan

n (mol) sin reaccionar

n (mol) que se forman

Masa teórica (g) formada

c) Abt Trading es una distribuidora americana de poliestireno, resinas, y fertilizantes de

urea. La urea se encuentra en la orina de la mayoría de los mamíferos, pero puede ser sintetizada en el laboratorio como se muestra a continuación:

𝟐 𝑵𝑯𝟑 𝒂𝒄 + 𝑪𝑶𝟐 𝒈 → (𝑵𝑯𝟐)𝟐𝑪𝑶 𝒔 +𝑯𝟐𝑶 𝒍

El IQ encargado del área de producción de materias primas en Abt Trading tiene que determinar el rendimiento del proceso de obtención de urea. Para obtener la urea hace reaccionar 637.2 g de amoniaco con 1142 g de bióxido de carbono.

¿Cuál es el rendimiento porcentual de la reacción si se sintetizaron 1000 g de urea? 2NH3(ac) + CO2(g) à (NH2)2CO(s) + H2O(l)

Datos Iníciales 637.2 g 1142 g n (mol) iníciales

Reactivo limitante

(Marcar con una X)

n (mol) que



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reaccionan n (mol) sin reaccionar

n (mol) que se forman

Masa teórica (g) formada

Masa real (g) formada

1000

Rendimento Porcentual (%)

Ø CLASIFICACIÓN DE DISOLUCIONES. 4. Relaciona ambas columnas.

(D) Disolución A) El grado de disociación del soluto es total.

(H) Soluto

B) Son compuestos covalentes que al disolverse en agua no son capaces de conducir la corriente eléctrica.

(E)

Disolvente

C) Disolución que contiene menor cantidad de soluto de la que el disolvente es capaz de disolver.

(C) Disolución No Saturada D) Mezcla homogénea de dos o más sustancias. (G) Disolución Saturada E) Sustancia presente en mayor cantidad. (J) Disolución Sobresaturada F) El grado de disociación del soluto es parcial. (I)

Electrolito

G) Disolución que contiene la máxima cantidad de soluto que el disolvente es capaz de disolver.

(B) No electrolito H) Sustancia presente en menor cantidad.

(A) Electrolito Fuerte

I) Son compuestos iónicos y covalentes que al disolverse en agua son capaces de conducir la corriente eléctrica.

(F)

Electrolito Débil

J) Disolución que contiene mayor cantidad de soluto que la que el disolvente es capaz de disolver.

Ø DISOLUCIONES Y DILUCIONES 5. Realiza los cálculos necesarios para solucionar los problemas planteados en cada

inciso.



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a) Hershey’s® es una bebida de leche de diferentes sabores como son chocolate, fresa, vainilla y Cookies & Cream. Recientemente un estudiante que cursa la carrera de QA fue seleccionado para formar parte de un grupo de becarios encargados de determinar si la bebida cumple con la cantidad reportada de Ca2+ en las etiquetas de la presentación de 236 mL de Hershey’s Cookies & Cream que es de 375 mg por porción.

Con base en su sólida formación en Química Analítica, el futuro QA, decide realizar un titulación de una reacción de formación de complejos con el EDTA, un agente quelante. Tras su análisis obtiene como resultado que en promedio gasta 17.2 mL de EDTA (0.01 M) en la titulación de 5 mL de la bebida.

La reacción química que ocurre entre el EDTA y Ca2+ se muestra a continuación,

Ca2+ + H4Y → CaH2Y + 2H+ Donde Y simboliza al EDTA.

¿El fabricante cumple con la cantidad en mg de Ca2+ reportada en la etiqueta de la bebida?

R: El fabricante no cumple con lo reportado en la etiqueta.

Para realizar la titulación, es necesario preparar 50 mL de una disolución de EDTA 0.01 M (disolución A), a partir de una disolución de EDTA 90% m/m (Disolución B) cuya densidad es 0.80 g/mL. ¿Cómo la prepararías? NOTA: La masa molar del EDTA es 292.24 g/mol.

𝑅: Se toman los 0.2 mL con una pipeta volumétrica y se colocan en un matraz volumétrico de 50 mL y se lleva al aforo, para así tener lista la disolución A.

Materiales útiles para estos temas:

• Todos los documentos subidos al aula virtual que se encuentran en Documentos útiles para la Unidad 1.

• La bibliografía recomendada para el curso.

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