Estequiometria

...

Como el rendimiento es el 42,2%, en realidad se necesita: 12,81 x (100 / 42,2 ) = 30,36 g

- El residuo sólido es el hidróxido de calcio:

[pic 22]

- El dióxido de titanio, tiene un color blanco brillante y es opaco, inerte y no tóxico. Debido a estas propiedades y su bajo coste, es el pigmento blanco más utilizado para pinturas en la actualidad. También se utiliza en recubrimientos de suelos y en cosméticos. Se obtiene al reaccionar tetracloruro de titanio gaseoso con oxígeno, desprendiéndose en el proceso cloro gas. a) Escribe y ajusta la reacción química anterior; b) ¿qué cantidad de óxido de titanio se obtendrá a partir de 100 l de tetracloruro de titanio a 2 atm y 300 K, sabiendo que el rendimiento de la reacción es del 80 %?; c) ¿qué volumen de cloro se obtendrá en el proceso anterior si éste se recoge a 1200 mm de Hg y 60 oC?

Solución

- TiCl4 + O2 → TiO2 + 2Cl2

- Calculamos los moles de tetracloruro de titanio: [pic 23]

El TiO2 que se obtendría es: [pic 24]

Pero como el rendimiento es del 80%, se obtendrá en realidad: 649,6 x (80 / 100) = 519,7 g de TiO2

- Los moles de cloro obtenidos serán:

[pic 25]

- El nitrato de amonio (se utiliza como explosivo) a 300 oC se descompone dando nitrógeno, vapor de agua y oxígeno, según la siguiente reacción: 2 NH4NO3 → 2 N2 + 4 H2O + O2. Se calientan a dicha temperatura 10 g de nitrato amónico hasta obtener 500 ml de oxígeno en c.n. ¿Qué tanto por ciento de la muestra se descompuso?

Solución

Obtenemos el nitrato de amonio que se transformó en oxígeno:

[pic 26]

Como se ha partido de 10 g de muestra, el tanto por ciento que se descompuso es: (3,571 / 10) x 100 = 35,71%

- Al descomponer térmicamente la calcita (un mineral que contiene carbonato de calcio) se obtiene cal viva (óxido de calcio) y se desprende dióxido de carbono. a) escribe y ajusta la correspondiente reacción química; b) si a partir de 1000 kg de caliza se obtienen 485 kg de óxido de calcio, determina la pureza de la calcita; c) si el óxido de calcio se hace reaccionar con agua, se obtiene hidróxido de calcio (cal apagada). Determina qué cantidad de hidróxido de calcio se obtendrá a partir de 10 kg de calcita de la misma pureza que la del apartado b.

Solución

a) CaCO3 → CaO + CO2

b) El carbonato que ha reaccionado para formar óxido es:

[pic 27]

Esto es 866 kg de carbonato. Como la muestra eran 1000 kg, la pureza es 86,6%

c) La reacción que se produce es: CaO + H2O → Ca (OH)2

Como la transformación del carbonato en óxido y en hidróxido ocurren mol a mol, se obtendrán los mismos moles de hidróxido que de calcita pura de partida:

[pic 28]

Reactivo limitante.

- 6 moles de dióxido de azufre, reaccionan con 4 moles de oxígeno para dar trióxido de azufre.

- ¿Cuál es el reactivo limitante?

- ¿Cuál es la máxima cantidad de SO3 que puede formarse?

- ¿Qué cantidad de uno de los reactivos queda sin reaccionar?

Solución

- La reacción ajustada es: SO2 + ½ O2 → SO3

De oxígeno reacciona la mitad del número de moles que de dióxido de azufre, que en nuestro caso es 6, por lo que sólo reaccionan 3 moles de oxígeno y sobra uno.

- Como se ha dicho arriba reaccionan 6 moles de dióxido, por lo que lo máximo de trióxido que se puede obtener son 6 moles.

- En a) ya se ha explicado que sobra un mol de oxígeno.

- Aunque los gases nobles son poco reactivos forman algunos compuestos, la mayoría óxidos y fluoruros de xenón. El exafluoruro de xenón reacciona muy rápido con el agua parar formar trióxido de xenón, que es un sólido blanco explosivo, según la siguiente reacción: XeF6 (s) + 3 H2O (l) → XeO3 (s) + 6 HF. Se hacen reaccionar 490 g de XeF6 con 80 g de agua: a) ¿cuál es el reactivo limitante?; b) ¿qué cantidad de XeO3 puede obtenerse?; c) ¿qué cantidad del reactivo en exceso queda sin reaccionar?

Solución

- Para deducir cuál es el reactivo limitante calculamos la cantidad de producto que se obtendría de cada uno de los reactivos.

Del XeF6 : [pic 29]

Del agua: [pic 30]

El reactivo limitante es el agua, ya que a partir de ella se obtiene menos producto.

- De los cálculos anteriores se deduce que se pueden obtener 1,48 moles de XeO3, que corresponden a:

1,48 x 179,3 = 265,36 g de XeO3

- Han reaccionado 1,48 moles de hexafluoruro, que son 1,48 x 245,3 = 363 g, por lo que quedan sin reaccionar: 490 – 363 = 127 g de XeF6

- El cloro puede obtenerse calentando juntos hipoclorito de calcio y ácido clorhídrico, formándose también cloruro de calcio y agua. Si se hacen reaccionar 50 g de hipoclorito de calcio y 275 ml de ácido clorhídrico 6 M, ¿cuántos gramos de gas cloro se formarán? ¿Cuál de los reactivos queda en exceso y en qué cantidad?

Solución

La reacción ajustada es: Ca (ClO)2 + 4HCl → 2Cl2 + CaCl2 + 2H2O

El cloro que se formaría a partir de los reactivos es:

Del hipoclorito: [pic 31]

Del HCl: [pic 32]

Por tanto, se forman 49,65 g de cloro. Sobra HCl. La cantidad que sobra es: 0,275⋅6 moles iniciales