CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS PARA SECUNDARIA Y BACHILLERATO

CÁLCULOS REACCIONES QUÍMICAS ESTEQUIOMETRÍA

CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS. ESTEQUIOMETRÍA:

RESPUESTA DEL PROYECTO ACHIMAGEC, A LOS CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS, LA ESTEQUIOMETRÍA.

Dentro del proyecto, hemos elaborado un conjunto de videos, que pueden resultar útiles para el tratamiento del contenido de REACCIONES QUÍMICAS, para 1º de Bachillerato, e incluso para cursos avanzados de la E.S.O., en este aspecto de las reacciones químicas, que tanta continuidad tiene en los cursos posteriores.

Este material puede servir para desarrollar actividades tipo «CLASE INVERTIDA» (flipped classroom), utilizado convenientemente.

Puede resultar de interés, y para comenzar el siguiente enlace de:

AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS: ENTRETENIMIENTO MATEMÁTICO

O incluso éste otro, donde se aporta material audiovisual de ajuste de reacciones químicas:

AJUSTE DE REACCIONES QUÍMICAS Y CÁLCULOS CON MASAS

Y este otro enlace que lleva a un video de ESTRUCTURA DE LA MATERIA, que puede ayudar a entender los procesos implicados en las REACCIONES QUÍMICAS:

https://www.youtube.com/watch?v=BnufWqffTxc&list=PLiO-qZK9THdiJwVKwx1KVMHbRUMfpmmhW

O incluso, este otro material tradicional, en formato presentación keynote:

INTRODUCCIÓN A LAS REACCIONES QUÍMICAS FYQ 2º Y 3º E.S.O.

Aunque entendemos que el material que viene a continuación, audiovisual, completa con suficiente nivel todo lo relativo a cálculos en REACCIONES QUÍMICAS. 

CÁLCULOS CON MASAS EN REACCIONES QUÍMICAS 1:

EJERCICIO FQ4EE2231:

En la reacción de formación del agua, hallar la cantidad de agua que se obtiene con 2 gramos de hidrógeno.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO:https://youtu.be/nbSDpOOvXEw; 

ACTIVIDAD 1 UNA VEZ SE HA VISTO EL VIDEO:

En la reacción de descomposición del amoniaco para dar nitrógeno e hidrógeno, ambos gaseosos, hallar la cantidad de cada uno de los productos que se obtiene cuando se descomponen 23 gramos de amoniaco.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(N)=14 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.

EJERCICIO FQ4EE2232:

En la reacción de formación del agua:

a.- Ajustar la reacción química.

b.- Realizar el balance de masas.

c.- Hallar la cantidad de agua que se obtiene cuando reaccionan 5 gramos de hidrógeno.

d.- Hallar la cantidad de agua que se obtiene cuando reaccionan 5 gramos de oxígeno.

e.- ¿Por qué decimos que la formación del agua es un cambio químico?

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/n3YJff6-Ex0

EJERCICIO FQ4EE2233:

Partiendo de la reacción de combustión del metano (CH₄), que sabemos que se produce en presencia de oxígeno (O₂) y produce anhídrido carbónico (CO₂) y agua (H₂O), responder a las siguientes preguntas:

a.- Escribir y ajustar la reacción de combustión del metano.

b.- Realizar el balance de masas de la reacción.

c.- Hallar la cantidad de CO₂ que enviamos a la atmósfera cuando quemamos 35 g de metano.

d.- Hallar la cantidad de oxígeno necesaria para que se quemen 30 g de metano.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/KwKt5sCnfTA

ACTIVIDAD 2 UNA VEZ SE HA VISTO EL VIDEO:

En la reacción de combustión del etanol,  hallar la cantidad (en gramos) de oxígeno que se necesita para quemar 35 gramos de etanol.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

EJERCICIO FQ4EE2234:

El propano es un gas combustible, que está presente en determinados tipos de bombonas para su uso en las cocinas de gas. Cuando se quema (combustión) en presencia de oxígeno, produce anhídrido carbónico y agua.

Partiendo de la reacción de combustión del propano, hallar:

a.- La cantidad de oxígeno que es necesaria para quemar 15 g de propano.

b.- La cantidad de propano que se puede quemar con 10 gramos de oxígeno.

c.- La cantidad de anhídrido carbónico que se produce cuando pretendemos quemar 10 gramos de propano.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/oSfeCFU52Qw

EJERCICIO FQ4EE2235:

El propanol es un alcohol que se utiliza como anticongelante e incluso en productos cosméticos, lociones o productos refrescantes. Posiblemente esté presente en los geles hidroalcohólicos que estamos usando en este período del Covid-19, ya que se usa como antiséptico en medicina. Cuando se quema en presencia de oxígeno, produce anhídrido carbónico y agua.

Partiendo de la reacción de combustión del propanol, hallar:

a.- La cantidad de oxígeno necesaria para quemar 15 g de propanol.

b.- La cantidad de propanol que se puede quemar con 10 g de oxígeno.

c.- La cantidad de anhídrido carbónico que se produce cuando pretendemos quemar 10 g de metanol.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/qQdFFT2lXWA

 

CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS CON GASES:

Cálculos en reacciones químicas, pero con la dificultad añadida de que alguno de los componentes sea un gas y tengamos que utilizar la ecuación de los gases ideales.

EJERCICIO FQ4EE2236:

Tenemos 2,5 litros de propano a una presión de 2 atmósferas y a una temperatura de 20º C. ¿Qué volumen de agua desprendemos a la atmósfera cuando se queman los 2,5 litros de propano en esas condiciones?

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

R=0,082 atm·L/(mol·K)

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO:https://youtu.be/dTknndf4GjY

ACTIVIDAD 3 UNA VEZ SE HA VISTO EL VIDEO:

En la reacción de combustión del etanol (C₂H₆O),  hallar el volumen de anhídrido carbónico que se desprende a la atmósfera, cuando se queman 40 gramos de etanol, desarrollándose la reacción a 25ºC y 650 mm de Hg.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.; R=0,082 atm·L/(mol·K)

 

CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS CON ELEMENTOS EN DISOLUCIÓN: 

Cálculos en reacciones químicas, pero alguno de los componentes está en disolución, con lo que hay que realizar algunos cálculos previos. En este caso sólo utilizamos la fórmula de la Molaridad, para la concentración de la disolución.

EJERCICIO FQ4EE2237:

El ácido sulfúrico reacciona con el Cinc. Hallar la cantidad de hidrógeno que se desprende cuando reaccionan 3 ml de disolución 3 M de ácido sulfúrico.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.; Ma(S)=32 u.m.a.; Ma(Zn)=65,4 u.m.a.;

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO:https://youtu.be/Oe9rlJ1QxrM

ACTIVIDAD 4 UNA VEZ SE HA VISTO EL VIDEO:

El cobre reacciona con el ácido nítrico para dar nitrato cúprico e hidrógeno. Hallar la cantidad de cobre que reacciona en estas condiciones con 250 ml de una disolución 2M de ácido nítrico.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(Cu)=63,5 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.; Ma(N)=14 u.m.a.

ACTIVIDAD 4.1:

Hallar la molaridad de una disolución de metanol al 99,5 % en masa y de densidad 0,791 g/ml.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

ACTIVIDAD 4.2:

El metanol se quema. Hallar el volumen de CO2 en condiciones normales, que se desprende a la atmósfera cuando quemamos el metanol contenido en 2 litros de una disolución de densidad 0,791 Kg/L del 99,5% de riqueza.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

EJERCICIO 4.3::

En la combustión del etilmetiléter, hallar:

a.- La cantidad de oxígeno que se necesita para quemar el etilmetiléter contenido en 700 ml de disolución 3M de etilmetiléter. (SOLUC.: 302,4 g)

b.- La cantidad de agua que se obtiene cuando reaccionan 650 ml de disolución de etilmetiléter de densidad 1,3 g/ml y del 85% en masa.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(C)=12 u.m.a.; Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

Y para terminar, con esta serie,

CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS, CON REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO:

Cálculos en reacciones químicas, en los que se hace necesario el planteamiento de reactivo limitante y exceso, para poder obtener lo que se solicita.

EJERCICIO FQ4EE2238:

En la reacción de formación del agua, hallar la cantidad de agua que se obtiene cuando disponemos de 10 g de hidrógeno y 10 g de oxígeno.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(O)=16 u.m.a.

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO:https://youtu.be/jt_Aztp03h8

ACTIVIDAD 5 UNA VEZ SE HA VISTO EL VIDEO:

El nitrógeno y el hidrógeno producen amoniaco. Hallar la cantidad de amoniaco que se forma cuando disponemos de 5,3 gramos de hidrógeno y 3,4 gramos de nitrógeno.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS: Ma(H)=1 u.m.a.; Ma(N)=14 u.m.a.

EJERCICIO GLOBALES PROPUESTOS DE ESTE CONTENIDO: CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS, CON DISOLUCIONES, CON GASES Y CON EL PLANTEAMIENTO NECESARIODE REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO:

EJERCICIO GLOBAL 1:

El ácido clorhídrico forma parte de la composición de los jugos gástricos. De ahí que la acidez de estómago se deba a un exceso en la producción de este ácido por parte de nuestro organismo. Para compensar este efecto, tomamos bicarbonato (bicarbonato de sodio) que reacciona con el ácido clorhídrico produciendo cloruro de sodio, agua y dióxido de carbono.

a.- Escribir la ecuación química del proceso descrito.

b.- Hallar la cantidad de bicarbonato que hay que tomar para neutralizar 5 ml de HCl 1,25 M.

c.- Hallar el volumen de dióxido de carbono que se forma con la cantidad de HCl del apartado anterior, si suponemos que la presión en el estómago es de 1,7 atmósfera y se encuentra a la temperatura corporal media normal de 37ºC.

d.- Hallar la cantidad de cloruro de sodio que se obtiene cuando disponemos de 15 gramos de HCl puro y de 23 g de bicarbonato.

DATOS: R=0,082 (atm·L)/(mol·K); Ma(Cl)=35,5 uma; Ma(O)=16 uma; Ma(H)=1 uma; Ma(C)=12 uma; Ma(Na)=23 uma.

RESOLUCIÓN DEL EJERCICIO A TRAVÉS DEL VIDEO:  https://youtu.be/wiwoyD9DKd8

EJERCICIO GLOBAL 2:

El butanol se quema en una reacción conocida como combustión.

a.- Hallar el volumen en C.N. de dióxido de carbono que se desprende a la atmósfera, aumentando el efecto invernadero, cuando se queman 3 litros de butanol gaseoso a 2,5 ats y 50º C de temperatura. (SOL.: 25,35 l)

b.- Hallar el volumen de vapor de agua en C.N. que se obtiene cuando 500 ml de una disolución de butanol al 80% en masa y 800 g/L de densidad se quieren quemar en presencia de 5 L de oxígeno en C.N. (SOL.: 7,15 g de ox, 320 g but, … ;4,17 L de H₂O)

c.- Hallar la cantidad de moléculas que quedan sin reaccionar del reactivo en exceso con los datos del apartado anterior. (2,58·10²⁴ moléc de butanol)

DATOS: R=0,082 (atm·L)/(mol·K); Ma(O)=16 uma; Ma(H)=1 uma; Ma(C)=12 uma.

EJERCICIO GLOBAL 3 (FQ1BE2217):

El etanal o acetaldehído (CH₃CHO) es un compuesto orgánico que aparece en nuestro organismo como consecuencia de la metabolización en el hígado del etanol, presente en las bebidas alcohólicas. De hecho, el etanal es el causante de la resaca y del rubor facial, con posterioridad al consumo inapropiado de bebidas alcohólicas.

Si consideramos la combustión del etanal, responder a las siguientes cuestiones:

a.- Hallar la masa de agua que se obtiene cuando reaccionan 25 g de etanal. (SOL.: 29,45 g)

b.- Hallar la masa de anhídrido carbónico que se obtiene cuando reaccionan 25 g de etanal. (SOL.: 50 g)

c.- Hallar la masa de oxígeno necesaria para la combustión de 25 g de etanal. (SOL.: 45,45 g)

d.- Confirmar con los tres apartados anteriores la Ley de Lavoisier para esta combustión de 25 g de etanal.

(SOL.: SUMAR REACTIVOS Y PRODUCTOS, VER QUE COINCIDE)

e.-Hallar el volumen de vapor de agua medido a 7 atmósferas y 90ºC que se forma cuando se quema el acetaldehído contenido en 1,5 dm³ una disolución de etanal de densidad 0,82 kg/L del 85% en masa, en presencia del oxígeno contenido en un recipiente de 5 litros a 7 atmósferas y 90º C. (SOL.: 4l)

f.- Hallar el número de moléculas que quedan sin reaccionar del reactivo en exceso del apartado anterior. (SOL.: 1,4·10²⁵ moléculas)

g.- Hallar el volumen de anhídrido carbónico (medido en C.N.) que se desprende a la atmósfera cuando quemamos el etanal contenido en 450 cm³ de una disolución de etanal 3,5 M. (SOL.:70,52 L)

h.- Hallar la molaridad de la disolución de etanal de densidad 0,82 kg/L del 85% en masa, mencionada en el apartado e. (SOL.:  15,84 m)

DATOS: R=0,082 (atm·L)/(mol·K); Ma(O)=16 uma; Ma(H)=1 uma; Ma(C)=12 uma.

EJERCICIO GLOBAL 4 (F1BE2196):

Hallar el volumen de oxígeno, medido a 900 mm de Hg de presión y a 30^oC, que se necesita para poder realizar la combustión completa de la glucosa (C₆H₁₂O₆) contenida en dos litros y medio, de una disolución acuosa de glucosa, de densidad 1,03 kg/L y del 15 % en masa.

DATOS: Constante de los gases: R=0,082 atm·L/(mol·K). MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(O)=16; Ma(H)=1. (1atm.=760 mm Hg); (0 ^oC=273 K)

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/TrAI97gLg3w

EJERCICIO GLOBAL 5, (F1BE2197):

Considerando la combustión del ácido acético o etanoico (CH₃-COOH)  que es el componente principal del vinagre:

a.- Hallar el volumen de oxígeno, medido a 1000 mm de Hg y 50º C, necesaria para que se realice la combustión del ácido acético contenido en 0,45 litros de una disolución de densidad 1,13 g/ml y al 30% en masa.

b.- Hallar la molaridad de la disolución anterior de ácido acético (densidad 1,13 g/ml y al 30% en masa).

DATOS: Constante de los gases: R=0,082 atm·L/(mol·K). MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(O)=16; Ma(H)=1. (1atm.=760 mm Hg); (0 ^oC=273 K)

IR AL VIDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/dyxLgIez2HU

EJERCICIO FQ4EE2224:

Teniendo en cuenta la combustión del ácido 3-hidroxibutanoico, responder a las siguientes preguntas:

a.- Hallar la cantidad de oxígeno, en gramos, que se necesita para realizar la combustión completa de 25 g de ácido.

b.- Hallar el volumen de vapor de agua en C.N. que se obtiene con la combustión de 25 g de ácido.

c.- Hallar el volumen de anhídrido carbónico en C.N., que se obtiene con la combustión de 25 g de ácido en presencia de sólo 25 g de oxígeno.

d.- Hallar el volumen de anhídrido carbónico medido a 100ºC y 20 atmósferas, que se obtiene cuando se queman completamente 1,5 litros de ácido medido igualmente a 100ºC y 20 atmósferas.

e.- Hallar el volumen de vapor de agua que se obtiene cuando 2 litros de ácido los hacemos reaccionar con 9 litros de oxígeno, medidos todos los compuestos, reactivos y productos, están medidos a 100ºC de temperatura y 20 atmósferas de presión.

f.- Hallar el volumen de anhídrido carbónico que se obtiene cuando 2 litros de ácido los hacemos reaccionar con 9 litros de oxígeno, medidos todos los compuestos, reactivos y productos, están medidos a 100ºC de temperatura y 20 atmósferas de presión.

g.- ¿Observas algo significativo en los resultados obtenidos en los apartados d, e y f?

DATOS: Constante de los gases: R=0,082 atm·L/(mol·K). MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(O)=16; Ma(H)=1. (1atm.=760 mm Hg); (0 ^oC=273 K)

EJERCICIO:

Para la combustión del ácido-2-hidroxipropanoico hallar:

a.- El volumen de agua a 70º C y 2,5 ats que se obtienen cuando reacciona el ácido contenido en 750 cm3 de una disolución 2 M de ácido con 3 litros de oxígeno medido igualmente a 70º C y 2,5 ats de presión.

SOL.: 3 litro de agua.

b.- El número de moléculas que quedan sin reaccionar del reactivo en exceso.

SOL.:8.5E23 moléculas

DATOS: Constante de los gases: R=0,082 atm·L/(mol·K). MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(O)=16; Ma(H)=1. (1atm.=760 mm Hg); (0 ^oC=273 K)

EJERCICIO: 

En la combustión del ácido-3-oxobutanoico, hallar:

a.- El volumen de anhídrido carbónico medido a 57ºC y 1250 mm de Hg que se desprende a la atmósfera cuando reacciona el ácido contenido en 3,8 dm3 de disolución 2,7 M con 8 litros de oxígeno en condiciones normales.

DATOS: Constante de los gases: R=0,082 atm·L/(mol·K). MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(O)=16; Ma(H)=1. (1atm.=760 mm Hg); (0 ^oC=273 K)

SOLUC.: 5,88 litros de CO2

PODRÍA RESULTAR INTERESANTE LA CONSULTA DE ESTOS OTROS ARTÍCULOS, DE ESTA MISMA WEB, QUE TIENEN QUE VER CON EL CONTENIDO QUE SE HA EXPUESTO, PARA NIVELES DE SECUNDARIA, CON LO QUE PUEDEN SER CONSIDERADOS DE REFUERZO:

• INTRODUCCIÓN A LAS REACCIONES QUÍMICAS
• CAMBIOS EN LA MATERIA
• EJERCICIOS DE CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS

Esperamos que este material ayude a completar este contenido de Reacciones Químicas, que tanta importancia tiene en determinados niveles, por su continuidad.

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