DISOLUCIONES REACCIONES QUÍMICAS BACHILLERATO

DISOLUCIONES Y REACCIONES QUÍMICAS. FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º DE BACHILLERATO:

PUEDE INTERESAR LA CONSULTA DE LOS SIGUIENTES MATERIALES RELACIONADOS:

ESTE MATERIAL SIGUE LOS PROCESOS DETERMINADOS POR:

- FÍSICA Y QUÍMICA DE 4º DE LA E.S.O.: DESARROLLO DE LA ASIGNATURA
- FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º DE BACHILLERATO: DESARROLLO DE LA ASIGNATURA

SABERES BÁSICOS DE FÍSICA Y QUÍMICA SEGÚN LOMLOE QUE CONTEMPLAN EL CONTENIDO:

- II.- LA MATERIA DE 4º E.S.O.
- II. REACCIONES QUÍMICAS DE 1º BACHILLERATO.

La mayor parte de las reacciones químicas se producen con reactivos en disolución, por lo tanto en el estudio de las reacciones químicas, el estudio y el control de la concentración de las disoluciones es fundamental.

Nos ocuparemos en este artículo de los aspectos que deben tenerse en cuenta a la hora de abordar y superar este contenido en Física y Química de 1º de Bachillerato.

INTRODUCCIÓN. FÓRMULAS MÁS IMPORTANTES QUE SE UTILIZAN EN LOS EJERCICIOS DE REACCIONES QUÍMICAS:

Lo principal es conocer las fórmulas más utilizadas y ser capaces de obtener la cantidad de soluto (suele ser uno de los reactivos que intervienen en la reacción) que contiene una determinada disolución.

GRAMOS POR LITRO (g/L):

EJERCICIO FQ1BE3538:

Tenemos una disolución de NaCl con una concentración de 4 gramos de NaCl por litro de disolución. Hallar la masa de sal que contiene 250 cm³ de disolución.

MOLARIDAD:

EJERCICIO FQ1BE3539:

Disponemos de una disolución 1,5 M de HCl (ácido clorhídrico). Hallar el ácido contenido en 0,3 dm³ de disolución.

DENSIDAD Y PORCENTAJE EN MASA:

EJERCICIO FQ1BE3540:

Tenemos una disolución de 1550 g/dm³ de densidad de ácido sulfúrico del 65% en masa. ¿Qué cantidad de ácido nos encontramos en 150 ml de esa disolución?

EJERCICIOS DE APLICACIÓN DE ESTE CONTENIDO, QUE ADEMÁS GLOBALIZA EL ESTUDIO DE LAS REACCIONES QUÍMICAS AL CONTEMPLAR ASPECTOS RELACIONADOS CON GASES E INCLUSO REACTIVO LIMITANTE Y EN EXCESO:

EJERCICIO FQ1BE2758:

El Cinc reacciona con el ácido sulfúrico para producir sulfato de cinc e hidrógeno.

a) Hallar el volumen de hidrógeno en C.N. que se puede obtener cuando disponemos de 125 ml de una disolución de ácido sulfúrico de densidad 0,8 g/ml y del 55% en masa y de solamente 13 g de cinc.

b) Hallar la cantidad de sulfato que se obtiene con los datos del apartado anterior si suponemos que el rendimiento de la reacción es del 70%.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS EN UMA: Zn:65,4; S:32; H:1; O:16

SOLUCIÓN: 4,48 l; 22,46 g

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EJERCICIO FQ1BE2776:

El tetraoxidosulfato(2-) de plata reacciona con el cloruro de sodio para producir sulfato de sodio y cloruro de plata.

Teniendo en cuenta la reacción anterior:

a.- Calcular la cantidad de sulfato de sodio que se puede obtener con 18 gramos de sal común y 125 ml de una disolución de sulfato de plata de densidad 0,92 kg/L y del 65% en masa.

b.- Indicar el número de átomos que quedan sin reaccionar del reactivo en el exceso con los datos del apartado anterior.

c.- Hallar la cantidad de cloruro de sodio que es necesario que reaccione si queremos elaborar 1 litro de disolución acuosa de sulfato de sodio 1,3 M.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS EN UMA: S:32; O:16; Ag:107,9; Na:23; Cl: 35,5; N_AVOGADRO=6,022E23;

21,85 g; 3,63E23; 152,1

EJERCICIO FQ1BE2782:

El carbonato de potasio reacciona con el carbono para producir anhídrido carbonoso (monóxido de carbono) y potasio.

a.- Hallar la masa de potasio que se puede obtener cuando reacciona 1 kg de carbonato de potasio.

b.- Hallar el volumen de anhídrido carbonoso en C.N. que se obtiene con la reacción del carbonato de potasio presente en 150 ml de una disolución de carbonato de densidad 1,12 kg/L del 45 % en masa y solamente 23 g de C.

c.- Hallar la masa de potasio que se puede obtener como máximo con la reacción de 200 cm³ de una disolución 1,5 M de carbonato, si el rendimiento de la reacción se estima en el 75 %.

DATOS: MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(O)=16; Ma(K)=39; R=0,082 ats·L/(mol·K)

IR A LA SOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO: EXAMEN FINAL RESUELTO DE QUÍMICA PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º DE BACHILLERATO A. PRUEBA 3 DEL TERCER TRIMESTRE DEL CURSO 23-24.

EJERCICIO FQ1BE2784:

El nitrato sódico ( trioxidonitrato (1-) de sodio) y el cloruro potásico produce nitrato potásico y cloruro sódico (sal común), en una reacción de sustitución.

a.- Hallar la masa de sal común que se puede obtener cuando reacciona 1 kg de nitrato sódico.

b.- Hallar la masa de nitrato potásico que se obtiene con la reacción del nitrato de sodio presente en 150 ml de una disolución de nitrato de sodio de densidad 1,12 kg/L del 45 % en masa y solamente 23 g de cloruro de potasio.

c.- Hallar la masa de sal común que se puede obtener como máximo con la reacción de 200 cm³ de una disolución 1,5 M de nitrato sódico, si el rendimiento de la reacción se estima en el 75 %.

DATOS: MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(Cl)=35,5; Ma(O)=16; Ma(K)=39; Ma(Na)=23: Ma(N)=14; R=0,082 ats·L/(mol·K)

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EJERCICIO FQ4EE2279:

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.

SOLUCIÓN: 15,875 g Cu

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EJERCICIO FQ1BE3024:

El sulfato de sodio [tetraoxidosulfato de disodio ó tetraoxidosulfato(2-) de sodio] y el cloruro de bario [dicloruro de bario] reaccionan en disolución acuosa para dar un precipitado blanco de sulfato de bario [tetraoxidosulfato de bario ó tetraoxidosulfato(2-) de bario]. En la reacción también se forma sal común (cloruro sódico).

a.- Hallar la cantidad de sulfato de bario que se obtiene cuando reaccionan 9 mL de disolución de sulfato de sodio 0,8 M.

b.- Hallar la cantidad de cloruro sódico que se obtiene cuando reaccionan 20 g de sulfato de sodio con exactamente 20 g de cloruro de bario.

c.- Hallar la cantidad de cloruro de bario que debe reaccionar si deseamos encarecidamente que se obtenga el cloruro sódico contenido en 100 mL de una disolución 2 M de cloruro sódico.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.(ó g/mol): M(O)=16; M(S)=32; M(Ba)=56; M(Na)=23; M(Cl)=35,5; M(H)=1; R=0,082 atm·L/(K·mol

CONTROL DE FALLOS: La masa atómica del Ba es 137,33, el dato suministrado es erróneo, no obstante, al ser el dato que figura en la prueba, se ha resuelto con el dato dado de 56.

IR AL ARTÍCULO CON LA RESOLUCIÓN PASO A PASO DE ESTE EJERCICIO: EXAMEN DE CÁLCULOS EN REACCIONES QUÍMICAS PARA FÍSICA Y QUÍMICA DE 1º DE BACHILLERATO. RESUELTO. CURSO 24-25, 2º TRIMESTRE.

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 VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/Oe9rlJ1QxrM

ACTIVIDAD 4 UNA VEZ SE HA VISTO EL VÍDEO:

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.

SOLUCIÓN: 1101,17 L

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.

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 VÍDEO: 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 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)

SOLUCIÓN PASO A PASO: EJERCICIO FQ1BE2217r

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)

SOLUCIÓN PASO A PASO: EJERCICIO FQ1BE2217r

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

SOLUCIÓN PASO A PASO: EJERCICIO FQ1BE2217r

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)

SOLUCIÓN PASO A PASO: EJERCICIO FQ1BE2217r

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)

SOLUCIÓN PASO A PASO: EJERCICIO FQ1BE2217r

DATOS: R=0,082 (atm·L)/(mol·K); Ma(O)=16 uma; Ma(H)=1 uma; Ma(C)=12 uma.; N.A.=6,022·10²³

EJERCICIO FQ1BE2196:

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 VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/TrAI97gLg3w

EJERCICIO GLOBAL FQ1BE2197:

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 VÍDEO QUE RESUELVE EL EJERCICIO: https://youtu.be/dyxLgIez2HU

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 FQ1BE2280:

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 litros de agua.

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

SOL.:8.5E23 moléculas

EJERCICIO FQ1BE2282:

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

EJERCICIO FQ1BE2067:

El carbonato de sodio en presencia de agua y anhídrido carbónico produce hidroxidodioxidocarbonato(1-) de sodio*.

*pág 13 de nuestro CUADERNILLO DE FORMULACIÓN QUÍMICA INORGÁNICA

a.- Hallar la cantidad de sal ácida que se puede obtener con el carbonato de sodio contenido en 300 ml de una disolución 2,5 M de carbonato de sodio.

b.- Hallar la el volumen de vapor de agua medido en C.N. que se consume cuando el carbonato de sodio del apartado anterior se hace reaccionar con 7,5 dm³ de anhídrido carbónico en C.N.

c.- Hallar el número de moléculas que quedan sin reaccionar del reactivo en exceso del apartado anterior.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(H)=1; Ma(Na)=23; Ma(O)=16; R=0,082 atm·L/(mol·K); N.A.=6,022·10²³ (1 mol de cualquier compuesto contiene un número de Avogadro de moléculas, del mismo modo que 1 mol de cualquier elemento contiene un número de Avogadro de átomos)

SOLUC.: 126 g; 7,5 L; 2.5E23 moléculas;

EJERCICIO FQ1BE2445:

El bicarbonato sódico* se usa como antiácido digestivo y también para limpiar metales, principalmente oro y plata; además mi hija lo usaba para hacer «slime».

Se puede obtener con la reacción del ácido carbónico y del hidróxido de sodio, obteniéndose bicarbonato y agua.

* Si bien en nomenclatura química está en desuso la palabra «bicarbonato», para referirse a una sal ácida, está claro que se sigue usando, (farmacias, limpiadores, droguerías…) con lo que reivindicamos desde aquí a la IUPAC su reincorporación, como muestra de cercanía de la ciencia a la sociedad en general. Pág 13 de nuestro CUADERNILLO DE FORMULACIÓN QUÍMICA INORGÁNICA.

Para esta reacción de formación del bicarbonato, responder a las siguientes preguntas:

a.- Hallar la cantidad de bicarbonato que se puede obtener cuando 50 gramos de hidróxido sódico reaccionan con ácido en exceso.

b.- Hallar la cantidad de bicarbonato que se obtiene cuando se produce la reacción de medio litro de ácido 1,5 M con 100 ml de una disolución de hidróxido sódico de densidad 1,3 kg/l al 80 % en masa.

c.- Hallar el volumen en condiciones normales de vapor de agua que resulta cuando se produce la reacción de medio litro de ácido 1,5 M con 100 ml de una disolución de hidróxido sódico de densidad 1,3 kg/l al 80 % en masa.

d.- Hallar la cantidad de moléculas que quedan sin reaccionar del reactivo en exceso cuando se produce la reacción de medio litro de ácido 1,5 M con 100 ml de una disolución de hidróxido sódico de densidad 1,3 kg/l al 80 % en masa.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS EN U.M.A.: Ma(C)=12; Ma(H)=1; Ma(Na)=23; Ma(O)=16; R=0,082 atm·L/(mol·K); N.A.=6,022·10²³.

SOLUCIONES: 105 g; 63 g; 16,79 L; 1,22E23 moléculas NaOH

EJERCICIO FQ1BE2756;

Para la reacción de combustión de la propanona:

a.- Hallar la cantidad de anhídrido carbónico que se obtiene cuando disponemos de 450 ml de una disolución 2M de propanona y de 7,5 litros de oxígeno a 300ºC y 823 mm de Hg.

b.- Comprobar con la reacción indicada y los datos del apartado anterior, que se cumple la Ley de los Volúmenes de Combinación.

SOLUCIONES: Lim O₂; 5,70 g CO₂; 1,87 l de propanona; 5,62 l de CO₂; 5,62 l de H₂0; sí

EJERCICIO FQ1BE2757;

Para la reacción de combustión del propanal:

a.- Hallar la cantidad de vapor de agua medido a 145º C y 900 mm de Hg, que se obtiene cuando disponemos de 750 ml de propanal de d=0,98 g/ml del 75 % en masa y de 4,5 litros de oxígeno en C.N.

b.- Comprobar que con la reacción indicada y los datos del apartado anterior, se cumple la Ley de los Volúmenes de Combinación.

EJERCICIO FQ1BE2760:

El aluminio reacciona con el ácido clorhídrico produciendo cloruro de aluminio e hidrógeno gaseoso.

a.- Hallar el volumen de hidrógeno medido a 900 mm de Hg y 25º C que se puede obtener con 17 moles de aluminio y 2,5 litros de HCl de d=1,12 g/ml y 75% en masa.

DATOS DE MASAS ATÓMICAS EN UMA: Al:26,98; Cl:35,5; H:1

SOLUCIÓN: 516,19 l

EJERCICIO FQ1BE2768:

El ácido propanoico se quema.

a.- Escribir y ajustar la reacción química correspondiente.

b.- Realizar el balance de masas y comprobar que cumple la Ley de Lavoisier.

c.- Hallar la masa de agua que se obtiene con 4 gramos de ácido.

2,92 gramos de agua

d.- Indicar el reactivo en exceso y el limitante cuando disponemos de 4 gramos de ácido y 4 g de oxígeno.

Limitante el oxígeno

e.- Hallar el número de moléculas que quedan sin reaccionar del reactivo en exceso.

1,08E21