ESTEQUIOMETRÍA

Para resolver las siguientes situaciones:

1º) Plantea la ecuación química que representa la reacción química que se relata. Puedes verificar las fórmulas de reactivos y productos en INTERNET.

2º) Iguala la ecuación química.

3º) Realiza un cuadro que muestre las relaciones cuantitativas entre reactivos y productos en masa y en cantidad de sustancia.

4º) Plantea la regla de tres que te lleve a la respuesta. 

NOTA: En algunos casos deberás tener presente que el volumen molar de un gas ideal a P.T.N. es 22,4 litros.

CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS

1  1.   Calcular la masa de amoníaco producido a partir de 280,0 gramos de dinitrógeno en la reacción con suficiente cantidad de dihidrógeno.

    2.    En el laboratorio se puede obtener gas dioxígeno por termólisis de clorato de potasio, obteniéndose, además cloruro de potasio. ¿Qué masa de dioxígeno se obtiene a partir de 8,0 gramos de clorato de potasio?

    3. Se quieren obtener 200 gramos de sulfato de sodio. Calcular:

a) la masa de ácido sulfúrico que se necesita.

b) los moles de hidróxido de sodio consumidos.

c) el número de moléculas de agua que se obtienen.

     4.  Cierta cantidad de ácido nitroso reacciona totalmente con 120,0 gramos hidróxido de calcio. Calcular:

a)   la masa de la sal formada.

b)   la cantidad química de agua formada.

     5. a) ¿Cuántos gramos de cinc se necesitan para reaccionar con ácido clorhídrico y producir el dihidrógeno necesario para llenar un globo de 11,2 litros a Presión y Temperatura Normal (P.T.N.)?

b) ¿Cuántos gramos de cinc se necesitarían si se empleara ácido sulfúrico en lugar de ácido clorhídrico?

6. El carbonato de calcio reacciona con ácido clorhídrico para producir anhídrido carbónico, agua y cloruro de calcio. Si se trabaja con 1,0 gramos de carbonato de calcio y suficiente cantidad de ácido clorhídrico, calcular:

a) la masa de dióxido de carbono producida.

b) la cantidad química de ácido clorhídrico necesaria para producir la reacción.

c) las moléculas de agua obtenidas.

d) el volumen de dióxido de carbono producido a P.T.N.

7. Se hace reaccionar un mol de ácido perclórico con 32,0 gamos de hidróxido de magnesio. Determinar que reactivo está en exceso y expresar la cantidad en exceso en gramos y en moles.

 8. ¿Cuál es la masa máxima de cloruro férrico que puede producirse a partir de 50,0 gramos de sulfato férrico y 100,0 de cloruro de bario? También se forma sulfato de bario.

SOLUCIONES

RESOLVER:

1) En la etiqueta de una botella de amoníaco acuoso comercial (NH₃) se lee 70,72 %m/v.

   Calcular la concentración en g/L y Molaridad.

2) Se prepararon 150 mL de una solución disolviendo 13,5 gramos de glucosa (C6 H12 O6) en agua. Explicar cuál es el soluto y cuál es el solvente.Expresar la concentración de la solución de tres formas diferentes.

3) Las bebidas energizantes comenzaron a comercializarse en los años ´90, siendo la primera
 marca RED BULL. Una lata de 250mL contiene:

Cafeína   (C₈H₁₀N₄O₂) ….....0,080g

Sacarosa(C₁₂ H₂₂ O₁₁) …… 0,100g    

Taurina    (C₂H₇O₃SN) …......0,020g

a)    Calcular la concentración de cafeína en g/L.
b)    Hallar la concentración de azúcar en %m/V.
c)    Determinar la concentración de taurina en mol/L.

4) La Organización Mundial de la Salud y la Unión Europea han decidido colocar una etiqueta de advertencia a las bebidas energizantes que contienen cafeína (C₈H₁₀N₄O₂). A partir de 2004 todos los productos que contengan más de 150 miligramos de cafeína por litro deberán tener un aviso ubicado cerca del nombre que diga: «Alto contenido de cafeína». La mayoría de las bebidas energizantes que circulan en el mercado contienen 80 miligramos de cafeína por lata de 250 mL.

a¿Deberían llevar el aviso de advertencia las latas de bebida energizante que están a la venta? Justificar mediante cálculos.

b)Expresar la concentración de las latas que circulan en el mercado en molaridad.

c)Si se diseña una botella de 400 mL para una marca de bebida energizante nueva, ¿cuál será la masa en gramos de cafeína contenida en la botella para cumplir con el límite aceptable?

                                         

5) Un anticongelante para automóvil de 450 mL se compone de 44,5g de etilenglicol, 
C₂H₄ (OH)₂ y agua. Calcula la concentración de la solución en mol/L.

Si se extraen 200mL del frasco ¿cuál es su concentración en mol/L?

6) Se prepara una solución con 25,5 gramos de nitrato de potasio (KNO₃) y agua suficiente 
hasta obtener 100,0mL de la misma. Expresa la concentración de esta solución en mol/L y g/L.

¿Qué dato necesitaría para determinar el % en masa de la solución anterior?

7) Para desobstruir cañerías domésticas se utiliza una solución de soda cáustica que se puede preparar disolviendo 66g de hidróxido de sodio (NaOH) en agua hasta obtener 200mL de solución acuosa. Calcular la concentración en g/L, %m/V y molaridad.

8) En la etiqueta de un frasco de laboratorio se lee: “ácido sulfúrico, H₂SO₄   2,0 M”

a) ¿Qué información brinda la etiqueta del frasco?

b) ¿Con esos datos podemos saber el volumen o la cantidad de soluto contenidos dentro
      del frasco?

c) Si el frasco contiene 500 mL de solución, ¿cuántos moles de H₂SO₄ están disueltos?

   ¿A cuántos gramos de H₂SO₄ corresponde?
d) ¿Cuál es la concentración de la solución expresada en g/L? ¿Y en % m/V?

EMULSIONES

¿Qué es la mayonesa?

¿Qué es un MOL?

1.         Estudiar el siguiente texto:          

Aún las muestras más pequeñas que manejamos en el laboratorio contienen números enormes de átomos, iones o moléculas. Por ejemplo, una cucharadita de agua (unos 5mL) contiene 2 x 10²³ moléculas de agua. Resulta conveniente, entonces, tener una unidad especial para describir cantidades tan grandes de objetos.

En la vida cotidiana usamos unidades de conteo como docena y decena para manejar cantidades grandes. En Química la unidad para manejar entidades elementales, es decir átomos, moléculas, iones, electrones, es el  mol.

Un mol se define como la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos de carbono hay en 12 gramos de  carbono doce (¹²C). 

Así como kilogramo y metro son unidades de propiedades físicas, también mol es una unidad. El mol es la unidad para la magnitud denominada cantidad química o cantidad de sustancia, y su símbolo es n.

Mediante experimentos se ha determinado que el número de átomos que hay en 1 mol de ¹²C es 6,02 x 10²³ átomos. Este valor, 6,02 x 10²³ partículas/mol, recibe el nombre de Constante de Avogadro, en honor al científico italiano Amadeo Avogadro (1776-1856).

La Constante de Avogadro representa un número tan grande que es difícil imaginarlo. Si esparciéramos 6,02 x 10²³  bolitas, 602 000 trillones de bolitas, sobre toda la superficie terrestre, formaríamos una capa de casi 5 Km de espesor.

Ejemplos:

·         1 mol de átomos de ¹²C = 6,02 x 10²³ átomos de ¹²C.

·         1 mol de moléculas de H₂O = 6,02 x 10²³ moléculas de H₂O.

·         1 mol de iones de NO₃^- = 6,02 x 10²³ iones NO₃^- (nitrato).

2.       Resolver los siguientes ejercicios.

a)      ¿Cuántos átomos de carbono hay en 0,350 moles?

b)      ¿Cuántos átomos de hierro hay en 5 moles?

c)       ¿A cuántos moles corresponden 3 X 10³⁰ átomos de cobre?

d)      ¿Qué cantidad  de sustancia son 150.000 moléculas de agua?

3. Completar el siguiente cuadro sobre las siete magnitudes fundamentales del Sistema Internacional de Unidades:

MAGNITUD	UNIDAD	SÍMBOLO
Longitud
Masa
Temperatura
Intensidad de corriente eléctrica
Tiempo
Cantidad de sustancia
Intensidad luminosa

4.  Cuando se quiere contar un número grande de tornillos se recurre a una balanza. Se mide la masa del total y se divide entre la masa de un tornillo, obteniendo así en forma indirecta la cantidad de tornillos. De la misma manera se determina la cantidad de sustancia de una muestra. Se mide la masa en una balanza y se divide entre la masa de un mol de entidades elementales de esa muestra. A la masa, expresada en gramos, de 1 mol de una sustancia  se le denomina Masa Molar, su símbolo es  M y su unidad es g/mol.                              n = m
                                                               M

Con ayuda de la Tabla Periódica de los Elementos completar el siguiente cuadro:

Sustancia	Masa Molar (g/mol)	Cantidad química (mol)	Masa (g)	Número de entidades elementales
Dióxido de azufre, SO2				5,0 x 1030 moléculas
Gas metano, CH4		100 moles
Ácido ascórbico, C6H8O6			0,10g
Hierro, Fe			150g

5. Resolver:

a. ¿Cuál de las siguientes muestras contiene el mayor número de átomos? 

  ü                  1,0 g de oro

               1,0g helio

                          1,0g de cobre

b. Una hoja de afeitar contiene un total de 8,4x10²¹ átomos, de los cuales 57% son átomos de hierro, 14% son átomos de cromo y 29% son átomos de carbono.

¿Qué masa de carbono tiene la hoja?

c. Un nuevo modelo de auto es galardonado por la baja emisión de dióxido de carbono: 132g por kilómetro recorrido. ¿Qué cantidad de moléculas de dicho gas libera en un viaje de 100Km?

d. ¿Qué cantidad química contiene una bolsa de 1kg de azúcar?   (Sacarosa: C₁₂H₂₂O₁₁)

e. ¿Cuál es la masa molar de un compuesto en el que 0,142 mol poseen una masa de  2,55 gramos? ¿Se trata de H₂O, CH₄, HF, NH₃?

 f. Una muestra de una aleación está formada por: 64,0g de oro,  23,0g de cobre  y  9,8g de magnesio.  ¿Cuál de los metales está presente en la aleación con mayor número de átomos?

g. Se tiene un frasco tapado y sellado sin etiquetar, en el que se sabe se colocaron  0,50 mol de una sal. Se duda si corresponde a los frascos que contienen dicromato de potasio, K₂Cr₂O_7, permanganato de potasio, KMnO₄, o sulfato cúprico pentahidratado CuSO₄^. 5H₂O. Se sabe que la masa del frasco vacío es de 15,00g y lleno es de 173,00g. ¿Qué sal contiene el frasco?

QUÍMICA INORGÁNICA: NOMBRANDO Y FORMULANDO.

             BIOROCKS en la POLINESIA FRANCESA:

           Biorocks es un método para aumentar la vitalidad y acelerar el crecimiento de los corales en áreas dañadas. Los corales marinos son animales que viven en colonias unidos unos a otros por su exoesqueleto de carbonato de calcio, creando grandes estructuras subacuáticas llamadas arrecifes. 
            Para mitigar los daños que causa la presencia humana, el arquitecto y científico oceanográfico Wolf Hilbertz en colaboración con el Dr. Thomas Goreau de la fundación ecologista Global Coral Reef Alliance, desarrollaron el procedimiento de electrodeposición de minerales en agua de mar.
          El método consiste en sumergir estructuras metálicas, como se ve en la figura, conectadas a celdas solares que generan corriente eléctrica. El cátodo de la estructura (polo cargado negativo) atrae cationes, y el ánodo (polo positivo del metal) atrae aniones, que al unirse forman sales.
          Cuando se unen el catión calcio con el anión carbonato se forma la sal carbonato de calcio, la misma que secretan los corales. La acumulación de minerales sobre el armazón metálico ayuda a los corales a crear su exoesqueleto y fijarse más rápidamente. De esta manera se desarrollan más rápido que las malezas que crecen sobre los corales deteriorándolos.
          Al recuperar así los arrecifes de coral, se preserva un importante ecosistema con una gran biodiversidad. Es el hábitat natural de variedad de peces, cangrejos, pulpos, almejas, erizos y langostas de mar, además de proveer de alimento a otras muchas especies. Constituyen también  una barrera natural de protección de las costas y una importante atracción turística.

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 Reglas para nombrar iones positivos (cationes):

          ✔   Los cationes que se forman a partir de átomos metálicos tienen el mismo nombre que el metal:         
                         Ag⁺ catión plata,  Zn⁺² catión cinc,  Al⁺³ catión aluminio.

          Comprende también a  los iones metálicos de los Grupos IA y IIA de la Tabla periódica. Plantéelos.

      ✔ Si un metal puede formar cationes con diferente carga, la carga positiva se indica con un número romano entre paréntesis después del nombre del metal, o se aplica la terminación –oso para la carga menor y la terminación –ico para la carga mayor.

 Fe⁺²  catión hierro (II), catión ferroso           Cu⁺ catión cobre (I), catión cuproso

               Fe⁺³ catión hierro (III), catión férrico             Cu⁺² catión cobre (II), catión cúprico

       Comprende a la mayor parte de los metales de transición, Grupos del IIIB al IIB. Plantéelos.

     ✔   Los cationes formados a partir de átomos no metálicos tienen nombres que terminan en  -io:                                                 NH₄⁺ catión amonio                     H₃O⁺ catión hidronio

         Estos cationes son poliatómicos y los de los ítems a y b son monoatómicos.

      Reglas para nombrar iones negativos (aniones):

 ✔ Los nombres de los aniones monoatómicos se forman agregando la terminación –uro al nombre del elemento, y la terminación –ido en el caso del oxígeno.

H^- anión hidruro       Cl^- anión cloruro     S^2- anión sulfuro       N^3- anión nitruro    

OH^- anión hidróxido   

Algunos aniones poliatómicos sencillos también llevan estas terminaciones:      CN^- anión cianuro     

✔  Los aniones poliatómicos que contienen oxígeno terminan sus nombres en  -ato o –ito, se llaman oxianiones.  

NO₂^-  anión nitrito          SO₃^2- anión sulfito        PO₃^3-  anión fosfito       CO₂^2-  carbonito

NO₃^- anión nitrato          SO₄^2-  anión sulfato      PO₄^3- anión fosfato       CO₃^2-  carbonato

                  Para el cloro:       
                     ClO₄^-  anión perclorato                                                                                                

                     ClO₃^-  anión clorato

                     ClO₂^-  anión clorito

                     ClO ^-  anión hipoclorito

    ✔ Los aniones que se obtienen agregando H⁺ a un oxianión se le agrega el prefijo hidrógeno.      HCO₃^- anión hidrógenocarbonato (antiguamente bicarbonato)

El anión selenato es SeO₄^2-, escribir la fórmula del selenito. Idem    BrO₃ ^-, bromato.

             Para nombrar las sales:

Nombre del anión seguido de “de” y el nombre del catión:

BaBr₂ bromuro de bario      Al(NO₃)₃ nitrato de aluminio      Cu(ClO₄)₂ perclorato cúprico

              Formular: sulfato de potasio, hidróxido de bario, cloruro férrico, bromuro de amonio, nitrato cobaltoso.

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REPASEMOS:

• METAL + OXÍGENO → ÓXIDO BÁSICO

                                                     +
                                                 AGUA
                                                     ↓
                                           HIDRÓXIDO

• NO METAL + OXÍGENO → ÓXIDO ÁCIDO (anhídrido)

                                                                                             +
                                                          AGUA
                                                               ↓
                                                                                       ÁCIDO

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    Tarea: Leer los textos y formular todas las sustancias químicas que se mencionan en cursiva:

TEXTO I: Ácido sulfúrico

El ácido sulfúrico es uno de los productos más importantes de la industria química. Entre las múltiples aplicaciones se encuentran producción de otros ácidos, fertilizantes, fibras sintéticas, pigmentos para pinturas, explosivos, papel, tintas y caucho, en el estampado de telas, en la metalurgia del cobre, hierro y manganeso.

 Se conoce desde la Antigüedad con el nombre de aceite vítreo, por su aspecto aceitoso y viscoso. En el siglo XVI se fabricaba con el método de la campana, llamado así porque se calentaba nitrato de potasio y dióxido de azufre debajo de una campana de vidrio.

En la actualidad se obtiene principalmente por el método de contacto. En un quemador, a partir de los minerales que contienen azufre, se obtiene dióxido de azufre. Luego este se convierte en trióxido de azufre en presencia de un catalizador: el pentóxido de vanadio. Finalmente el trióxido de azufre se pone en contacto con el agua para obtener ácido sulfúrico (de allí el nombre del método).

TEXTO II:  La salinidad del agua

                El agua es considerada un disolvente universal, ya que es la sustancia que más compuestos disuelve. Debido a este poder disolvente, el agua natural no es pura y contiene disueltas otras sustancias como gases y sales. Esta propiedad se relaciona también con la formación de puentes de hidrógeno.

                El agua de mar representa el 97,2% del total del agua de la Tierra. En ella se encuentran, principalmente combinaciones de los cationes sodio, magnesio, calcio y potasio, con los aniones cloruro y sulfato. La sal más abundante en el agua de mar es el cloruro de sodio, que puede extraerse por evaporación. Este elevado contenido de cloruro de sodio hace que el agua de mar resulte inadecuada para uso doméstico, requiriéndose un proceso de desalinización por destilación o por ósmosis inversa.

                Las aguas continentales o dulces (lagos, ríos y arroyos) se diferencian de las marinas en que el anión mayoritario es el bicarbonato. Como la concentración de sales disueltas es reducida (entre 100 y 350 veces más diluida que en el agua de mar), este tipo de agua resulta apta para el consumo humano. Lamentablemente, sólo el 1% del total de agua existente en la Tierra es agua dulce. El agua dulce no posee una composición tan definida como el agua de mar. Por ejemplo si en su camino fluye sobre rocas calizas, puede incorporar cantidades importantes de cationes calcio y magnesio, lo que la convierte en agua dura, caracterizada porque las sales insolubles formadas precipitan, en particular cuando se la calienta.


                                            Lluvia ácida.

 El pH normal de la lluvia es de aproximadamente 5,6. Esto se debe a que sustancias de origen natural, principalmente el dióxido de carbono, han hecho siempre que el agua de lluvia sea ligeramente ácida. Plantear la ecuación química que corresponde a la reacción del dióxido de carbono con agua.

El ácido sulfúrico no es el único determinante de la lluvia ácida. Los óxidos de nitrógeno reaccionan de forma similar con el vapor de agua de la atmósfera produciendo ácido nítrico. Plantear la ecuación química correspondiente.

             ACTIVIDAD EXPERIMENTAL

1. OBJETIVO: Medir el pH de diferentes soluciones.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Experimentalmente se pueden diferenciar las soluciones ácidas de las soluciones básicas (o alcalinas) mediante el uso de reactivos indicadores, que presentan diferente color en medio ácido y en medio básico. 

El biólogo Sörensen propuso en 1909 una escala llamada escala de pH para medir la acidez o basicidad de una solución acuosa, pH < 7 corresponde a un medio ácido a 25ºC, pH = 7 corresponde a un medio neutro

pH > 7 corresponde a un medio básico.

Se puede medir con un papel indicador pH, que es un papel impregnado de diferentes reactivos indicadores, cuyo color varía progresivamente según el pH de la solución con que se lo moja.

También se puede medir el pH de una solución con un instrumento llamado peachímetro.

    3. MATERIALES  y SUSTANCIAS:

Muestras de diferentes sustancias utilizadas en la vida cotidiana

Varilla de vidrio (Agua y papel para secarla)

 Papel pH  (Pinza para tomarlo y plaqueta para apoyarlo)

4.    PROCEDIMIENTO:

4.1. Colocar con una pinza trozos de papel pH en la plaqueta.

4.2. Introducir la varilla en una muestra y mojar un trozo de papel pH sobre la plaqueta.

4.3. Comparar la coloración con el patrón. Anotar el pH en la tabla.

4.4. Lavar la varilla y repetir el procedimiento para cada sustancia.

5. RESULTADOS:

SUSTANCIA	pH	SUSTANCIA	pH