Departamento de Física y Química
: Reacciones químicas
Ejercicios para practicar sobre cálculos estequiométricos a) ¿Que tendrá más masa: 2 L de hidrógeno (H2) o 2 L de nitrógeno (N2)? ¿por qué? b) ¿Qué ocupará más volumen: 2 g de hidrógeno o 2 g de nitrógeno? ¿por qué? c) ¿Qué tendrá más masa: 2 moles de hidrógeno o 2 moles de nitrógeno? ¿por qué? [En todos los casos, suponiendo que ambos gases se encuentran en las mismas condiciones de presión y temperatura] [Masas atómicas: H:1; N:14] Explica cómo prepararías 150 cm3 de disolución 0.4 M de NaOH. [Masas atómicas: Na: 23; O: 16; H: 1] Tenemos dos moles de agua y dos moles de amoníaco, por tanto podemos afirmar que: Tenemos más moléculas de agua (masa molecular: 18) que de amoníaco (masa molecular: 17) Tenemos la misma cantidad de moléculas de agua que de amoníaco Tenemos la misma masa de agua que de amoníaco Tenemos más masa de agua que de amoníaco Preparamos en un recipiente 400 cm3 de disolución de NaCl 1.2 M Podemos afirmar que: En ese recipiente habrá 400 cm3 de agua En ese recipiente hay 1.2 moles de sal En ese recipiente hay 0.96 moles de iones En ese recipiente hay 0.48 moles de iones Dada la siguiente reacción: C + O2 (g) → CO2 (g), podemos afirmar que: Por cada mol de carbono reaccionan dos moles de oxígeno produciendo 1 mol de dióxido de carbono Por cada molécula de carbono reacciona una molécula de oxígeno produciendo una molécula de dióxido de carbono Por cada gramo de carbono reacciona una gramo de oxígeno produciendo un gramo de dióxido de carbono Por cada 22.4 litros de oxígeno que reaccionan se producen otros 22.4 litros de dióxido de carbono, todo ello medido en condiciones normales A partir de los siguientes valores de las masas atómicas: O: 16; Br: 80, podemos afirmar que: La masa de una molécula de óxido de bromo (III) es de 208 gramos En un gramo de óxido de bromo (III) hay 208 moléculas En 1 mol de óxido de bromo (III) hay 6,02 x 1023 moléculas 1 mol de óxido de bromo (III) equivale a 208 gramos de esa misma sustancia 1 mol de óxido de bromo (III) equivale a 128 gramos de esa misma sustancia ¿Cuál será la concentración, en g/l, de 100 cc de una disolución 0,01 M de ioduro de magnesio (MgI2)? [Masas atómicas: I: 127; Mg: 24.3] Explica cómo prepararías 500 cm3 de una disolución acuosa de ácido sulfúrico (H2SO4) de concentración 0.2 M. [Masas atómicas: S: 32 ; O: 16; H: 1] El nitrógeno (N2) y el hidrógeno (H2), ambas sustancias gaseosas en condiciones normales, se unen para dar amoníaco (NH3). Escribe la ecuación química correspondiente a) ¿Cuántos litros de nitrógeno medidos en condiciones normales reaccionarán con 30 litros de hidrógeno medidos también en condiciones normales?. Justifica tu respuesta b) ¿Cuántos gramos de amoníaco pueden formarse a partir de 10 g de hidrógeno y 28 g de nitrógeno?. Justifica tu respuesta. [Masas atómicas: H:1 N:14]
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El ácido clorhídrico (HCl(ac)) ataca al cobre (Cu) produciendo cloruro de cobre (II) (CuCl2) y desprendiendo hidrógeno (H2) a) ¿Qué volumen de disolución 0.2 M de ácido clorhídrico será necesario para hacer desaparecer 1,6 g de cobre? b) ¿Qué volumen de hidrógeno, medido a 20 ˚C de temperatura y 1 atm de presión podrá recogerse de esa reacción? c) ¿Crees que la disolución resultante conducirá la corriente eléctrica? ¿por qué? [Masas atómicas: Cl:35.5; H:1; Cu:63.5] [R=0.082 at.L / K.mol] La combustión del butano (C4H10) consiste en su reacción con el oxígeno (O2) para producir dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Calcula la cantidad de dióxido de carbono que se produce en la combustión completa de 461 g de butano. [Masas atómicas: C: 12; H: 1; O: 16] a) Explica cómo prepararías 200 cm3 de una disolución 0.5 M de ácido clorhídrico (HCl). Expresa también la concentración de esa disolución en g/l b) Como hemos visto en el laboratorio, el ácido clorhídrico reacciona con el cinc (Zn) produciendo cloruro de cinc (ZnCl2) e hidrógeno (H2). ¿Qué cantidad de la disolución que hemos preparado necesitamos echar para que reaccione con 1.63 g de Zn?, ¿qué ocurrirá si echamos una cantidad mayor?. Calcula el volumen de hidrógeno que se recogerá tras la reacción si se mide a 1 atm de presión y 25 C de temperatura. [Masas atómicas: H:1 ; Cl: 35.5 ; Zn: 65.4 ] a) Explica cómo prepararías 150 cm3 de una disolución 0.2 M de ioduro potásico (KI) (cantidades, procedimiento, etc.) b) Echamos 6 cm3 de esa disolución en un tubo de ensayo, ¿cuál será su concentración?, ¿cuántos moles de iones habrá en el tubo de ensayo?, ¿cuántos iones habrá en el tubo? [Iodo: Número atómico: 53; Masa atómica: 127] [Potasio: Número atómico: 19; Masa atómica: 39] El ácido sulfúrico (H2SO4) ataca al cobre (Cu) produciéndose sulfato de cobre (II) (CuSO4) y desprendiéndose hidrógeno (H2). En un tubo de ensayo echamos 14 cm3 de una disolución 2 M de ácido sulfúrico, y 1.5 g de cobre. Explica lo que habrá en el tubo de ensayo después de que se haya producido la reacción, y cuánto habrá de cada sustancia. Calcula también el volumen de hidrógeno que se desprenderá, medido en condiciones normales. [Masa atómicas: H: 1 ; O: 16 ; S: 32; Cu: 63.5] Un frasco contiene 300 ml de una disolución, cuyo soluto son 1.18 g de ácido sulfúrico (H2SO4). En un vaso echamos 100 ml de la disolución anterior, y añadimos 5 g de cinc (Zn). Calcula el volumen de hidrógeno (H2) que se desprenderá, medido a 2 atm de presión y a una temperatura de 27ºC. ¿Cuántas moléculas de hidrógeno se forman? [Masas atómicas: H:1 O: 16 S: 32 Zn: 65.4] El óxido de cobre (II) (CuO) reacciona en caliente con hidrógeno (H2), produciéndose cobre metálico (Cu) y vapor de agua (H2O). Calcula el número de moles de hidrógeno que reaccionarán con 95.5 g de cobre. ¿Qué volumen ocupará esa cantidad de hidrógeno, medida a 300 C de temperatura y 4 atm de presión? [Masas atómicas: Cu: 63,5; O: 16; H: 1]. [R=0.082 at.l/K.mol] En determinadas condiciones, el nitrógeno (N2) reacciona con el oxígeno (O2) para producir óxido de nitrógeno (III) (N2O3). a) Calcula la masa de nitrógeno que reaccionara con 1 g de oxígeno, y la masa de óxido que se formará. b) Calcula el volumen de nitrógeno que reaccionará con 1 litro de oxígeno, y el volumen de óxido que se formará. [Masas atómicas: N: 14; O: 16] En determinadas condiciones, el hierro (Fe) reacciona con el oxígeno (O2) para dar óxido de hierro (II) (FeO). ¿Cuántos litros de oxígeno reaccionarán con un trozo de 1 kg de hierro? [Masas atómicas: Fe: 55.8; O: 16] ¿Cuánto plomo puro podemos llegar a obtener si descomponemos 14 kg de sulfuro de plomo (II) (PbS)? [Masas atómicas: Pb: 207.2; S: 32] 2
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a) Tomamos 200 cm3 de una disolución 0.5 M de hidróxido de bario [Ba(OH)2] en agua. ¿Cuántos moles de Ba(OH)2 habrá en esa cantidad de disolución? b) Cuando hacemos pasar dióxido de carbono por esa disolución, reacciona con el Ba(OH)2 disuelto y se forma un precipitado blanco que es BaCO3 y también se forma agua b.1) Escribe la ecuación química correspondiente a esa reacción b.2) Calcula el volumen de CO2, medido en condiciones normales, necesario para que reaccione todo el hidróxido de bario disuelto. a) Explica cómo prepararías 500 cm3 de una disolución 0.2 M de nitrato de plomo (II) [Pb(NO3)2] en el laboratorio b) El Pb(NO3)2 reacciona con el NaCl produciendo NaNO3 y PbCl2. Escribe y ajusta la ecuación química correspondiente a esa reacción. ¿Qué cantidad de NaCl será necesaria para que reaccione todo el nitrato de plomo que hay en la cantidad de disolución que hemos preparado en el apartado anterior? [Masas atómicas: N: 14; O: 16; Pb: 207; Cl: 35,5; Na: 23] a) Explica cómo prepararías 400 cm3 de disolución 0.8 M de ácido clorhídrico (HCl), a partir de un recipiente que contiene ácido clorhídrico puro b) Como hemos visto en el laboratorio, el ácido clorhídrico reacciona con el cinc (Zn) produciendo cloruro de cinc (ZnCl2) e hidrógeno (H2). Escribe esta reacción, y calcula cuánto cinc reaccionará con la cantidad de disolución que hemos preparado en el apartado a). ¿Cuántos litros de hidrógeno, medidos en condiciones normales, se producirán? [Masas atómicas: Cl: 35,5; H: 1; Zn: 65.3] ¿Cuántos moles de ácido clorhídrico (HCl) habrá en 600 cm3 de una disolución 0,5 molar de ese ácido?. Si en esa disolución se echan 0,2 moles de cinc (Zn), escribe la reacción que se producirá y determina la cantidad de hidrógeno (H2) que se liberará. La combustión del alcohol etílico (C2H6O) consiste en hacerlo reaccionar con oxígeno (O2), y se produce dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Calcula el volumen de dióxido de carbono, medido en condiciones normales (P=1 atm; T=0 C), que se producirá cuando se queman 18,4 g de alcohol. [Masas atómicas: C: 12; H: 1; O: 16] El ácido clorhídrico (HCl) reacciona con el cobre (Cu) produciendo cloruro de cobre (II) (CuCl2) e hidrógeno (H2). Calcula el número de moles de hidrógeno que se producirán cuando echemos 2.54 g de cobre en una disolución 0.4 M de ácido. Calcula también el volumen que ocupará ese hidrógeno, medido en condiciones normales. [Masas atómicas: H:1 ; Cl: 35.5 ; Cu: 63.5 ] El ácido sulfúrico (H2SO4) reacciona con el cobre (Cu) produciendo sulfato de cobre (II) (CuSO4) y desprendiendo hidrógeno (H2) a) Escribe y ajusta la ecuación química correspondiente a esa reacción. b) Calcula la masa de ácido sulfúrico necesaria para hacer desaparecer 127 g de cobre. c) Calcula el volumen de hidrógeno, medio en condiciones normales, que se formará. d) Si el ácido clorhídrico se encuentra en disolución de concentración 1 M, ¿cuántos litros de disolución necesitamos? [Masas atómicas: Cu: 63.5; S: 32; O: 16; H: 1] Cuando echamos un trozo de 5 g de cobre (Cu) en 400 ml de una disolución 0.2 M de ácido clorhídrico (HCl), se produce una reacción química con desprendimiento de hidrógeno (H2). ¿Habrá ácido suficiente para que desaparezca todo el cobre en esa reacción? Calcula el volumen de hidrógeno, medido en condiciones normales (0ºC, 1 atm), que se producirá en esa reacción. [Masas atómicas: Cu=63.5; H=1; Cl=35.5] [R=0.082 atm.L/K.mol]
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SOLUCIONES (ejercicios para practicar): 1.
mH2<mN2 b) VH2>VN2 c) mH2<mN2
2.
agua, 2.4 g NaOH, agitar y enrasar hasta 150 cm3 con agua
3.
b, d
7.
2,78 g/L
8.
agua, 9.8 g H2SO4, agitar y enrasar hasta 500 cm3 con agua
9.
a) 10 L N2 b) 34 g NH3
4. c
5. b, d
6. c, d
10. a) 0.25 L disolución b) 0.61 L H2 c) Sí, porque en disolución los iones Cu+2 y Cl-1 están libres 11. 31.8 moles CO2 12. a) agua, 3.65g HCl, agitar y enrasar hasta 200 cm3 con agua; 18.25 g/L b) 0.1 L disolución c) 0.61 L H2 13. a) agua, 4.98 g KI, agitar y enrasar hasta 150 cm3 con agua b) 0.2 M; 0.002 moles de iones; 1,4·1021 iones 14. a) agua, 0.004 moles H2SO4, 0.024 moles H2 y 0.024 moles CuSO4 b) 0.53 L H2 15. a) 0.05 L H2 b) 2.4·1021 moléculas 16. a) 1.2 moles H2 b) 14.1 L H2 17. a) 0,58 g N2 y 1,58 g N2O3 b) En iguales condiciones de P y T: 0,67 L N2 y 0,67 L N2O3 18. En condiciones normales: 200.7 L O2 19. 12.1 kg Pb 20. a) 0,1 moles de Ba(OH)2 b) 22,4 L CO2 21. a) agua, 33.1 g Pb(NO3)2, agitar y enrasar hasta 500 cm3 con agua b) 0.2 moles o 11.7 g NaCl 22. agua, 11.68 g HCl, agitar y enrasar hasta 400 cm3 con agua b) 0.16 moles o 10.45 g Zn c) 3.58 L H2 23. a) 0.3 moles HCl b) o.15 moles o 3 g H2 24. 17.92 L CO2 25. a) 0.04 moles H2 b) 0.90 L H2 26. b) 196 g H2SO4 c) 44.8 L H2 d) 2 L disolución de ácido sulfúrico 27. Sí, 0.90 L H2
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CINEMÁTICA
En la gráfica adjunta, calcular las diversas velocidades y el camino total recorrido por el móvil:
Se suelta un cuerpo sin velocidad inicial. ¿Al cabo de cuánto tiempo su velocidad será de 45 Km/h? Desde lo alto de una torre se deja caer un cuerpo. ¿A qué distancia del suelo tendrá una velocidad igual a la mitad de la que tiene cuando choca contra el suelo? Desde la azotea de un rascacielos de 120 m. de altura se lanza una piedra con velocidad de 5 m/s, hacia abajo. Calcular: a) Tiempo que tarda en llegar al suelo, b) velocidad con que choca contra el suelo. Si queremos que un cuerpo suba 50 m. verticalmente. ¿Con qué velocidad se deberá lanzar? ¿Cuánto tiempo tardará en caer de nuevo a tierra? Se dispara verticalmente un proyectil hacia arriba y vuelve al punto de partida al cabo de 10 s. Hallar la velocidad con que se disparó y la altura alcanzada.
MOVIMIENTO CIRCULAR
1.- Un disco de 20 cm de radio gira a 33,33 rpm. Halla su velocidad angular, la velocidad lineal y la aceleración centrípeta de: a) Un punto de su periferia. b) Un punto situado a 10 cm del centro. c) ¿Cuánto tiempo tardará el disco en girar 780º? d) ¿Y en efectuar 15 revoluciones?
2.- Las ruedas de un automóvil tienen 60 cm de diámetro. Calcular con qué velocidad angular giran cuando el automóvil se desplaza a 72 km/h.
3.- Un automóvil que va a 20 m/s recorre el perímetro de una pista circular en un minuto. a) Determinar el radio de la misma. b) ¿Tiene aceleración el automóvil? En caso afirmativo, determina su módulo, su dirección y su sentido.
FUERZAS A qué llamamos fuerza.
¿En qué se basa el funcionamiento de los dinamómetros?
Representa gráficamente la resultante de dos fuerzas de 12 N y 8 N, indicando el valor de su módulo, si: a) Tienen la misma dirección y sentido. b) Tienen la misma dirección y sentido opuesto. c) Sus direcciones son perpendiculares y tienen el mismo punto de aplicación.
La constante elástica de un muelle es 125 N/m. a) ¿Qué fuerza habrá que aplicarle para producirle un alargamiento de 0,05 metros?. b) Si el muelle mide 1,2 m, ¿cuál será su longitud final al aplicarle una fuerza deformadora de 52,5 N?.
Una fuerza de 50 N se descompone en otras dos perpendiculares, una de las cuales tiene un valor de 10 N. Determina la intensidad de la otra componente.