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Estequiometria-1 PDF
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ESTEQUIOMETRÍA
108,3 g calor
𝐻𝑔𝑂 + 𝑂2
100,3 g 𝐻𝑔 8g
Δ
2𝐻𝑔𝑂 ՜ 2𝐻𝑔 + 𝑂2
108,3 g 100,3 g 8 g 108,3 g = 100,3 g + 8 g
EJEMPLO APLICATIVO
Según la reacción química:
∆
2Ag2O ՜ 4Ag + O2
10,7 g de óxido de plata (AgO) se descomponen formando 10,0 g de plata (Ag).
¿qué peso de oxígeno se formará?
∴ 𝑊𝑂2 = 0,7 g
1Fe + 1S → 1FeS
Cantidad estequiométrica 56 g 32 g 88 g Una regla práctica es
Cantidad dato 12 g 8g 𝑊𝐹𝑒𝑆 ? multiplicando en aspa ∴ El
384 448 R.L es el Fe
R.L R.E
La menor relación es para el R.L y la mayor para el R.E.
Para hallar el peso de sulfuro ferroso obtenido, trabajamos solo con el R.L. haciendo
uso de la regla de tres.
12 𝑔 𝑥 88 𝑔
𝑊𝐹𝑒𝑆 = = 18,85 𝑔
1Fe + 1S → 1FeS 56 𝑔
56 g 32g 88 g
12 𝑔 𝑥 32 𝑔
12 g a 𝑊𝐹𝑒𝑆 ? a= = 6,85 𝑔
56 𝑔
Cuando se dice “hasta el límite máximo posible” significa que la reacción
transcurre hasta que se consuma totalmente el R.L
Al hacer la regla de tres, tenemos los siguientes resultados: 𝑊𝐹𝑒𝑆 (máximo) = 18,85 g
Los gramos de reactivo en exceso que quedan sin reaccionar. será la diferencia
entre la cantidad inicial (8g) y la cantidad que se consumió (6,85 g):
NOTA: Otra forma de encontrar el R.L en la reacción es usando esta regla práctica:
80 𝑔 𝑥 74,5 𝑔
𝑊𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂 = = 149 𝑔
40 𝑔
EJEMPLO APLICATIVO – 3
Se combinó 25 moles de SO2 con 13 moles de O2 y 25 moles de H2O en la reacción
de obtención del ácido sulfúrico. ¿Cuál es el reactivo en exceso?
SO2 + O2 + H2O → H2SO4
A) O2 B) SO2 C) H2O y O2 D) O2 y SO2 E) H2O
6 x 12 uma 72 uma
12 x 1 uma 12 uma
6 x 16 uma 96 uma
Luego la fórmula será: 𝐶𝑥 𝐻2𝑥 𝑂𝑥 entonces sacando factor común (𝑥) tendríamos la
fórmula empírica (FE) 𝐶𝐻2 𝑂
3. LEY DE LAS PROPORCIONES MÚLTIPLES
Ley de Dalton o ley de las proporciones múltiples formulada en
1808 por Jhon Dalton. Sostiene que diferentes cantidades de un
mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro
elemento, para formar diversos compuestos, están en la relación
de números enteros y sencillos. Esta fue la última de las leyes
ponderases en postularse.
Ejemplo:
Cl2 + O2 → se obtiene 4 compuestos
Cl2O, Cl2O3, Cl2O5 y Cl2O7
Cl2O3 71 g 16 g x 3
Cl2O5 71 g 16 g x 5
Cl2O7 71 g 16 g x 7
EJEMPLO APLICATIVO
Dos óxidos de fósforo contienen 56,36 % y 43,66% en masa de fósforo,
respectivamente. Determine la relación de números sencillos que demuestra la
ley de las proporciones múltiples de Dalton.
A) 1/2 B) 2/3 C) 3/5 D) 3/4 E) 2/5
Se observa que la razón entre las masas de oxígeno, que se combinó con un peso
fijo de fósforo (56,36 g), para formar dos óxidos diferentes de fósforo, es:
43,64 3
= 0,6 = Entonces los óxidos son P2O3 y P2O5
72,6786 5
Rpta: C
4. LEY DE PROPORCIONES RECÍPROCAS
Fue enunciada por Richter y Wenzel (1792). Sostienen que las
masas de dos elementos que se combinan con una misma masa
de otro tercer elemento se relacionan entre si.
Ejemplo:
2Na + H2 → 2NaH
46g 2g A + B → P1
mA mB
4Na + O2 → 2Na2O En resumen:
92 g 32 g
A + C → P2
46 g 16 g
mA mC
2H2 + O2 → 2H2O
2g 16 g B + C → P3
mB mC
1 8
Entonces:
∴ Participan en la misma proporción
PE (H2) = 1 PE (O2) = 8
∴ Las masas de las tres 98 g H2SO4 < > 80 g NaOH < > 112 g KOH
sustancias son equivalentes:
Por lo tanto el concepto de peso equivalente se fundamenta en la ley de Richter y
Wenzel. Para un mejor entendimiento veamos las siguientes reacciones químicas:
∴ PE (C) = 6 ∴ PE (C) = 3
El carbono a diferencia del calcio tiene dos valores de PE ¿Por qué? Rpta: pues
presenta dos posibles EO, participa en reacción redox
PESO EQUIVALENTE
Se calcula
ഥ(𝑋)
𝑀
𝑃𝐸(𝑋) = 𝑃𝐸(𝐴𝑥 𝐵𝑌 ) = 𝑃𝐸 𝐴+𝑦 + 𝑃𝐸(𝐵−𝑥 )
𝜃
5. REGLAS PARA DETERMINAR PESOS EQUIVALENTES
PARA ELEMENTOS PARA COMPUESTOS
𝑃𝐴(𝑋) 𝑀ഥ
𝑃𝐸(𝑋) = 𝑃𝐸 𝑋 =
𝐸. 𝑂 𝜃𝑋
A modo de observación:
Para que representen cantidades dimensionales, hoy en día, se está dando más uso
al concepto de MASA EQUIVALENTE (Meq), cuyas unidades son g/eq.
𝑀ഥ𝑋 (𝑔Τ𝑚 𝑜𝑙 )
𝑀𝑒𝑞 𝑋 =
𝜃𝑋 (𝑒 𝑞 Τ𝑚 𝑜𝑙 )
5.1 REGLAS PARA DETERMINAR EL FACTOR (𝜽)
Compuesto 𝜃 Ejemplos
CaO (𝜃 = 2)
Óxido Carga neta del
metálico elemento u oxígeno Na2O (𝜃 = 2)
Al2O3 (𝜃 = 6)
HCl (𝜃 = 1)
No de iones H+
Ácido HNO3 (𝜃 = 1)
ionizables
H2SO4 (𝜃 = 2)
Número de +7 +2
Oxidante electrones ganados o 𝑀𝑛𝑂41− → 𝑀𝑛
y perdidos por unidad 𝜃=7–2=5
reductor fórmula
Los ácidos al ionizarse no liberan necesariamente todos los hidrógenos presentes en
su composición, para determinar el número de hidrógenos ionizables o hidrógenos
ácidos se debe realizar la estructura de Lewis
Ácido hipofosforoso (H3PO2)
𝛿+ 𝛿+
𝛿− 𝛿−
𝛿+ 82
𝛿− 𝑃𝐸 =
63 2
𝑃𝐸 =
1
Ácido fosforoso (H3PO3)
Hidrógeno ionizable
De esto concluimos que los hidrógenos que se ionizan pertenecen al enlace H – O –, el
cual es muy polar
En ácidos orgánicos, el H+ ionizable esta unido al oxígeno del grupo carboxilo ( – COOH )
46 60
𝑃𝐸 = 𝑃𝐸 = 90
1 1 𝑃𝐸 =
2
Se reduce (+2e-)
Se oxida (−3e-)
ഥ 79,5
𝑀 ഥ 17
𝑀
𝑃𝐸(𝐶𝑢𝑂) = = = 39,75 𝑃𝐸(𝑁𝐻3) = = = 39,75
𝜃 2 𝜃 3
ഥ 98
𝑀
𝑃𝐸(𝐻3𝑃𝑂4) = = = 49
𝜃 2
Se observa que todos los iones 𝑂𝐻 − de la base han sido neutralizados
ഥ 56
𝑀
𝑃𝐸(𝐾𝑂𝐻) = = = 56
𝜃 1
ഥ 174
𝑀
𝑃𝐸(𝐾2𝐻𝑃𝑂4) = = = 87 𝑃𝐸(𝐻2𝑂) = 𝑃𝐸 𝐻+ + 𝑃𝐸 𝑂𝐻 − = 1 + 17 = 18
𝜃 2
Ejemplo 2
𝑁𝑎2 𝐶𝑂3(𝑎𝑐) + 𝐶𝑎𝐶𝑙2 𝑎𝑐 → 𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) + 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑐)
Ejemplo 3
Hallar el peso equivalente del agua para esta reacción redox
0 0 +1 -2
2𝐻2 + 𝑂2 → 2𝐻2 𝑂
Se reduce (+4e-)
Se oxida (−4e-)
ഥ𝐻 𝑂
𝑀 18
2
𝑃𝐸 𝐻2 𝑂 = − = =9
#𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐻2 𝑂 2
5.3 EQUIVALENTE GRAMO (𝑬𝒒 − 𝒈)
Es la masa en gramo de un equivalente químico.
En forma práctica, es el peso equivalente de una sustancia expresada en gramo.
𝑚(𝑋)
1 𝐸𝑞 − 𝑔 = 𝑃𝐸(𝑋) 𝑔 #𝐸𝑞 − 𝑔(𝑋) = = 𝑛(𝑋) . 𝜃(𝑋)
𝑃𝐸(𝑋)
NOTA: La ley de equivalentes se puede aplicar, aun sin conocer toda la reacción.
EJEMPLO APLICATIVO – 1
Si 28,4 g de un elemento no metálico se combina con 18,4 g de sodio. ¿Cuál es el
peso equivalente del elemento no metálico?
PA (uma): Na = 23
Na + X → compuesto
18,4 g 28,4 g
X = elemento no metálico
Por la ley del equivalente químico
𝑚𝑁𝑎 𝑚𝑋
=
𝑃𝐸(𝑁𝑎) 𝑃𝐸(𝑋)
reemplazando los datos tenemos
18,4 28,4
= 𝑃𝐸 𝑋 = 35,5
23 𝑃𝐸(𝑋)
1
EJEMPLO APLICATIVO – 2
La reacción de 2,74 g de un metal con un exceso de ácido clorhídrico produjo 448
mL de H2 gaseoso medido en condiciones normales. Determine la masa
equivalente del metal.
Hallamos la masa del gas H2. A partir del dato, en condiciones normales tenemos:
1 mol de 𝐻2 <> 2 g de 𝐻2 22,4 L
0,448 𝐿
𝑚𝐻2 0,448 L 𝑚𝐻2 = = 0,04 𝑔
22,4 𝐿
En consecuencia:
2,74 0,04
= ∴ 𝑃𝐸 𝑀 = 68,5
𝑃𝐸(𝑀) 1
6. LEY DE LAS RELACIONES SENCILLAS
(LEY VOLUMÉTRICA)
Esta ley fue dada por el científico francés Joseph Gay Lussac,
que establece que a las mismas condiciones de presión y
temperatura existe una relación constante y definida de
números enteros y sencillos, entre los volúmenes de las
sustancias gaseosas que intervienen en una reacción química.
Ejemplo:
𝑉 𝑅𝑇
de 𝑃. 𝑉 = 𝑅𝑇. 𝑛 → = = 𝑐𝑡𝑒 = 𝐾 → ∴ 𝑉 = 𝐾 𝑛
𝑛 𝑃
EJEMPLO APLICATIVO
A condiciones ambientales (25oC y 1 atmósfera) se debe quemar (combustionar)
50 litros de gas domestico (gas propano), 𝐶3 𝐻8 . ¿que volumen de oxígeno se
necesita a las mismas condiciones?
1 vol. 5 vol.
50 L 𝑥
50 𝐿 𝑥 5
∴ 𝑥= = 250 L
1
7. CONTRACCIÓN VOLUMÉTRICA
Generalmente, el volumen de los reactantes (solo sustancias gaseosas) es mayor
que el volumen de los productos; es decir, hay contracción de volumen.
σ 𝑉𝑅 − σ 𝑉𝑃 𝑉𝑅 : volumen de reactantes
𝐶𝑉 = Donde:
σ 𝑉𝑅 𝑉𝑃 : volumen de productos
Ejemplo:
3𝑉−2𝑉 1
2𝑆𝑂2(𝑔) + 1𝑂2(𝑔) → 2𝑆𝑂3(𝑔) ∴ 𝐶𝑉 = =
3𝑉 3
𝑉𝑅 = 3 V 𝑉𝑝 = 2 V
4𝑉−4𝑉
3𝐹𝑒(𝑠) + 4𝐻2 𝑂(𝑔) → 𝐹𝑒2 𝑂3 (𝑠) + 4𝐻2(𝑔) ∴ 𝐶𝑉 = =0
4𝑉
𝑉𝑅 = 4 V 𝑉𝑝 = 4 V
Observación:
Si en un proceso químico donde intervienen sustancias gaseosas hay un aumento
de volumen, se llama expansión volumétrica que es lo contrario a la contracción
volumétrica.
EL RENDIMIENTO
TEÓRICO REAL
𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑢𝑟𝑎
% 𝑝𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 = 𝑥 100
𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
APLICACIÓN – 1
Se somete a fermentación 360 g de glucosa (C6H12O6), según la siguiente reacción.
C6H12O6 → C2H5OH + CO2
Se obtuvo así 150 g de alcohol etílico (C2H5OH). ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento
de la reacción para obtener alcohol? P.A (uma): C = 12 O = 16 H = 1
𝑆𝑛 + 2𝐻𝐹 ՜ 𝑆𝑛𝐹2 + 𝐻2
118,7 g 40 g
23,74 g 4g
949,6 474,8 (menor producto)
Entonce el reactivo limitante (RL) es el HF
Hallando la masa del reactivo en exceso que reacciona
4𝑔 𝐻𝐹 𝑥 118,7 𝑔 𝑆𝑛
𝑚𝑟𝑥𝑛𝑎 = = 11,87 𝑔
40𝑔
Masa del reactivo en exceso sin reaccionar: 𝑚sin 𝑟𝑥𝑛𝑎𝑟 = 23,74 𝑔 − 11,87 𝑔 = 11,87 𝑔
APLICACIÓN – 4
La nitroglicerina es un explosivo muy potente. Su descomposición se puede
representar por
4C3H5N3O9 → 6N2 + 12CO2 + 10H2O + O2
Esta reacción genera una gran cantidad de calor y muchos productos gaseoso.
Calcule la masa de nitroglicerina que se debe emplear para producir 142,56 g de
CO2 con un rendimiento del 90% (𝐴ҧ𝑟 : C = 12, N = 14, O = 16)
x = 245,16 g
luego
245,16 g 90 %
y 100 % ∴ y = 272,4 g = masa de nitroglicerina
Preguntas Aplicativas
PREGUNTA – 1 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2017 - I)
Un gramo de clorato de potasio se descompone según al siguiente reacción:
(1)
A) 20 B) 38 C) 65 D) 80 E) 90
mKCl 0,9358 g AgCl
Rpta: D
PREGUNTA – 2 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2016 - II)
El proceso de obtención del hierro (Fe) a partir del Fe2O3 se da mediante la siguiente
reacción química con un rendimiento del 75%
Rpta: B
PREGUNTA – 3 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2016 - I)
El sulfato de amonio usado como fertilizante se obtiene de acuerdo a
las siguientes ecuaciones:
Si la reacción tuvo una eficiencia del 80 % y se obtuvieron 18,6 litros de H2S a las
condiciones de 2 atm y 40oC, ¿Cuál es el contenido de FeS en el mineral (en % )?
Rpta: D
PREGUNTA – 5 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2015 - I)
El análisis de un cloruro metálico, MCl3, revela que contiene 67,2 % en masa de cloro.
Calcule la masa atómica del metal M.
A) 7 B) 48 C) 52 D) 56 E) 98
Rpta: C
PREGUNTA – 6 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2014 - II)
Para remediar las deficiencias de azufre de los suelos se agrega azufre sólido (S)
pulverizado, el cual luego es totalmente oxidado por la bacteria thiobacillus thioxidans,
presente en los suelos. El ácido sulfúrico formado (H2SO4) reacciona con las bases
presentes en el suelo, para no exceder la acidez fue necesario eliminar alrededor de 10
del H2SO4 formado usando unos 25 kg de carbono de calcio (CaCO3) pulverizado.
¿Cuántos kilogramos de azufre se emplearon inicialmente?
𝑏𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎
𝑆 𝐻2 𝑆𝑂4
Rpta: B
PREGUNTA – 7 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2014 - II)
Dadas las siguientes proposiciones referidas a formulas químicas, ¿Cuáles
son correctas?.
I. Varios compuestos pueden tener la misma fórmula empírica.
II. A los compuestos iónicos solo se les pueden asociar fórmulas
empíricas.
III. Para determinar fórmulas moleculares se requiere datos de
composición química de la sustancia y su masa molar.
II. Correcta: los compuestos iónicos forman redes cristalinas, es decir, no forman
unidades discretas (moléculas). La fórmula empírica indica la mínima relación
que existe entre los cationes y aniones.
Rpta: E
PREGUNTA – 8 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2013 - II)
Determine la fórmula empírica de un óxido de antimonio cuya composición
en masa es 75,3 % de antimonio y 24,7 % de oxigeno.
Rpta: E
PREGUNTA – 9 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2010 - II)
La unidad de investigación especializada de la Policía cree que una muestra
de polvo blanco encontrada en un maletín es cocaína. Al analizar los gases
de la combustión completa de una muestra de 0,01832 g de polvo blanco
se encontraron 0,04804 g de CO2 y 0,01099 g de H2O. Si la fórmula
molecular de la cocaína es C17H21NO4, en relación a la muestra analizada,
indique la alternativa correcta.
Rpta: D
PREGUNTA – 10 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2010 - I)
El análisis elemental de un hidrocarburo presenta 82,76 % en masa de
carbono. ¿Cuál es su fórmula molecular, si 0,2 moles de este hidrocarburo
tiene una masa de 11,6 g?.
Rpta: D
PREGUNTA – 11 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2009 - I)
Determine la fórmula molecular de un hidrocarburo, si en una muestra de
7,5 x 1020 moléculas de dicho hidrocarburo están contenidos 4,5 x 1021
átomos de carbono y 9,0 x 1021 átomos de hidrógeno.
Rpta: D
PREGUNTA – 12 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2014 - I)
Un alqueno desconocido que tiene una insaturación sufre una halogenación con cloro
molecular formando el compuesto diclorado correspondiente. Determine la masa
molar (en g/mol) de hidrocarburo desconocido, si a partir de 5,22 g de este se
producen 14,04 g del compuesto diclorado correspondiente.
A) 26 B) 42 C) 56 D) 72 E) 114
Rpta: B
PREGUNTA – 13 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2013 - II)
Muchos minerales contienen azufre en forma de sulfatos y sulfuros, entre otros
compuestos. Sin embargo, la fuente principal para el suministro comercial de azufre la
constituyen los depósitos de azufre natural (S8), que se presentan principalmente en
regiones de gran actividad volcánica. El azufre se origina en las reacciones químicas que
se producen entre los vapores volcánicos, en particular, dióxido de azufre y sulfuro de
hidrogeno, como indica la siguiente reacción:
Al reaccionar 8,0 g de NaOH con 9,8 g de H2SO4 se producen 3,6 g de H2O. Determine la
masa (en gramos) del sulfato de sodio formado
2 + 2
80 g + 98 g = 142 g + 36g
8g + 9,8 g = xg + 3,6g
x = 14,2 g
Rpta: E
PREGUNTA – 15 (EXAMEN DE ADMISIÓN UNI 2012 - I)
Se sintetiza pentafluoruro de yodo, IF5, en un matraz de 5,00 L, por reacción entre 11 g
de I2(s) y 11 g de F2(g). Si la reacción procede hasta que uno de los reactantes se
consume totalmente, ¿Cuál es la fracción molar del IF5 en el matraz al final de la
reacción, si la temperatura llego a los 125 oC?
Rpta: D
PREGUNTA – 17 (MATERIAL DE ESTUDIO CEPREUNI)
En un proceso químico se combinan 5,6 g de nitrógeno con 8,4 g de oxígeno para dar
14 g de óxido nítrico (NO). En otro proceso se combinan 6,4 g de nitrógeno y 11,2 g de
oxígeno, pero se obtienen 16 g de óxido nítrico (NO) y 1,6 g de oxígeno sin combinar.
¿Cuál es la ley estequiométrica que se esta cumpliendo?.
A) Ley de proporciones múltiples.
B) Ley de proporciones definidas.
C) Ley de proporciones reciprocas.
D) Ley de conservación de masa.
E) Ley de Gay - Lussac.
La ecuación química que representa al proceso y los datos son:
N2 + O2 → 2NO
Exp 1: 5,6 g 8,4 g 14 g
𝑊𝑁2 5,6 𝑔 2
= =
𝑊𝑂2 8,4 𝑔 3
N2 + O2 → 2NO
Exp 1: 6,4 g 11,2 g 16 g
Reacciona no reacciona
9,6 g 1,6 g
𝑊𝑁2 6,4 𝑔 2
Entonces: = =
𝑊𝑂2 9,6 𝑔 3
N2 + O2 → N2O + N2O4
Óxido mN mO K
N2O 28 g 16 g 1
N2O4 28 g 64 g 4