Edward J. Neth; Paul Flowers; Klaus Theopold; Richard Langley; William R. Robinson, PhD

7.1 Escritura y balance de ecuaciones químicas

1.

¿Qué significa decir que una ecuación está balanceada? ¿Por qué es importante que una ecuación esté balanceada?

2.

Considere las ecuaciones moleculares, iónicas completas e iónicas netas.

(a) ¿Cuál es la diferencia entre estos tipos de ecuaciones?

(b) ¿En qué circunstancia serían idénticas las ecuaciones iónicas completa y neta de una reacción?

3.

Haga un balance de las siguientes ecuaciones:

(a) ${PCl}_{5} (s) + H_{2} O (l) ⟶ {POCl}_{3} (l) + HCl (a q)$

(b) $Cu (s) + {HNO}_{3} (a q) ⟶ Cu {({NO}_{3})}_{2} (a q) + H_{2} O (l) + NO (g)$

(c) $H_{2} (g) + I_{2} (s) ⟶ HI (s)$

(d) $Fe (s) + O_{2} (g) ⟶ {Fe}_{2} O_{3} (s)$

(e) $Na (s) + H_{2} O (l) ⟶ NaOH (a q) + H_{2} (g)$

(f) $({NH}_{4})_{2} {Cr}_{2} O_{7} (s) ⟶ {Cr}_{2} O_{3} (s) + N_{2} (g) + H_{2} O (g)$

(g) $P_{4} (s) + {Cl}_{2} (g) ⟶ {PCl}_{3} (l)$

(h) ${PtCl}_{4} (s) ⟶ Pt (s) + {Cl}_{2} (g)$

4.

Haga un balance de las siguientes ecuaciones:

(a) $Ag (s) + H_{2} S (g) + O_{2} (g) ⟶ {Ag}_{2} S (s) + H_{2} O (l)$

(b) $P_{4} (s) + O_{2} (g) ⟶ P_{4} O_{10} (s)$

(c) $Pb (s) + H_{2} O (l) + O_{2} (g) ⟶ {Pb(OH)}_{2} (s)$

(d) $Fe (s) + H_{2} O (l) ⟶ {Fe}_{3} O_{4} (s) + H_{2} (g)$

(e) ${Sc}_{2} O_{3} (s) + {SO}_{3} (l) ⟶ {Sc}_{2} ({S O_{4})}_{3} (s)$

(f) ${Ca}_{3} ({P O_{4})}_{2} (a q) + H_{3} {PO}_{4} (a q) ⟶ Ca {(H_{2} {PO}_{4})}_{2} (a q)$

(g) $Al (s) + H_{2} {SO}_{4} (a q) ⟶ {Al}_{2} ({S O_{4})}_{3} (s) + H_{2} (g)$

(h) ${TiCl}_{4} (s) + H_{2} O (g) ⟶ {TiO}_{2} (s) + HCl (g)$

5.

Escriba una ecuación molecular balanceada que describa cada una de las siguientes reacciones químicas.

(a) El carbonato de calcio sólido se calienta y se descompone en óxido de calcio sólido y gas de dióxido de carbono.

(b) El butano gaseoso, C₄H₁₀, reacciona con el gas oxígeno diatómico para producir dióxido de carbono gaseoso y vapor de agua.

(c) Las soluciones acuosas de cloruro de magnesio e hidróxido de sodio reaccionan para producir hidróxido de magnesio sólido y cloruro de sodio acuoso.

(d) El vapor de agua reacciona con el sodio metálico para producir hidróxido de sodio sólido y gas hidrógeno.

6.

Escriba una ecuación balanceada que describa cada una de las siguientes reacciones químicas.

(a) El clorato de potasio sólido, KClO₃, se descompone para formar cloruro de potasio sólido y gas oxígeno diatómico.

(b) El aluminio metálico sólido reacciona con el yodo diatómico sólido para formar Al₂I₆ sólido.

(c) Cuando se añade cloruro de sodio sólido al ácido sulfúrico acuoso, se produce cloruro de hidrógeno gaseoso y sulfato de sodio acuoso.

(d) Las soluciones acuosas de ácido fosfórico e hidróxido de potasio reaccionan para producir dihidrógeno fosfato de potasio acuoso y agua líquida.

7.

Los fuegos artificiales de colores suelen implicar la descomposición del nitrato de bario y el clorato de potasio y la reacción de los metales magnesio, aluminio y hierro con el oxígeno.

(a) Escriba las fórmulas del nitrato de bario y del clorato de potasio.

(b) La descomposición del clorato de potasio sólido genera la formación de cloruro de potasio sólido y gas oxígeno diatómico. Escriba una ecuación para la reacción.

(c) La descomposición del nitrato de bario sólido genera la formación de óxido de bario sólido, gas nitrógeno diatómico y gas oxígeno diatómico. Escriba una ecuación para la reacción.

(d) Escriba ecuaciones separadas para las reacciones de los metales sólidos magnesio, aluminio y hierro con el gas oxígeno diatómico para dar lugar a los correspondientes óxidos metálicos (supongamos que el óxido de hierro contiene iones Fe³⁺).

8.

Rellene el espacio en blanco con una única fórmula química de un compuesto covalente que balancee la ecuación:

Esta figura muestra una reacción química. En el lado izquierdo de la flecha de reacción, se muestra la fórmula estructural de una molécula en el extremo izquierdo. Tiene un átomo de C a la izquierda al que se unen átomos de H por encima, por debajo y a la izquierda. A la derecha, se une otro átomo de C que tiene átomos de H unidos por encima y por debajo. A la derecha, se une otro átomo de C, que tiene un átomo de O de doble enlace por encima y otro átomo de O de enlace simple a la derecha. A la derecha del átomo de O con enlace simple, se une un átomo de H. A continuación aparece un signo de suma y N a O H. A la derecha aparece una flecha de reacción, a la que sigue otra fórmula estructural. Tiene un átomo de C a la izquierda al que se unen átomos de H por encima, por debajo y a la izquierda. A la derecha, se une otro átomo de C que tiene átomos de H unidos por encima y por debajo. A la derecha, se une otro átomo de C, que tiene un átomo de O de doble enlace por encima y otro átomo de O de enlace simple a la derecha. El átomo de O de enlace simple va seguido de un signo negativo en superíndice. A continuación, a la derecha, aparece un signo más, N y un signo positivo en superíndice, otro signo más y un segmento de línea horizontal, que indica un espacio para escribir la respuesta.

9.

El fluoruro de hidrógeno acuoso (ácido fluorhídrico) se utiliza para grabar el vidrio y analizar los minerales por su contenido en silicio. El fluoruro de hidrógeno también reacciona con la arena (dióxido de silicio).

(a) Escriba una ecuación para la reacción del dióxido de silicio sólido con el ácido fluorhídrico para producir tetrafluoruro de silicio gaseoso y agua líquida.

(b) El mineral fluorita (fluoruro de calcio) está muy presente en Illinois. El fluoruro de calcio sólido también puede prepararse mediante la reacción de soluciones acuosas de cloruro de calcio y fluoruro de sodio, dando lugar a cloruro de sodio acuoso como el otro producto. Escriba ecuaciones iónicas completas y netas para esta reacción.

10.

Un novedoso proceso para obtener magnesio a partir del agua de mar implica varias reacciones. Escribs una ecuación química balanceada para cada paso del proceso.

(a) El primer paso es la descomposición del carbonato de calcio sólido de las conchas marinas para formar óxido de calcio sólido y dióxido de carbono gaseoso.

(b) El segundo paso es la formación de hidróxido de calcio sólido como único producto de la reacción del óxido de calcio sólido con el agua líquida.

(c) A continuación, se añade hidróxido de calcio sólido al agua de mar, reaccionando con el cloruro de magnesio disuelto para dar lugar a hidróxido de magnesio sólido y cloruro de calcio acuoso.

(d) El hidróxido de magnesio sólido se añade a una solución de ácido clorhídrico, produciendo cloruro de magnesio disuelto y agua líquida.

(e) Finalmente, el cloruro de magnesio se funde y se electroliza para obtener magnesio metálico líquido y cloro gas diatómico.

11.

A partir de las ecuaciones moleculares balanceadas, escriba las ecuaciones iónicas completas y las ecuaciones iónicas netas para lo siguiente:

(a) $K_{2} C_{2} O_{4} (a q) + Ba {(OH)}_{2} (a q) ⟶ 2 KOH (a q) + {BaC}_{2} O_{4} (s)$

(b) $Pb ({N O_{3})}_{2} (a q) + H_{2} {SO}_{4} (a q) ⟶ {PbSO}_{4} (s) + 2 {HNO}_{3} (a q)$

(c) ${CaCO}_{3} (s) + H_{2} {SO}_{4} (a q) ⟶ {CaSO}_{4} (s) + {CO}_{2} (g) + H_{2} O (l)$

7.2 Clasificación de las reacciones químicas

12.

Utilice las siguientes ecuaciones para responder las cuatro preguntas siguientes:

i. $H_{2} O (s) ⟶ H_{2} O (l)$

ii. ${Na}^{+} (a q) + {Cl}^{–} (aq) + {Ag}^{+} (a q) + {NO}_{3}^{–} (a q) ⟶ AgCl (s) + {Na}^{+} (a q) + {NO}_{3}^{–} (a q)$

iii. ${CH}_{3} OH (g) + O_{2} (g) ⟶ {CO}_{2} (g) + H_{2} O (g)$

iv. $2 H_{2} O (l) ⟶ 2 H_{2} (g) + O_{2} (g)$

v. $H^{+} (a q) + {OH}^{–} (a q) ⟶ H_{2} O (l)$

(a) ¿Qué ecuación describe un cambio físico?

(b) ¿Qué ecuación identifica los reactivos y productos de una reacción de combustión?

(c) ¿Qué ecuación no está balanceada?

(d) ¿Cuál es una ecuación iónica neta?

13.

Indique qué tipo, o tipos, de reacción representa cada una de las siguientes:

(a) $Ca (s) + {Br}_{2} (l) ⟶ {CaBr}_{2} (s)$

(b) $Ca {(OH)}_{2} (a q) + 2 HBr (a q) ⟶ {CaBr}_{2} (a q) + 2 H_{2} O (l)$

(c) $C_{6} H_{12} (l) + 9 O_{2} (g) ⟶ 6 {CO}_{2} (g) + 6 H_{2} O (g)$

14.

Indique qué tipo, o tipos, de reacción representa cada una de las siguientes:

(a) $H_{2} O (g) + C (s) ⟶ CO (g) + H_{2} (g)$

(b) ${2KClO}_{3} (s) ⟶ 2 KCl (s) + 3 O_{2} (g)$

(c) $Al {(OH)}_{3} (a q) + 3 HCl (a q) ⟶ {AlCl}_{3} (a q) + 3 H_{2} O (l)$

(d) $Pb {({NO}_{3})}_{2} (a q) + H_{2} {SO}_{4} (a q) ⟶ {PbSO}_{4} (s) + 2 {HNO}_{3} (a q)$

15.

La plata puede separarse del oro porque la plata se disuelve en el ácido nítrico, mientras que el oro, no. ¿La disolución de la plata en ácido nítrico es una reacción ácido-base o una reacción de reducción-oxidación? Explique su respuesta.

16.

Determine los estados de oxidación de los elementos en los siguientes compuestos:

(a) NaI

(b) GdCl₃

(c) LiNO₃

(d) H₂Se

(e) Mg₂Si

(f) RbO₂, superóxido de rubidio

(g) HF

17.

Determine los estados de oxidación de los elementos en los compuestos enumerados. Ninguno de los compuestos que contienen oxígeno son peróxidos o superóxidos.

(a) H₃PO₄

(b) Al(OH)₃

(c) SeO₂

(d) KNO₂

(e) In₂S₃

(f) P₄O₆

18.

Determine los estados de oxidación de los elementos en los compuestos enumerados. Ninguno de los compuestos que contienen oxígeno son peróxidos o superóxidos.

(a) H₂SO₄

(b) Ca(OH)₂

(c) BrOH

(d) ClNO₂

(e) TiCl₄

(f) NaH

19.

Clasifique las siguientes como reacciones ácido-base o reacciones de reducción-oxidación:

(a) ${Na}_{2} S (a q) + 2 HCl (a q) ⟶ 2 NaCl (a q) + H_{2} S (g)$

(b) $2 Na (s) + 2 HCl (a q) ⟶ 2 NaCl (a q) + H_{2} (g)$

(c) $Mg (s) + {Cl}_{2} (g) ⟶ {MgCl}_{2} (s)$

(d) $MgO (s) + 2 HCl (a q) ⟶ {MgCl}_{2} (a q) + H_{2} O (l)$

(e) $K_{3} P (s) + 2 O_{2} (g) ⟶ K_{3} {PO}_{4} (s)$

(f) $3 KOH (a q) + H_{3} {PO}_{4} (a q) ⟶ K_{3} {PO}_{4} (a q) + 3 H_{2} O (l)$

20.

Identifique los átomos que se oxidan y reducen, el cambio de estado de oxidación de cada uno y los agentes oxidantes y reductores en cada una de las siguientes ecuaciones:

(a) $Mg (s) + {NiCl}_{2} (a q) ⟶ {MgCl}_{2} (a q) + Ni (s)$

(b) ${PCl}_{3} (l) + {Cl}_{2} (g) ⟶ {PCl}_{5} (s)$

(c) $C_{2} H_{4} (g) + 3 O_{2} (g) ⟶ 2 {CO}_{2} (g) + 2 H_{2} O (g)$

(d) $Zn (s) + H_{2} {SO}_{4} (a q) ⟶ {ZnSO}_{4} (a q) + H_{2} (g)$

(e) $2 K_{2} S_{2} O_{3} (s) + I_{2} (s) ⟶ K_{2} S_{4} O_{6} (s) + 2 KI (s)$

(f) $3 Cu (s) + 8 {HNO}_{3} (a q) ⟶ 3 Cu {({NO}_{3})}_{2} (a q) + 2 NO (g) + 4 H_{2} O (l)$

21.

Complete y balancee las siguientes ecuaciones ácido-base:

(a) El gas HCl reacciona con el sólido Ca(OH)₂(s).

(b) Se añade una solución de Sr(OH)₂ a una solución de HNO₃.

22.

Complete y balancee las siguientes ecuaciones ácido-base:

(a) Se añade una solución de HClO₄ a una solución de LiOH.

(b) El H₂SO₄ acuoso reacciona con el NaOH.

(c) El Ba(OH)₂ reacciona con el gas HF.

23.

Complete y balancee las siguientes reacciones de reducción-oxidación que dan el mayor estado de oxidación posible para los átomos oxidados.

(a) $Al (s) + F_{2} (g) ⟶$

(b) $Al (s) + {CuBr}_{2} (a q) ⟶$ (desplazamiento simple)

(c) $P_{4} (s) + O_{2} (g) ⟶$

(d) $Ca (s) + H_{2} O (l) ⟶$ (los productos son una base fuerte y un gas diatómico)

24.

Complete y balancee las siguientes reacciones de reducción-oxidación que dan el mayor estado de oxidación posible para los átomos oxidados.

(a) $K (s) + H_{2} O (l) ⟶$

(b) $Ba (s) + HBr (a q) ⟶$

(c) $Sn (s) + I_{2} (s) ⟶$

25.

Complete y balancee las ecuaciones de las siguientes reacciones de neutralización ácido-base. Si se utiliza agua como solvente, escriba los reactivos y los productos como iones acuosos. En algunos casos, puede haber más de una respuesta correcta, dependiendo de las cantidades de reactivos utilizadas.

(a) $Mg {(OH)}_{2} (s) + {HClO}_{4} (a q) ⟶$

(b) ${SO}_{3} (g) + H_{2} O (l) ⟶ (se supone un exceso de agua y que el producto se disuelve)$

(c) $SrO (s) + H_{2} {SO}_{4} (l) ⟶$

26.

Cuando se calientan a 700–800 °C, los diamantes, que son carbono puro, se oxidan con el oxígeno atmosférico. (¡Se queman!) Escriba la ecuación balanceada de esta reacción.

27.

Los militares han experimentado con láseres que producen una luz muy intensa cuando el flúor se combina explosivamente con el hidrógeno. ¿Cuál es la ecuación balanceada de esta reacción?

28.

Escriba las ecuaciones molecular, iónica total e iónica neta para las siguientes reacciones:

(a) $Ca {(OH)}_{2} (a q) + {HC}_{2} H_{3} O_{2} (a q) ⟶$

(b) $H_{3} {PO}_{4} (a q) + {CaCl}_{2} (a q) ⟶$

29.

Great Lakes Chemical Company produce bromo, Br₂ a partir de sales de bromuro, como el NaBr, en la salmuera de Arkansas, tratando la salmuera con gas cloro. Escriba una ecuación balanceada para la reacción del NaBr con el Cl₂.

30.

En un experimento común en el laboratorio de química general, el magnesio metálico se calienta en el aire para producir MgO. El MgO es un sólido blanco, pero en estos experimentos suele tener un aspecto gris, debido a pequeñas cantidades de Mg₃N₂, un compuesto que se forma cuando parte del magnesio reacciona con el nitrógeno. Escriba una ecuación balanceada para cada reacción.

31.

El hidróxido de litio puede utilizarse para absorber el dióxido de carbono en entornos cerrados, como las naves espaciales tripuladas y los submarinos. Escriba una ecuación para la reacción que implica 2 mol de LiOH por 1 mol de CO₂. (Pista: El agua es uno de los productos).

32.

El propionato de calcio se añade a veces al pan para retrasar su deterioro. Este compuesto puede prepararse mediante la reacción del carbonato de calcio, CaCO₃, con el ácido propiónico, C₂H₅CO₂H, que tiene propiedades similares a las del ácido acético. Escriba la ecuación balanceada para la formación de propionato de calcio.

33.

Complete y balancee las ecuaciones de las siguientes reacciones, cada una de las cuales podría utilizarse para eliminar el sulfuro de hidrógeno del gas natural:

(a) $Ca {(OH)}_{2} (s) + H_{2} S (g) ⟶$

(b) ${Na}_{2} {CO}_{3} (a q) + H_{2} S (g) ⟶$

34.

El sulfuro de cobre(II) es oxidado por el oxígeno molecular para producir trióxido de azufre gaseoso y óxido de cobre(II) sólido. El producto gaseoso reacciona entonces con el agua líquida para producir sulfato de dihidrógeno líquido como único producto. Escriba las dos ecuaciones que representan estas reacciones.

35.

Escriba ecuaciones químicas balanceadas para las reacciones utilizadas para preparar cada uno de los siguientes compuestos a partir de los materiales de partida dados. En algunos casos, pueden ser necesarios reactivos adicionales.

(a) nitrato de amonio sólido a partir de nitrógeno molecular gaseoso mediante un proceso de dos pasos (primero, reducir el nitrógeno a amoníaco, y luego, neutralizar el amoníaco con un ácido apropiado).

(b) bromuro de hidrógeno gaseoso a partir de bromo molecular líquido mediante una reacción redox de un solo paso.

(c) H₂S gaseoso a partir de Zn y S sólidos mediante un proceso de dos etapas (primero, una reacción redox entre los materiales de partida, y luego, la reacción del producto con un ácido fuerte).

36.

El ciclamato de calcio Ca(C₆H₁₁NHSO₃)₂ es un edulcorante artificial utilizado en muchos países del mundo, pero está prohibido en los Estados Unidos. Puede purificarse industrialmente convirtiéndolo en la sal de bario mediante la reacción del ácido C₆H₁₁NHSO₃H con el carbonato de bario, el tratamiento con ácido sulfúrico (el sulfato de bario es muy insoluble) y la posterior neutralización con hidróxido de calcio. Escriba las ecuaciones balanceadas de estas reacciones.

37.

Complete y balancee cada una de las siguientes semirreacciones (pasos del 2 al 5 del método de semirreacción):

(a) ${Sn}^{4+} (a q) ⟶ {Sn}^{2+} (a q)$

(b) ${[Ag {({NH}_{3})}_{2}]}^{+} (a q) ⟶ Ag (s) + {NH}_{3} (a q)$

(c) ${Hg}_{2} {Cl}_{2} (s) ⟶ Hg (l) + {Cl}^{–} (a q)$

(d) $H_{2} O (l) ⟶ O_{2} (g)$ (en solución ácida)

(e) ${IO}_{3}^{–} (a q) ⟶ I_{2} (s)$ (en solución básica)

(f) ${SO}_{3}^{2−} (a q) ⟶ {SO}_{4}^{2−} (a q)$ (en solución ácida)

(g) ${MnO}_{4}^{–} (a q) ⟶ {Mn}^{2+} (a q)$ (en solución ácida)

(h) ${Cl}^{–} (a q) ⟶ {ClO}_{3}^{–} (a q)$ (en solución básica)

38.

Complete y balancee cada una de las siguientes semirreacciones (pasos del 2 al 5 del método de semirreacción):

(a) ${Cr}^{2+} (a q) ⟶ {Cr}^{3+} (a q)$

(b) $Hg (l) + {Br}^{–} (a q) ⟶ {HgBr}_{4}^{2−} (a q)$

(c) $ZnS (s) ⟶ Zn (s) + S^{2−} (a q)$

(d) $H_{2} (g) ⟶ H_{2} O (l$ (en solución básica)

(e) $H_{2} (g) ⟶ H_{3} O^{+} (a q)$ (en solución ácida)

(f) ${NO}_{3}^{–} (a q) ⟶ {HNO}_{2} (a q)$ (en solución ácida)

(g) ${MnO}_{2} (s) ⟶ {MnO}_{4}^{–} (a q)$ (en solución básica)

(h) ${Cl}^{–} (a q) ⟶ {ClO}_{3}^{–} (a q)$ (en solución ácida)

39.

Balancee cada una de las siguientes ecuaciones según el método de la media reacción:

(a) ${Sn}^{2+} (a q) + {Cu}^{2+} (a q) ⟶ {Sn}^{4+} (a q) + {Cu}^{+} (a q)$

(b) $H_{2} S (g) + {Hg}_{2}^{2+} (a q) ⟶ H g (l) + S (s) (en ácido)$

(c) ${CN}^{–} (a q) + {ClO}_{2} (a q) ⟶ {CNO}^{–} (a q) + {Cl}^{–} (a q) (en ácido)$

(d) ${Fe}^{2+} (a q) + {Ce}^{4+} (a q) ⟶ {Fe}^{3+} (a q) + {Ce}^{3+} (a q)$

(e) $HBrO (a q) ⟶ {Br}^{–} (a q) + O_{2} (g) (en ácido)$

40.

Balancee cada una de las siguientes ecuaciones según el método de la media reacción:

(a) $Zn (s) + {NO}_{3}^{–} (a q) ⟶ {Zn}^{2+} (a q) + N_{2} (g) (en ácido)$

(b) $Zn (s) + {NO}_{3}^{–} (a q) ⟶ {Zn}^{2+} (a q) + {NH}_{3} (a q) (en base)$

(c) $CuS (s) + {NO}_{3}^{–} (a q) ⟶ {Cu}^{2+} (a q) + S (s) + NO (g) (en ácido)$

(d) ${NH}_{3} (a q) + O_{2} (g) ⟶ {NO}_{2} (g) (fase gaseosa)$

(e) $H_{2} O_{2} (a q) + {MnO}_{4}^{–} (a q) ⟶ {Mn}^{2+} (a q) + O_{2} (g) (en ácido)$

(f) ${NO}_{2} (g) ⟶ {NO}_{3}^{–} (a q) + {NO}_{2}^{–} (a q) (en base)$

(g) ${Fe}^{3+} (a q) + I^{–} (a q) ⟶ {Fe}^{2+} (a q) + I_{2} (a q)$

41.

Balancee cada una de las siguientes ecuaciones según el método de la media reacción:

(a) ${MnO}_{4}^{–} (a q) + {NO}_{2}^{–} (a q) ⟶ {MnO}_{2} (s) + {NO}_{3}^{–} (a q) (en base)$

(b) ${MnO}_{4}^{2−} (a q) ⟶ {MnO}_{4}^{–} (a q) + {MnO}_{2} (s) (en base)$

(c) ${Br}_{2} (l) + {SO}_{2} (g) ⟶ {Br}^{–} (a q) + {SO}_{4}^{2−} (a q) (en ácido)$

7.3 Estequiometría de la reacción

42.

Escriba la ecuación balanceada y, a continuación, esboce los pasos necesarios para determinar la información solicitada en cada uno de los siguientes puntos:

(a) El número de moles y la masa de cloro, Cl₂, necesarios para reaccionar con 10,0 g de sodio metálico, Na, para producir cloruro de sodio, NaCl.

(b) El número de moles y la masa de oxígeno formados por la descomposición de 1,252 g de óxido de mercurio(II).

(c) El número de moles y la masa de nitrato de sodio, NaNO₃, necesarios para producir 128 g de oxígeno. (El NaNO₂ es el otro producto).

(d) El número de moles y la masa de dióxido de carbono formados por la combustión de 20,0 kg de carbono en un exceso de oxígeno.

(e) El número de moles y la masa de carbonato de cobre(II) necesarios para producir 1,500 kg de óxido de cobre(II). (El CO₂ es el otro producto)

(f)

Esta figura incluye dos fórmulas estructurales. Dice: "El número de moles y la masa de", a lo que sigue una estructura con dos átomos de C unidos con una sola horizontal en el centro. Ambos átomos de C tienen átomos de H unidos por encima y por debajo. El átomo C de la izquierda tiene un átomo B r unido a su izquierda. El átomo C de la derecha tiene un átomo B r unido a su derecha. Tras esta estructura, la figura dice: "formado por la reacción de 12,85 g de", a lo que sigue una estructura con dos átomos de C conectados con un doble enlace horizontal. El átomo de C de la izquierda tiene átomos de H unidos por encima y a la izquierda y por debajo y a la izquierda. El átomo de C de la derecha tiene átomos de H unidos por encima y a la derecha y por debajo y a la derecha. La figura termina con "con un exceso de B r subíndice 2".

43.

Determine el número de moles y la masa pedida para cada reacción en el Ejercicio 7.42.

44.

Escriba la ecuación balanceada y, a continuación, esboce los pasos necesarios para determinar la información solicitada en cada uno de los siguientes puntos:

(a) El número de moles y la masa de Mg necesarios para reaccionar con 5,00 g de HCl y producir MgCl₂ y H₂.

(b) El número de moles y la masa de oxígeno formados por la descomposición de 1,252 g de óxido de plata(I).

(c) El número de moles y la masa de carbonato de magnesio, MgCO₃, necesarios para producir 283 g de dióxido de carbono. (El MgO es el otro producto)

(d) El número de moles y la masa de agua formados por la combustión de 20,0 kg de acetileno, C₂H₂, en un exceso de oxígeno.

(e) El número de moles y la masa de peróxido de bario, BaO₂, necesarios para producir 2,500 kg de óxido de bario, BaO (el O₂ es el otro producto).

(f)

Esta figura comprende dos fórmulas estructurales. Dice: "El número de moles y la masa de", a lo que sigue una estructura con dos átomos de C conectados con un doble enlace horizontal en el centro. El átomo de C de la izquierda tiene átomos de H unidos por encima y a la izquierda y por debajo y a la izquierda. El átomo de C de la derecha tiene átomos de H unidos por encima y a la derecha y por debajo y a la derecha. Después de esta estructura, la figura dice: "necesario para reaccionar con H subíndice 2 O para producir 9,55 g de", a lo que sigue una estructura con dos átomos de C conectados con un enlace simple horizontal. El átomo de C de la izquierda tiene átomos de H unidos por encima, a la izquierda y por debajo. El átomo de C de la derecha tiene átomos de H unidos por encima y por debajo. A la derecha, un átomo de O forma un enlace simple con el átomo de C. Un solo átomo de H está unido al lado derecho del átomo de O.

45.

Determine el número de moles y la masa pedida para cada reacción en el Ejercicio 7.44.

46.

El H₂ se produce por la reacción de 118,5 mL de una solución 0,8775-M de H₃PO₄ según la siguiente ecuación: $2 Cr + 2 H_{3} {PO}_{4} ⟶ 3 H_{2} + 2 {CrPO}_{4} .$

(a) Esboce los pasos necesarios para determinar el número de moles y la masa de H₂.

(b) Realice los cálculos indicados.

47.

El cloruro de galio se forma por la reacción de 2,6 L de una solución 1,44 M de HCl según la siguiente ecuación: $2 Ga + 6 HCl ⟶ 2 {GaCl}_{3} + 3 H_{2} .$

(a) Esboce los pasos necesarios para determinar el número de moles y la masa del cloruro de galio.

(b) Realice los cálculos indicados.

48.

El I₂ se produce por la reacción de 0,4235 mol de CuCl₂ según la siguiente ecuación: $2 {CuCl}_{2} + 4 KI ⟶ 2 CuI + 4 KCl + I_{2} .$

(a) ¿Cuántas moléculas de I₂ se producen?

(b) ¿Qué masa de I₂ se produce?

49.

La plata suele extraerse de minerales como el K[Ag(CN)₂] y luego se recupera mediante la reacción
$2 K [Ag {(CN)}_{2}] (a q) + Zn (s) ⟶ 2Ag (s) + Zn {(CN)}_{2} (a q) + 2 KCN (a q)$

(a) ¿Cuántas moléculas de Zn(CN)₂ se producen por la reacción de 35,27 g de K[Ag(CN)₂]?

(b) ¿Qué masa de Zn(CN)₂ se produce?

50.

¿Qué masa de óxido de plata, Ag₂O, se necesita para producir 25,0 g de sulfadiazina de plata, AgC₁₀H₉N₄SO₂, a partir de la reacción del óxido de plata y la sulfadiazina?
$2 C_{10} H_{10} N_{4} {SO}_{2} + {Ag}_{2} O ⟶ 2 {AgC}_{10} H_{9} N_{4} {SO}_{2} + H_{2} O$

51.

El carborundo es carburo de silicio, SiC, un material muy duro que se utiliza como abrasivo en el papel de lija y en otras aplicaciones. Se prepara por la reacción de la arena pura, SiO₂, con el carbono a alta temperatura. El monóxido de carbono, CO, es el otro producto de esta reacción. Escriba la ecuación balanceada de la reacción y calcule la cantidad de SiO₂ necesaria para producir 3,00 kg de SiC.

52.

Las bolsas de aire de los automóviles se inflan cuando una muestra de azida sódica, NaN₃, se descompone muy rápidamente.
$2 {NaN}_{3} (s) ⟶ 2 Na (s) + 3 N_{2} (g)$
¿Qué masa de azida sódica se necesita para producir 2,6 pies³ (73,6 L) de gas nitrógeno con una densidad de 1,25 g/L?

53.

La urea, CO(NH₂)₂, se fabrica a gran escala para su uso en la producción de plásticos de urea-formaldehído y como fertilizante. ¿Cuál es la masa máxima de urea que se puede fabricar a partir del CO₂ producido por la combustión de $1,00 \times 10^{3} kg$ de carbono seguido de la reacción?
${CO}_{2} (g) + 2 {NH}_{3} (g) ⟶ CO {({NH}_{2})}_{2} (s) + H_{2} O (l)$

54.

En un accidente, se derramó una solución que contenía 2,5 kg de ácido nítrico. Se esparcieron rápidamente dos kilogramos de Na₂CO₃ en la zona y se liberó CO₂ por la reacción. ¿Se ha utilizado suficiente Na₂CO₃ para neutralizar todo el ácido?

55.

Un automóvil compacto consigue 37,5 millas por galón en la carretera. Si la gasolina contiene un 84,2% de carbono en masa y tiene una densidad de 0,8205 g/mL, determine la masa de dióxido de carbono producida durante un viaje de 500 millas (3,785 litros por galón).

56.

¿Qué volumen de solución de ácido clorhídrico 0,750 M puede prepararse a partir del HCl producido por la reacción de 25,0 g de NaCl con exceso de ácido sulfúrico?
$NaCl (s) + H_{2} {SO}_{4} (l) ⟶ HCl (g) + {NaHSO}_{4} (s)$

57.

¿Qué volumen de una solución 0,2089 M de KI contiene suficiente KI para reaccionar exactamente con el Cu(NO₃)₂ en 43,88 mL de una solución de 0,3842 M de Cu(NO₃)₂?
$2 Cu {({NO}_{3})}_{2} + 4 KI ⟶ 2 CuI + I_{2} + 4 {KNO}_{3}$

58.

Un mordiente es una sustancia que se combina con un tinte para producir un color fijo y estable en un tejido teñido. El acetato de calcio se utiliza como mordiente. Se prepara mediante la reacción del ácido acético con el hidróxido de calcio.
$2 {CH}_{3} {CO}_{2} H + Ca {(OH)}_{2} ⟶ Ca {({CH}_{3} {CO}_{2})}_{2} + 2 H_{2} O$

¿Qué masa de Ca(OH)₂ es necesaria para reaccionar con el ácido acético en 25,0 mL de una solución que tiene una densidad de 1,065 g/mL y que contiene 58,0% de ácido acético en masa?

59.

El pigmento tóxico llamado plomo blanco, Pb₃(OH)₂(CO₃)₂, ha sido sustituido en las pinturas blancas por el rutilo, TiO₂. ¿Qué cantidad de rutilo (g) puede prepararse a partir de 379 g de un mineral que contiene un 88,3% de ilmenita (FeTiO₃) en masa?
$2 {FeTiO}_{3} + 4 HCl + {Cl}_{2} ⟶ 2 {FeCl}_{3} + 2 {TiO}_{2} + 2 H_{2} O$

7.4 Rendimiento de la reacción

60.

Las siguientes cantidades se colocan en un recipiente: 1,5 $\times$ 10²⁴ átomos de hidrógeno, 1,0 mol de azufre y 88,0 g de oxígeno diatómico.

(a) ¿Cuál es la masa total en gramos del grupo de los tres elementos?

(b) ¿Cuál es el número total de moles de átomos de los tres elementos?

(c) Si la mezcla de los tres elementos forma un compuesto con moléculas que contienen dos átomos de hidrógeno, un átomo de azufre y cuatro átomos de oxígeno, ¿qué sustancia se consume primero?

(d) ¿Cuántos átomos de cada elemento restante quedarían sin reaccionar en el cambio descrito en (c)?

61.

¿Cuál es el reactivo limitante en una reacción que produce cloruro de sodio a partir de 8 g de sodio y 8 g de cloro diatómico?

62.

¿Cuál de los postulados de la teoría atómica de Dalton explica por qué podemos calcular el rendimiento teórico de una reacción química?

63.

Un estudiante aisló 25 g de un compuesto siguiendo un procedimiento que teóricamente produciría 81 g. ¿Cuál era su porcentaje de rendimiento?

64.

Una muestra de 0,53 g de dióxido de carbono se obtuvo calentando 1,31 g de carbonato de calcio. ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de esta reacción?

${CaCO}_{3} (s) ⟶ CaO (s) + {CO}_{2} (s)$

65.

El freón-12, CCl₂F₂, se prepara a partir del CCl₄ por reacción con HF. El otro producto de esta reacción es el HCl. Resuma los pasos necesarios para determinar el porcentaje de rendimiento de una reacción que produce 12,5 g de CCl₂F₂ a partir de 32,9 g de CCl₄. El freón-12 ha sido prohibido y ya no se utiliza como refrigerante porque cataliza la descomposición del ozono y tiene una vida muy larga en la atmósfera. Determine el porcentaje de rendimiento.

66.

El ácido cítrico, C₆H₈O₇, componente de mermeladas, jaleas y refrescos afrutados, se prepara industrialmente mediante la fermentación de la sacarosa por el moho Aspergillus niger. La ecuación que representa esta reacción es
$C_{12} H_{22} O_{11} + H_{2} O + 3 O_{2} ⟶ 2 C_{6} H_{8} O_{7} + 4 H_{2} O$

¿Qué masa de ácido cítrico se produce a partir de exactamente 1 tonelada métrica (1.000 $\times$ 10³ kg) de sacarosa si el rendimiento es del 92,30%?

67.

El tolueno, C₆H₅CH₃, se oxida con el aire en condiciones cuidadosamente controladas hasta convertirse en ácido benzoico, C₆H₅CO₂H, que se utiliza para preparar el conservante alimentario benzoato sódico, C₆H₅CO₂Na. ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de una reacción que convierte 1.000 kg de tolueno en 1,21 kg de ácido benzoico?

$2 C_{6} H_{5} {CH}_{3} + 3 O_{2} ⟶ 2 C_{6} H_{5} {CO}_{2} H + 2 H_{2} O$

68.

En un experimento de laboratorio, la reacción de 3,0 mol de H₂ con 2,0 mol de I₂ produjo 1,0 mol de HI. Determine el rendimiento teórico en gramos y el porcentaje de rendimiento para esta reacción.

69.

Esboce los pasos necesarios para resolver el siguiente problema, y luego haga los cálculos. El éter, (C₂H₅)₂O, que se utilizaba originalmente como anestésico pero que ha sido sustituido por medicamentos más seguros y eficaces, se prepara mediante la reacción del etanol con el ácido sulfúrico.

2C₂H₅OH + H₂SO₄ ⟶ (C₂H₅)₂O + H₂SO₄·H₂O

¿Cuál es el porcentaje de rendimiento de éter si se aíslan 1,17 L (d = 0,7134 g/mL) de la reacción de 1,500 L de C₂H₅OH
(d = 0,7894 g/mL)?

70.

Resuma los pasos necesarios para determinar el reactivo limitante cuando se queman 30,0 g de propano, C₃H₈, con 75,0 g de oxígeno.

Determine el reactivo limitante.

71.

Resuma los pasos necesarios para determinar el reactivo limitante cuando 0,50 mol de Cr y 0,75 mol de H₃PO₄ reaccionan según la siguiente ecuación química.
$2 Cr + 2 H_{3} {PO}_{4} ⟶ 2 {CrPO}_{4} + 3 H_{2}$

Determine el reactivo limitante.

72.

¿Cuál es el reactivo limitante cuando 1,50 g de litio y 1,50 g de nitrógeno se combinan para formar nitruro de litio, un componente de las baterías avanzadas, según la siguiente ecuación desbalanceada?
$Li + N_{2} ⟶ {Li}_{3} N$

73.

El uranio puede aislarse de sus minerales disolviéndolo como UO₂(NO₃)₂ y separándolo después como UO₂(C₂O₄)-3H₂O sólido. La adición de 0,4031 g de oxalato de sodio, Na₂C₂O₄, a una solución que contiene 1,481 g de nitrato de uranilo, UO₂(NO₃)₂, produce 1,073 g de UO₂(C₂O₄) 3H₂O sólido.

Na₂C₂O₄ + UO₂(NO₃)₂ + 3H₂O ⟶ UO₂(C₂O₄)·3H₂O + 2NaNO₃

Determine el reactivo limitante y el porcentaje de rendimiento de esta reacción.

74.

¿Cuántas moléculas de C₂H₄Cl₂ se pueden preparar a partir de 15 moléculas de C₂H₄ y 8 moléculas de Cl₂?

75.

¿Cuántas moléculas del edulcorante sacarina se pueden preparar a partir de 30 átomos de C, 25 átomos de H, 12 átomos de O, 8 átomos de S y 14 átomos de N?

Se muestra una fórmula estructural. Un anillo hexagonal de 6 átomos de C con dobles enlaces alternos tiene átomos de H simples unidos a cuatro átomos de C consecutivos en el lado izquierdo del anillo. Los dos átomos de C del lado derecho del anillo, que están unidos por un doble enlace, también están incluidos en un anillo de 5 átomos a su derecha. El átomo de C del par que está más cerca de la parte superior de la estructura está unido individualmente a un átomo de C en la parte superior del anillo de 5 átomos que tiene un átomo de O con doble enlace por encima. Un átomo de N está unido individualmente a la parte inferior derecha de este mismo átomo de C. El átomo de N tiene un átomo de H unido a su derecha y en su parte inferior izquierda está unido a un átomo de S. El átomo de S está conectado al segundo átomo de C que se comparte en los dos anillos. El átomo de S también tiene doble enlace a un átomo de O en su parte inferior derecha y tiene doble enlace a un segundo átomo de O directamente debajo de él.

76.

El pentóxido de fósforo utilizado para producir ácido fosfórico para los refrescos de cola se prepara quemando fósforo en oxígeno.

(a) ¿Cuál es el reactivo limitante cuando 0,200 mol de P₄ y 0,200 mol de O₂ reaccionan según $P_{4} + 5 O_{2} ⟶ P_{4} O_{10}$

(b) Calcule el porcentaje de rendimiento si se aíslan 10,0 g de P₄O₁₀ de la reacción.

77.

¿Aceptaría usted comprar 1 billón (1 000 000 000 000) de átomos de oro por 5 dólares? Explique por qué sí o por qué no. Encuentre el precio actual del oro en http://money.cnn.com/data/commodities/ $(1 onza troy = 31,1 g)$

7.5 Análisis químico cuantitativo

78.

¿Qué volumen de solución de HBr 0,0105-M se necesita para titular 125 mL de una solución de 0,0100-M de Ca(OH)₂?
$Ca {(OH)}_{2} (a q) + 2 HBr (a q) ⟶ {CaBr}_{2} (a q) + 2 H_{2} O (l)$

79.

La titulación de una muestra de 20,0 mL de lluvia ácida requirió 1,7 mL de NaOH 0,0811 M para alcanzar el punto final. Si suponemos que la acidez de la lluvia se debe a la presencia de ácido sulfúrico, ¿cuál era la concentración de ácido sulfúrico en esta muestra de lluvia?

80.

¿Cuál es la concentración de NaCl en una solución si la titulación de 15,00 mL de la solución con 0,2503 M de AgNO₃ requiere 20,22 mL de la solución de AgNO₃ para alcanzar el punto final?
${AgNO}_{3} (a q) + NaCl (a q) ⟶ AgCl (s) + {NaNO}_{3} (a q)$

81.

En una determinación común de laboratorio médico de la concentración de ion cloruro libre en el suero sanguíneo, una muestra de suero se titula con una solución de Hg(NO₃)₂.
$2 {Cl}^{–} (a q) + Hg {({NO}_{3})}_{2} (a q) ⟶ 2 {NO}_{3}^{–} (a q) + {HgCl}_{2} (s)$

¿Cuál es la concentración de Cl⁻ en una muestra de 0,25 mL de suero normal que requiere 1,46 mL de 8,25 $\times$ 10⁻⁴ M Hg(NO₃)₂(aq) para alcanzar el punto final?

82.

Las papas se pueden pelar comercialmente poniéndolas en remojo en una solución de hidróxido de sodio de 3-M a 6-M, y luego eliminando las pieles aflojadas rociándolas con agua. ¿Tiene una solución de hidróxido de sodio una concentración adecuada si la titulación de 12,00 mL de la solución requiere 30,6 mL de HCI 1,65 M para alcanzar el punto final?

83.

Una muestra de bromuro de galio, GaBr₃, con un peso de 0,165 g, disuelto en agua y se trató con nitrato de plata, AgNO₃, dando como resultado la precipitación de 0,299 g de AgBr. Utilice estos datos para calcular el %Ga (en masa) de GaBr₃.

84.

El principal componente de las bolas de naftalina es el naftaleno, un compuesto con una masa molecular de unas 130 uma, que solo contiene carbono e hidrógeno. Una muestra de 3.000 mg de naftalina se quema para dar 10,3 mg de CO₂. Determine sus fórmulas empíricas y moleculares.

85.

Una muestra de 0,025 g de un compuesto formado por boro e hidrógeno, con una masa molecular de ~28 uma, arde espontáneamente cuando se expone al aire, produciendo 0,063 g de B₂O₃. ¿Cuáles son las fórmulas empírica y molecular del compuesto?

86.

El bicarbonato de sodio (bicarbonato sódico), NaHCO₃, puede purificarse disolviéndolo en agua caliente (60 °C), filtrando para eliminar las impurezas insolubles, enfriando a 0 °C para precipitar el NaHCO₃ sólido y filtrando después para eliminar el sólido, dejando las impurezas solubles en solución. El NaHCO₃ que permanece en la solución no se recupera. La solubilidad del NaHCO₃ en agua caliente a 60 °C es de 164 g/L. Su solubilidad en agua fría de 0 °C es de 69 g/L. ¿Cuál es el porcentaje de rendimiento del NaHCO₃ cuando se purifica por este método?

87.

¿Qué volumen de HCl 0,600 M se necesita para reaccionar completamente con 2,50 g de hidrogenocarbonato de sodio?
${NaHCO}_{3} (a q) + HCl (a q) ⟶ NaCl (a q) + {CO}_{2} (g) + H_{2} O (l)$

88.

¿Qué volumen de 0,08892 M de HNO₃ se necesita para reaccionar completamente con 0,2352 g de hidrogenofosfato de potasio?
$2 {HNO}_{3} (a q) + K_{2} {HPO}_{4} (a q) ⟶ H_{3} {PO}_{4} (a q) + 2 {KNO}_{3} (a q)$

89.

¿Qué volumen de una solución de hidróxido de sodio 0,3300-M se necesitaría para titular 15,00 mL de ácido oxálico 0,1500 M?
$C_{2} O_{4} H_{2} (a q) + 2 NaOH (a q) ⟶ {Na}_{2} C_{2} O_{4} (a q) + 2 H_{2} O (l)$

90.

¿Qué volumen de una solución de hidróxido de potasio de 0,00945-M sería necesario para titular 50,00 mL de una muestra de lluvia ácida con una concentración de H₂SO₄ de 1,23 $\times$ 10⁻⁴ M?
$H_{2} {SO}_{4} (a q) + 2 KOH (a q) ⟶ K_{2} {SO}_{4} (a q) + 2 H_{2} O (l)$

91.

Una muestra de hidróxido de calcio sólido, Ca(OH)₂, se deja reposar en agua hasta que se forme una solución saturada. Una titulación de 75,00 mL de esta solución con 5,00 $\times$ 10⁻² M HCl requiere 36,6 mL del ácido para alcanzar el punto final.
$Ca {(OH)}_{2} (a q) + 2 HCl (a q) ⟶ {CaCl}_{2} (a q) + 2 H_{2} O (l)$

¿Cuál es la molaridad?

92.

¿Qué masa de Ca(OH)₂ reaccionará con 25,0 g de butanoico para formar el conservante butanoato de calcio según la ecuación?

Se muestra una reacción química. A la izquierda, se proporciona una fórmula estructural para una molécula con una cadena horizontal de 4 átomos de C que incluye solo enlaces simples entre los átomos de C. Los tres átomos de C de la izquierda tienen átomos de H unidos por encima y por debajo y el átomo de C más a la izquierda también tiene un átomo de H unido a su lado izquierdo. El cuarto átomo de C, que está hacia el extremo derecho de la estructura, tiene un átomo de O de doble enlace por encima y un átomo de O de enlace simple a su derecha. Un átomo de H está enlazado a la derecha del átomo de O de enlace simple. Esta estructura va seguida de un signo más, y a continuación la fórmula C a ( O H ) subíndice 2. A esto le sigue una flecha de reacción. A la derecha de esta flecha hay una fórmula estructural que comienza C a, y entre paréntesis tiene una cadena horizontal de 4 átomos de C que involucra todos en enlace simple entre los átomos de C. Los tres átomos de C de la izquierda tienen átomos de H unidos por encima y por debajo, y el átomo de C más a la izquierda también tiene un átomo de H unido a su lado izquierdo. El cuarto átomo de C, que está hacia el extremo derecho de la estructura, tiene un átomo de O de doble enlace por encima y un átomo de O de enlace simple a su derecha. Fuera del paréntesis hay un subíndice 2. Esta estructura va seguida de un signo más y de 2 H subíndice 2 O.

93.

¿Cuántos mililitros de una solución de 0,1500-M de KOH serán necesarios para titular 40,00 mL de una solución de 0,0656-M de H₃PO₄?
$H_{3} {PO}_{4} (a q) + 2 KOH (a q) ⟶ K_{2} {HPO}_{4} (a q) + 2 H_{2} O (l)$

94.

El ftalato de hidrógeno de potasio, KHC₈H₄O₄, o KHP, se utiliza en muchos laboratorios, incluidos los de química general, para estandarizar soluciones de base. El KHP es uno de los pocos ácidos sólidos estables que pueden secarse por calentamiento y pesarse. Una muestra de 0,3420 g de KHC₈H₄O₄ reacciona con 35,73 mL de una solución de NaOH en una titulación. ¿Cuál es la concentración molar del NaOH?
${KHC}_{8} H_{4} O_{4} (a q) + NaOH (a q) ⟶ {KNaC}_{8} H_{4} O_{4} (a q) + H_{2} O (a q)$

95.

La reacción de WCl₆ con Al a ~400 °C da cristales negros de un compuesto que solo contiene tungsteno y cloro. Una muestra de este compuesto, cuando se reduce con hidrógeno, da 0,2232 g de metal de tungsteno y cloruro de hidrógeno, que se absorbe en el agua. La titulación del ácido clorhídrico así producido requiere 46,2 mL de NaOH 0,1051 M para alcanzar el punto final. ¿Cuál es la fórmula empírica del cloruro de tungsteno negro?

Ejercicios

7.1 Escritura y balance de ecuaciones químicas

7.2 Clasificación de las reacciones químicas

7.3 Estequiometría de la reacción

7.4 Rendimiento de la reacción

7.5 Análisis químico cuantitativo