Càlculs Químics i Estequiometria: Problemes de Dissolucions i Reaccions

Problemes de Càlculs Químics i Estequiometria

Càlcul de la Concentració Molar d'Àcid Sulfúric

Quina concentració molar té una dissolució aquosa d'àcid sulfúric del 40% de concentració en massa si la seva densitat és de 1,225 g/cm³?

Resolució:

40 g H₂SO₄ / 100 g dissolució × 1 mol H₂SO₄ / 98 g H₂SO₄ × 1,225 g dissolució / 1 cm³ dissolució × 1000 cm³ / 1 L = 5 M

Preparació de Dissolucions per Dilució d'Àcid Clorhídric

Quin volum d'una dissolució aquosa 0,125 M d'àcid clorhídric cal agafar per preparar 100 mL de dissolució 0,05 M? Com la prepararíeu?

Resolució:

0,05 M = X / 0,1 L ⇒ X = 0,005 mol HCl

0,005 mol HCl × 1 L / 0,125 mol HCl × 1000 mL / 1 L = 40 mL

Procediment de preparació:

Abocaríem 40 mL de la dissolució 0,125 M amb una pipeta dins un matràs aforat de 100 mL i hi afegiríem aigua destil·lada fins a l’enrasament.

Volum d'Àcid Clorhídric Concentrat per a una Dissolució Diluïda

Quants cm³ de dissolució aquosa d'àcid clorhídric del 36% i densitat 1,19 g/cm³ es necessiten per preparar mig litre de dissolució 0,1 mol/dm³?

Resolució:

0,5 L × 0,1 mol HCl / 1 L × 36,5 g HCl / 1 mol HCl × 100 g dissolució / 36 g HCl × 1 cm³ dissolució / 1,19 g dissolució = 4,26 cm³

Molaritat Final en la Mescla de Dissolucions d'Àcid Nítric

Es dilueixen 500 cm³ de dissolució aquosa d'àcid nítric del 7,2% i densitat 1,05 g/mL amb 2 dm³ de dissolució aquosa 0,2 M també d'àcid nítric. Quant valdrà la molaritat final?

Resolució:

1. Mols de HNO₃ de la primera dissolució:

500 cm³ × 1,05 g dissolució / 1 cm³ × 7,2 g HNO₃ / 100 g dissolució × 1 mol HNO₃ / 63 g HNO₃ = 0,6 mol HNO₃

2. Mols de HNO₃ de la segona dissolució:

2 L × 0,2 mol HNO₃ / 1 L = 0,4 mol HNO₃

3. Mols totals de HNO₃:

Mols totals = 0,6 mol + 0,4 mol = 1 mol HNO₃

4. Volum total de la dissolució:

Volum total = 0,5 L + 2 L = 2,5 L

5. Molaritat final:

Molaritat final = Mols totals / Volum total = 1 mol / 2,5 L = 0,4 M

Estequiometria: Càlcul d'Àcid Bromhídric per a Bromur d'Alumini

Calculeu quant àcid bromhídric es necessita per obtenir 1602 g de bromur d'alumini quan reaccioni amb suficient alumini, sabent que també s'obté hidrogen:

Reacció:

3 HBr + Al → AlBr₃ + 3/2 H₂

Resolució:

1602 g AlBr₃ × 1 mol AlBr₃ / 276 g AlBr₃ × 3 mol HBr / 1 mol AlBr₃ × 81 g HBr / 1 mol HBr = 1410 g HBr

Reactiu Limitant i Rendiment en la Reacció de Ferro i Sofre

Fem reaccionar una mescla de 31,5 g de ferro i 25,92 g de sofre, obtenint-se sulfur de ferro (II). Calculeu:

Reacció:

Fe + S → FeS

1. Quantitat de sofre necessària per reaccionar amb 31,5 g de ferro

   31,5 g Fe × 1 mol Fe / 55,8 g Fe × 1 mol S / 1 mol Fe × 32,1 g S / 1 mol S = 18,1 g S

2. Quantitat de ferro necessària per reaccionar amb 25,92 g de sofre

   25,92 g S × 1 mol S / 32,1 g S × 1 mol Fe / 1 mol S × 55,8 g Fe / 1 mol Fe = 45,1 g Fe

3. Quin element està en excés i quant en sobra?

   Basant-nos en els càlculs:

   • Per reaccionar amb 31,5 g de Fe, es necessiten 18,1 g de S. Tenim 25,92 g de S.
   • Per reaccionar amb 25,92 g de S, es necessiten 45,1 g de Fe. Només tenim 31,5 g de Fe.

   Per tant, el ferro (Fe) és el reactiu limitant, ja que s'esgotarà primer. El sofre (S) està en excés.

   Quantitat de sofre en excés = Sofre inicial - Sofre reaccionat = 25,92 g - 18,1 g = 7,82 g de S

4. Càlcul de la massa de sulfur de ferro (II) obtinguda

   Ho calculem a partir del reactiu limitant, que és el Fe:

   31,5 g Fe × 1 mol Fe / 55,8 g Fe × 1 mol FeS / 1 mol Fe × (55,8 + 32,1) g FeS / 1 mol FeS = 49,6 g FeS

Volum d'Àcid Nítric per a la Reacció amb Hidròxid de Calci

Quin volum de dissolució 2 M d’àcid nítric es necessitarà per reaccionar amb 3,7 g d’hidròxid de calci?

Reacció:

2 HNO₃ + Ca(OH)₂ → Ca(NO₃)₂ + 2 H₂O

Resolució:

3,7 g Ca(OH)₂ × 1 mol Ca(OH)₂ / 74 g Ca(OH)₂ × 2 mol HNO₃ / 1 mol Ca(OH)₂ × 1 L / 2 mol HNO₃ × 1000 mL / 1 L = 50 mL

Volum d'Àcid Sulfúric per a la Reacció amb Hidròxid de Sodi

Una dissolució d’àcid sulfúric del 40% i densitat 1,25 g/mL reacciona amb 50 g d’hidròxid de sodi, produint sulfat de sodi i aigua. Quin volum de dissolució es necessita?

Reacció:

H₂SO₄ + 2 NaOH → Na₂SO₄ + 2 H₂O

Resolució:

50 g NaOH × 1 mol NaOH / 40 g NaOH × 1 mol H₂SO₄ / 2 mol NaOH × 98 g H₂SO₄ / 1 mol H₂SO₄ × 100 g dissolució / 40 g H₂SO₄ × 1 mL / 1,25 g dissolució = 122,5 mL