química inorgánica - walter blanco v..pdf
TRANSCRIPT
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
1/180
umic
inorgnic
etodologa de resolucin de problemas
Semestre
1/2015
Walter A. Blanco V.Universidad Tcnica de Oruro
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
2/180
W alter l Blanco Vino
Facultad Nacional de Ingeniera
Qumica Inorgnica QMC 1104
I
Prlogo.
Qumica inorgnica metodologa de resolucin de problemas es
un texto realizado con el fin de apoyar al estudiante en su estudio y
reforzar en el conocimiento terico de qumica inorgnica, por otra
parte es un texto que trata de incentivar el auto aprendizaje del
alumno que tiene inters en aprender mas en el campo de la qumica
moderna actual.
Los problemas fueron planteados y resueltos en funcin de la parte
terica de algunas propiedades simples de los elementos mscomunes y estudiados en el curso de qumica inorgnica.
Es posible que se hayan omitido algunos errores de transcripcin que
sern corregidos en una prxima edicin.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
3/180
W alter l Blanco Vino
Facultad Nacional de Ingeniera
Qumica Inorgnica QMC 1104
II
ndice
Pg.
Prctica 1 1
Prctica 2 37
Prctica 3 61
Problemas resueltos I 85
Problemas resueltos II 109
Problemas resueltos III 127
Problemas resueltos IV 143
Problemas propuestos 167
Tabla de extraccin de algunos metales 173
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
4/180
W alter l Blanco Vino
Facultad Nacional de Ingeniera
Qumica Inorgnica QMC 1104
III
Algunas frases interesantes:
Lo o y lo olvide!Lo vi y lo entend!
Lo hice y lo aprend!
Qumica es la ciencia que mas se acerca a Dios
Es mejor tener ms de un mtodo de resolucin para estar ms
seguro de tus resultados
Nunca te confes, mas aun cuando parezca que ya has ganado, lucha
hasta el final
Las cosas que valen la pena son las que te costaron obtener y las
cosas que obtuviste sin esfuerzo se desvanecen fcilmente
Jams digas que no puedes cuando ni siquiera lo has intentado
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
5/180
W alter l Blanco Vino
Facultad Nacional de Ingeniera
Qumica Inorgnica QMC 1104
IV
Prctica:
Este cuaderno de prcticas fue
diseado para que el estudiante
que cursa la materia de qumica
inorgnica pueda estudiar sin
inconvenientes y rendir un buen
examen. Para su uso se dan las
siguientes instrucciones:
Lea y estudie atentamente cada ejemplo y
resuelva en el cuaderno de prcticas de
manera adecuada cada problema planteado.
El cuaderno debe ser entregado en cada
parcial y pasado una semana ser devuelto
con su respectiva calificacin.
El cuaderno debe ser nico y para la
revisin de la segunda prctica deber estar
resuelta la primera, de lo contrario no ser
calificado y de la misma manera para la
tercera prctica debern estar resueltas la
primera y segunda prctica.
............................................................... ........................................................
Lic. Mara Antonia Tapia Fernndez Univ. Walter Al Blanco Vino
DOCENTE AUXILIAR
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
6/180
W alter l Blanco Vino
Facultad Nacional de Ingeniera
Qumica Inorgnica QMC 1104
V
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
7/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
1
PRCTICA DE PREPARACIN PARA EL
PRIMER PARCIAL
EJEMPLO 1.
A 500 mL de una disolucin de densidad 1.45 gr/mL que contiene 4% desulfato cprico, 6% de sulfato de cinc y 8% de sulfato de potasio, se agrega 15 gr delimaduras de hierro que contiene 5% en impurezas insolubles e inertes. Calcular: a) Lamasa y la composicin de la disolucin final. b) La masa y la composicin del precipitado
final.
Datos:
Solucin:
Al agregar las limaduras de hierro a la disolucin, ste desplaza a los metales con potencial
de reduccin ms positivo que el del hierro, por tanto de tablas se tiene:
Donde es el potencial de reduccin o potencial de electrodo.El hierro solo puede desplazar al cobre, por otro lado el cinc y el potasio tiene un potencialms negativo que el del hierro, por tanto estos metales seguirn en la solucin.
Consecuentemente las reacciones que representan lo mencionado son:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
8/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
2
Clculo de la masa de la solucin inicial y las masas de las sales disueltas en la solucin
Clculo de la masa pura de hierro:
Las impurezas constituyen en un 5%, por tanto la pureza es del 95%
Consecuentemente como se tiene dos cantidades, por tanto es necesario determinar al
reactivo limitante:
Clculo de la masa de Fe que se necesita:
Anlisis:
se tiene 14.25 gr de Fe y solo se necesita 10.18 gr para que se consuma
totalmente el sulfato cprico, por tanto el Fe esta en exceso y el sulfato se el
reactivo limitante.
La solucin final estar compuesta por:
Componente Masa
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
9/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
3
Clculo de la masa de sulfato ferroso:
Finalmente:
Componente Masa
Porcentaje
composicin
6.01 8.02 3.82 82.15Total
(masa de la
solucin final)
100
El precipitado esta compuesto por:
Componente Masa
Clculo de la masa de Cu formado:
Finalmente:
Componente Masa
Porcentaje
composicin
24.88 4.58
70.54Total
(masa del
precipitado)
100
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
10/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
4
PROBLEMA 1.
Una disolucin de 400 gr de masa que contiene nitrato de potasio, nitrato de
plata y nitrato de calcio, cuya composicin es 7%, 5% y 3% respectivamente, se colocan
granallas de cinc superficialmente impuras de masa 10 gr, en dicha masa el contenido de
impurezas es del 4%. Calcular: a) La masa y la composicin de la disolucin resultante. b)
La masa y la composicin del precipitado obtenido.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
11/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
5
EJEMPLO 2.
Una aleacin de 30 gr de masa que contiene plata, cadmio y aluminio es
tratada con exceso de disolucin diluida de cido clorhdrico obtenindose 19.52 L de gas
medido en condiciones normales y 5 gr de un precipitado. Calcular: a) La composicin de
la aleacin. b) El volumen de disolucin 0.1M de cido clorhdrico que se utiliz
considerando un exceso del 60%. c) El nmero de molculas de las sales obtenidas.
Datos:
Solucin:
Este es un problema de mezclas, para su resolucin se debe tener una reaccin para cada
componente; y para determinar las reacciones es necesario conocer las siguientes
afirmaciones:
1
Metal con EO
(Potencial de reduccin) 0 sustituyen a los hidrgenos del agua, de loscidos hidrcidos y/ oxcidos
diluidos no oxidantes
.
2
Metales con EO0 nosustituyen a los hidrgenos del agua, de los cidos hidrcidos y/oxcidos
diluidos no oxidantes
.
El cido clorhdrico es un cido no oxidante, por tanto de tablas se tiene:
De los tres metales solo la plata presenta el potencial de reduccin positivo, por tanto es el
nico que no reacciona:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
12/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
6
Consecuentemente, el gas que se genera es el hidrgeno y el precipitado que se tiene le
corresponde a la plata ya que ste no reaccion.
Un problema de mezclas se puede resolver mediante la formulacin de ecuaciones lgicas,
las cuales vienen planteadas del enunciado como tambin de la estequiometra:
Ecuaciones del enunciado:
Ecuaciones de la estequiometra:
Reemplazando y en se tiene:
De se tiene:
Reemplazando en la anterior ecuacin:
Despejando la incgnita:
Finalmente la composicin es:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
13/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
7
Clculo del volumen de disolucin:
Consecuentemente:
Finalmente:
Clculo del nmero de molculas de las sales obtenidas:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
14/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
8
PROBLEMA 2.
Una amalgama (aleacin de mercurio con otros metales) de 15 gr que
contiene sodio y potasio es tratada con exceso de disolucin diluida 0.5 N de cido sulfrico
(cido no oxidante), obtenindose 2.167 Litros de gas medidos en condiciones normales,
adems de un lquido muy denso de color plateado de 8.5 gr de masa. Calcular: a) La
composicin porcentual de la amalgama. b) El volumen de disolucin de cido sulfrico
considerando un exceso del 110% que se necesita. c) El nmero de moles y molculas de
las sales formadas.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
15/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
9
EJEMPLO 3.
Se tiene una muestra de xido crmico de 30 gr de masa, dicha muestra se
reduce totalmente con 11 L de gas hidrgeno medidos en condiciones normales. Calcular:
a) La composicin de la muestra oxidada. b) La masa del producto derivado del cromo que
se obtiene.
Datos:
Solucin:
El hidrgeno es utilizado como agente reductor de xidos de algunos metales de transicin,
es decir:
Consecuentemente es posible calcular la masa del xido puro en la muestra ya que se tiene
el volumen de hidrgeno que consume la reduccin total de la masa del xido puro.
Clculo de la masa de producto derivado del cromo:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
16/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
10
PROBLEMA 3.
Una muestra de manganeso de masa de 22 gr de masa se expone por
accidente a una atmosfera oxidante de aire caliente donde una gran parte del manganeso
pasa a dixido de manganeso, para revertir esto, la masa resultante se deja pasar por un
corriente de gas hidrgeno para reducirlo y tener la muestra pura en manganeso como al
principio. Luego del proceso de reduccin se form 5.76 mL de agua. Calcular: a) El
porcentaje en masa de manganeso que se oxid. b) El volumen de gas hidrgeno medido
en condiciones normales que consumi el proceso de reduccin.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
17/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
11
EJEMPLO 4.
Una muestra de litio superficialmente oxidada de 15 gr de masa se hidroliza
en exceso de 500 mL de agua, la solucin obtenida es utilizada para neutralizar 130.506 mL
de disolucin al 38% en masa de cido clorhdrico de densidad 1.38 gr/mL. Calcular: a) La
composicin de la muestra. b) El exceso del agua expresada en porcentaje. c) El volumen
gaseoso medido en condiciones normales que se obtiene de la hidrlisis. d) El nmero de
moles de los productos finales si dicha cantidad gaseosa se hace reaccionar con 150 mL de
disolucin 0.5N de permanganato de potasio en presencia de cido sulfrico considerando
un rendimiento del 75%.
Datos:
Solucin:
La muestra esta compuesta por litio y xido de litio, al someter esta muestra a hidrlisis se
obtiene una disolucin alcalina:
El hidrxido de litio reacciona con el cido clorhdrico en solucin concentrada de 38%
neutralizndolo:
Con los datos del cido calculamos el nmero de moles del hidrxido de litio:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
18/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
12
Consecuentemente se tiene un problema de mezclas, el cual se resolver como en
anteriores ejemplos:
Ecuaciones del enunciado:
Ecuaciones de la estequiometra:
Remplazando y en :
De se tiene:
Reemplazando en la anterior ecuacin:
Despejando la incgnita:
Consecuentemente:
Para el exceso de agua es necesario calcular la cantidad terica de agua consumida
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
19/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
13
Clculo del volumen gaseoso:
Al hacer reaccionar el gas hidrgeno con una cantidad de disolucin de permanganato de
potasio en medio cido es necesario calcular el reactivo limitante:
Igualando la reaccin por el mtodo ion-electrn:
SR.O.: SR.R.: Simplificando:
Finalmente la reaccin igualada es:
Clculo del reactivo limitante:
Para que se consuma todo el gas se requiere ms de 3 Litros de solucin y solo se tiene 0.15
Litros, por tanto el reactivo que se consumir primero es el permanganato de potasio (R.L.:
KMnO4). Consecuentemente se calcular lo moles de los productos:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
20/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
14
PROBLEMA 4.
Se tiene una muestra de sodio parcialmente oxidada de masa 5 gr, dicha
muestra se hidroliza en 50 mL de agua obtenindose una solucin alcalina; la solucin
alcalina es utilizada para neutralizar exactamente 400 mL de disolucin 0.521 N de cido
ntrico. Calcular: a) La composicin de la muestra. b) El exceso de agua expresado en
porcentaje. c) El nmero de moles de los productos obtenidos si el gas que se obtiene se
hace reaccionar con 35 mL de disolucin 0.6 N de dicromato de potasio en presencia de
disolucin de cido clorhdrico, considerando un rendimiento del 90%.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
21/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
15
EJEMPLO 5.
En la determinacin de la dureza temporal y permanente de agua potable, se
lleva al laboratorio una muestra para su anlisis, posteriormente se realizan las siguientes
operaciones analticas:1
Se toma 50 mL de la muestra inicial, el cual se titula con una
disolucin cida de cloruro de hidrgeno 0.01N gastndose 12.5 mL.2
A 50 mL de
muestra se titula con disolucin 0.05N de EDTA consumiendo 4.5 mL. Calcular: a) La
dureza temporal, permanente y total de la muestra de agua potable, exprsela en: [ppm],
[mgr CaCO3 /L], [mmol CaCO3 /L] y [mEqgr CaCO3/L]. b) La alcalinidad de dicha agua
expresada en [mgr Ca(HCO3)2/L].
Datos:
Solucin:
En la primera titulacin lo que se determina es la basicidad a alcalinidad por la simple
razn de que el agente titulante es un cido fuerte y el punto de equilibrio esta en la
neutralizacin
Clculo de la alcalinidad:
Consecuentemente:
En trminos de alcalinidad:
( )
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
22/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
16
En la segunda titulacin lo que se determina es la dureza total puesto que el agente
titulante es una disolucin de EDTA.
Clculo de la dureza total:
En trminos de dureza total:
( )
Ahora para la determinacin de las durezas temporal y permanente hacemos el siguienteanlisis:
La dureza temporal es igual a la alcalinidad siempre que la dureza total sea mayor a
sta, por tanto tenemos:
Lo cual se cumple en el anlisis de agua, por tanto:
La dureza total se define como la suma de las durezas, temporal y permanente, por
tanto tenemos:
Finalmente:
[ ]
[
]
[ ]
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
23/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
17
[ ] [ ]
[ ] [ ]
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
24/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
18
PROBLEMA 5.
En el anlisis de una muestra de agua de una poblacin se realizan las
siguientes pruebas experimentales para la determinacin de la dureza temporal y
permanente de dicha agua:1
Se toma 25 mL de la muestra inicial, el cual se titula con
una solucin cida de cloruro de hidrgeno 0.05 M gastndose 10.5 mL.2
A 30 mL de
muestra se titula con disolucin 0.05N de EDTA consumiendo 4.5 mL.3
Se evaporan 500
mL de dicha agua, quedando un residuo slido blanco de 0.012 gr. a) Calcular La dureza
temporal, permanente y total de la muestra de agua, exprsela en: [ppm], [mgr CaCO3/L],
[mmol CaCO3 /L] y [mEqgr CaCO3/L]. Asuma que el precipitado es solamente carbonato
de calcio b) Determinar la alcalinidad de dicha agua expresada en [mgr Ca(HCO3)2/L].
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
25/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
19
EJEMPLO 6.
Se tiene 50 litros de agua que contiene 250 ppm de hidrocarbonato de calcio y
200 ppm de hidrocarbonato de magnesio. Calcular el nmero de Eq gr de cal apagada
que se requiere para eliminar la dureza temporal.
Datos:
Solucin:
Como es de saberse la dureza temporal es debida a los hidrocarbonatos de calcio y demagnesio que se encuentran disueltas en una cierta cantidad de agua, para eliminar estadureza es posible realizar un proceso de destilacin el cual consiste en hacer hervir dichacantidad de agua quedando como residuo slido los carbonatos de calcio y magnesio, sinembargo la vaporizacin del agua es una reaccin muy endotrmica (requiere mucha
calor) lo cual hace que este proceso sea sumamente caro.
Por tanto otra alternativa de eliminacin de esta dureza es mediante la agregacin de
lechada de cal o cal apagada (hidrxido de calcio)
el cual precipita al calcio y al magnesio
como se muestran en las siguientes reacciones:
Sin embargo un exceso de lechada de cal podra ocasionar una dureza artificial.
Clculo de las masas de los hidrocarbonatos:
Clculo del nmero de Eqgr de cal apagada, necesarios para la eliminar la dureza:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
26/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
20
PROBLEMA 6.
Calcular la masa de caliza de pureza 93% que se necesita para preparar
lechada de cal, con un rendimiento del 75%, para utilizarla en la eliminacin de la dureza
temporal de 50 galones de agua que contiene 40 mEq gr de bicarbonato de calcio y 25
mmol de carbonato cido de magnesio por cada litro de agua con dureza. Determinar
tambin la normalidad de solucin saturada de 1.65 gr de Ca(OH)2por litro de disolucin
(lechada de cal) y calcular el volumen de esta lechada utilizada.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
27/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
21
EJEMPLO 7.
Calcular el volumen de disolucin 0.5N de carbonato de sodio que se necesita
para eliminar la dureza permanente de 10 pie3 de agua que contiene 240 mEq gr/L de
sulfato de calcio y 130 mEq gr/L de sulfato de magnesio.
Datos:
Solucin:
La dureza en esencia es la presencia de iones calcio y magnesio, provenientes de cualquier
sal, por otro lado si las sales son sulfatos entonces esta dureza se dice que es permanente,puesto que esta dureza no se puede eliminar por ebullicin del agua ya que estas sales no
se descomponen como los bicarbonatos, consecuentemente los iones calcio, magnesio y
sulfatos estn adheridos a las molculas de agua al estado vapor y cuando se condensa la
dureza permanece como al principio.
Para eliminar esta dureza se agrega solucin de carbonato sdico, lo cual ocasiona un
intercambio inico precipitando al calcio y al magnesio en forma de carbonatos como se
muestra en las siguientes reacciones:
Clculo de los Eq gr de los sulfatos:
Clculo del volumen de disolucin de carbonato sdico:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
28/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
22
PROBLEMA 7.
Calcular el volumen de disolucin, al 5% en carbonato de sodio y de
densidad 1.102 gr/mL, que se necesita para eliminar la dureza permanente de 15 pie 3 de
agua que contiene 350 mgr de sulfato de calcio y 210 mEq gr de sulfato de magnesio por
cada litro de agua con dureza.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
29/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
23
EJEMPLO 8.
Una aleacin de sodio y potasio de 31 gr de masa se combustiona en exceso de
aire, luego de la combustin se obtuvo una mezcla de xidos de 55 gr de masa, la ltima
mezcla se hidroliza obtenindose un gas. Calcular: a) La composicin porcentual de la
mezcla inicial. b) Calcular la cantidad mxima de perxido de hidrgeno que se puede
obtener en la hidrlisis con un rendimiento del 60%. c) El volumen de aire necesario para
la combustin sabiendo que ste contiene 21% en volumen de oxgeno gas (C.N.),
considere un exceso del 100%. d) El volumen del gas, que se obtiene de la hidrlisis,
recogido sobre agua a 25 P , es de 17.546 mmHg.Datos:
b) c)
d)
P P
P
Solucin:
Cuando se combustiona el sodio y el potasio en exceso de aire, es espontanea la formacin
del perxido de sodio y el superxido de potasio:
Consecuentemente la hidrlisis de estos xidos es como sigue:
El gas que menciona el problema es el oxgeno que se obtiene por la hidrlisis del
superxido de potasio.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
30/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
24
De manera que se tiene un problema de mezclas se realizar un cambio de variable:
Consecuentemente se tiene las ecuaciones que se pueden plantear a partir del enunciado:
Para resolver este sistema de ecuaciones, se necesitan una ecuacin por cada incgnita,
como se tiene dos ecuaciones con cuatro incgnitas hallamos las otras dos ecuaciones de la
estequiometra:
Consecuentemente se tiene:
Despejando la incgnita:
Para la masa de perxido de hidrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
31/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
25
Para el volumen de aire:
Para el volumen de oxgeno que se obtiene:
P P P P P P P P
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
32/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
26
PROBLEMA 8.
Se tiene una muestra de sodio y potasio de 50 gr de masa. La mezcla se
somete a dos procesos. 1/5 de la muestra se hidroliza y el resto pasa a combustin en exceso
de aire; de la hidrolisis se obtiene un gas medido en condiciones normales y se usa para la
reduccin de una muestra de xido crmico de pureza 94% obtenindose 5.69 gr de metal.
Calcular: a) La composicin de la mezcla inicial. b) El nmero de moles de los productos
de la combustin. c) La masa de la muestra de xido a reducirse.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
33/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
27
EJEMPLO 9.
Calcular el nmero de moles del producto derivado del cromo que se obtiene
al tratar 200 mL de disolucin 0.5N de perxido de hidrgeno con 120 mL de disolucin
1.5N de dicromato de potasio en presencia de cido sulfrico.
Datos:
Solucin:
Es necesario conocer:
El dicromato de potasio es un agente oxidante por tanto el perxido actuar como agente
reductor:
Igualando la reaccin por el mtodo ion-electrn:
SR.O.: SR.R.:
Finalmente la reaccin igualada es:
Es necesario determinar al reactivo limitante, puesto que se tiene 2 cantidades, una del
perxido de hidrgeno y otra del dicromato de potasio.
Clculo de las cantidades puras de los reactantes:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
34/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
28
Clculo del reactivo limitante:
Anlisis:
para consumir 0.18 Eq gr de dicromato de potasio se requiere 0.18 Eq
gr de perxido de hidrgeno y solo se tiene 0.1 Eq gr, lo cual es insuficiente, es
decir que el perxido se consume primero y por tanto es el reactivo limitante.
Clculo del nmero de moles del producto derivado del cromo:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
35/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
29
PROBLEMA 9.
Se hace reaccionar 500 mL de perxido de hidrgeno 0.4N con 100 mL de
disolucin 0.3M de permanganato de potasio en presencia de cido ntrico. Calcular: a) El
nmero de Eq gr de las sales obtenidas. b) El volumen de gas que se obtiene en esta
reaccin. c) En el caso de que el perxido de hidrgeno estuviera en exceso, determinar el
volumen de oxgeno gaseoso que se obtendr por la descomposicin total del exceso de
perxido de hidrgeno.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
36/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
30
EJEMPLO 10.
En la obtencin de 5 gr de yodo molecular se hace reaccionar yoduro de
potasio con disolucin de perxido de hidrgeno utilizando como medio una solucin
diluida de cido sulfrico, calcular la masa de la sal requerida si se sabe que contiene 2.5%
de impurezas inertes y el volumen de disolucin 0.5N de perxido de hidrgeno que se
utiliza para la reaccin, considere para este proceso un rendimiento del 80%.
Datos:
Solucin:
El yoduro de potasio solo puede ser agente reductor, por tanto el perxido deber ser
agente oxidante, consecuentemente la reaccin es como sigue:
Igualando la reaccin por el mtodo ion-electrn:
SR.O.:
SR.R.:
Finalmente la reaccin igualada es:
Clculo de la masa de la sal:
Clculo del volumen de disolucin de perxido de hidrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
37/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
31
PROBLEMA 10.
Calcular el volumen de disolucin 0.4N de perxido de hidrgeno y el
volumen de sulfuro de hidrgeno (medido en condiciones normales) que se necesita para
la obtencin de 5.51022tomos de azufre. Considere un rendimiento del 68%.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
38/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
32
EJEMPLO 11.
Para la obtencin de perxido de hidrgeno en laboratorio se utiliza una
muestra de perxido de bario de pureza 98%, el cual se aade a 250 mL de una disolucin
al 15% en masa de cido sulfrico y de densidad 1.174gr/mL, obtenindose un precipitado
blanco el cual se filtra y se separa una solucin de perxido de hidrgeno. Calcular: a) La
masa de la muestra de perxido de bario requerida para la obtencin de perxido de
hidrgeno. b) El nmero de moles de perxido de hidrgeno que se obtiene.
Datos:
P
Solucin:
La reaccin que ocurre en el proceso de obtencin es:
El precipitado blanco es el sulfato de bario, el cual es de color blanco
Clculo de la masa de la muestra:
Clculo del nmero de moles de perxido de hidrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
39/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
33
PROBLEMA 11.
Se tiene una muestra de perxido de bario de 100 gr de masa que contiene
7% de impurezas inertes e insolubles, dicha muestra es utilizada para la obtencin de
perxido de hidrgeno. Calcular: a) El volumen de disolucin 0.5N de cido sulfrico. b) El
nmero de Eq gr de perxido de hidrgeno que se obtiene. c) La masa y la composicin
del precipitado.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
40/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
34
EJEMPLO 12.
Calcular la masa de caliza de pureza 85%, el volumen de disolucin 10M de
cloruro de potasio y el volumen de disolucin 3M de hidrxido de amonio que se necesita
para obtener 500 Kg de hidrocarbonato de potasio con un rendimiento del 80%
Datos:
P Solucin:
La obtencin de hidrocarbonato de potasio no puede obtenerse por el mtodo Solvay a
escala industrial, pero es posible su obtencin de manera anloga al de la obtencin del
carbonato de sodio, las reacciones que ocurren en el proceso son:
Inicialmente se calcina la caliza para la obtencin de anhdrido carbnico:
Posteriormente el gas se deja pasar por una solucin de cloruro de potasio saturada con
amoniaco:
Si se tiene una solucin de cloruro de potasio en exceso, el hidrocarbonato de potasio puede
precipitar por efecto del ion comn.
Este proceso es costoso, econmicamente no factible y poco eficiente para la obtencin de
carbonato de potasio a partir del hidrocarbonato obtenido por este proceso. Sin embargo se
tiene otro proceso para su obtencin.
Clculo de la masa de caliza:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
41/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
35
Clculo del volumen de disolucin de cloruro de potasio:
Clculo del volumen de disolucin de hidrxido de amonio:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
42/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
36
PROBLEMA 12.
Para la obtencin de 5 Toneladas por da de carbonato de sodio por el
mtodo Solvay se desea saber: a) La masa de caliza de pureza 89% a calcinar por cada hora
b) El volumen de disolucin, que contiene 50 gr de cloruro de sodio por Litro de
disolucin, que se necesita por da. c) El Volumen de disolucin 2M de hidrxido de
amonio utilizado por da. Considere un rendimiento del 93%
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
43/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
37
PRCTICA DE PREPARACIN PARA EL
SEGUNDO PARCIAL
EJEMPLO 1.
De la descomposicin trmica de la magnesita, de pureza 89%, se obtiene un
gas el cual se hace pasar por una disolucin 0.5N de hidrxido de potasio obtenindose una
sal cida de 3.78 gr con un rendimiento de tan solo 30%. Calcular a) La cantidad mxima
de magnesita que se requiere b) El volumen de disolucin de la base que se consumi.
Datos:
P
Solucin:
La descomposicin trmica de la magnesita (mineral de carbonato de magnesio) se
representa con la siguiente reaccin:
Consecuentemente el gas obtenido se deja pasar por una solucin bsica y se tendr la sal
cida:
Clculo de la masa de magnesita:
Clculo del volumen de disolucin:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
44/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
38
PROBLEMA 1.
Una muestra de caliza de pureza 90% se calcina a 950, el gas que seobtiene se lleva a condiciones ambiente y luego se deja pasar por una columna que
contiene solucin saturada de hidrxido de calcio obtenindose un precipitado de 650 gr.
Calcular: a) La masa de caliza que se calcin. b) El volumen de disolucin saturada que
contiene 1.65 gr de cal apagada por litro de solucin. c) Qu volumen de gas (C. N.) sale
de la columna si el rendimiento de la absorcin del gas fue del 95%?
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
45/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
39
EJEMPLO 2.
El vanadio se obtiene reduciendo el xido de vanadio (V) con calcio metlico.
Qu masa de metal se puede obtener durante la reduccin del concentrado de 400 gr de
masa en la que la parte en masa del V2O5es igual a 85%? Qu masa de calcio tcnico es
necesario tomar para la reduccin, si el calcio tcnico contiene una impureza de xido de
calcio? La parte en masa de xido de calcio es de 5%
Datos:
P Solucin:
La reduccin de xidos de algunos metales de transicin como el vanadio, se puede realizar
usando metales con potenciales de reduccin muy negativos como el calcio, el aluminio,
etc. Considerando que es un proceso que requiere calor.
Clculo de la masa de vanadio metlico que se puede obtener:
Clculo de la masa de calcio tcnico:
Calcio tcnico es un trmino para llamar al calcio que se va a utilizar, adems de llamarlo
as porque no es calcio puro. Si las impurezas () son el 5%, entonces la pureza es del95%
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
46/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
40
PROBLEMA 2.
Un concentrado de mineral de rutilo de masa 630 gr que contiene 90% de
dixido de titanio el cual pasa a un proceso para transformar el dixido de titanio a cloruro
de titanio (IV), la reaccin es la siguiente:
Qu masa de titanio se puede obtener a partir del concentrado, reduciendo el cloruro,
utilizando como agente reductor el magnesio? Qu masa de magnesio tcnico, que
contiene 7% de xido de magnesio, se requiere para la obtencin del metal?
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
47/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
41
EJEMPLO 3.
Calcular el volumen de aire que contiene 21% en volumen de oxgeno que se
necesita para la combustin del acetileno obtenido a partir de 5 Libras de caliza del 90% de
pureza y 3 Libras de carbn de coque de pureza 80%.
Datos:
P PSolucin:
Las reacciones que ocurren son:
Clculo de la masa de xido de calcio y de carbono:
Consecuentemente:
Clculo del reactivo limitante:
Anlisis:
Se requiere 1693.44 gr pero solo se tiene 1143.07 gr, es decir que el ooxido
de calcio se consume primero por tanto este es el reactivo limitante y el carbono
esta en exceso.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
48/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
42
Clculo del volumen de oxgeno requerido:
Clculo del volumen de aire:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
49/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
43
PROBLEMA 3.
Calcular el volumen de acetileno medido en condiciones normales que se
puede obtener a partir de 15 Kg de caliza de pureza 95%. Qu masa de coque de pureza
85% se requerir para la obtencin del acetileno? Considere un rendimiento del 90% en
cada etapa.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
50/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
44
EJEMPLO 4.
Qu masa de boro se puede obtener a partir de 13 lb de brax, de pureza 90%
con un rendimiento del 70% en cada etapa? Calcular adems la masa de magnesio tcnico
de pureza 97% que se necesita para la obtencin del boro y el nmero de moles del resto de
los reactivos requeridos para todo el proceso.
Datos:
P P
Solucin:
Inicialmente se obtiene un polvo amorfo (), mediante la siguiente reaccin:
Consecuentemente se calienta dicho polvo hasta la ignicin para su descomposicin:
El slido obtenido se reduce con magnesio a elevada temperatura:
Clculo de la masa de boro que se obtiene:
Clculo del magnesio que se utilizar:
Clculo del nmero de moles del cido utilizado:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
51/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
45
PROBLEMA 4.
Calcular la masa de brax de pureza 89%, el volumen de disolucin 0.5M de
cido sulfrico y la masa de magnesio tcnico de 95% de pureza, que se necesitan para
obtener 500 Kg de boro. Considerando que la primera etapa tiene un rendimiento del 80%
y las otros etapas del 85%.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
52/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
46
EJEMPLO 5.
Una mezcla de masa 150 gr que contiene partes iguales de silicio, dixido de
silicio y carbn de coque. La mezcla es tratada con disolucin 5M de cido fluorhdrico.
Calcular: a) El volumen de la disolucin utilizado de cido fluorhdrico con un exceso de
60%. b) El volumen de gas liberado medido en condiciones normales. c) El residuo slido
es secado y tratado con disolucin concentrada de cido ntrico. Calcular el volumen
gaseoso formado (considere condiciones normales para ello).
Datos:
Solucin:
Las reacciones que ocurren son:
Posteriormente el residuo slido se hace reaccionar con cido ntrico concentrado:
Clculo del volumen de la disolucin de cido fluorhdrico:
Clculo del volumen de gas desprendido:
El gas deprendido en la primera etapa es el hidrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
53/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
47
Clculo del volumen gaseoso:
El volumen gaseoso estar constituido por el dixido de carbono y el dixido de nitrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
54/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
48
PROBLEMA 5.
Una mezcla que contiene silicio, dixido de silicio y carbono de 56 gr de
masa se hace reaccionar con cido fluorhdrico 5.5N obtenindose 44.8 Litros de un gas
medido en condiciones normales y adems de un precipitado de 14 gr de masa. Calcular: a)
La composicin de la mezcla inicial. b) El volumen de disolucin de cido fluorhdrico que
se consumi.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
55/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
49
EJEMPLO 6.
Una muestra de 31 gr de masa, contiene sulfuros de estao y plomo, se trata
con disolucin concentrada de cido ntrico obtenindose una sal que disuelta en agua es
tratada con disolucin de cido clorhdrico obtenindose un precipitado de 8 gr. a) Calcular
La composicin de la muestra inicial. b) En la reaccin con cido ntrico se separ el
precipitado, determinar la masa de coque de pureza 90% que se necesita para obtener
estao.
Datos:
P
Solucin:
Las reacciones de los sulfuros con el cido ntrico concentrado son:
P P
Consecuentemente la sal soluble es el nitrato de plomo y precipita con la reaccin del
cido clorhdrico:
P P El precipitado de la reaccin con cido ntrico es el dixido de estao y al hacerla
reaccionar con coque se obtendr estao metlico:
Clculo de la masa de sulfuro de estao:
El precipitado le corresponde al cloruro de plomo (II) ya que es insoluble en agua.
P P P P P P
Consecuentemente:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
56/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
50
Para el sulfuro de estao:
Clculo de la masa de coque:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
57/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
51
PROBLEMA 6.
Se tiene 60 gr de una mezcla que contiene partes iguales de estao, plomo y
dixido de estao, dicha muestra se hace reaccionar en exceso de solucin al 68% en masa
de cido ntrico. a) Calcular la masa de estao que se obtiene a partir del precipitado y el
nmero de moles del agente reductor a utilizar. b) Si a la solucin resultante se agrega
solucin de cloruro de hidrgeno calcular la masa del precipitado.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
58/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
52
EJEMPLO 7.
Se tiene una mezcla de magnesio, aluminio y hierro de 8.9 gr de masa.
Despus de tratar la mezcla con un exceso de disolucin concentrada de cido ntrico, en
frio, la masa del residuo constituy en 4,1 gr. El residuo fue sometido a un tratamiento con
una disolucin concentrada de lcali en el cual no se disolvi una parte de la mezcla,
teniendo este residuo una masa de 1.4 gr. Determinar las partes en masa de los metales en
la mezcla. Si se tiene 11 lb de la misma mezcla. Cul es el volumen de oxgeno, medido a
97 KPa y 123oF, que se necesitar para la combustin del gas que se libera al tratar la
mezcla con disolucin diluida de cido clorhdrico?
Datos:
P PSolucin:
Primer tratamiento:
Segundo tratamiento:
Reaccin de la mezcla con cido clorhdrico:
Combustin del gas que se obtiene:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
59/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
53
Del enunciado se deduce que:
La composicin de la mezcla ser:
Clculo de las masas de los metales en las 11 Lb
Clculo del nmero de moles del oxgeno:
Finalmente:
P P
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
60/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
54
PROBLEMA 7. Una muestra que contiene aluminio, plomo y boro. A 25 gr de la muestra se
hace reaccionar con disolucin al 68% en masa de cido ntrico obtenindose 14 gr de un
precipitado; a la disolucin resultante se agrega cloruro de sodio obtenindose 9.4 gr de un
precipitado. Calcular la composicin de la muestra.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
61/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
55
EJEMPLO 8.
Calcular la masa de slice de pureza 90%, y la masa de carbonato de sodio y
calcio que se necesitan para preparar 5 Kg de vidrio. Si el rendimiento es de 70%. Calcular
el volumen gaseoso producido si las condiciones en las que se midi el gas son 37 oC y 750
mm Hg.
Datos:
P P Solucin:
La reaccin de obtencin del vidrio es como se muestra a continuacin:
Clculo de la masa de slice:
Clculo de la masa de carbonato de sodio:
Clculo de la masa de carbonato de calcio:
Clculo del volumen de gas liberado:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
62/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
56
PROBLEMA 8. Para obtener 10 Libras de vidrio se requiere saber las cantidades de materias
primas. Calcular a) La masa de arena, que contiene 92% de dixido de silicio, que se
requiere. b) La masa de caliza de pureza 90% necesaria. c) La masa de carbonato de sodio
necesario. Considere un rendimiento del 80% en la obtencin.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
63/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
57
EJEMPLO 9.
En una disolucin de 50 gr de masa que contena sulfato de estao (II) (la
parte en masa igual a 6%) y sulfato de nquel (II) (8%) colocaron un polvo de un metal
desconocido de 0.646 gr de masa. El metal acusa en los compuestos el grado de oxidacin
de 2+. Todo el metal entr en la reaccin y como resultado de la disolucin fue desalojado
todo el estao y la mitad del nquel. Qu metal colocaron en la disolucin?
Datos:
Solucin:
Las reacciones que ocurren son:
Primero calcular las masas de los metales reducidos:
Del enunciado:
Por estequiometra:
Reemplazando y en :
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
64/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
58
PROBLEMA 9. A una disolucin de 500 gr de masa que contiene 10% de un sulfato de
cobre (II). A dicha disolucin se agrega 2.5080 gr un metal, que acusa un estado de
oxidacin de 2+, desplazando y precipitando un tercio del metal disuelto. Qu metal se
coloco en la disolucin?
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
65/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
59
EJEMPLO 10.
Un combustible que contiene carbono, dixido de silicio y 8% de humedad
de masa 1 Kg se hace reaccionar con exceso de disolucin concentrada de cido sulfrico,
quedando un residuo slido que es secado y pesado dando como dato 30.8 gr. Calcular: a)
La composicin del combustible. b) El volumen de aire medido en condiciones normales
(21% de O2en volumen) necesario para la combustin del combustible considerando un
exceso del 50%.
Datos:
Solucin:
Las reacciones son:
Consecuentemente el precipitado es la masa de dixido de silicio, por tanto:
En la combustin del combustible solo el carbono reacciona:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
66/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
60
PROBLEMA 10. Un carbn mineral de 20 Kg que contiene carbono, dixido de silicio 5%
de humedad. Se combustiona en exceso de aire obtenindose un gas que se deja pasar por
un exceso de disolucin saturada de hidrxido de calcio y se obtiene un precipitado de
141.67 Kg de masa. Calcular: a) La composicin completa del carbn mineral. b) El
volumen de disolucin al 68% en masa de cido ntrico y de densidad 1.38 gr/mL que se
requiere para tratar el carbn mineral.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
67/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
61
PRCTICA DE PREPARACIN PARA EL
TERCER PARCIAL
EJEMPLO 1.
Calcular el volumen de hidracina gaseoso medido a 25C y 785 mm Hg que se
requiere para preparar 65 m3 de disolucin al 69% en masa de cido ntrico de densidad
1.34 gr/ml, si el rendimiento es de 85%, siguiendo las respectivas etapas del proceso de
fabricacin del cido.
Datos:
P
Solucin:
Obtencin de cido ntrico a partir de la hidracina:
Clculo de la masa de cido ntrico puro:
Clculo del nmero de moles requeridos de hidracina:
Clculo del volumen de hidracina:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
68/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
62
PROBLEMA 1.
Calcular el volumen de disolucin al 68% en masa de cido ntrico y de
densidad 1.38 gr/mL que se puede obtener a partir de 1 milln de litros de nitrgeno
gaseoso y 3 millones de litros hidrgeno gaseoso, ambos gases medidos en condiciones
normales. Considere para la obtencin un rendimiento del 70%
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
69/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
63
EJEMPLO 2.
Una muestra de 77 gr de masa, que contiene 78% de cobre y 22% de xido
cprico, se trata con una disolucin concentrada de cido ntrico, el gas obtenido se trata
con disolucin de dicromato de potasio en medio cido. Calcular el nmero de molculas
del compuesto derivado del nitrgeno si el rendimiento de la ltima reaccin es de 80%.
Datos:
Solucin:
Las reacciones que ocurren son:
El xido cprico no reacciona porque el cido ntrico concentrado es un fuerte agente
oxidante y como el cobre ya esta en mximo estado de oxidacin ste ya no puede oxidarse
por tanto no reacciona.
Consecuentemente el gas reacciona de la siguiente manera:
Clculo del nmero de molculas del compuesto derivado del nitrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
70/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
64
PROBLEMA 2.
Una muestra de 50 gr de masa que contiene 60% de cobre, 15% de xido
cuproso y el resto es xido cprico. Calcular el volumen de disolucin al 50% en masa de
cido ntrico de densidad 1.29 gr/mL que se necesita para tratar la muestra. El gas obtenido
se hace pasar por una disolucin de permanganato de potasio en presencia de hidrxido de
potasio, calcular la masa del compuesto derivado del reactivo gaseoso. Escribir la reaccin
anterior en presencia de hidrxido de sodio.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
71/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
65
EJEMPLO 3.
Calcular la masa de slice de pureza 90% en SiO2, carbn de coque de 89% en
carbono y roca fosfrica con 78% de pureza para preparar 10 lb de fsforo blanco si el
rendimiento de su obtencin es de 79%.
Datos:
P P P
Solucin:
La obtencin del fosforo blanco es la siguiente:
P P P P
Clculo de la masa de slice:
P
P P P
Clculo de la masa de coque:
P P
Clculo de la masa de roca fosfrica:
P P P P P P
P
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
72/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
66
PROBLEMA 3.
Para la obtencin de 10 Kg de fsforo blanco se pide calcular la masa de
arena silcea de pureza 90%, la masa de carbn de pureza 90% y la masa de roca fosfrica
de pureza 90%. Calcular la masa de silicato formado y el volumen del gas que se obtiene
medido en condiciones normales. Considere para la obtencin un rendimiento del 90%
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
73/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
67
EJEMPLO 4.
Calcular el volumen de disolucin, al 68% de cido sulfrico de densidad 1.33
gr/mL, que se puede preparar a partir de 750 Kg de una mena que contiene 52% de FeS 2,
33% de ZnS, 10% de slice y 5% de otras impurezas. Considere durante la tostacin de esta
mena un rendimiento de 95%.
Datos:
Solucin:
Al tostar la mena se tiene las siguientes reacciones:
Luego para la obtencin de cido sulfrico:
Clculo del nmero de moles totales de dixido de azufre que se obtiene:
Clculo del volumen de disolucin de cido sulfrico que se obtiene:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
74/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
68
PROBLEMA 4.
Se tiene una mena de 100 Lb de masa que contiene partes iguales de pirita
de pureza 90%, casiterita de pureza 95% y galena de pureza 85%. Calcular el volumen de
disolucin al 80% en masa de cido sulfrico y de densidad 1.36 gr/mL por el mtodo de
contacto. Considere un rendimiento del 90% en la ltima etapa de obtencin del cido
sulfrico.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
75/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
69
EJEMPLO 5.
Al tratar 1.151024molculas de sulfuro de hierro (II) con disolucin de cido
clorhdrico se liberan un gas que se hace pasar por disolucin de permanganato de potasio
en medio cido. Calcular el nmero de moles del precipitado que se obtiene. Si el
rendimiento es de 70%
Datos:
Solucin:
Las reacciones que ocurren son:
Clculo del nmero de moles del precipitado:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
76/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
70
PROBLEMA 5.
Se hace reaccionar 20 gr de azufre tcnico del 95% de pureza con cido
sulfrico concentrado, obtenindose un gas que se deja pasar por disolucin de hidrxido
de sodio. Calcular el nmero de Eq gr de la sal formada.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
77/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
71
EJEMPLO 6.
Al tratar 10 gr de una mezcla antimonio y bismuto con una disolucin al 78%
en masa de cido ntrico de densidad 1.40 gr/ml se obtiene 5.4 litros de un gas medido en
condiciones normales. Calcular: a) La composicin de la mezcla inicial b) El volumen de
cido ntrico usado en la reaccin.
Datos:
Solucin:
Se tiene cantidades totales de mezclas por tanto es un problema de mezclas, inicialmente
planteamos las reacciones:
Planteamos las ecuaciones:
-
Del enunciado:
-
De la estequiometra:
Consecuentemente el sistema de ecuaciones de 2 x 2 ser:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
78/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
72
Resolviendo el sistema de ecuaciones:
Consecuentemente:
Clculo del volumen de disolucin:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
79/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
73
PROBLEMA 6.
Se hace reaccionar una mezcla de 15 gr de masa que contiene partes iguales
de arsnico, antimonio y bismuto. Dicha mezcla se hace reaccionar en exceso de disolucin
15M de cido ntrico concentrado. Calcular el volumen gaseoso en condiciones normales,
los moles de los productos de cada componente de la mezcla y el volumen de disolucin
que se requiere considerando un exceso del 50%.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
80/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
74
EJEMPLO 7.
Se tiene una muestra de sulfuro de arsnico (III) y arsnico, (partes iguales),
que se trata con disolucin al 68% en masa de cido ntrico. Calcular la masa de mezcla
que se necesita para obtener 50 Litros de dixido de nitrgeno medidos en condiciones
normales y el volumen de agua que se formar.
Datos:
Solucin:
Inicialmente planteamos las reacciones que permitan resolver el problema:
Consecuentemente se planteara las ecuaciones para resolver la incgnita:
Reemplazando y en :
Luego en :
Despejando:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
81/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
75
Finalmente:
Clculo del volumen de agua generado:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
82/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
76
PROBLEMA 7.
Una mena de 150 gr de masa que contiene pastes iguales de sulfuro de
arsnico (III), sulfuro de antimonio (III) y sulfuro de bismuto (III), se hace reaccionar con
solucin al 68% en cido ntrico. Calcular el nmero de moles de los productos derivados
de la mena considerando un rendimiento del 85%.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
83/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
77
EJEMPLO 8.
Calcular el volumen de gases que se obtiene (medido en condiciones
normales) al tratar 100 gr de coque de pureza 80% con 4 dm 3de solucin al 68% en masa
de cido ntrico y densidad 1,38 gr/ml. Considere un rendimiento de 67%.
Datos:
P Solucin:
La reaccin que ocurre es:
Clculo de las masas puras:
Consecuentemente:
Clculo del reactivo limitante:
Anlisis:
Se tiene 80 gr de carbono puro y se re quiere 178.74 gr, por tanto esta en
deficiencia y consecuentemente es el reactivo limitante.
Clculo del volumen de gases:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
84/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
85/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
79
EJEMPLO 9.
Para eliminar el gas contaminante, de un proceso de tostacin de sulfuros, de
500 L de volumen (C.N.) con un proceso de absorcin se requiere calcular el volumen de
disolucin 0.5N de lechada de cal. Calcule tambin la masa de la sal formada si el
rendimiento del proceso es del 87%.
Datos:
Solucin:
En un proceso de tostacin de sulfuros se tiene una reaccin generalizada:
Consecuentemente el gas contamnate es dixido de azufre, que cuando entra en contacto
con las nubes y el aire atmosfrico, incluso con el ozono, comienza la formacin de cido
sulfrico en el cual la chispa elctrica es el catalizador de la oxidacin de dixido de azufre
y ulteriormente se da lugar a la lluvia acida:
Para la eliminacin del gas se puede realizar de la siguiente manera:
Clculo del volumen de disolucin:
Clculo de la masa de la sal formada:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
86/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
80
PROBLEMA 9.
Se tiene una mezcla de gases de 500 L de volumen medido en condiciones
normales en la que las fracciones molares del dixido de carbono, dixido de nitrgeno y
dixido de azufre son 0.3, 0.5 y 0.2 respectivamente. Todo el gas se deja pasar por exceso de
una disolucin de hidrxido de sodio. Calcular el nmero de moles de las sales formadas.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
87/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
81
EJEMPLO 10.
Se hace reaccionar 0.25 moles de permanganato de potasio con 500 mL de
disolucin 10N de cido clorhdrico. El gas liberado se deja pasar por una disolucin de
lcali (en frio). Calcular el nmero de moles de la sal oxisal formada.
Datos:
Solucin:
Las reacciones que ocurren son:
Clculo del nmero de moles de cido clorhdrico:
Consecuentemente:
Clculo del reactivo limitante:
Anlisis:
Se tiene 0.25 mol de permanganato de potasio y se re quiere 0.625 mol, por
tanto esta en deficiencia y consecuentemente es el reactivo limitante.
Clculo del nmero de moles de la sal:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
88/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
82
PROBLEMA 10.
Se tiene una muestra de pirolusita de 90% de pureza la cual se hace
reaccionar con solucin de cido clorhdrico 10M. El gas obtenido se deja pasar por una
disolucin de hidrxido de sodio obtenindose 2 moles de clorato de sodio. Calcular la
masa de pirolusita y el volumen de solucin que se utilizaron. Considere un rendimiento
del 80% en cada reaccin.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
89/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
83
EJEMPLO 11.
Por hidrlisis de 50 gr de una muestra que contiene partes iguales de xido
de magnesio y fosfuro de magnesio se obtiene un gas que se hace burbujear por 200 ml de
disolucin 0.3N de permanganato de potasio en medio cido. Calcular el nmero de Eq
gr del derivado del fsforo que se forma con un rendimiento del 70%.
Datos:
Solucin:
Las reacciones que ocurren son:
P PP P
Clculo del nmero de moles de la fosfina y del permanganato de potasio:
P P P P
Consecuentemente:
P P Clculo del reactivo limitante:
P Anlisis:
Se tiene 0.373 mol de fosfina y se re quiere 0.075 mol, por tanto esta en exceso
y consecuentemente es el reactivo en exceso y el permanganato el reactivo limitante.
P
P
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
90/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
84
PROBLEMA 11.
Una muestra gaseosa que contiene 5 moles de diborano y 3 moles de
difosfina se hace pasar por una disolucin de dicromato de potasio en presencia de cido
sulfrico. Calcular el nmero de moles de los productos derivados de la mezcla gaseosa.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
91/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
85
Hidrgeno, agua y durezas,
Perxido de hidrgeno y grupo IA
1.
Por accin de un lcali sobre 50 gr de aluminio tcnico de pureza 90% se obtiene un
gas que se utiliza para la reduccin de 20 gr de una muestra que contiene 85% de xido
mangnico y 15% de manganeso metlico. Calcular el nmero de atgr de manganeso
despus de la reaccin.
Datos: Reacciones:
P
Solucin:
Inicialmente es necesario calcular la masa de manganeso que se forma por la reduccin
del xido y luego sumarla a la masa de manganeso en la muestra, posteriormente la masa
total se llevara a tomos gramo.
Clculo de las masas de Al, Mn
2
O
3
y Mn:
Clculo del nmero de moles del gas:
Como se tiene dos cantidades, una del hidrgeno que se obtiene por reaccin de aluminio
con lcali y otra del xido mangnico, es necesario determinar el reactivo limitante.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
92/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
86
Clculo del reactivo limitante:
Para consumir los 17 gramos del xido se necesita 0.323 moles de hidrgeno gaseoso y se
cuenta con 2.5 moles de hidrgeno, esto dice que el hidrgeno sobrar, por tanto esta en
exceso y el reactivo lmite es el xido mangnico.
Clculo del nmero de at gr de manganeso despus de la reaccin:
2.
Calcular el nmero de Eq gr de cal apagada que se necesita para eliminar la dureza
de 50 litros de agua que contiene 250 ppm de hidrocarbonato de calcio y 200 ppm de
hidrocarbonato de magnesio.
Datos: Reacciones:
Solucin:
Clculo de las masas de Ca(HCO
3
)
2
y Mg(HCO
3
)
2
:
Clculo del N Eq
gr de Ca(OH)
2
:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
93/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
87
3.
Expresar la dureza del agua de 0.5 mmol/Len
mol/L, Eq gr/L, mgr/L y ppm
4. Se hace reaccionar 50 gr de sulfuro de sodio con 50 mL de disolucin de perxido de
hidrgeno en 300 mL de disolucin 0.2M de cido ntrico. Calcular: a) La masa de
azufre que se obtiene con un rendimiento del 90%. b) La concentracin molar de la
disolucin de perxido de hidrgeno.
Datos: Reacciones:
Solucin:
Clculo del nmero de moles de cido ntrico contenidos en la solucin:
Se puede observar dos cantidades de dos reactantes:
Para calcular la masa de azufre se debe calcular antes el reactivo limitante.
Clculo del reactivo limitante:
Para que los 50 gr de Na2S se consuman por completo se requiere 1.28 moles de HNO 3y
solo se tiene 0.06 mol, consecuentemente me faltar y por tanto ser el reactivo limitante.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
94/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
88
Clculo de la masa de azufre:
Para hallar la concentracin de perxido de hidrgeno se debe calcular antes los moles de
soluto por estequiometra y expresarla en moles de soluto por litro de solucin.
Clculo de los moles de H
2
O
2
:
Clculo de la concentracin molar de la solucin de H
2
O
2
:
[ ]
5.
Durante la calcinacin de una muestra, de hidrocarbonato de sodio y carbonato de
sodio, de 60 gr de masa se separ agua de 2.7 gr de masa. a) Cual es la composicin del
carbonato e hidrocarbonato en la muestra? b) Qu volumen de gas, en condiciones
normales, se obtuvo como producto de la calcinacin? c) Cul es la masa final de la
sal?
Datos: Reacciones:
gr b) c) Solucin:
Como se tiene la masa del agua, producto de la calcinacin, se puede calcular por
estequiometria la masa del hidrocarbonato y por diferencia se tiene la masa del carbonato.
Posterior a ello se puede calcular el volumen del gas que se obtiene el cual es el dixido de
carbono.
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
95/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
89
Clculo de la masa del hidrocarbonato y del carbonato:
Clculo del volumen de gas:
Clculo de la masa final de la sal:
Para calcular la masa total se debe sumar la masa inicial de carbonato a la masa calculada
por estequiometria.
La masa final de la sal:
6. Calcular: a) El volumen de disolucin 0.2N de cido sulfrico que se necesita para
neutralizar los productos de la hidrolisis de 20 gr de una mezcla que contiene partes
iguales de hidruro de litio y de hidruro de sodio. b) El volumen del gas que se libera,
medido en condiciones normales.
Datos: Reacciones:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
96/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
90
Solucin:
Calculamos primero el nmero de moles total de cido sulfrico que se requiere y de esa
manera, teniendo la concentracin de la solucin, se calcular el volumen necesario para
la neutralizacin de la solucin bsica.
Para el volumen de disolucin:
Para el volumen de gas medido en condiciones normales
Se obtiene hidrgeno naciente en las dos reacciones de ambos hidruros as que se tendr
un volumen total de hidrgeno gaseoso.
Finalmente:
7.
Al reaccionar 5 gr de cinc con 250 ml de disolucin al 38% en masa de cloruro de
hidrgeno de densidad 1.18 gr/ml, se obtiene un gas que se utiliza para la reduccin de
un xido de metal de estado de oxidacin 3+, obtenindose 2,67 gr del metal. De qu
metal se trata?
Datos: Reacciones:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
97/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
91
Solucin:
Clculo de la masa del cido:
Como se tiene dos cantidades:
Clculo del reactivo limitante:
Para consumir completamente los 112.1 gr del cido clorhdrico se necesitan 99.815 gr
del metal cinc, pero en el problema indica que solamente se tiene 5 gr de dicho metal, por
lo tanto el reactivo que se consumir por completo ser el cinc y consecuentemente este es
el reactivo limitante.
Ahora hallamos el nmero de tomos gramo del metal Me a partir del reactivo
limitante; teniendo el nmero de tomos gramo y la masa del metal podremos calcular
la masa atmica del metal y con ella identificarla en la tabla peridica.
Clculo de nmero de At gr del metal:
Se sabe que:
Despejando y reemplazando los datos numricos se tiene:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
98/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
92
8. A una muestra de sodio parcialmente oxidado de masa 10 gr se agrega agua
obtenindose una disolucin que se neutraliza con dixido carbono y que da lugar a 20
gr de carbonato de sodio. Calcular el porcentaje de sodio puro en la muestra inicial.
Quiz es necesario mencionar a que se refiere con parcialmente oxidado pues
simplemente este dato indica que una porcin de la muestra se convirti en xido y el resto
es sodio puro. Esto puede representarse a continuacin con las siguientes reacciones:
Datos: Reacciones:
Solucin:
Se puede calcular la cantidad de hidrxido de sodio que consume el carbonato de sodio y
con ello se podr obtener un sistema de ecuaciones el cual permita obtener las cantidades
del sodio puro y de la masa oxidada.
Clculo de los moles de hidrxido de sodio:
Sistema de ecuaciones:
-
Del enunciado:
-
De la estequiometra:
Reemplazando y ordenando se tiene:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
99/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
100/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
94
10.Calcular el volumen de disolucin 2.5N de carbonato de sodio que se necesita para
eliminar la dureza permanente de 5 pie3 de agua que contiene 250 milieq-gr/L de
sulfato de calcio y 120 milieq-gr/L de sulfato de magnesio.
Datos: Reacciones:
Solucin:
Para calcular el volumen de disolucin de Na3CO3 debemos hallar los Eq gr de este.
El nmero de Eq gr total es:
Clculo del volumen de disolucin de carbonato de sodio:
11.
Calcular el volumen de disolucin 0.1N de cido clorhdrico que utiliza para la
titulacin de 100 ml de agua cuya dureza temporal es de 120 ppm de hidrocarbonato de
calcio.
Datos: Reacciones:
CONVERSIONES:
1 pie3=28.3Litros
1 mEq gr = 10-3
Eq gr
1 Eq gr = 1000 mEq gr
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
101/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
95
Solucin:
Para calcular el volumen de la disolucin del cido podemos usar la relacin de Richter:
De la ley de Richter se tiene:
Pero antes es necesario llevar los ppm a Eq gr/L
( )
12.
Al reaccionar 25 ml de disolucin 0.5M de perxido de hidrgeno con 300 mgr de
clorato de potasio se obtiene cloruro de potasio. Calcular el nmero de moles de cada
uno de los productos de la reaccin considerando un rendimiento del 60%.
Datos: Reacciones:
Solucin:
Clculo del nmero de moles del perxido de hidrgeno:
Consecuentemente se tiene dos cantidades:
Clculo del reactivo limitante:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
102/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
103/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
97
Clculo de moles de gas:
Clculo del volumen del gas
P
Clculo del N
o
Eq
gr de la sal formada:
Clculo del N
o
at - gr del metal formado
Para ello como se tiene una cantidad del oxido y otra cantidad del gas por tanto se debe
calcular el reactivo limitante:
Para consumir los 10 gramos del xido se necesita 0.23 moles de hidrgeno gas y solo se
cuenta con 0.01 moles de hidrgeno y como lo que se tiene es menor de lo que se necesita,
el reactivo limitante es el hidrgeno.
14.En la titulacin de 100 ml de agua se han utilizado 7.3 ml de disolucin de 0.1 N de
cido clorhdrico. Calcular la dureza temporal y expresarla en ppm.
Datos: Reacciones:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
104/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
105/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
99
16.Una disolucin de perxido de hidrgeno ocupa un volumen de 250 ml y se expone a
la accin de la luz visible obtenindose 150 ml de gas medido en C.N. A la disolucin
restante se agrega disolucin de yoduro de potasio en medio cido y se obtiene
2.751022 molculas de yodo. Calcular la molaridad de la disolucin de inicial de
perxido de hidrgeno.
Datos: Reacciones:
SOLUCIN:
Para calcular la concentracin molar de la disolucin de perxido de hidrgeno,inicialmente se debe obtener el nmero de moles totales.
Clculo de la cantidad en moles de perxido de hidrgeno:
Por parte de la descomposicin:
Por parte de la reaccin con yoduro de potasio:
Consecuentemente:
Clculo de la concentracin molar de dicha disolucin:
La molaridad es igual a:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
106/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
107/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
108/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
109/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
110/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
111/180
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
112/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
106
21.
Se tiene 45 gr de mineral pirolusita con la parte en masa en MnO 2 igual a 85%. Para
separar al metal puro del mineral, esta se somete a un proceso de reduccin con gas
hidrgeno. Calcular: a) La masa de aluminio tcnico de pureza 90% que se necesita
para obtener la cantidad necesaria de hidrgeno, adems de un exceso del 100% para
garantizar el proceso de reduccin. b) El volumen de disolucin 0.6 M de hidrxido de
potasio que se requiere para la reaccin con el aluminio. c) La cantidad de metal que se
puede obtener a partir del mineral.
Datos: Reacciones:
P P
Solucin:
En el problema pide calcular la masa de aluminio tcnico pero con un exceso del 100%, ya
que este exceso tambin afectar en un 100% a la obtencin del gas hidrgeno,
consecuentemente el volumen de disolucin tambin estar afectada con el porciento
exceso.
Clculo de la masa de aluminio tcnico:
P P
Finalmente el total requerido de aluminio tcnico:
Clculo del volumen de disolucin de hidrxido de potasio:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
113/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
107
Clculo de la masa de manganeso metlico que se obtiene:
P P
22.
Se tiene una muestra de de xidos de 30 gr de masa que contiene xido crmico ydixido de manganeso, dicha muestra se deja pasar una corriente de gas hidrgeno,ocasionando la reduccin total de la muestra, obtenindose 19.6 gr de una mezcla demetales. Calcular: a) La composicin de la muestra inicial. b) El volumen de gas
reductor que se requiere considerando un exceso del 50%.
Datos: Reacciones:
Solucin:
Inicialmente planteamos las ecuaciones para resolver este problema de mezclas:
-
Del enunciado:
-
De la estequiometra:
Reemplazando y en se tiene:
Resolviendo el sistema de ecuaciones:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
114/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
108
Finalmente:
Clculo del volumen de hidrgeno requerido:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
115/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
109
Grupo IIA,
Grupo IIIA y Grupo IVA
1.
Determinar el volumen de la disolucin con la parte en masa del cido ntrico igual a
25% y la densidad de 1.15 gr/mL que se necesita para disolver una muestra de
dolomita de 46 gr. Calcular el volumen de disolucin 0.5N que se necesita para
absorber el gas el gas producto de la reaccin.
Datos:
Reacciones:
Solucin:
Para la solucin de cido ntrico:
Para la solucin alcalina:
2.
Calcular el volumen de disolucin 0.5M de hidrxido de potasio que se necesita para
neutralizar el gas obtenido por descomposicin trmica de 250 Kg de magnesita de
pureza de 90%.
Datos:
Reacciones:
P
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
116/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
110
Solucin:
3.
Que volumen de disolucin 0.15N de cido sulfrico se necesita para reaccionar con
300 gr de una muestra que contiene 50% de Al, 20% de Al2O3y 10% de Al(OH)3 el
resto son impurezas. Que volumen de gas se libera en C.N. si su rendimiento es del
80%.
Datos:
Reacciones:
Solucin:
El volumen total para trata la muestra es:
El volumen de gas hidrgeno:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
117/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
111
4.
Se hidroliza 0.45 moles de tricloruro de boro con 150 mL de agua. El producto obtenido
se neutraliza con una disolucin bsica. Que masa de sal derivada del boro se forma
con un rendimiento del 85%?
Datos:
Reacciones:
Solucin:
Clculo de reactivo limitante:
Se requiere solo 24.3 mL de agua y se tiene 150 mL, por tanto esta en exceso.
La masa de la sal derivada del boro es:
5.
Calcular la masa de boro que se obtiene a partir de 500 litros de diborano gaseoso en
condiciones normales, considerando un rendimiento del 70% en cada etapa
Datos:
Reacciones:
Solucin:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
118/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
112
6.
Calcular el volumen de disolucin 3N de cido fluorhdrico que se necesita para tratar
una muestra de 15 gr que contiene partes iguales de silicio y tetra cloruro de silicio. El
gas obtenido se deja pasar por disolucin de permanganato de potasio en medio cido.
Calcular el nmero de moles de cido utilizado.
Datos:
Reacciones:
Solucin:
Clculo de los volmenes para cada reaccin:
El volumen total:
Para el nmero de moles de cido utilizado:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
119/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
113
7.
Calcular el volumen de disolucin al 38% en masa y densidad 1.18 gr/mL de cido
clorhdrico que se necesita para tratar 5 Kg de una mezcla que contiene 20% de
carbonato de sodio, 50% de magnesio y el resto son impurezas y no reaccionan con el
cido clorhdrico. Que volumen de gas se libera.
Datos:
Reacciones:
Solucin:
8. La parte en masa de carbonato de calcio en la caliza es de 90%. Qu masa de caliza se
debe tomar para obtener hidrxido de calcio (cal apagada) de 20 Kg de masa? Calcular
el volumen de acetileno medido en condiciones normales que se puede obtener con 27
Kg de caliza
Datos:
Reacciones:
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
120/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
114
Solucin:
9.
Una muestra que contiene estao y dixido de estao de masa 5 gr se somete a un
proceso de combustin obtenindose 6.2 gr de un producto final. Calcular lacomposicin de la muestra.
Datos Reacciones
Solucin
Del enunciado se conoce que:
Por estequiometra:
Cambio de variable:
Consecuentemente:
Despejando de :
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
121/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de Materiales
Qumica Inorgnica QMC 1104
115
Reemplazando y en :
Despejando:
Finalmente:
10.
Una muestra de 25 gr contiene estao y plomo y se trata con disolucin concentrada de
cido ntrico obtenindose una sal que disuelta en agua es tratada con disolucin de
cido clorhdrico obtenindose un precipitado de 2 gr. Calcular la composicin de la
muestra inicial.
Datos:
Reacciones:
P P P P Solucin:
El precipitado permite calcular la masa de plomo y por diferencia se tendr la masa de
estao.
P P P P P P
11.
Una mezcla de masa 10 gr contiene oxido de magnesio y oxido de aluminio. Estamezcla se trata con disolucin 3M de hidrxido de sodio y se obtiene 5 gr de un
precipitado. Calcular a) La composicin de la mezcla. b) El volumen de disolucin de
hidrxido de sodio que se utiliza si se toma en cuenta un exceso del 50%. c) El nmero
de moles del producto (o de los productos) obtenido(s) considerando un rendimiento
del 80%
-
7/26/2019 Qumica Inorgnica - Walter Blanco V..pdf
122/180
Walter l Blanco Vino
Ingeniera Metalrgica y Ciencia de