Preguntas de exámenes de Principios de Química y Estructura | Bloque 2 de problemas | D. Estequiometría de reacciones con gases

La solución de cada pregunta puede verse pulsando sobre su enunciado

Parte 1. En el experimento 1 se quema una masa m de etano (CH₃-CH₃) y en el experimento 2 se quema la misma masa de butano (CH₃-CH₂-CH₂-CH₃), en ambos casos en exceso de O₂, de modo que las combustiones son completas. Tomando como pesos atómicos del C y del H, respectiva y aproximadamente, 12 y 1, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

(A). En el experimento 2 se obtendrá el doble de masa de CO₂ que en el experimento 1.
(B). En el experimento 2 se obtendrán 5/3 del número de moles de agua que se obtienen en el experimento 1.
(C). En ambos experimentos se requiere prácticamente la misma masa de O₂ para quemar completamente ambos compuestos (la diferencia es de menos del 5%).
(D). O bien falta un dato o bien ninguna de las otras respuestas es correcta.

Parte 2. En un tercer experimento se quema una mezcla de una masa m de butano (expresada en gramos) y la misma masa m de etano (también expresada en gramos) con un exceso de O₂ de modo que la combustión de los hidrocarburos sea completa. ¿Qué número de moles de CO₂ se obtendrá?

(A). 0,136m
(B). 6m
(C). 0,069m
(D). Una cantidad diferente a las anteriores

Parte 3. En un cuarto experimento, en un recipiente de 1000 L de capacidad, se introduce una mezcla de 80 g de butano y la misma masa de etano, pero esta vez con la cantidad exacta que se necesita de O₂ para que la combustión de ambos hidrocarburos sea completa. La presión inicial en el interior del recipiente es la atmosférica y la temperatura es la ambiente. Terminada la reacción, se ajusta la temperatura del interior del recipiente a 200 ^oC, comprobándose que en estas condiciones solo hay gases en dicho recipiente, no líquidos. ¿Qué presión ejercen, suponiendo comportamiento ideal?

(A). Aproximadamente 1 atm.
(B). Aproximadamente 3,1 atm.
(C). Aproximadamente 0,216 atm.
(D). El resultado que se obtiene es muy diferente de los anteriores.

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Parte 1. Se introduce una pieza de 65,38 g de Zn en un recipiente herméticamente cerrado de volumen V que contiene cloro gaseoso en exceso a presión p y 27 ºC de temperatura. Se forman 136,28 g de cloruro de zinc sólido. Calcular el rendimiento de la reacción y decir dentro de cuál de los siguientes intervalos queda. (Pesos atómicos: Cl: 35,45; Zn: 65,38.)

(A). (0 %, 25 %]
(B). (25 %, 50 %]
(C). (50 %, 75 %]
(D). (75 %, 100 %]

Parte 2. Si al terminar la reacción la presión en el recipiente se reduce a la mitad de la inicial, permaneciendo la temperatura constante, ¿cuánto cloro había originariamente? (Considerar que el cloro se comporta como gas ideal y que el volumen ocupado por el cloruro de zinc sólido es despreciable.)

(A). 1 mol
(B). 2 moles
(C). 3 moles
(D). 4 moles

Parte 3. ¿A cuánto hay que subir la temperatura para recuperar la presión inicial del recipiente?

(A). A 600 K
(B). A 476,5 K
(C). A 450 K
(D). A 373 K’

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Parte 1. Sabiendo que los pesos atómicos de C, O y Ca son respectivamente 12, 16 y 40, que el valor de R en la ecuación de estado de los gases ideales es 0,082 atm L K^-1 mol^-1, y que se obtienen 10,4 g de carburo cálcico haciendo reaccionar óxido de calcio con carbón, desprendiéndose monóxido de carbono, se puede deducir que el número V de litros de este gas que se forman en dicha reacción medidos a 2 atm y 27 ^oC (suponiendo comportamiento ideal) es un valor que cumple una de las siguientes relaciones matemáticas:

(A). V < 1,5
(B). 1,5 < V < 2,5
(C). 2,5 < V < 3,5
(D).  V > 3,5

Parte 2. La cantidad de carburo cálcico obtenido se hace reaccionar con agua desprendiéndose gas acetileno, HC≡CH, y formándose hidróxido cálcico. El volumen V’ en litros de acetileno obtenido a 4 atmósferas y 37 ^oC suponiendo comportamiento ideal será…

(A). 0,5 < V’ < 1,5
(B). 1,5 < V’ < 2,5
(C). 2,5 < V’
(D). 0,5 > V’

Parte 3. Se quema todo el gas acetileno con oxígeno en exceso. ¿A qué presión, p, en atmósferas estará el dióxido de carbono generado si se recoge en un recipiente de 1 L a una temperatura de 27 ^oC suponiendo que se comporte idealmente?

(A). p < 3
(B). 3 < p < 5
(C). 5 < p < 7
(D). 7 < p

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Parte 1. A 5 g de cinc se añade ácido sulfúrico. Sabiendo que los pesos atómicos de S, O, H y Zn son respectivamente 32, 16, 1 y 65,4 podemos determinar que el número de moles, n, de sulfato de cinc resultantes es

(A). n < 0,2
(B). 0,2 < n < 0,4
(C). 0,4 < n < 6
(D). 6 < n

Parte 2. Suponiendo que el hidrógeno se comporta como un gas ideal y que el valor de R en la ecuación de estado de estos gases es 0,082 atm L K^-1 mol^-1, podemos deducir que el volumen V de hidrógeno en litros que se obtiene a 27 ^oC y 2 atm es

(A). V < 0,5
(B). 0,5 < V < 1,5
(C). 1,5 < V < 2,5
(D). 2,5 < V

Parte 3. Si el ácido sulfúrico usado es una disolución acuosa con una riqueza del 98% en dicho ácido (densidad 1,8 kg/L), se precisa una cantidad V’ de cm³ de esta disolución que cumple una de las siguientes desigualdades:

(A). V’ < 3 cm³
(B). 3 cm³ < V’ <º 4 cm³
(C). 4 cm³ < V’ < 5 cm³
(D). 5 cm³ < V’

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Parte 1. Una ampolla contiene 6,80 mg de cierto hidrocarburo gaseoso. Se ha dejado salir de la misma todo el gas, introduciéndolo en un recipiente provisto de émbolo contra una presión p = 1 atm, con lo cual este se ha vaporizado, ocupando un volumen de 10,02 cm³. Alcanzado el equilibrio térmico, en el seno del gas se midió una temperatura θ = 15,00 ºC. A continuación, este gas, muy inflamable, se quemó con oxígeno puro en exceso. Después de dejar alcanzar la temperatura y presión ambientes se recogió un líquido que pesó 15,3 mg. Se sabe que este hidrocarburo, en esas condiciones de presión y temperatura (p = 1 atm y θ = 15,00 ºC), se comporta muy aproximadamente como un gas ideal.  Se dispone también de los siguientes datos: pesos atómicos (redondeados a dos decimales):  C = 12,01;  H = 1,01;  O = 16,00. Constante universal de los gases: R = 0,082 atmL/molK. ¿Cuál es el peso molecular del gas?

(A). Se obtiene un valor comprendido entre 0,7 y 0,9 g/mol
(B). Se obtiene un valor comprendido entre 7 y 9 g/mol
(C). Se obtiene un valor comprendido entre 15,50 y 16,49
(D). Se obtiene un valor comprendido entre 16,50 y 17,50

Parte 2. De los 6,80 mg iniciales de C_xH_y, ¿cuántos corresponden a hidrógeno?

(A). Exactamente 1,01 mg.
(B). Se obtiene un valor entre 1,6 y 1,8 mg.
(C). Exactamente 3,81 mg.
(D). Se obtiene un valor entre 3,81 y 6,80 mg.

Parte 3. ¿Cuál es la fórmula molecular del gas C_xH_y?

(A). CH₄
(B). C₂H₆
(C). C₃H₈
(D). C₄H₁₀

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Parte 1. Una bombona que contiene cierto hidrocarburo gaseoso que se puede considerar ideal pesa 12,377 kg, siendo el peso del recipiente 9,854 kg. Se ha dejado salir todo el gas, introduciéndolo en un recipiente de 1,042 m³ a una presión de 1,013 atm y a 19,5 ºC de temperatura. ¿Cuál es el peso molecular del gas? (Datos: Pesos atómicos: C = 12;  H = 1;  O = 16; densidad del agua líquida a T ambiente ≅ 1 g/mL.)

(A). Se obtiene un valor entre 30 y 39,99 g/mol.
(B). Se obtiene un valor entre 40 y 49,99 g/mol.
(C). Se obtiene un valor entre 50 y 59,99 g/mol.
(D). Se obtiene un valor entre 60 y 69,99 g/mol.

Parte 2. Este gas se quema con oxígeno puro en exceso, obteniéndose en la combustión 3,9 L de agua líquida a temperatura ambiente. ¿Cuántos gramos de H existían en los 2523 g de gas de hidrocarburo?

(A). Se obtiene un valor menor de 250 g.
(B). Se obtiene un valor entre 250 y 500 g.
(C). Se obtiene un valor entre 500,01 y 750 g.
(D). Se obtiene un valor mayor de 750 g.

Parte 3. ¿Cuál es la fórmula molecular del hidrocarburo?

(A). C₂H₅
(B). C₂H₆
(C). C₃H₈
(D). La fórmula que se obtiene no es ninguna de las que aparecen en las otras respuestas.

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Parte 1. Se queman 2,08 g de fósforo en un reactor cerrado de 5 litros de capacidad que contiene oxígeno puro. La presión es de 1 atm y la temperatura es de 25 ºC. Se producen 3,70 g de un óxido de fósforo gaseoso. Después de completarse la reacción se aísla el óxido de fósforo formado y en un experimento de difusión mutua con CO₂ se comprueba que la velocidad de difusión de este es 2,237 veces la del óxido de fósforo. ¿Cuántos gramos de O₂ quedan sin reaccionar? (Pesos atómicos: P = 31, O = 16, C = 12. Considérese comportamiento ideal de los gases y despreciable el volumen ocupado por el fósforo inicial.)

(A). 6,55 g
(B). 4,93 g
(C). 1,62 g
(D). 3,70 g

Parte 2. ¿Cuál es la fórmula empírica del óxido de fósforo formado?

(A). PO₂
(B). P₂O₅
(C). PO₃
(D). Ninguna de las otras

Parte 3. ¿Cuál es la fórmula molecular del óxido de fósforo formado?

(A). P₂O₄
(B). P₂O₅
(C). P₄O₆
(D). P₃O₇

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Parte 3. Disponemos de 35 g de un hidrocarburo gaseoso cuya fórmula molecular es C_xH_2x y lo sometemos a una combustión completa (quiere decirse que todo el C del C_xH_2x se oxidará a CO₂, no a CO). La reacción se lleva a cabo en un reactor cilíndrico que está tapado con un émbolo:

Este émbolo se puede mover libremente arriba y abajo según la presión que ejerzan los gases. Dentro del reactor, además de los 35 g del hidrocarburo hay 200 g de oxígeno puro. ¿Qué masa de CO₂ se obtendría? (Pesos atómicos: O: 16; C:12; H: 1. Suponer que todos los gases tienen comportamiento ideal).

(A). 35 g
(B). 44 g
(C). 110 g
(D). Falta un dato.

Parte 2. Algún tiempo después de acabada la reacción se mide la temperatura de los gases que hay dentro de la cámara y resulta ser de 127 ^oC. Si la presión exterior sobre el émbolo es de 1 atm, ¿qué volumen tendrá en ese momento el interior de la cámara?

(A). 52 L
(B). 82 L
(C). 164 L
(D). 246 L

Parte 3. ¿Qué volumen aproximado tendrá el interior de la cámara cuando la presión exterior se mantenga a 1 atm y la temperatura interior baje a 17 ºC? (Suponer que los gases existentes en el interior del reactor son insolubles en agua. La densidad del agua es aproximadamente 1 g/cm³).

(A). 0,045 L
(B). Unos 59,5 L
(C). Unos 119 L
(D). Unos 178 L

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Parte 1. Se sintetizan 184 g del gas N₂O₄ y se introducen en un recipiente cilíndrico tapado con un émbolo. Este gas ocupa inicialmente un volumen de 0,050 m³ a una temperatura de 50 ^oC. Con el tiempo, parte del N₂O₄  se va descomponiendo en NO₂ según la reacción:  N₂O₄  ⟶  2 NO₂, de modo que acaba llegándose a un equilibrio en el que coexisten los dos gases. ¿Qué presión ejerce el gas N₂O₄ antes de empezar a descomponerse? (Los pesos atómicos del N y el O son, respectivamente, 14 y 16. Considerar que los gases tienen comportamiento ideal).

(A). Aproximadamente 0,89 atm
(B). Aproximadamente 1,06 atm
(C). 2 atm
(D). Ninguna de las otras respuestas es correcta.

Parte 2. Se deja que la reacción de disociación del N₂O₄ transcurra hasta llegar al equilibrio manteniéndose la misma temperatura y presión iniciales. Cuando se llega al equilibrio, se comprueba que un 41 % de las moléculas de N₂O₄ se han disociado en NO₂. ¿Qué volumen ocupan ahora los gases, aproximadamente? 

(A). 70,5 L
(B). 20,5 L
(C). 29,5 L
(D). El mismo que antes, pues p, T y el número total de moles no cambia, ya que el NO₂ se genera a costa del N₂O₄.  

Parte 3. ¿Cuál será la presión parcial de cada gas en el equilibrio?

(A). N₂O₄; 0,44 atm; NO₂: 0,62 atm (aproximadamente).
(B). N₂O₄; 0,35 atm; NO₂: 0,71 atm (aprox.).
(C). N₂O₄; 0,71 atm; NO₂: 0,35 atm (aprox.).
(D). Ambos ejercerán la misma presión (1,06 atm).

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Parte 1. Se tiene una muestra de 25 mL de un hidrocarburo (un compuesto de H y C) líquido a 25 ºC y presión atmosférica. Su densidad en esas condiciones es 0,641 g/mL. La cantidad de carbono contenida en la muestra es 13,715 g. El compuesto se somete a cierto tratamiento químico que libera todo el hidrógeno que contiene en forma de gas hidrógeno. ¿Qué volumen aproximado ocupará el gas hidrógeno liberado a 25 ºC y 1 atm? (Pesos atómicos: C: 12,01; H: 1,01. Considérese comportamiento ideal).

(A). Unos 14 L
(B). Unos 28 L
(C). Unos 56 L.
(D). El valor que se obtiene no coincide con ninguno de los dados.

Parte 2. ¿Alguna de estas es la fórmula empírica del compuesto: CH₃, CH, C₂H₅?

(A). Sí, es CH₃.
(B). Sí, es CH.
(C). Sí, es C₂H₅.
(D). No.

Parte 3. Se introducen 5,0 g del compuesto anterior en un recipiente rígido de 2,5 L y se calienta hasta 80 ^oC para que se vaporice. Se mide la presión dentro del recipiente, que resulta ser de 627 mmHg. ¿Cuál de los siguientes puede ser el compuesto?

(A). H₂C=CH–CH₂–CH₂–CH₃
(B). H₂C=CH–(CH₂)₆–CH₂–CH₃
(C). C₆H₆
(D). CH₃–CH₃