Estequiometría: 10 ejercicios resueltos paso a paso

La estequiometría es una parte fundamental de la química que nos permite calcular las cantidades de reactivos y productos en una reacción química. Estos ejercicios están diseñados para ayudar a los estudiantes de 1º de Bachillerato a comprender y aplicar los conceptos de la estequiometría en problemas prácticos.

Ejercicios resueltos

Ejercicio 1

Enunciado: Calcula los gramos de agua producidos al reaccionar 10 gramos de hidrógeno con oxígeno.

Datos:

• Ecuación química: 2H₂ + O₂ → 2H₂O
• Masa molar H₂ = 2 g/mol
• Masa molar H₂O = 18 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de H₂: moles de H₂ = (10 g)/(2 g/mol) = 5 moles.
2. Según la ecuación, 2 moles de H₂ producen 2 moles de H₂O. Por lo tanto, 5 moles de H₂ producirán 5 moles de H₂O.
3. Calculamos la masa de agua producida: masa de H₂O = 5 moles × 18 g/mol = 90 g.

Solución: Se producen 90 gramos de agua.

Ejercicio 2

Enunciado: ¿Cuántos gramos de dióxido de carbono se producen al quemar 15 gramos de metano?

Datos:

• Ecuación química: CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
• Masa molar CH₄ = 16 g/mol
• Masa molar CO₂ = 44 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de CH₄: moles de CH₄ = (15 g)/(16 g/mol) = 0,9375 moles.
2. Según la ecuación, 1 mol de CH₄ produce 1 mol de CO₂. Por lo tanto, 0,9375 moles de CH₄ producirán 0,9375 moles de CO₂.
3. Calculamos la masa de CO₂ producida: masa de CO₂ = 0,9375 moles × 44 g/mol = 41,25 g.

Solución: Se producen 41,25 gramos de dióxido de carbono.

Ejercicio 3

Enunciado: Determina los gramos de cloruro de sodio formados al reaccionar 20 gramos de sodio con cloro.

Datos:

• Ecuación química: 2Na + Cl₂ → 2NaCl
• Masa molar Na = 23 g/mol
• Masa molar NaCl = 58,5 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de Na: moles de Na = (20 g)/(23 g/mol) = 0,8696 moles.
2. Según la ecuación, 2 moles de Na producen 2 moles de NaCl. Por lo tanto, 0,8696 moles de Na producirán 0,8696 moles de NaCl.
3. Calculamos la masa de NaCl producida: masa de NaCl = 0,8696 moles × 58,5 g/mol = 50,86 g.

Solución: Se producen 50,86 gramos de cloruro de sodio.

Ejercicio 4

Enunciado: ¿Qué volumen de oxígeno (en litros) se necesita para quemar completamente 5 gramos de propano a 25 °C y 1 atm?

Datos:

• Ecuación química: C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O
• Masa molar C₃H₈ = 44 g/mol
• R = 0,0821 atm·L/mol·K
• T = 25 °C = 298 K
• P = 1 atm

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de C₃H₈: moles de C₃H₈ = (5 g)/(44 g/mol) = 0,1136 moles.
2. Según la ecuación, 1 mol de C₃H₈ requiere 5 moles de O₂. Por lo tanto, 0,1136 moles de C₃H₈ requerirán 0,1136 × 5 = 0,568 moles de O₂.
3. Usamos la ecuación de los gases ideales para calcular el volumen: PV = nRT arrow V = nRT/P.
4. Sustituimos los valores: V = (0,568 × 0,0821 × 298)/1 = 13,89 L.

Solución: Se necesitan 13,89 litros de oxígeno.

Ejercicio 5

Enunciado: Calcula los gramos de óxido de hierro (III) producidos al reaccionar 50 gramos de hierro con oxígeno.

Datos:

• Ecuación química: 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃
• Masa molar Fe = 56 g/mol
• Masa molar Fe₂O₃ = 160 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de Fe: moles de Fe = (50 g)/(56 g/mol) = 0,8929 moles.
2. Según la ecuación, 4 moles de Fe producen 2 moles de Fe₂O₃. Por lo tanto, 0,8929 × 2/4 = 0,4464 moles de Fe₂O₃.
3. Calculamos la masa de Fe₂O₃ producida: masa de Fe₂O₃ = 0,4464 moles × 160 g/mol = 71,42 g.

Solución: Se producen 71,42 gramos de óxido de hierro (III).

Ejercicio 6

Enunciado: ¿Cuántos gramos de amoníaco se obtienen al reaccionar 30 gramos de nitrógeno con hidrógeno?

Datos:

• Ecuación química: N₂ + 3H₂ → 2NH₃
• Masa molar N₂ = 28 g/mol
• Masa molar NH₃ = 17 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de N₂: moles de N₂ = (30 g)/(28 g/mol) = 1,0714 moles.
2. Según la ecuación, 1 mol de N₂ produce 2 moles de NH₃. Por lo tanto, 1,0714 moles de N₂ producirán 1,0714 × 2 = 2,1428 moles de NH₃.
3. Calculamos la masa de NH₃ producida: masa de NH₃ = 2,1428 moles × 17 g/mol = 36,43 g.

Solución: Se obtienen 36,43 gramos de amoníaco.

Ejercicio 7

Enunciado: Determina los gramos de ácido sulfúrico necesarios para reaccionar completamente con 25 gramos de hidróxido de sodio.

Datos:

• Ecuación química: H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
• Masa molar NaOH = 40 g/mol
• Masa molar H₂SO₄ = 98 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de NaOH: moles de NaOH = (25 g)/(40 g/mol) = 0,625 moles.
2. Según la ecuación, 2 moles de NaOH reaccionan con 1 mol de H₂SO₄. Por lo tanto, 0,625 × 1/2 = 0,3125 moles de H₂SO₄.
3. Calculamos la masa de H₂SO₄ necesaria: masa de H₂SO₄ = 0,3125 moles × 98 g/mol = 30,63 g.

Solución: Se necesitan 30,63 gramos de ácido sulfúrico.

Ejercicio 8

Enunciado: ¿Qué volumen de hidrógeno (en litros) se produce al reaccionar 10 gramos de zinc con ácido clorhídrico a 20 °C y 1 atm?

Datos:

• Ecuación química: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
• Masa molar Zn = 65 g/mol
• R = 0,0821 atm·L/mol·K
• T = 20 °C = 293 K
• P = 1 atm

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de Zn: moles de Zn = (10 g)/(65 g/mol) = 0,1538 moles.
2. Según la ecuación, 1 mol de Zn produce 1 mol de H₂. Por lo tanto, 0,1538 moles de Zn producirán 0,1538 moles de H₂.
3. Usamos la ecuación de los gases ideales para calcular el volumen: PV = nRT arrow V = nRT/P.
4. Sustituimos los valores: V = (0,1538 × 0,0821 × 293)/1 = 3,70 L.

Solución: Se producen 3,70 litros de hidrógeno.

Ejercicio 9

Enunciado: Calcula los gramos de cloruro de calcio formados al reaccionar 30 gramos de calcio con cloro.

Datos:

• Ecuación química: Ca + Cl₂ → CaCl₂
• Masa molar Ca = 40 g/mol
• Masa molar CaCl₂ = 111 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de Ca: moles de Ca = (30 g)/(40 g/mol) = 0,75 moles.
2. Según la ecuación, 1 mol de Ca produce 1 mol de CaCl₂. Por lo tanto, 0,75 moles de Ca producirán 0,75 moles de CaCl₂.
3. Calculamos la masa de CaCl₂ producida: masa de CaCl₂ = 0,75 moles × 111 g/mol = 83,25 g.

Solución: Se producen 83,25 gramos de cloruro de calcio.

Ejercicio 10

Enunciado: ¿Cuántos gramos de sulfato de sodio se obtienen al reaccionar 40 gramos de ácido sulfúrico con hidróxido de sodio?

Datos:

• Ecuación química: H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
• Masa molar H₂SO₄ = 98 g/mol
• Masa molar Na₂SO₄ = 142 g/mol

Resolución paso a paso:

1. Calculamos los moles de H₂SO₄: moles de H₂SO₄ = (40 g)/(98 g/mol) = 0,4082 moles.
2. Según la ecuación, 1 mol de H₂SO₄ produce 1 mol de Na₂SO₄. Por lo tanto, 0,4082 moles de H₂SO₄ producirán 0,4082 moles de Na₂SO₄.
3. Calculamos la masa de Na₂SO₄ producida: masa de Na₂SO₄ = 0,4082 moles × 142 g/mol = 57,96 g.

Solución: Se obtienen 57,96 gramos de sulfato de sodio.

Errores frecuentes

1. No balancear la ecuación química: Asegúrate siempre de que la ecuación esté balanceada antes de realizar cualquier cálculo estequiométrico.
2. Confundir unidades: Verifica que las unidades sean consistentes, especialmente al usar la ecuación de los gases ideales.
3. Calcular incorrectamente la masa molar: Revisa los cálculos de las masas molares para evitar errores en los resultados finales.