Exercicis de Química: Estequiometria i Reaccions

1. Càlcul del Volum d'Aire amb Nitrogen

L'aire conté un 78% en volum de nitrogen. Quin volum d'aire haurem d'agafar si volem que contingui 0,5 L de nitrogen?

• 78% de l’aire és nitrogen ⇒ 0,78 L de N₂ per cada 1 L d’aire

0,78 L N₂  →  1 L aire
0,5 L N₂   →  x L aire

x = 0,5 / 0,78 ≈ 0,641 L d’aire

2. Determinació de la Massa de KCl per a Dissolució

Troba la massa de KCl que es necessita per preparar 500 mL de dissolució 0,25 M.

Dades:

• Volum de la dissolució: 500 mL = 0,500 L
• Molaritat: 0,25 mol/L
• Massa atòmica de K = 39,1 g/mol
• Massa atòmica de Cl = 35,5 g/mol
• M(KCl) = 39,1 + 35,5 = 74,6 g/mol

Passos:

Mols = M · V = 0,25 mol/L · 0,500 L = 0,125 mols
Massa = mols · massa molar = 0,125 mol · 74,6 g/mol = 9,325 g

• Necessitem 9,33 g de KCl (aproximant a dues xifres decimals).

3. Què és una Equació Química?

Una equació química és una representació simbòlica d’una reacció química. Mostra com unes substàncies inicials (els reactius) es transformen en unes altres substàncies (els productes), mantenint el nombre d’àtoms de cada element igual a banda i banda de la reacció (principi de conservació de la massa).

Es poden representar amb fórmules químiques i inclouen coeficients per indicar les proporcions en què reaccionen les substàncies.

4. Ajust de Reaccions Químiques

Ajusta les reaccions següents:

1. 2 N₂ + 3 O₂ → 2 N₂O₃
2. C + O₂ → CO₂ (ja està ajustada)
3. C₅H₁₂ + 8 O₂ → 5 CO₂ + 6 H₂O
4. Na₂O + H₂O → 2 NaOH
5. 2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃

5. Descomposició de l'Amoníac: Càlculs Estequiomètrics

L'amoníac (NH₃) es descompon en gas hidrogen (H₂) i gas nitrogen (N₂).

A) Escriu la reacció i ajusta-la.

NH₃ → H₂ + N₂
2 NH₃ → 3 H₂ + N₂

B) Calcula quants grams d'amoníac s'han de descompondre per obtenir 7 g de nitrogen.

Primer, necessitem la massa molar de l'amoníac (NH₃) i del nitrogen (N₂):

• Massa molar de N₂ = 2 × 14 = 28 g/mol
• Mols de N₂ en 7 g = 7 g / 28 g/mol = 0,25 mol

De l'equació ajustada (2 NH₃ → 3 H₂ + N₂), la proporció és:

1 mol N₂ ↔ 2 mols NH₃
0,25 mol N₂ ↔ x mols NH₃

x = 0,25 mol N₂ × (2 mols NH₃ / 1 mol N₂) = 0,5 mols NH₃

• Massa molar NH₃ = 14 + (3 × 1) = 17 g/mol
• Massa de 0,5 mols NH₃ = 0,5 mol × 17 g/mol = 8,5 g de NH₃

C) Quants mols d'amoníac representen aquests grams?

0,5 mols de NH₃

6. Reacció de Clorur d'Hidrogen amb Hidròxid de Calci

El clorur d'hidrogen (HCl) reacciona amb l'hidròxid de calci (Ca(OH)₂) per formar clorur de calci (CaCl₂) i aigua.

Escriu la reacció i ajusta-la:

2 HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2 H₂O

Quants mols de clorur de calci s'obtenen si intervenen en la reacció 3 mols de clorur d'hidrogen?

Segons l'equació: 2 HCl → 1 CaCl₂
Per tant: 3 mols HCl → (3/2) mols CaCl₂ = 1,5 mols de CaCl₂

Quants grams d'hidròxid de calci reaccionen en aquest cas?

Massa molar de HCl = 1 + 35,5 = 36,5 g/mol
Massa molar de Ca(OH)₂ = 40,1 + 2 × (16 + 1) = 40,1 + 2 × 17 = 40,1 + 34 = 74,1 g/mol

De l'equació: 2 mols HCl ↔ 1 mol Ca(OH)₂
Si intervenen 3 mols de HCl, reaccionaran (3/2) = 1,5 mols de Ca(OH)₂

Massa de Ca(OH)₂ = 1,5 mol × 74,1 g/mol = 111,15 g de Ca(OH)₂

Quants grams de clorur d'hidrogen intervenen en la reacció?

3 mols de HCl × 36,5 g/mol = 109,5 g de HCl

7. Combustió del Pentà: Càlcul de Massa d'Aigua

Escriu de manera ajustada la reacció de combustió del pentà (C₅H₁₂) i calcula la massa de pentà necessària perquè es produeixin 100 g d'aigua.

Equació ajustada:

C₅H₁₂ + 8 O₂ → 5 CO₂ + 6 H₂O

Per obtenir 100 g d’aigua:

• Massa molar de H₂O = 2 × 1 + 16 = 18 g/mol
• Mols de H₂O = 100 g / 18 g/mol ≈ 5,56 mols H₂O

De l'equació: 6 mols H₂O ↔ 1 mol C₅H₁₂
Per tant: 5,56 mols H₂O ↔ (5,56 / 6) mols C₅H₁₂ ≈ 0,927 mols C₅H₁₂

• Massa molar de C₅H₁₂ = 5 × 12 + 12 × 1 = 60 + 12 = 72 g/mol
• Massa de C₅H₁₂ = 0,927 mol × 72 g/mol ≈ 66,74 g de C₅H₁₂

8. L'Efecte Hivernacle i el Canvi Climàtic

L’efecte hivernacle és un fenomen natural pel qual gasos com el CO₂, CH₄ i el vapor d’aigua retenen la calor a l’atmosfera, mantenint la temperatura de la Terra. Però l’activitat humana ha augmentat aquests gasos, intensificant l’efecte i provocant l’escalfament global i el canvi climàtic.