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60 CAPÍTULO 4 CÁLCULOS A PARTIR DE ECUACIONES QUÍMICAS
4.63. Algunas autoridades gubernamentales, al igual que en algunas conocidas obras cinematográficas, han propuesto el uso de
metano, CH 4 , como combustible para motores de combustión interna. a) ¿Cuánta agua se produciría con la combustión
completa de 3 500 g de CH 4 de acuerdo con la reacción CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O? b) En realidad hay una pérdida de
potencia al usar metano como combustible para motores de combustión interna; proponga una explicación.
Resp. a) 3 900 g de H 2 O; b) El metano sólo tiene un carbono (y 4 hidrógenos), pero la gasolina es una mezcla de compuestos
de hidrógeno y carbono que contiene mucho más carbono (entre 4 y 12 carbonos, y grandes cantidades de hidrógeno)
por mol. El carbono y el hidrógeno se oxidan y producen el calor necesario para el funcionamiento de los motores
de combustión interna. La gasolina simplemente suministra más calor por mol.
4.64. El etanol, C 2 H 5 OH, es el componente de las bebidas alcohólicas que produce las perturbaciones neurológicas relacionadas
con la embriaguez. El etanol se metaboliza hasta CO 2 y H 2 O con el paso del tiempo (unos 20 g/h) por reacción con el O 2 .
a) Escriba la ecuación balanceada para el metabolismo del etanol. b) ¿Cuánto oxígeno se requiere para metabolizar etanol
durante 1 hora? c) La ecuación es igual que la de la combustión del alcohol cuando se mezcla con gasolina (gasohol).
¿Cuánto oxígeno se necesita para quemar 1 L de alcohol (densidad: 0.789 g/mL)?
Resp. a)2C 2 H 5 OH + 7O 2 → 4CO 2 + 6H 2 O; b) 489 oz O 2 (1 380 g); c) 1 920 g O 2
4.65. Los minerales de los silicatos se pueden disolver mediante la fusión con carbonato de sodio. Una ecuación simplificada de
lo que sucede es
2Na 2 CO 3 + SiO 2 → Na 4 SiO 4 + 2CO 2
Calcule el peso mínimo de Na 2 CO 3 que se requiere para disolver una muestra de 0.500 g de un mineral que contiene
19.1% de sílice (SiO 2 ).
Resp. 0.337 g (Nota: Normalmente se usa un gran exceso, unos 3 g.)
4.66. La fórmula química del quelante versenato es C 2 H 4 N 2 (C 2 H 2 O 2 Na) 4 . Si cada mol de este compuesto pudiera combinarse
con 1 mol de Ca 2+ , ¿cuál sería la cantidad de Ca 2+ , expresado en mg de CaCO 3 por gramo de quelante? En este caso, el
Ca 2+ se expresa en términos de la cantidad de CaCO 3 que podría formar.
Resp. 264 mg de CaCO 3 por gramo
4.67. Cuando se obtiene carburo de calcio, CaC 2 , en un horno eléctrico mediante la siguiente reacción, el producto crudo suele
contener 85% de CaC 2 y 15% de CaO sin reaccionar. ¿Cuánto CaO se debe agregar a la carga del horno por cada 50 toneladas
a) de CaC 2 producido?; b) ¿de producto crudo?
CaO + 3C → CaC 2 + CO
Resp. 53 toneladas de CaO; b) 45 toneladas de CaO
4.68. En la industria del plástico se usan grandes cantidades de anhídrido ftálico, C 8 H 4 O 3 , obtenido por la oxidación controlada
del naftaleno:
2C 10 H 8 + 9O 2 → 2C 8 H 4 O 3 + 4CO 2 + 4H 2 O
Como parte del naftaleno al oxidarse forma otros productos, sólo se obtiene 70% de rendimiento máximo del producto
de la ecuación anterior. ¿Cuánto anhídrido ftálico se podría producir, en la práctica, por oxidación de 100 lb de
C 10 H 8 ?
Resp. 81 lb
4.69. La fórmula empírica de una resina comercial intercambiadora de iones es C 8 H 7 SO 3 Na. Con esta resina se puede suavizar
agua de acuerdo con la reacción siguiente. ¿Cuál sería la cantidad máxima de Ca 2+ , expresada en moles de Ca 2+ por gramo
de resina usada?
Resp.
0.0024 mol Ca 2+ /g resina
Ca 2+ + 2C 8 H 7 SO 3 Na → (C 8 H 7 SO 3 ) 2 Ca + 2Na +
4.70. El clordano es un insecticida que se obtiene en un proceso de dos pasos:
C 5 Cl 6 (hexaclorociclopentadieno) + C 5 H 6 (ciclopentadieno ) → C 10 H 6 Cl 6
C 10 H 6 Cl 6 + Cl 2 → C 10 H 6 Cl 8 (Clordano)