GuÃan°1_QuÃmica_LT_3°Medio_Diferenciado

LICEO TAJAMAR
PROVIDENCIA
Depto de Química
GUÍA DE APRENDIZAJE N° 1, Segunda Etapa
Nombre de la Guía de Aprendizaje: Leyes de la Combinación Química o Leyes Ponderales.
SECTOR: Química
NIVEL: Diferenciados de 3º Medio
PROFESOR(A): Ma. Cecilia Álvarez A.
UNIDAD TEMÁTICA: Estequiometría.
CONTENIDO: Ley de Lavoisier.
Ley de Proust.
Reactivo Limitante.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Aplicar las Leyes de la Combinación Química en la resolución de
ejercicios estequiométricos.
e-mail DE LOS PROFESORES CON RESPONSABILIDAD EN EL NIVEL:
[email protected]
Fecha máxima para la entrega de las respuestas de las alumnas: 10 días hábiles desde la
fecha en que las Guías estén a disposición de las alumnas en la plataforma virtual.
INSTRUCCIONES

Lea atentamente la guía y luego realice los ejercicios planteados (en grupo máximo
de 4 personas del mismo curso) al final de la guía.

No olvide indicar el nombre completo, número de lista y curso de las integrantes de
este trabajo.

Para responder las preguntas puede respaldarse con información adicional de
cualquier libro de Química General u otras fuentes de información pertinentes como
Internet.
LEYES DE LA COMBINACIÓN QUÍMICA O LEYES PONDERALES.
Son las regularidades que se establecen en relación con las masas de las sustancias que
intervienen en las reacciones químicas. Estas fueron las primeras leyes químicas que se
establecieron en las postrimerías del siglo XVIII, las bases netamente experimentales.
LEY DE LA CONSERVACIÓN DE LA MASA O LEY DE LAVOISIER.
Una reacción química es un proceso mediante el cual una o más sustancias, al interaccionar
se transforman en otras. Así por ejemplo, en la reacción:
4 NH3
+ 5O2
4NO
+
6H2O
2
Se puede observar que:
a) Las moléculas reactantes (NH3 y O2) son diferentes a las moléculas productos (NO y
H2O).
b) Los átomos que eran constituyentes de las moléculas reactantes se encuentran
distribuidos de otra manera en las moléculas productos.
c) Aun cuando la cantidad de moléculas reactantes (9 en total) es diferente a la cantidad de
moléculas productos (10 en total), el numero de átomos de cada elemento, distribuidos
en ellas, es el mismo (4 átomos N, 12 átomos H y 10 átomos O).
d) Consecuencia de lo anterior, en esta reacción química, como en todas las demás, se
conserva la masa, es decir, se cumple la Ley de Lavoisier.
LEY DE LAS PROPORCIONES DEFINIDAS O LEY DE PROUST.
Las masas de elementos que constituyen un compuesto, se podrían considerar los resultados
que arroja el estudio de la reacción de combinación del compuesto FeS, que se muestra en
la tabla, el que se obtiene al calentar hierro en polvo con un exceso de azufre, según:
Fe(s)
+
S(s)

FeS(s)
Tabla 1. Estudio de la relación ponderal en el FeS.
Masa de Fe(g)
Masa de FeS(g) Masa de S(g)
% de Fe
% de S
0,42
0,66
0,24
63,63
36,37
0,95
1,49
0,54
63,75
36,25
1,03
1,61
0,58
63,97
36,03
1,18
1,85
0,67
63,78
36,22
1,25
1,96
0,71
63,77
36,23
Se puede observar que sea cual fuere la cantidad de reactantes empleada, la proporción de
combinación entre los dos elementos tiende a ser constante: 64% de Fe y 36% de S
aproximadamente, como consecuencia el compuesto formado es el mismo, FeS, es decir,
los átomos se han unido en una proporción fija para formar moléculas iguales. Regularidad
semejante en la proporción de combinación se da para la formación de los demás
compuestos, lo que le permitió a Louis Joseph Proust enunciar la Ley de las Proporciones
Definidas y Constantes. Un compuesto químico tiene siempre la misma composición, es
decir, la misma proporción en masa de los elementos que lo forman, independientemente
del método empleado para obtenerlo.
Ejemplo:
1.- Cuando se queman 0,96 g de magnesio (Mg) se obtienen 1,60 g de MgO. Al respecto:
a) ¿Cuántos gramos de compuesto se obtendrán al quemar 5,76 g de magnesio?.
Reacción:
2 Mg
Si
Entonces
+
O2
2 MgO
0,96g
forman
1,60 g
5,76g
formarán
X
3
Luego
0,96g
=
1,60g
5,76g
X
X = 9,6 g MgO
La unidad g de MgO es el resultado de la operación con las unidades:
g de MgO . g de Mg
g de Mg
b) ¿Cuántos gramos de oxígeno se requieren para quemar 0,65 g de Mg ?
¿Qué masa de compuesto MgO se formaría?
2 Mg
+
O2
2 MgO
0,96 g
1,60 g
Aplicando la Ley de Lavoisier, la masa de oxígeno (O2) se determina así:
1,60 g de MgO
-
0,96 g de Mg
0,64 g de O
2 Mg
+
O2
2 MgO
0,96 g
0,64 g
1,60 g
0,65 g
X
0,96 g
= 0,64 g
0,65 g
X
X = 0,65 g . 0,64g
0,96g
X = 0,43 g de O
Por lo tanto, la masa de compuesto será: 0,65 g de Mg +0,43 g de O = 1,08 g de Mg
c) ¿Cuál es la composición centesimal del compuesto?
2 Mg +
O2
2 MgO
0,96 g
0,64 g
1,60 g
g
g
100 g
4
Cálculo de porcentaje de Mg:
0,96 g
=
1,60 g
X
X
100
= 0,96 g. 100
1,60 g
X = 60%
100 – 60 = 40% de O.
Luego, el porcentaje de O será :
Se llama composición centesimal o porcentual al porcentaje en masa de cada elemento en el
compuesto y se puede calcular:
% Elemento =
masa del elemento
x 100
masa del compuesto
REACTIVO LIMITANTE
En muchas ocasiones, los químicos practican reacciones en las que no es necesario medir
con exactitud la masa de todos los reactantes. Esto significa que no es necesario saber las
cantidades estequiométricas exactas, aunque suele ocurrir que masen la cantidad justa de
uno de los reactantes y que lo hagan reaccionar con el exceso de los otros. Al reactivo que
se consume primero, porque está en menor cantidad, se le llama reactivo limitante: de él
depende la cantidad máxima de producto que se forma; cuando la reacción cesa, es porque
el reactivo limitante ha reaccionado hasta consumirse por completo. En cambio, al reactivo
que está en exceso se le llama reactivo excedente.
Se podría ejemplificar estos conceptos con una analogía. Imagínate que en una competencia
interescolar se hace una alianza entre un curso de 35 alumnos con otro curso de 27
alumnas. Al finalizar sus actividades deciden hacer una fiesta para celebrar su participación
en el evento. Dadas las condiciones iniciales, sólo es posible la formación de 27 parejas,
por lo que habrá un exceso de 8 alumnos. En este caso, las mujeres serán las que “limitan”
el número de parejas que pueden formarse. Algo similar a la situación descrita sucede con
el reactivo limitante en una reacción química.
Ejemplo: 1.- Cuando se queman 0,96 g de magnesio (Mg) se obtienen 1,6 g de MgO.
Al respecto:
a) Si se someten a reacción 4,5 g de Mg con 2,8 g de O. ¿Qué masa de compuesto se
forma?
Si reaccionaran completamente 4,5 g de Mg:
60 g de Mg
4,5 g de Mg
40 g de O
X
60g
4,5g
=
X = 3 g de O
40g
X
(composición centesimal)
5
De acuerdo con esto, la cantidad de oxígeno (2,8 g) no es suficiente para los 4,5 g de Mg
que se dan. Entonces, el elemento Mg está en exceso y se debe considerar que los 2,8 g de
O serán consumidos totalmente. Luego, se debe recurrir al siguiente planteamiento.
60 g de Mg
X g de Mg
40 g de O
2,8 g de O
Es decir :
60g
X
=
40g
2,8g
X = 4,2 g de Mg
Por lo tanto, se han consumido 2,8 g de O y 4,2 de Mg (de los 4,5 g originales) y se han
formado:
2,8 g O + 4,2 g Mg = 7,0 g de MgO
quedando sin reaccionar:
4,5g - 4,2g = 0,3 g de Mg
2.- El compuesto CaBr2 contiene en masa 20% de Ca y 80% de Br. Si se someten a
reacción 2,6 g de Ca con 11 g de Br2, responde:
¿Qué elemento no reacciona completamente? ¿Qué masa en gramos está en exceso? ¿Qué
masa de compuesto en gramos se forma?
Ca + Br2
CaBr2
20 g
80g
100 g
2,6 g
?
?
?
11 g
?
Si reaccionaran completamente 11 g de bromo, la masa de Ca necesaria estaría dada por:
20g
X
X
=
80g
11g
= 2,75 g de Ca
Pero sólo se dispone de 2,6 g de este elemento, lo que significa entonces que reaccionarán
completamente 2,6 g de Ca y quedará un exceso de bromo sin reaccionar. Así, entonces:
20g
2,6g
=
80g
X
X = 10,4 g de Br2
Hay entonces un exceso de:
11 g de Br2 - 10,4 g de Br2 = 0,6 g de Br2
Se formarán de compuesto:
2,6 g Ca + 10,4 g de Br2
= 13 g de compuesto
6
EJERCICIOS PARA RESOLVER
1.- Al quemar 16 g de metano se obtuvieron 44 g de dióxido de carbono y 36 g de agua.
¿ Cuántos gramos de oxígeno se ocuparon en esta combustión?.
CH4 + 2O2
CO2 + 2 H2O
Resp: 64 g
2.- Se hicieron reaccionar 40 g de calcio con 20 g de oxígeno y se obtuvieron 56 g de óxido
de calcio. ¿Cuántos gramos de oxígeno hay en exceso en este experimento?.
2Ca
+ O2
2CaO
Resp: 4 g.
3.- En un experimento se encuentra que 1,05 g de arsénico (As) se combinan con 0,67 g de
azufre (S). ¿ Cuál es la composición centesimal del compuesto formado?.
Resp: As = 61 %
S = 39%
3.- El óxido de calcio contiene 28% de oxígeno y 72% de calcio. ¿Cuántos gramos de
oxígeno se combinarán con 100 g de calcio, para formar óxido de calcio?.
Resp: 38,9 g de oxígeno.
4.- Se combustionaron 25 g de carbono en un reactor que contiene 30g de oxígeno. Si se
sabe que la composición centesimal del dióxido de carbono es 27,27% de C y 72,73% de O.
Calcular:
a)
b)
c)
d)
¿Qué masa de dióxido de carbono se forma?
¿Cuál es el reactivo limitante?
¿Cuál es el reactivo en exceso ?
¿Cuántos gramos hay en exceso ?
Resp: 41,25 g
Resp: oxígeno.
Resp: carbono
Resp: 13,75 g
EJERCICIOS PARA RESOLVER
1.- En una reacción química 4,314g de vanadio reaccionan con 8,453g de azufre ¿Cuántos g
de azufre se obtendrán de 52,8g de vanadio ?
2.- Si se hacen reaccionar 28 gramos de nitrógeno (N2) con 9,02 de hidrógeno (H2).
Calcular la masa en gramos de amoníaco (NH3) producida.
N2 + 3H2 → 2NH3
28g
6g
34 g
7
3.- De acuerdo a la siguiente reacción:
C3H8 + 5O2
44g 160g
3CO2 + 4H2O
132g
72g
a) Calcular la masa en gramos de oxígeno que se necesitan para combustionar 1 Kg de
propano.
b) Calcular la masa en gramos de CO2 desprendida a partir de 1 Kg de propano.
c) Calcular la masa en gramos de H2O liberada al medio ambiente a partir de 1 Kg de
propano.
d) Calcular la masa en gramos de propano necesaria para combustionar 500 g de oxígeno.
4.- Se combinan 23 gramos de yodo (I2) con 6 gramos de sodio (Na) para formar yoduro de
sodio ( NaI).
2 Na
46 g
+ I2
→
253,8 g
2 NaI
299,8 g
Responde:
a) ¿Cuál es reactivo limitante ?
b) ¿Cuál es el reactivo en exceso ?
c) ¿Cuántos gramos hay en exceso ?
d) ¿Qué masa en gramos de producto se forma ?
5.- El azufre(S) reacciona con el hierro (Fe) a altas temperaturas para formar FeS. Si en un
experimento reaccionaron 8,67 gramos de azufre y 7,62 gramos de hierro. Calcular:
Fe
+ S → FeS
55,85 g
32g
Responde:
a) ¿Cuál es reactivo limitante ?
b) ¿Cuál es el reactivo en exceso ?
c) ¿Cuántos gramos hay en exceso ?
d) ¿Qué masa en gramos de producto se forma ?
6.- El compuesto AB contiene en masa 70% de A y 30% de B: Al respecto:
a) ¿Cuántos gramos de cada elemento se requieren para obtener 24 gramos de este
compuesto?
b) ¿Qué masa en gramos de compuesto se obtiene al hacer reaccionar 9,8 gramos de A con
9,8 gramos de B?
7.- El compuesto Al4C3 contiene en masa 75% de Al y 25% de C. Al respecto:
a) ¿Qué masa de carbono se combinaría con 27 gramos de aluminio? ¿Qué masa en gramos
de este compuesto se obtiene?
b) ¿Cuántos gramos de cada elemento se requieren para obtener 40 gramos de este
compuesto?
c) Si se hacen reaccionar 18 gramos de cada elemento. ¿Qué masa en gramos de compuesto
se obtiene?
8.- La masa del calcio en el CaS es 1,25 veces la masa de azufre. Responde:
a) ¿Cuántos gramos de cada elemento se requieren para preparar 7,2 gramos de compuesto?
b) ¿Cuál es la composición porcentual del compuesto?