MODULO N° 3 Objetivos: 

MODULO N° 3
Objetivos:
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Identificar la información molecular y de masa que proporciona la ecuación
química balanceada.
Emplear la ecuación balanceada para determinar las relaciones entre moles de
reactivos y moles de productos.
Aprender a relacionar las masas de reactivos y productos en una reacción
química.
ESTEQUIOMETRÍA EN REACCIONES QUÍMICAS
En química, la estequiometria es el cálculo entre relaciones cuantitativas entre
los reactantes y productos en el transcurso de una reacción química.
Cuando los reactivos de una reacción están en cantidades proporcionales a sus
coeficientes estequiométricos se dice:
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La mezcla es estequiométrica
Los reactivos están en proporciones estequiométricas;
La reacción tiene lugar en condiciones estequiométricas;
Las tres expresiones tienen el mismo significado.
En estas condiciones, si la reacción es completa, todos los reactivos se
consumirán dando las cantidades estequiométricas de productos
correspondientes.
Si no en esta forma, existirá el reactivo limitante que es el que está en menor
proporción y que con base en él se trabajan todos los cálculos.
Ejemplo
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¿Qué cantidad de oxígeno es necesaria para reaccionar con 100 gramos de
carbono produciendo dióxido de carbono?
Masa atómica del oxígeno = 15,9994.
Masa atómica del carbono = 12,0107.
La reacción es:
C +
O2
→ CO2
1 mol de carbono → 2 mol de oxígeno
12,o107 gramos de carbono → 2(15,9994 gramos de oxígeno
100 gramos de carbono → X gramos de oxígenos )
para formar una molécula de dióxido de carbono, hacen falta un átomo de
carbono y dos de oxígeno, o lo que es lo mismo, un mol de carbono y dos mol de
oxígeno.
despejando x:
100 g C x 1 mol C / 12 g C = 8,33 mol de C
8,33 mol C x 1 mol O2/ 1 mol C= 8,33 mol de O2
8,33 mol O2 x 32 g O/1 mol O2
=
266,56
g
de
oxígeno
Los cálculos estequiométricos se basan en las relaciones fijas de combinación
que hay entre las sustancias en las reacciones químicas balanceadas. Estas
relaciones están indicadas por los subíndices numéricos que aparecen en las
fórmulas y por los coeficientes. Este tipo de cálculos es muy importante y se
utilizan de manera rutinaria en el análisis químico y durante la producción de las
sustancias químicas en la industria. Los cálculos Cálculos estequiométricos
requieren una unidad química que relacione las masas de los reactantes con las
masas de los productos. Esta unidad química es el mol.
Para resolver los problemas de estequiometria se siguen cuatro fases:
Escribir la ecuación química igualada.
Transferir en moles la información suministrada.
Examinar las relaciones molares en la ecuación química.
Pasar de moles a la unidad deseada.
Lo anterior puede ilustrarse con el cálculo del número de moléculas de oxígeno
necesarias para reaccionar con 40 moléculas de metano en la reacción:
CH4 + O2→
CO2 + H2O
El primer paso es ajustar la ecuación es decir balancearla
CH4 + 2 O2 = CO2 + 2H2O
De la ecuación ajustada se deduce que una molécula de metano reacciona con
dos moléculas de oxígeno, con lo que puede establecerse la relación:
1 molécula CH4 = 2 moléculas O2
40 moléculas CH4 = x moléculas O2,
Luego: x = 80 moléculas O2
RAZONES MOLARES
De la ecuación anterior podemos determinar las siguientes razones molares:
1mol de CH4= 2mol O2
2mol O2= 1molCO2
1mol CH4= 1mol CO2
2mol O2=2mol H2O
1mol CH4 = 2mol H2O
1mol CO2=2mol H2O
DETERMINACIÓN DE PROPORCIONES MOLARES.
Moles mole
Ejemplo 1: ¿Qué número de moles de O2 se produce al descomponerse 5.8
moles de agua?
Escribimos la ecuación química balanceada: 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
Escribimos la equivalencia de moles entre el agua y el oxígeno así:
2moles H2O = 1 mol O2
Se emplea esta equivalencia para obtener el factor que necesitamos y convertir
las moles de agua a moles de oxígeno.
Este factor o razón molar es: ( 1mol)/ (2 molH2O) . De manera que las moles de
agua se cancelan al multiplicar éste factor por las moles de agua dadas en el
problema y convertirlas a moles de oxígeno así:
5.8 moles H2O X 1mol O2/ 2moles H2O= 2.9 moles O2
Ejercicio de autoevaluación.
Calcule las moles de CO2 que se forman cuando reaccionan 4.30 moles de C3H8
con suficientes moles de oxígeno.
CÁLCULO DE MASA A MASA
Ejemplo 2. Supóngase que tienen 35.0 g de aluminio. ¿Qué masa de I 2 debe
pesarse para que reaccione exactamente con esta cantidad de aluminio?
Ecuación química balanceada: 2 Al(s) + 3 I2(s) → 2 AlI3(s)
Esta ecuación dice que 2 moles de Al requieren 3 moles de I2. Lo que permite
obtener la relación molar: 3 moles I2 / 2 moles Al .
Esta relación permite
calcular las moles de I2 necesarias:
Moles de I2 = moles de Al presentes X 3moles I2/ 2 moles Al
Ec.1
Debemos buscar la cantidad de moles de aluminio presentes en los
35.0 g que nos da el problema.
1 mol de Al = 26.98 g
Por lo que:
35.0g Al x 1 mol Al / 26.98g Al = 1.30
moles Al. Ahora con las moles de Al obtenemos las moles de I2 necesarias y
reemplazamos en la Ec. 1. : 1.30moles Al X 3 moles I 2/ 2 moles Al = 1.95 moles
I2. Ahora convertimos las moles de yodo a gramos de yodo usando la masa molar
del yodo así: 1 mol I2= 2 x 126.9 g= 253.8 g . Con esta información convertimos
las moles a gramos así: 1.95 mol I2 X 253.8g I2/ 1 mol I2 =495g I2
Ejercicio de autoevaluación: ¿Qué masa de oxígeno se requiere para que
reaccione exactamente con 96.1g de gas propano en una combustión completa.
CÁLCULO DE MASA MOL . Si conocemos las fórmulas de las sustancias que
intervienen en una reacción, y balanceamos la ecuación química, se puede
deucidr el número de gramos pol mol asociado con la sustancia al número de
moles de esa sustancia o viceversa.
Ejemplo. ¿Cuántas moles de SO3 se obtienen de la reacción de 72g de SO2 con
suficiente O2?
Procedimiento: g de SO2
moles de SO2
moles de SO3
72g de SO2 X 1 mol de SO3/ 48g de SO2 X 2mol de SO3/ 2 mol de SO3
= 1.5 mol SO3
TALLER EN CLASE
Forma grupos de tres estudiantes y resuelve los siguientes problemas.
1- Cuando el aluminio metálico se expone al aire, se forma en su superficie una
capa protectora de óxido de aluminio. Esta capa evita que el aluminio siga
reaccionando con el oxígeno; esta es la razón por la cual los envases de aluminio
para bebidas no sufren corrosión. Escriba la ecuación química balanceada y las
razones molares entre reactivos y productos.
2- Los alimentos que se ingieren son degradados, en el cuerpo para proporcionar
energía necesaria para el crecimiento y otras funciones. La ecuación general
global para este complicado proceso está representado por la degradación de la
glucosa ( C6H12O6) en CO2 y H2O. Escriba la ecuación química balanceada y las
razones molares entre reactivos y productos.
3- El tetracloruro de silicio se puede preparar por calentamiento del silicio en
cloro gaseoso. En una reacción se producen 0.507 mol de tetracloruro de silicio.
¿Cuántas moles de cloro molecular se utilizaron en la reacción.
4- Cuando se calienta el polvo de hornear( bicarbonato de sodio) libera dióxido de
carbono gaseoso, que es el responsable de que se esponjen las galletas, las
donas y el pan. A) Escriba la ecuación para la descomposición de esta sustancia)
Determine los gramos de NaHCO3 que se requiere para producir 20.5 g de CO2.