80) Atacamos una lámina de zinc de 20 g y un 80% de pureza con

80) Atacamos una lámina de zinc de 20 g y un 80% de pureza con 60 ml de una disolución 5,00 M
de HCl. Calcular el volumen de hidrógeno que se libera a 25ºC y 0,95 atmósferas.
(Resultado: V = 3,86 litros)
Masas atómicas: Zn = 65,4 uma; Cl = 35,5 uma; H= 1,0 uma
a) Escribimos la reacción de trabajo:
HCl + Zn --> ZnCl2 + H2
b) Calculamos las masas moleculares de los compuestos que intervienen en la reacción:
HCl
Zn
ZnCl2
H2
Mm = 35,5 · 1 + 1 · 1 = 36,5 u.m.a.
Mm = 65,4 u.m.a.
Mm = 65,4 · 1 + 35,5 · 2 = 136,4 u.m.a.
Mm = 1 · 2 = 2 u.m.a.
c) Calculamos las cantidades de sustancia de los datos contenidos en el ejercicio.
Cantidad de sustancia de Zn:
20 g Zn impuro · 80 g Zn puro /100 g Zn impuro = 16 g Zn puro
n = m/Mm = 16 g Zn / 65,4 g/mol Zn = 0,245 moles Zn
Calculamos la cantidad de sustancia de HCl:
M = n (moles) / V (litros) ; 5,00 (moles/litro) = n (moles) / 0,060 (litros)
n = 5,00 (moles/litro) · 0,060 (litros) = 0,30 moles
d) Ajustamos la reacción.
2 HCl + Zn --> ZnCl2 + H2
e) Recopilamos la información, poniendo sobre la ecuación la información de la reacción y bajo
ella la información del ejercicio:
Mm
n (moles)
36,5
65,4
136,4
2
2 HCl + Zn --> ZnCl2 + H2
0,30
0,245
y
z
f) Determinamos cuál es el reactivo limitante calculando qué cantidad de sustancia necesita
cada uno de los dos reactivos.
Para 0,30 moles de HCl necesitamos:
0,30 moles HCl · 1 mol Zn / 2 mol HCl = 0,15 moles Zn
Necesitamos 0,15 moles Zn y tenemos 0,245 moles, luego está en exceso
Para 0,245 moles de Zn necesitamos: 0,245 moles Zn · 2 mol HCl / 1 mol Zn = 0,490 moles HCl
Necesitamos 0,490 moles HCl y tenemos 0,30 moles, luego está en defecto, nos falta HCl
Cuando reaccionen los 0,30 moles de HCl la reacción se detendrá. De los 0,245 moles de Zn sólo
habrán reaccionado 0,15 moles, los otros 0,095 moles de Zn (0,245 - 0,15) no tendrán con quien
reaccionar y quedarán en el tubo de ensayo sin reaccionar.
Por tanto, los cálculos los hacemos a partir de 0,30 moles de HCl, que es el reactivo en defecto.
g) Calculamos la cantidad de sustancia del hidrógeno, para poder calcular su volumen:
0,30 moles HCl · 1 mol H2 / 2 mol HCl = 0,15 moles H2
Aplicamos la ley de los gases ideales a los 0,15 moles H 2 :
pV = n R T ; V = n R T / p
V = 0,15 (moles H2) 0,082 (atm·l / mol·K) 298 (K) / 0,95 (atm) = 3,86 litros H 2
h) Respondemos a las cuestiones del ejercicio partiendo de las cantidades de sustancia que
intervienen en el mismo: