Hacemos reaccionar trioxocarbonato (IV) de sodio

Hacemos reaccionar trioxocarbonato (IV) de sodio con cloruro de hidrógeno formándose cloruro
de sodio, dióxido de carbono y agua. Si reaccionan 50,0 g de trioxocarbonato (IV) de sodio con
50,0 g de cloruro de hidrógeno, calcular:
Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
a) Qué masa de cloruro de sodio se forma.
(Resultado: m = 55,22 g NaCl)
b) Qué masa de dióxido de carbono se forma.
(Resultado: m = 20,77 g CO2)
c) Qué volumen ocuparía ese dióxido de carbono a 57°C y 874 mmHg.
(Resultado: V=11,11 litros CO2)
Masas atómicas: Cl = 35,5 uma; H= 1,0 uma ; Na = 23,0 uma; C = 12,0 uma; O = 16,0 uma
a) Escribimos la reacción de trabajo:
Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
b) Calculamos las masas moleculares de los compuestos que intervienen en la reacción:
Na2CO3
Ma= 2 · 23,0 + 1 · 12 + 3 · 16 = 106,0
HCl
Mm= 1 · 1 + 1 · 35,5 = 36,5
NaCl
Mm= 1 · 23,0 + 1 · 35,5 = 58,5
CO2
Mm= 1 · 12 + 2 · 16,0 = 44,0
H2O
Mm= 2 · 1,0 + 1 · 16 = 18,0
c) Calculamos las cantidades de sustancia de los datos contenidos en el ejercicio.
50,0 g de Na2CO3 puro son:
50,0 g de Na2CO3 puro (1 mol Na2CO3 / 106,0 Na2CO3 ) = 0,472 moles Na2CO3 puro
50,0 g de HCl puro son:
50,0 g de HCl puro (1 mol HCl / 36,5 g HCl ) = 1,37 moles HCl
d) Ajustamos la reacción.
Na2CO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
e) Recopilamos la información, poniendo sobre la ecuación la información de la reacción y
bajo ella la información del ejercicio:
Mm
106,0
36,5
58,5 44,0 18,0
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
m (g) 50,0
50,0
n (moles) 0,472
1,37
f) Calculamos la cantidad de sustancia de los demás compuestos de la reacción:
Pero en este caso, las cantidades de sustancia no se ajustan a la estequiometría, así que
debemos detectar cuál es el reactivo limitante y cuál está en exceso.
Para 0,472 moles Na2CO3 necesitaríamos 0,944 moles de HCl y nos sobra, el HCl está en
exceso.
Para 1,37 moles HCl necesitaríamos 0,685 moles de Na2CO3 y no los tenemos, luego el Na2CO3
es el reactivo limitante.
Debemos calcular las cantidades de sustancia de la reacción con el reactivo limitante.
Mm
106,0
36,5
58,5 44,0 18,0
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
m (g) 50,0
n (moles) 0,472
x
y
z
t
x moles HCl = 0,472 moles Na2CO3 · (2 moles HCl / 1 mol Na2CO3) = 0,944 moles HCl
y moles NaCl = 0,472 moles Na2CO3 · (2 moles NaCl / 1 mol Na2CO3) = 0,944 moles NaCl
z moles CO2 = 0,472 moles Na2CO3 · (1 mol CO2 / 1 mol Na2CO3) = 0,472 moles CO2
t moles H2O = 0,472 moles Na2CO3 · (1 mol H2O / 1 mol Na2CO3) = 0,472 moles H2O
g) Volvemos a ordenar la información, poniendo sobre la ecuación la información de la
reacción y bajo ella la información del ejercicio:
Mm
106,0
36,5
58,5 44,0 18,0
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
m (g) 50,0
n (moles) 0,472
0,944
0,944 0,472 0,472
Por tanto, tenemos 0,944 + 0,426 = 1,37 moles de HCl, 0,944 moles reaccionarán y 0,426 moles
se quedarán sin reaccionar (en exceso), y quedarán mezclados con los productos de la reacción.
h) Respondemos a las cuestiones del ejercicio partiendo de las cantidades de sustancia que
intervienen en el mismo:
a) La masa de cloruro de sodio que se forma es:
mNaCl = 0,944 moles NaCl (58,5 g NaCl /1 mol NaCl ) = 55,22 g de NaCl
b) La masa de dióxido de carbono que se forma es:
mCO2 = 0,472 moles CO2 (44,0 g CO2 /1 mol CO2 ) = 20,77 g de CO2
c) El volumen que ocuparía el dióxido de carbono formado a 57°C y 874 mmHg sería:
Aplicamos la ley de los gases ideales con las unidades adecuadas:
p = 874 mmHg (1 atm / 760 mmHg) = 1,15 atm
T = 57°C + 273 = 330 K
V = n R T / p = 0,472 (moles CO2) 0,082 (atm l /mol K) 330 (K) / 1,15 (atm) = 11,11 litros CO2
Mm
106,0
36,5
58,5 44,0 18,0
Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + CO2 + H2O
m (g) 50,0
34,46
55,22 20,77 8,50
n (moles) 0,472
0,944
0,944 0,472 0,472