información cuantitativa a partir de ecuaciones químicas balanceadas

Especialidad: Química
Profesora: Patricia Berríos Maturana
INFORMACIÓN CUANTITATIVA A PARTIR DE ECUACIONES QUÍMICAS
BALANCEADAS: 2º MEDIO
Las ecuaciones químicas entregan información cuantitativa y cualitativa de relevancia, gracias a la
que es posible explicar e incluso predecir el comportamiento de algunas reacciones químicas,
facilitando con ello el manejo de productos químicos a nivel de laboratorio e industrial, a fin de
obtener las materias primas y productos que consumimos a diario.
Lo primero que debes considerar es que, de acuerdo con el contexto en que se utilice, cada fórmula
puede tener dos significados. Uno corresponde a las sustancias o entidades químicas particulares
(átomos, iones, moléculas) o a un Mol de la entidad.
Por ejemplo en el compuesto agua, cuya fórmula química es H2O, podemos extraer la siguiente
información:
1. Está compuesta por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno.
2. Corresponde a un mol de agua.
3. Corresponde a un mol de moléculas de agua (molécula: conjunto de átomos iguales o
diferentes)
4. Contiene 6,02 x 1023 moléculas de agua.
5. De acuerdo con la masa molar, corresponde a 18,02g de agua (Masa Molar del compuesto:
suma de los pesos atómicos de cada elemento en la fórmula).
Aplicando lo anterior a una ecuación química balanceada, se puede obtener información como la
que se presenta en el siguiente ejemplo:
2H2(g)
+ O2(g)
--
2 moles de hidrógeno
molecular
+ 1 mol de oxígeno
molecular
2 moles de moléculas
de hidrógeno
+ 1 mol de molécula
de oxígeno
2 x (6,02 x 1023 moléculas)
1023moléculas)
2 x (2 átomos de
hidrógeno)
átomo
1 x (6,02 x 1023 moléculas)
+ 1 x (2 átomos de oxígeno)
--
2H2O(g)
2 moles de agua
--
2 moles de moléculas
de agua
--
2 x (6,02 x
--
2 x (2 átomos de
hidrógeno + 1
oxígeno)
4 átomos de hidrógeno
hidrógeno
2 átomos de oxígeno
--
4 átomos de
+ 2 átomos de
oxígeno
4,032g
+
32g
--
36,032g
Como te darás cuenta, a partir de este análisis cuantitativo ya no sólo conoces cuáles
son los reactivos y productos, sino que además ahora puedes decir en qué cantidad
reaccionan y cuánto producen.
EJERCICIOS ( ACTIVIDAD EVALUATIVA)
1.- Determina la masa molar (peso molecular) de los siguientes compuestos: (2 Ptos c/u)
a) K2Cr2O7 ( dicromato de potasio)
b) C3H6 (propileno)
1
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c) CaCO3 (carbonato de calcio
* Más que química:
•
El dicromato de potasio es un reactivo químico que se emplea en la limpieza de
material de vidrio de laboratorio y, en análisis volumétricos, como agente valorante.
El propileno se usa para fabricar plásticos para contenedores de alimentos, entre otros
usos.
El carbonato de calcio, es una sustancia muy abundante en la naturaleza, formando
las rocas como componente principal en todas las partes del mundo, y es primordial
en la formación de conchas y esqueletos de muchos organismos. En medicina se utiliza
habitualmente como suplemento de calcio, como antiácido y agente adsorbente. Es
fundamental en la producción de vidrio y cemento, entre otros productos.
•
•
2.- Cuando se añade selenio (Se) al vidrio, éste adquiere un brillante color rojo. Tomando el número
de Avogadro como 6,02 x 1023 , calcula:
a) La masa de un átomo de Selenio.
b) El número de átomos de selenio en una muestra de 1000g del elemento.
* DATO: Un mol de átomos de Se tiene una masa de 78,96g (peso atómico)
Una ecuación equilibrada nos dice qué cantidad de cada sustancia interviene en una reacción.
Analicemos por ejemplo, la reacción entre nitrógeno e hidrógeno para formar amoniaco,
representada por la ecuación:
N2(g) + 3 H2(g) ----
2 NH3(g)
En esta ecuación encontramos las siguientes relaciones estequiométricas:
Moles
: 1 mol de N2 reacciona con 3 moles de H2, formándose 2 moles de NH3
Masa
: 28,0g de N2 reaccionan con 6,0g de H2, formándose 2 x 17g de NH3( 34g)
Volumen : 22,4L (c.n.) de N2 reaccionan con 3 x 22,4L (c.n.)de H2( 67,2L),
formándose
2 x 22,4L (c.n.) de NH3 (44,8L).
Ahora utilicemos esta información para resolver problemas numéricos:
1.- ¿Cuántos moles de N2 reaccionan con 15 moles de H2 para formar NH3?
Respuesta: De la ecuación equilibrada se deriva la siguiente razón
1 mol de N2/ 3 moles H2 , luego: los moles de N2 /15 moles de H2
La proporción se resuelve multiplicando: 15 moles de H2 x 1 mol de N2 y dividiendo
por
3 moles de H2.
Resultado: 5moles de N2
2.- ¿Qué masa de NH3 se obtiene a partir de 56g de N2?
Respuesta: De la ecuación equilibrada obtenemos dos nuevas razones estequiométricas
2mol NH3/1 mol N2 , o 34g NH3/ 28g N2 , aplicando esta última razón se tiene:
Masa NH3 = 34g NH3 x 56g N2/ 28g N2
2
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Resultado: 68g NH3
3.- Si se dispone de 5,6 litros de N2 en condiciones normales de presión y temperatura (esto
es a 1 atm y 0º C). ¿con qué volumen de H2 deben reaccionar para formar NH3?
Respuesta: A partir de la ecuación equilibrada se deriva la razón
67,2L de H2/22,4L de N2, luego:
Volumen de H2 = 67,2L de H2 x 5,6L de N2/ 22,4L de N2
Resultado: 16,8L de H2
4.- ¿Qué masa de H2 se necesita para preparar 5,6 litros de NH3?
Respuesta: En la ecuación encontramos la razón
6,0g de H2 /44,8L de NH3 , luego:
Masa de H2 = 6,0g H2 x 5,6L de NH3 /44,8L de NH3
Resultado: 0,75g de H2
EJERCICIOS ( ACTIVIDAD EVALUATIVA)
5.-El óxido de arsénico III (As2O3), reacciona con el hidrógeno para formar
arsenamina (AsH3), y agua, según la siguiente ecuación.
As2O3 + 6 H2 ----
2 AsH3 + 3 H2O
De acuerdo con esta información, completa las siguientes frases:
-
Si reaccionan 12 moles de H2, se producen _______ moles de H2O
Para formar 6,0 moles de AsH3 se requieren ______ moles de As2O3
Para formar 12 moles de AsH3 se requieren _______ moles de H2
(1 pto c/u)
6.- La combustión del metano (CH4) produce CO2 y H2O, según la ecuación:
-
3
CH4 + 2 O2 ---- CO2 + 2 H2O
DETERMINA:
La masa de oxígeno necesaria para quemar 50 moles de CH4
El número de moles de CH4 que se deben quemar para producir 25 moles de H2O
La masa de CO2 que se produce si se queman 6,4g de CH4
(2 ptos c/u)