Cálculos estequiométricos. Ejercicios. Parte IX

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El método molar se basa en una serie de pasos para resolver los problemas estequiométricos según los datos que se faciliten:

• El primer paso es balancear la ecuación química.
• El segundo paso es calcular la cantidad de sustancia (mol) del compuesto conocido, cuya masa está expresada en gramos. Se utiliza la siguiente fórmula:



• El tercer paso es calcular la cantidad de sustancia (mol) del compuesto desconocido, a partir de los coeficientes de la ecuación.
• El cuarto paso es calcular la masa o el volumen de la sustancia desconocida a partir del tercer paso.

Los problemas estequiométricos se clasifican según las siguientes relaciones:

• Problema número de moles- número de moles (n-n).
• Problema masa-masa (m-m).
• Problema masa-volumen (m-v).
• Problema volumen-volumen (v-v).

A continuación se estudiarán los problemas tipo m-v, es decir masa-volumen, en donde una sustancia, bien sea la conocida o la desconocida, se encuentra en estado gaseoso (en litros) y la otra sustancia en estado sólido (gramos). Los cálculos a realizar dependerán de la incógnita del problema.

Al igual que en los ejercicios de m-m, se pueden presentar problemas con sustancia puras e impuras. Para ambos casos se utiliza el valor del volumen molar (MV), 22,4 L en condiciones normales de temperatura y presión.

Ejercicios:

• Sustancias impuras reaccionantes, tanto por ciento de pureza (% de pureza):

1. Calcular la cantidad en gramos de aluminio (Al) al 70 % que se necesitarán para producir 4 L de hidrógeno molecular (H₂) medidos en CN y su rendimiento teórico.



• El primer paso es escribir los datos:

m Al= ¿? ; V H2= 4 litros; % de pureza Al= 70 %; rendimiento teórico= ¿?

• El segundo paso es balancear la ecuación. Se selecciona el compuesto que posea la mayor cantidad de átomos. El compuesto con mayor número de átomos es el sulfato de aluminio Al₂(SO₄)₃. Se balancea al ión poliatómico, el SO₄^-3, luego al aluminio (Al) y por último al hidrógeno (H). La ecuación balanceada queda:



• El tercer paso es calcular la masa molar de la sustancia problema:

M= Al



• Se determinan los moles de la sustancia conocida (H₂) usando el volumen molar:



• Se calcula la cantidad de sustancia de Al a partir de los coeficientes de la ecuación balanceada:



• Se halla la masa pura del Al. Se realiza el despeje de la masa “m” de la fórmula de n.



• Se determinan los gramos impuros del Al usando el porcentaje de pureza:

2. Calcular el volumen de CO₂ expresado en litros medido en CN, que se genera al quemar 50 gramos de hexano C₆H₁₄ al 80% de pureza y su rendimiento teórico.

• El primer paso es escribir los datos:

VCO₂= ¿? ; m C₆H₁₄= 50 gramos ; % de pureza C₆H₁₄ = 80% ; rendimiento teórico= ¿?

• El segundo paso es balancear la ecuación. Se selecciona el compuesto que posea la mayor cantidad de átomos. El compuesto con mayor número de átomos es el hexano C₆H₁₄. Se balancea al carbono, luego al hidrógeno y por último al oxígeno. La ecuación balanceada queda:



• El tercer paso es calcular la masa molar y masa pura de la sustancia conocida para luego hallar los moles de cada compuesto.

M= C6H14



• Se determina la masa pura del C₆H₁₄:



• Se calcula la cantidad de sustancia del C₆H₁₄ a partir de la fórmula de n.



• Se determina la cantidad de sustancia de CO₂ a partir de los coeficientes de la ecuación. El análisis es:



• Por último se halla el volumen de CO₂ que se obtiene en CN (volumen inicial), haciendo uso del VM.



Rendimiento teórico=62,36 L CO₂

Referencias bibliográficas:

Ramos, F; Caballero, A (2000). Química teoría. 1er año Ciclo Diversificado. Ciencias y Ciclo Profesional. Caracas, Venezuela. Pág: 76-99.