UNIDAD DIDÁCTICA 0: REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE)

APARTADO 12 - CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN REACCIONES EN DISOLUCIÓN

QUÍMICA. 2º BACHILLERATO. PROFESOR: CARLOS M. ARTEAGA

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QUÍMICA. 2º DE BACHILLERATO. ESTUDIOS A DISTANCIA. PROFESOR: CARLOS MARTÍN ARTEAGA

UNIDAD DIDÁCTICA 0

REPASO DE CONCEPTOS (2ª PARTE)

12.- CÁLCULOS ESTEQUIOMÉTRICOS EN REACCIONES EN DISOLUCIÓN

ESTUDIA / APRENDE

A resolver problemas de cantidades de masa o volumen de las sustancias que intervienen en

las reacciones químicas que se realizan en disolución.

Muchas sustancias químicas se encuentran en disolución cuando van a reaccionar. Por eso es frecuente encontrarnos con problemas de reacciones químicas en que se den estos casos. La manera de trabajar estos problemas depende del tipo de concentración en que estén dadas dichas disoluciones y de la magnitud de la sustancia que nos pida calcular el problema (masa, volumen o número de moles).

En general es conveniente operar siempre del siguiente modo:

1º- Escribir la REACCIÓN AJUSTADA.

2º- Establecer las RELACIONES ENTRE MOLES de las sustancias correspondientes que nos indica la ecuación ajustada.

3º- CALCULAR LOS MOLES de la sustancia cuya cantidad es conocida en el enunciado del problema.

4º- Realizar los CÁLCULOS EN MOLES.

5º- Una vez conocidos los moles de la sustancia problema hacer los cálculos oportunos según sea la magnitud que nos pida el problema (masa o volumen)

EJEMPLO 1º

Calcula la cantidad de hidróxido de calcio que reacciona con 20 ml de ácido clorhídrico 0,5M.

SOLUCIÓN: La reacción química que se produce es una típica reacción de neutralización:

ÁCIDO + BASE SAL + AGUA

Por tanto: Ca(OH)2 + HCl CaCl2 + H2O

1º- Escribir la REACCIÓN AJUSTADA.

Ca(OH)2 + 2 HCl CaCl2 + 2 H2O

2º- Establecer las RELACIONES ENTRE MOLES de las sustancias problema que nos indica la ecuación ajustada:

1 mol de Ca(OH)2 reacciona con 2 moles de HCl

3º- CALCULAR LOS MOLES de la sustancia cuya cantidad es conocida en el enunciado del problema.

La sustancia conocida es el ácido clorhídrico:

3molmoles de HCl 0,5 20 10 L 0,01 mol de HCl

L

4º- Realizar los CÁLCULOS EN MOLES.

1 mol de Ca(OH)2 reaccionan con 2 moles de HCl

2 2

1 mol Ca OH x mol Ca OH

2 mol HCl 0,01 mol HCl

X = 0,005 moles de Ca(OH)2

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5º- Una vez conocidos los moles de la sustancia problema hacer los cálculos oportunos según sea la magnitud que nos pida el problema (masa o volumen)

Como lo que se nos pide son gramos y 1 mol de Ca(OH)2 = 74 gramos:

2 2

2 2

1 mol Ca OH 0,05 mol C

74

a OH

g Ca OH y g Ca OH

y = 0,37 gramos de Ca(OH)2 REACCIONAN 0,37 GRAMOS DE Ca(OH)2

EJEMPLO 2º

Un trozo de 100 g de una muestra que contiene cinc reacciona exactamente con 150 cm3 de un ácido clor-hídrico de densidad 1,19 g/cc y que contiene 37,23% en peso de HCI. ¿Cuál es el porcentaje de cinc en la muestra?

REACCIÓN:

Zn + HCI ZnCI2 + H2 REACCIÓN AJUSTADA:

Zn + 2 HCI ZnCI2 + H2 RELACIÓN ENTRE MOLES 1 mol de Zn reacciona con 2 moles de HCl

MASA DE DISOLUCIÓN DE HCl UTILIZADOS Calculamos los gramos de la disolución de HCI que se han utilizado:

m gd m d V 1,19 150cc 178,5g

V cc

178,5 g disolución de HCI del 37,23% en peso

GRAMOS DE HCl CONTENIDOS EN DICHA MASA DE DISOLUCIÓN Calculamos el HCl que hay en esos gramos de disolución teniendo en cuenta que es una disolución del 37,23% en peso: En 100g de disolución hay 37,23g de HCl

100g de disolución 178,5g de disolución

37,23g HCl x g HCl

x = 66,45 g de HCI han reaccionado.

CÁLCULO EN MOLES de la sustancia conocida (HCl)

Masa molecular del HCI = 36,5 uma. 1 mol de HCl = 36,45 gramos

1mol HCl x mol HCl

36,45g HCl 66,45g HCl

x = 1,82 moles de HCl

CÁLCULO EN MOLES de la sustancia problema (Zn) 1 mol de Zn reacciona con 2 moles de HCl

1mol Zn y mol Zn

2mol HCl 1,82mol HCl

y = 0,91 moles de Zn

CÁLCULO EN GRAMOS de la sustancia problema (Zn)

Masa Atómica del cinc: Zn 65,38 uma; 1 mol de cinc = 65,38 gramos

1 mol 0,91 mol Zn

g Zn z

Zn

6 mo5,3 n8 l Z

Z = 59,50 g de Zn han reaccionado

PORCENTAJE EN CINC DE LA MUESTRA

Si se han utilizado 100 gramos de muestra y en ella había 59,5 gramos de Zn:

El porcentaje de Zn en la muestra es del 59,5 % de Zn.

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EJEMPLO 3º

El cloro se puede obtener según la reacción:

MnO2 + 4 HCI MnCI2 + 2 H2O + Cl2 ¿Qué volumen de ácido clorhídrico 0,5 M es necesario para obtener 50 l de Cl2 a 20 0C y 1,2 atm? REACCIÓN AJUSTADA:

MnO2 + 4 HCI MnCI2 + 2 H2O + Cl2 RELACIÓN ENTRE MOLES:

4 moles de HCl producen 1 mol de Cl2 CÁLCULO DEL NÚMERO DE MOLES DE Cl2 QUE QUEREMOS OBTENER:

Calculamos el número de moles que corresponden a esos 50 litros. PV = nRT

2

PV 1,2atm 50Ln 2,5mol de Cl

atm LRT0,082 293K

mol K

CÁLCULO DEL NÚMERO DE MOLES DE HCl QUE NECESITAMOS

2 2

4 mol HCl x mol HClx 10 moles HCl

1 mol Cl 2,5 mol Cl

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE DISOLUCIÓN QUE DEBEMOS COGER:

El volumen de disolución 0,5 M necesario para tener esos 10 moles de HCl es:

disolución

disolución

n n 10molesM V (L) 20L

V (L) M 0,5mol L

SOLUCIÓN: Volumen de HCl 0,5M = 20 litros

CONTESTA Y REPASA

Calcula la cantidad de hidróxido de sodio que reacciona con 50 mL de ácido nítrico 0,5M.

Un método de obtención de cloro gaseoso se basa en la oxidación de ácido clorhídrico con ácido nítrico, produciéndose simultáneamente dióxido de nitrógeno y agua. Determina el volumen de cloro obtenido, a 250C y 1 atm, cuando se hacen reaccionar 500 mL de una disolución 2M de HCl con ácido nítrico en exceso. MASA ATÓMICAS: O = 16; H = 1; N = 14; Cl = 35,5.